Rövid vágásfordulójú energetikai faültetvények technológiai sajátosságai

energiaultatveny_technologia_clAz Alföldi Erdőkért Egyesület 2014. évi őszi Kutatói Napján “Rövid vágásfordulójú energetikai faültetvények technológiai sajátosságai” címmel tartottak előadást. Ennek anyagát most az Erdő-Mező Online is közzé teszi.

Az Alföldi Erdőkért Egyesület engedélyével a 2014-es Kutatói Nap többi előadása is olvasható lesz az Erdő-Mező Online portálon!
A cikk alján ajánlót és tartalomjegyzéket is talál!

RÖVID VÁGÁSFORDULÓJÚ ENERGETIKAI FAÜLTETVÉNYEK TECHNOLÓGIAI SAJÁTOSSÁGAI

Dr. Czupy Imre – Prof. Dr. Horváth Béla – Dr. Vágvölgyi Andrea

Bevezetés

Az energetikai faültetvények gyorsan növő fafajokkal létesített, energiatermelést szolgáló célültetvények, ahol a területegységre eső energiahozam magasabb, mint az erdőkben. Gyorsan növő, speciális fajtájú, direkt e célra szelektált klónokat alkalmaznak, ezért az ültetvények telepítési, ápolási és betakarítási technológiái eltérnek/eltérhetnek a hagyományos erdőkétől [1], [2]. Kutatásaink során elsőként a hagyományos erdészeti technológiák, modellek felülvizsgálatát, átalakítását végeztük el. Meghatároztuk az egyes munkaműveletek sorrendjét és gépesítési igényét. A területnagyság függvényében elkészítettük a technológiai modelleket, meghatároztuk a különböző munkaműveletekhez ajánlható gépeket. Elemeztük az egyes géptípusok teljesítményadatait, valamint az ültetvények betakarításakor elérhető hozamokat. Az erőgépek tüzelőanyagának elégetése révén bevitt energiamennyiség és a letermelt biomassza energiatartalmának ismeretében felállítható az ültetvények energiamérlege.

Anyag és módszer

Az energetikai faültetvények esetén több termesztési technológiát különíthetünk el. Az alkalmazott fafaj meghatározó jelentőségű, mivel befolyásolja a betakarítás idejét, módját, a telepítési hálózatot, az alkalmazható gyomirtás fajtáját és egyéb tényezőket [3]. A területnagyság tekintetében három kategóriát definiáltunk:
– 3 ha-nál kisebb területű,
– 3-20 hektáros,
– 20 ha-nál nagyobb méretű
ültetvények esetére dolgoztuk ki a technológiai modelleket.

Az energiamérleg elkészítéséhez az egyes munkaműveletek elvégzésekor az erőgépek tüzelőanyagának elégetésekor felszabaduló energia (bemeneti oldal input) mennyiségét hasonlítottuk az energetikai faültetvények fenntartásának időtartama alatt a betakarított biomassza termikus hasznosításával nyerhető energia (kimeneti oldal, output) mennyiségéhez.

Az így kapott energiamérleg objektívebb képet ad, mint a különféle módszerekkel készített költségelemzések, mivel az arányokat nem befolyásolja a pályázati úton elnyerhető támogatások összege.

A számításokhoz az összegyűjtött adataink átlagos értékeit vettük alapul és az alábbi kiindulási adatokat használtuk:
– területnagyság: 1 ha,
– ültetvény fenntartásának időtartama: 20 év,
– vágásforduló: 2 év,
– gázolaj fűtőértéke: 43 MJ/kg,
– benzin fűtőértéke: 44 MJ/kg.

Eredmények

A 3 ha-nál kisebb területű ültetvények esetén az 1. ábrán bemutatott technológia alkalmazható.

1. ábra: Technológiai modell 3 hektárnál kisebb területű ültetvényekre

1. ábra: Technológiai modell 3 hektárnál kisebb területű ültetvényekre

Az ültetést megelőzően talaj-előkészítést szükséges végezni, amely tarlóhántást, mélylazítást és magágykészítést vagy szántást és magágykészítést foglal magában. A dugvány vagy csemeték kiültetése kézi erővel, ékásóval illetve kisebb teljesítményű dugványozó vagy ültetőgéppel történhet. A sorközművelés (vegyszeres gyomirtás) permetezőgéppel végezhető el. A betakarításhoz motorfűrészt vagy tisztítófűrészt alkalmazunk, majd a mobil aprítógéppel felaprított faanyagot a felhasználás helyére szállítjuk. A munkagépek mindegyike akkora teljesítmény-igényű, hogy közepes kategóriájú univerzális traktorral üzemeltethető. Az energia bevitel meghatározását az 1. táblázat mutatja.

