Thomas Newcomen baptista lelkészből lett feltaláló, aki ugyan a történelemkönyvek címlapján nem szerepel, azonban „hőgépével” hozzájárult az ipari forradalom intenzív fejlődéséhez. Az általa kifejlesztett szénfûtésû gőz szivattyúval az intenzív szénbányászat oly méreteket öltött, hogy az 1712-es hárommillió tonnás szén kitermelés 1750-ig a duplájára, míg az évszázad végére több mint háromszorosára emelkedett a szigetországban, ezzel elsőként vált Anglia a modern energiagazdaság példájává. „Ha szén van, minden van” – vallották a XVIII. század derekán, s a korábbi, elsősorban tûzifa alapú energiatermelés a háttérbe szorult. Ezt a párhuzamot éljük napjainkban is, csupán fordított sorrendben, hiszen a fosszilis energiakészletek prognosztizálása intenzív csökkenést jósol, s az energiaszektor a környezetbarát, versenyképes és fenntartható energiaforrásokat és azok alkalmazási lehetőségeit kutatja.

A mindennapi komfortunk alapja a hő- és a villamos energia. Mindkét energiaforrás termelését, előállítását, – leszámítva az atomenergiát – tüzeléstechnikai megoldásokkal tudjuk megvalósítani. A tüzeléstechnika napjaink egyik kiemelt tématerületévé vált, köszönhetően a földgázárak folyamatos drágulásának, valamint megújuló energiaforrások – ezen belül a biomassza – korszerû, nagy hatásfokú alkalmazásának.

A biomassza tüzeléstechnikájának elemzésekor, illetve bemutatásakor számos csoportosítási lehetőség van. Lehet a tüzeléstechnikai módok –, a teljesítményszintek, vagy akár a tüzelőanyag alapján. Jelen cikkünk célja a hazai biomassza tüzelőanyagokra alapozott tüzeléstechnikai megoldások bemutatása, így a csoportosítást elsősorban a tüzelőanyagok alapján végezzük el.

A tüzifa. a biomassza tüzelőanyagok legelterjedtebb és ősi idők óta alkalmazott formája, amely különleges bemutatást nem igényel. Megjelenését tekintve kereskedelmi forgalomban rönk, kugli és hasított formában lehet megtalálni. Elsősorban a hagyományos vegyestüzelésû háztartási kazánokba, valamint kandallókba alkalmazzák.

A faapríték. Aprítási folyamat eredményeként keletkező, szabálytalan geometriájú szecska, melyet méreteloszlása alapján különböztetünk meg, amely szerint lehet: 

- Finom (0–10 mm) 

- Normál (10–50 mm) 

- Durva (25–100 mm) 

- Osztályozatlan (0–150 mm) faapríték.

A faapríték elsősorban erdészeti kitermelésből származó melléktermékként (ágak, gallyak), vagy a kitermelt tûzifa célú rönkből, aprítással készített főtermékként jelennek meg a piacon, melyet jelenleg elsősorban a hazai erőmûvek vásárolnak és használnak fel nagy mennyiségben. A faapríték másik, egyes kutatások szerint fenntartható forrása és lehetősége a fás szárú energetikai ültetvényekről betakarított apríték, amely meghatározott vágásfordulókban, ütemezett termelési rendszerben, főtermékként állhat rendelkezésre.

A faapríték egy laza szerkezetû halmaz, melynek nedvességtartalma széles tartományban változhat, így szállítása és tárolása mindenképpen átgondolt, egyes esetekben speciális technológiát, technológiai rendszert igényel.

A pellet. egy hengeres préselvény, amely szemben a faaprítékkal, kis geometriai méretének és nagy energiasûrûségének köszönhetően jól tárolható és szállítható, tüzeléstechnikai szempontból adagolása pedig jól automatizálható. Méreteit tekintve átmérője lehet 6-8-10-12 mm, hossza pedig 10–25 mm között. A tüzipelletet, mint biotüzelőanyagot számos nemzetközi szabvány szigorú követelmény rendszerrel szabályozza, beleértve a fizikai, energetikai, minőségi jellemzőket is, így egy standardizált, alacsony nedvességtartalmú (10%), folyamatos minőséget biztosító tüzelőanyagról beszélhetünk.

