Почему деревья — идеальный источник возобновляемой энергии

Одним из наиболее спорных возобновляемых источников энергии является древесная биомасса, такая как деревья. Этого не должно быть, потому что биомасса может быть очень устойчивым ресурсом, если ею правильно управлять.

Я жил на Гавайях пять лет, где работал в компании, занимающейся лесным хозяйством (среди прочего). Иногда меня просили выступить в местной средней школе с докладами об энергетике и устойчивом развитии. Во время одной беседы студент сказал: «Я слышал, что вы собираетесь срубить все деревья».

В тот момент я понял, что ее взгляды на лесное хозяйство во многом совпадают с моими собственными взглядами на лесное хозяйство, когда я рос в Weyerhaeuser страна в Оклахоме. Тогда я рассматривал лесников как людей, которые рубят деревья, и ассоциировал их с вырубка.

Устойчивая биомасса

С тех пор мои взгляды сильно изменились, потому что я лучше понимаю, чем занимаются лесники. Лесники управляют лесами. В управляемом лесу иногда это означает, что вы собираете деревья, как собираете любой другой урожай. Но управление лесом также влечет за собой замену того, что вы вырубили.

При рассмотрении биомассы в качестве источника энергии существует множество потенциальных ловушек. Некоторые формы биомассы интенсивно потребляют питательные вещества, поэтому потребность в удобрениях может быть высокой. Это может означать высокие затраты ископаемого топлива для производства удобрений и более высокий риск истощения почвы. Кроме того, некоторые культуры сильно потребляют воду.

Деревья разные. В течение первых 10 лет или около того своей жизни они производят биомассу со скоростью 7-10 тонн сухого вещества на акр в год. Вы можете увидеть некоторые другие источники биомассы, которые заявляют о такой высокой урожайности, но они почти наверняка были достигнуты с помощью удобрений и большого количества воды.

Но есть еще более веская причина использовать деревья. В отличие от большинства короткоротационных культур, которые иногда рассматриваются как сырье для производства топлива, деревья действительно могут улучшить качество и здоровье почвы.

Дело в том, что деревья могут извлекать питательные вещества из недр и концентрировать их в листьях и коре. Это заканчивается падением обратно в почву и добавлением к органическому материалу в почве. В зависимости от типа дерева, которое вы используете, управляемые леса могут обеспечить вас топливом, улучшая качество почвы.

Переработка углерода

Конечно, ключевым вопросом является углеродный след от использования деревьев в качестве топлива. Деревья, которые сжигают для получения энергии, выделяют углекислый газ, который недавно был поглощен деревом.

В течение цикла выращивания и последующего сжигания дерева чистые запасы углекислого газа в атмосфере не меняются. Это отличается от сжигания угля, например, при котором высвобождается древний углекислый газ и увеличивается чистый запас углекислого газа в атмосфере.

На самом деле существуют дополнительные факторы, влияющие на углеродный баланс схем преобразования древесины в энергию. Корни деревьев, например, улавливают дополнительный углерод под почвой. В некоторых случаях эти корни могут существовать десятилетиями, связывая углерод сверх того, что было в пригодной для использования части дерева.

На другой стороне уравнения находятся любые затраты энергии, необходимые для выращивания, транспортировки и преобразования дерева в пригодную для использования форму, такую ​​как гранулы. Однако анализ жизненного цикла (LCA) может отсортировать различные входы и выходы и рассчитать углеродный след.

Как складываются деревья

К счастью, это было сделано. Энвива Инк. является публичной компанией из Мэриленда и крупнейшим в мире производителем экологичных древесных гранул. Эти пеллеты в основном используются для замены угля на европейских угольных электростанциях.

В 2019 году один из крупнейших акционеров Enviva попросил независимую исследовательскую фирму Безграничное влияние исследований и аналитики рассмотреть устойчивость и углеродное воздействие производства энергии из древесных гранул. Компания Boundless использовала текущую рецензируемую литературу о воздействии древесных пеллет на выбросы парниковых газов (ПГ) для проведения анализа жизненного цикла (LCA) выбросов ПГ в цепочке поставок древесных пеллет. Они сравнили углеродный след древесных гранул с другими видами топлива, такими как уголь и природный газ.

Отчет доступен здесь, но был сделан ряд важных выводов. Примечательно, что в отчете подчеркивается, что биоэнергия на основе древесины может дополнить непостоянные ресурсы, такие как энергия ветра и солнца, стабильной энергией. Сегодня это часто делается с помощью быстродействующих электростанций, работающих на природном газе, но древесные пеллеты могут обеспечить это при незначительном углеродном следе.

Источник: Enviva Inc.

Уголь имеет интенсивность парниковых газов 1.00 кг эквивалента углекислого газа на киловатт-час (кВтч) произведенной электроэнергии. Природный газ с комбинированным циклом (CC) был значительно лучше - 0.44 кг CO2-экв./кВтч.

Но электроэнергия, произведенная из древесных гранул, имеет углеродоемкость всего 0.13 кг CO2-экв./кВтч, что на 87% ниже, чем у угля, и на 70% ниже, чем у природного газа в течение всего жизненного цикла. При использовании комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) углеродный след древесных гранул снизился до 0.06 кг CO2-экв./кВтч.

Эти факторы стали основной движущей силой плана Европейской комиссии по климату и энергетике на 2020 год. Поскольку он признал, что биоэнергетика может быть устойчивой и помочь Европе достичь своих целей по выбросам углерода, этот план помог создать быстро развивающуюся торговлю древесными гранулами такими компаниями, как Enviva, в Европе.

Таким образом, деревья могут быть идеальным источником возобновляемой энергии, если за ними правильно ухаживать. Помимо обеспечения топливом и сокращения выбросов углерода, они могут выполнять важную функцию повторного использования питательных веществ из недр в верхний слой почвы. Срубленные деревья можно пересаживать. Это заметно отличается от использования деревьев из тропических лесов или старовозрастных лесов, и его не следует путать с этим.