1.táblázat: Energia input 3 ha-nál kisebb területű ültetvényekre

1.táblázat: Energia input 3 ha-nál kisebb területű ültetvényekre

Az energia output meghatározásánál figyelembe vett adatok:
– az ültetvény hozama: 20 t/ha/év,
– nedvességtartalom: 60%,
– biomassza fűtőértéke: 7 MJ/kg (fenti nedvességtartalom mellett).

Energia output: 2.800.000 MJ.
Input/output = 1/46, azaz egységnyi befektetett energia révén 46 egységnyi energia nyerhető.

A 3–20 hektáros ültetvényeken alkalmazható technológiát a 2. ábra mutatja.

2. ábra: Technológiai modell 3–20 hektár területnagyság esetén

2. ábra: Technológiai modell 3–20 hektár területnagyság esetén

A talaj-előkészítést követően az ültetvény telepítése dugvánnyal vagy csemetével középkategóriás univerzális traktorral üzemeltetett munkagéppel végezhető el. Sorközművelésre permetezőgép használható. A betakarítás döntő-aprító géppel, vagy a döntést és kötegelést egy menetben elvégző bálázógéppel történik. Ezt követi a biomassza elszállítása. A munkagépek teljesítmény-igénye ez előbbi kategóriánál nagyobb. Az energia bevitelt a 2. táblázat alapján határoztuk meg.

2. táblázat: Energia input 3-20 ha területnagyság esetére

2. táblázat: Energia input 3-20 ha területnagyság esetére

Output a fent leírt adatok figyelembe vételével: 2.800.000 MJ.

Fentiek alapján az energiamérleg 3-20 ha területű ültetvényekre: input/output = 1/30, azaz egységnyi befektetett energia révén harmincegységnyi energia
nyerhető.

A 20 ha-nál nagyobb területeken a technológiai lánc az 3. ábra szerinti. Ekkora területnagyság esetén a technológiai láncban a talajelőkészítés, telepítés és sorközművelés művelete nem, csupán a betakarítás módja különbözik az előzőekben leírtaktól. Erre a célra nagy teljesítményű magajáró döntő-aprító gépek ajánlhatók.

3. ábra. Technológiai modell 20 hektárnál nagyobb ültetvényekre

3. ábra. Technológiai modell 20 hektárnál nagyobb ültetvényekre

A 20 ha-nál nagyobb területű ültetvények esetén a 3. táblázat szerint számoltunk.

3. táblázat: Energia input 20 ha-nál nagyob területnagyság esetére

3. táblázat: Energia input 20 ha-nál nagyob területnagyság esetére

Output a fent leírt adatok figyelembe vételével: 2.800.000 MJ.
Energiamérleg 20 ha-nál nagyobb területű ültetvényekre: input/output = 1/37, azaz egységnyi befektetett energia révén harminchét egységnyi energia nyerhető.

A számítások eredményét átlagos értéknek tekintjük. Eltérést eredményezhet például a terület kialakítása (hosszúság-szélesség aránya), vagy a termőhelyi adottságok (talajféleség, erős gyomosodás a területen). Az élőmunka energiaszükségletét a számításnál nem vettük figyelembe.

Az energia kivét mértékét a területről letermelhető biomassza hektáronkénti éves hozama jelentősen befolyásolja. A faenergetikai ültetvények hozama elsősorban az alábbi tényezőktől függ:
– a termőhelyi adottságok
– a telepített klónok fajtája.

A biomassza légszáraz állapotban kerül termikus hasznosításra, azonban szárításra fordított energiát a számításnál nem vettünk figyelembe, mivel az történhet például természetes úton is.

Az eredmények azt mutatják, hogy az ültetvények létesítése a peremfeltételek kisebb megváltozása esetén is energia hatékony.