A brikett is egy tömörítvény, amely geometriai méreteiben és kialakításában tér el a pellettől. A présgép mûködési elvének függvényében a termék lehet hengeres, vagy hasáb formájú.

A bála. Elsősorban mezőgazdasági eredetû lágyszárú növények összepréselésével előállított tömörítvény, préselvény, amely nagy geometriai méretekkel rendelkezik. Gépi anyagmozgatása megfelelő, jól tárolható. Megjelenési formája szerint csoportosítjuk: 

- Körbála 

- Szögletesbála

          • Kisbála

          • Nagybála

A felhasznált szilárd biomassza tüzelőanyag megjelenési formája szerinti alkalmazás alapján az alábbi mûszaki megoldások ismertek:

A hasábfa-tüzelők nagy tûzterû, hosszú égést lehetővé tevő megoldások. A kialakítástól függően többnyire bálatüzelésre is alkalmasak.

A darabosfa-tüzelők főleg hagyományos egyaknás vagy kétaknás kályhák, vegyestüzelésû kazánok. Léteznek már automatizált, a fagázosítás elvén mûködő berendezések, amelyek jó hatásfokkal (≥90%) magas komfort fokozat biztosításával mûködnek.

A brikett-tüzelők elsősorban a kandallók, másodsorban a kályhák és kiskazánok sorolhatók ebbe a kategóriába.

A pellettüzelők automatizált, magas komfort fokozatot biztosító berendezések, hiszen az alkalmazott tüzelőanyag nagy energiasûrûsége, homogén méret eloszlása miatt nagy pontossággal adagolható. A tüzelőberendezés hatásfoka szintén magas, és a vezérlésnek köszönhetően a kibocsátott füstgáz komponensek alacsonyak, így környezetbarát technológia.

Az aprítéktüzelők tûzterét legtöbbször samottal bélelik a jó hatásfok és az alacsony füstgáz kibocsátás érdekében. A kevésbé homogén tüzelőanyagot kis mennyiségben, de gyakran kell a tûztérbe juttatni, ezért adagolóra vagy anyagmozgató rendszerekre van szükség. Az aprítéktüzelő kazánok kialakítás szerint lehetnek: direkttüzeléses és előtét-tüzeléses kazánok.

A direkttüzelők jellemzője az, hogy a faapríték tökéletlen égése, azaz az illóanyag tartalom kigázosodása közvetlenül a tûztérben zajlik, jelentősen függve a tûztér pillanatnyi hőmérsékletétől. Ennek eredményeképpen nem, vagy csak nehezen szabályozható. Az apríték tûztérbe vezetésének különböző módjai lehetségesek: 

- befúvásos, 

- alátolós, 

- rátolós rendszerû.

Az előtét-tüzeléses tüzelőberendezés kialakítás lényege az, hogy a tûzteret megelőzően egy úgynevezett előtét égetőkamra van, melyben a tüzelőanyag kigázosodása megtörténik, majd a kigázosodott éghető gázt a kazánban, megfelelő tûztérhőmérséklet esetén égetjük el nagy hatásfokkal.

Családi ház fûtése fapellettel

Családi ház fûtésére használatos tüzelőberendezések 10-50 kW névleges teljesítmény kategóriában szóródnak alapterület és alkalmazástól függően. A kisebb teljesítményûek a helység fûtő berendezések, mint például a pellet kandallók, amely automatizált, ám szakaszos üzemû berendezések. A kategória felső tartományába tartozó központi tüzelőberendezések folyamatos üzemûek, zárt rendszerben hőcserélő közeggel mûködtetett, szabályozott és automatizált rendszerek. Míg az előbbinek saját, de kis kapacitású tüzelőanyag tartálya van, addig az utóbbi megoldásoknak elsősorban külső, külön helyigényû, de nagy kapacitású tároló rendszerük van, amely biztosítja az autonóm üzemvitelt.

