TarnaJoule × Algaüzem – mérnöki fókuszú CO₂-hasznosítási (CCU) modul
A TarnaJoule rendszer CO₂-hasznosítási alprojektje a biomassza-kazán üzeme során keletkező, folyamatos CO₂-áram lokális befogására és hasznosítására épül. A megközelítés nem ipari CCS (tárolás), hanem CCU: a CO₂-t másodlagos erőforrásként visszacsatolja egy fotobioreaktor-alapú mikroalga modulba. A cél a stabil, szabályozható és mérhető CO₂-megkötés demonstrálása települési léptékben, úgy, hogy a kísérleti modul ne jelentsen kockázatot a hőellátásra.
A szén-dioxid hasznosítása a TarnaJoule rendszerben nem kiegészítő elem, hanem stratégiai jelentőségű funkció. A biomassza-alapú hőtermelés ugyan megújuló, de működése során elkerülhetetlenül CO₂ keletkezik. Ennek helyben történő hasznosítása lehetőséget ad arra, hogy az energiaellátási lánc zárt, körforgásos rendszerként működjön.
A mikroalga-alapú CO₂-hasznosítás révén a kibocsátás nem veszteségként, hanem másodlagos erőforrásként jelenik meg: a füstgázban található szén fotoszintézis útján újra biomasszává alakul. Ez a megközelítés csökkenti a rendszer nettó klímaterhelését, miközben új anyag- és energiaáramokat hoz létre.
Részáram-kezelés: nem a teljes füstgázáram, hanem kontrollált részáram kerül hasznosításra.
Demonstrációs üzem: validációs adatok gyűjtése (növekedés, CO₂-megkötési ráta, stabilitás).
Modularitás: skálázható kialakítás későbbi bővítéshez és replikációhoz.
Funkcionális leválasztás: a CO₂-alrendszer hibája nem befolyásolhatja a kazánüzemet.
CO₂-forrás:
– Biomassza-kazán füstgázából részáram elvétel stabil üzemállapotú szakaszon
– Cél: reprodukálható bemeneti feltételek, minimális visszahatás a kazánra
Füstgáz-előkezelés (technológiai feltételrendszer):
– Hűtés (hőcserélő): hőmérséklet csökkentése és kondenzáció kontrollja
– Mechanikai előszűrés: pernye/részecske terhelés csökkentése
– Kondenzátum leválasztás: páratartalom és üzemstabilitás javítása
– Minőség-monitoring: CO₂, O₂, hőmérséklet, páratartalom (naplózással)
Fotobioreaktor modul:
– Zárt, átlátszó cső- vagy panelgeometria a kontrollált fény- és gázbevitelhez
– CO₂ beoldás buborékos vagy membrános diffúzoron keresztül (alacsony nyomáson)
Energiaellátás és üzemablak:
– Másodlagos villamos terhelések (keringtetés, ventilátor/fojtás, szenzorok, vezérlés)
– Preferált fedezet: helyi PV-termelés; nem prioritás magas karbonintenzitású időszakokban
Adatkapcsolat és riportálás:
– Teljes jogú adatforrás a TarnaJoule monitoring/AI rétegben (időbélyeg + adatminőség)
– Kimenet: karbonhatás-értékelés, üzemeltetési riportok, optimalizációs tanulási adatok
A mikroalgák fotoszintézissel CO₂-t vesznek fel, biomassát építenek, melléktermékként O₂-t adnak le. A cél nem hozammaximalizálás, hanem stabil és szabályozható működés valós füstgáz-alapú CO₂-vel.
Kritikus változó |
Miért fontos? |
Tipikus mérés / jel |
|---|---|---|
pH |
CO₂ beoldás savasít; pH jó, természetes szabályozóváltozó |
pH szonda (folyamatos) |
Fényintenzitás / fotoperiódus |
Meghatározza a fotoszintetikus aktivitást és a CO₂-igényt |
Fényérzékelő / üzemnapló |
Oldott CO₂ (becslés) |
A tényleges szénellátottság visszacsatolása |
pH + gázáram modell, opcionális szenzor |
Hőmérséklet |
Biológiai működés és oldhatóság stabilitása |
Hőmérő (folyamatos) |
Tápanyag (N, P, mikroelemek) |
Növekedési korlátok és minőség |
Üzemnapló / időszakos analitika |
A CO₂-adagolás célja a fotobioreaktor biológiailag optimális és biztonságos szénellátása, a kazánüzem zavarása nélkül. A logika nem fix tömegáramra, hanem állapotfüggő adagolásra épül.