Összefoglalás

A megújuló energia hasznosítási cselekvési terv a megújulókra vonatkozó célszámok teljesülését főként a biomassza növekvő mértékű hasznosítására alapozza. Az energetikai faültetvények várható biomassza hozama jelentős, ma még kihasználatlan potenciált rejt. A lehetőségek kihasználásához megfelelő műszaki háttér, gépesítési színvonal szükséges. A kutatásaink során kidolgozott technológiai modellek, valamint az ezekre épülő energiamérleg főként gazdaságossági kérdésekre adhat választ, illetve elősegítheti megalapozott döntések meghozatalát a gépek, illetve a technológia kiválasztásakor.

Irodalom
[1] Czupy I., Vágvölgyi A. és Horváth B. (2012): The Biomass Production and its Technical Backgorund in Hungary In: Proceedings of 45th International Simposium on Forestry Mechanization. Zagreb: University of Zagreb. pp. 1-9. (ISBN:978-953-292-025-3).
[2] Spinelli R., Ebone A., Gianella M. (2014): Biomass production from traditional coppice management in northern Italy. Biomass and Bioenergy 62: pp 68-73.
[3] Vágvölgyi A., Czupy I., Kovács G., Heil B., Horváth B. és Szalay D. (2012): The mechanical-technological modelling and the expeced yiled of woody energy plantations. Hungarian Agricultural Engineering (24) pp. 53-57.

———————-

A következő napokban az alábbi előadás-anyagokat is olvashatja portálunkon az Alföldi Erdőkért Egyesület Kutatói Napjáról:

– Gondolatok az innovációs eredmények gyakorlati bevezetéséről, mint stratégiáról az alföldi erdőgazdálkodásban – ELOLVASOM >>>
– Energetikai ültetvények az Alföldön – ELOLVASOM >>>
– Szarvasgomba – gazdálkodás és kutatás a NEFAG Zrt-nél – ELOLVASOM >>>
– Akác virágzásbiológiai vizsgálatok Alföldi erdőgazdaságoknál – ELOLVASOM >>>
– Kedvezőtlen termőhelyi adottságú kocsányos tölgy állomány lékes felújításának állapotváltozása – ELOLVASOM >>>
– A vaddisznó területhasználata és aktivitása egy síkvidéki élőhelyen – ELOLVASOM  >>>
– Hagyományos és új agroerdészeti technológiák lehetséges szerepe az Alföld klímaérzékenységének mérséklésében – ELOLVASOM >>>
– Kocsányos tölgy erdőfelújítási technológiák összehasonlítása a Kisalföldi Erdőgazdaság területén lévő Rábakecöl 6/G erdőrészletben – ELOLVASOM >>>
– Az Alföldi Erdőkért Egyesület erdészeti részvénytársasági tagjainak átláthatósága – ELOLVASOM >>>
– Az erdők hatása a sófelhalmozódásra sekély talajvízű alföldi területeken – ELOLVASOM >>>
– Harveszterek terjedése Magyarországon – ELOLVASOM >>>
– A bálványfa (Ailanthus altissima) faipari és energetikai célú alkalmazhatósága – ELOLVASOM >>>
– Környezetkímélő és költséghatékony agroerdészeti termesztési rendszerek, mint a jövő földhasználati lehetőségei – ELOLVASOM >>>
– Király dió és magas kőris elegyes növekedésdinamikai elemzése az évgyűrűk alapján – ELOLVASOM >>>
– Talajtömörödöttség mérésére alapozott termőhely-értékelés tapasztalatai a Nyírségben – ELOLVASOM >>>
– Szélsőséges termőhelyi jellemzők hatása kocsányos tölgy erdőállomány talajnedvességére lékes felújítása során – ELOLVASOM >>>
– Akác kutatások a Faanyagtudományi Intézetben – ELOLVASOM >>>
– Rövid vágásfordulójú energetikai faültetvények technológiai sajátosságai 
– Numerikus analízis alkalmazása forgó szerszám fejlesztéséhez – ELOLVASOM >>>

(Forrás: aee.hu – Engedéllyel közzétéve: Erdő-Mező Online – www.erdo-mezo.hu)

erdomezolike

Hozzászólások

hozzászólás

Vélemény, hozzászólás?