A családi házak fapellettel történő fûtésének első kritériuma a rendszer tervezése, megfelelő tüzelőanyag tároló vagy tartály kiválasztása, méretezése. Ezen technológiák kiemelt jellemzője a magas komfort fokozat, amelyet korszerû automatizálással és a hosszú, beavatkozás nélküli üzemidővel lehet biztosítani. A pelletfûtés, legyen az helység, vagy központi fûtés rendszer a gázfûtésnél megszokott komfort fokozatot nyújtja. A legkorszerûbb vezérlési megoldásokkal szerelt berendezések mobiltelefonnal irányíthatóak, állapotuk ellenőrizhető.

Ezen rendszerek intenzív elterjedésének jelenlegi elsődleges gátja a magas beruházási ár, azonban jól átgondolt ösztönző támogatásokkal ez legyőzhető volna, míg másodlagos tényezőként a tüzelőanyag ellátási és logisztikai rendszerének kialakítása indokolt.

Fûtés faaprítékkal

A faapríték egy versenyképes tüzelőanyag, tekintettel arra, hogy a termesztést és betakarítást követően nem esik át további átalakításon, kezelésen. Ugyanakkor felhasználásánál figyelembe kell venni, hogy a nedvességtartalma magasabb, mint a pelleté, egyes esetekben 30-40% is lehet, melyet a tüzelőberendezésnek kezelnie kell.

A jó minőségû, száraz faapríték is magas hatásfokkal tüzelhető el automatizált tüzelőberendezésben, azonban ezen tüzelőanyagnál előfordulhat külső szennyeződésből (homok, sár, apró frakciójú kéreg) eredő minőségromlás, amely a tüzelőberendezés üzemeltetését nehezíti. Köszönhetően a tüzelőanyag jellegének és költségeinek alkalmazása lehetséges a kis-, közepes- és nagy teljesítményû fûtési rendszerekben egyaránt.

Alkalmazása esetén számolni kell a tüzelőanyag logisztikai feladataival, ezért hazánkban a lakosság körében még nem tudott nagy mértékben elterjedni ez a tüzeléstechnikai mód. A laza halmaz szerkezetû tüzelőanyag nagy helyigénye miatt a tárolása tér- és beruházás igényes.

Mezőgazdasági melléktermékek energetikai alkalmazása

A hazai alapanyagforrásokat figyelembe véve a mezőgazdasági eredetû melléktermékek között elsősorban a gabona szalma, ezen belül is bálázott formában hasznosítható energetikai célra. A szalma bála, mint tüzelőanyag mezőgazdasági termelőknél önköltségi áron megtermelhető, így saját hasznosítása gazdaságos lehet. A bálatüzelés hazánkban sokszor vitatott technológia, tekintettel a szigorú környezetvédelmi előírásoknak, melyek a füstgáz kibocsátási értékeket alacsonyan szabják meg. A bálatüzelésnek kidolgozott technológiai megoldásai léteznek, s számos európai országban található mûködő példa, azonban az említett hazai előírások miatt ezek sok esetben nem adaptálhatóak. Ilyen beruházások előkészítésénél mindenképpen ki kell kérni a technológia szállító és/vagy gyártó írásos állásfoglalását, hogy a hazai környezetvédelmi határértékeket a berendezést kitudja elégíteni, ellenkező esetben a környezetvédelmi engedélyek hiányában az üzemeltetés nem lehetséges.

Összefoglalásként elmondható, hogy a hazai alapanyagforrás rendelkezésre áll, legyen az erdészeti, vagy mezőgazdasági eredetû melléktermék, vagy energetikai célú főtermék. Ezen anyagok tüzeléstechnikai alkalmazásának automatizált és korszerû eszközei vannak, melyek nagy hatások mellett, magas komfort fokozatot biztosítanak, környezetbarát és nem utolsó sorban gazdaságos módon. A biomassza tüzelés a jövőbeli beruházások kiemelt célterülete, mind a lakossági, mind pediglen a közepes és nagy teljesítményû fûtőmûvi beruházások esetében.

További kérdések esetén keressék akkreditált energetikai vizsgálólaboratóriumunkat, illetve elérhetőségeinket a www.fvmmi.hu honlapunkon.

Tóvári Péter • Körmendi Péter

FVM MGI

A cikk szerzője: Tóvári Péter