Bevitel: előkezelt füstgáz részáram → dedikált gázvezeték → fojtás + térfogatáram-szabályozás → diffúzor (buborékos/membrános)
Elsődleges visszacsatolás: pH, fényintenzitás/fotoperiódus, becsült oldott CO₂, fotoszintetikus aktivitás (O₂/pH-trend)
Nappal/éj üzem: alacsony besugárzásnál minimális/stop adagolás; magas aktivitásnál engedélyezett magasabb bevitel a hasznosulás határáig
Maximális gázáram-korlát (fojtás/vezérlőszelep határérték)
Füstgáz-minőséghez kötött engedélyezés (összetétel/hőmérséklet/páratartalom)
Reaktorállapot-függő tiltások (pH out-of-range, hőmérséklet, szenzorhiba)
Kommunikációs hiba esetén autonóm biztonságos mód / leállás (nem hat vissza a kazánra)
Villamos oldal: ventilátor/fojtószelep (részáram mozgatás), reaktor keringtetés, adagolási segédberendezések, szenzorok és helyi vezérlés. A terhelés kicsi és jól becsülhető, preferáltan PV-ről ellátva.
Hőoldali kapcsolat: a füstgáz-előkezelésnél elvont hő alacsony hőfokon visszacsatolható, de a CO₂-modul nem igényel önálló hőellátást.
Adatoldal: füstgáz CO₂/O₂, gázáram és adagolási állapot, reaktor pH/hőmérséklet/fény, becsült CO₂-megkötési ráta – mind időbélyegzett naplóval.
Algabiomassza: kísérleti léptékű kezelés; cél a növekedés és CO₂-megkötési ráta mérése, minőségi jellemzés.
Lehetséges hasznosítás: takarmány-/talajjavító irány, biotechnológiai alapanyag (későbbi fejlesztési ág).
Rendszerszintű hatás: mérhető karbonhatás, körforgásos szemlélet demonstrációja, oktatási/innovációs potenciál.
Hatás |
Kapcsolódó rendszerelem |
|---|---|
CO₂-kibocsátás csökkenésének demonstrációja (CCU) |
Kazánház → CO₂-modul → Algaüzem |
Megújuló biomassza-termelés (kísérleti) |
Fotobioreaktor |
Energetikailag indokolt üzemablakok feltárása |
PV-fedés + vezérlés + naplózott üzemállapotok |
Fenntarthatóság & oktatási potenciál |
Demonstrációs / innovációs modul |
Biomassza-növekedési ráta (pl. szárazanyag, optikai sűrűség, térfogatarányos produkció)
Fajlagos CO₂-megkötés becslése: kg CO₂ / kg száraz biomassza
Stabilitás: pH-szabályozás hatékonysága, nappal/éj ciklusok viselkedése, füstgáz-hatás hosszabb távon
Adatminőség: csak stabil üzemállapotból származó idősorok bevonása (trend-analízis)
ÁBRA SZÜKSÉGES – Fotobioreaktor és anyagáramlás
Rövid leírás: előkezelt füstgáz CO₂ → fotobioreaktor → algabiomassza + O₂; fénybevitel, tápanyagkör és mérési pontok jelölésével.
ÁBRA SZÜKSÉGES – CO₂-adagolási és szabályozási kör
Rövid leírás: előkezelt füstgáz → térfogatáram-szabályozás → fotobioreaktor; pH, fény és biológiai aktivitás visszacsatolás; biztonsági tiltások jelölésével.
ÁBRA SZÜKSÉGES – CO₂-alrendszer energetikai és adatkapcsolatai
Rövid leírás: villamos betáplálás PV-ből; füstgázkapcsolat a kazánhoz; adatkapcsolat a központi monitoring/AI réteg felé; funkcionális leválasztás jelölésével.
Modellértékű kimenet: a TarnaJoule rendszer ezzel a modullal nemcsak önellátó irányba lép, hanem mérhető, lokális CCU képességet demonstrál – települési léptékben, mérnökileg kontrollált és üzemeltethető módon.