Чому дерева є ідеальним джерелом відновлюваної енергії

Одним із найбільш суперечливих відновлюваних джерел енергії є деревна біомаса, наприклад дерева. Так не повинно бути, тому що біомаса може бути надзвичайно стійким ресурсом, якщо нею правильно керувати.

Я прожив на Гаваях п’ять років, де працював у компанії, яка займалася лісами (серед іншого). Іноді мене просили виступити з доповіддю в місцевій середній школі про енергетику та стійкість. Під час однієї промови студент сказав: «Я чув, що ви збираєтеся зрубати всі дерева».

У той момент я зрозумів, що її погляд на лісове господарство був майже таким самим, як і моє власне бачення лісового господарства, коли я росло в Вайерхайзер країна в Оклахомі. Тоді я вважав лісників людьми, які рубають дерева, і з ними асоціювався суцільна вирубка.

Стала біомаса

Відтоді мої погляди сильно змінилися, бо я краще розумію, чим займаються лісівники. Лісівники керують лісами. З керованим лісом іноді це означає, що ви збираєте дерева так, як збираєте будь-яку іншу культуру. Але управління лісом також тягне за собою заміну того, що ви вирубували.

Розглядаючи біомасу як джерело енергії, існує багато потенційних підводних каменів. Деякі форми біомаси є великими споживачами поживних речовин, тому потреба в добривах може бути високою. Це може означати високі витрати викопного палива для виробництва добрив і більший ризик виснаження ґрунту. Крім того, деякі сільськогосподарські культури активно використовують воду.

Дерева бувають різні. Протягом перших 10 або близько того років свого життя вони виробляють біомасу зі швидкістю 7-10 тонн сухої кістки на акр на рік. Ви можете побачити деякі інші джерела біомаси, які стверджують, що врожайність така висока, але майже напевно вони були досягнуті за допомогою добрив і великої кількості води.

Але є ще більш вагомі причини використовувати дерева. На відміну від більшості культур короткої ротації, які іноді обговорюються як сировина для виробництва палива, дерева дійсно можуть покращити якість і здоров’я ґрунту.

Відбувається те, що дерева можуть виносити поживні речовини з надр і концентрувати їх у листі та корі. Це в кінцевому підсумку потрапляє назад у ґрунт і додає органічний матеріал у ґрунт. Залежно від типу дерева, яке ви використовуєте, керовані ліси можуть забезпечити паливом, покращуючи якість ґрунту.

Переробка вуглецю

Звичайно, ключовим питанням є вуглецевий слід від використання дерев як палива. Дерева, які спалюються для отримання енергії, виділяють вуглекислий газ, який нещодавно був поглинений деревом.

Під час циклу вирощування і подальшого спалювання дерева чистий запас вуглекислого газу в атмосфері не змінюється. Це відрізняється від спалювання вугілля, наприклад, яке виділяє стародавній вуглекислий газ і збільшує чисті запаси вуглекислого газу в атмосфері.

Насправді існують додаткові фактори, які впливають на баланс вуглецю в схемах «дерева-енергія». Наприклад, коріння дерев поглинає додатковий вуглець під ґрунтом. У деяких випадках ці коріння можуть прослужити десятиліттями, зв’язуючи вуглець за межами того, що було в корисній частині дерева.

З іншого боку рівняння – будь-які витрати енергії, необхідні для вирощування, транспортування та перетворення дерева в придатну для використання форму, як-от гранули. Однак аналіз життєвого циклу (LCA) може відсортувати різні вхідні та вихідні дані та розрахувати вуглецевий слід.

Як складаються дерева

На щастя, це вдалося. Enviva Inc. є публічною компанією в Меріленді та найбільшим у світі виробником екологічно чистих деревних гранул. Ці пелети в основному використовуються для витіснення вугілля на європейських вугільних електростанціях.

У 2019 році один з найбільших акціонерів Enviva звернувся до незалежної дослідницької компанії Безмежні дослідження та аналітика впливу для аналізу екологічності та впливу вуглецю від енергоносіїв на деревних пелетах. Безмежний використовував поточну рецензовану літературу про вплив деревних гранул на парникові гази (ПГ) для створення аналізу життєвого циклу (LCA) викидів ПГ від ланцюга постачання деревних гранул. Вони порівняли вуглецевий слід деревних пелет з іншими видами палива, такими як вугілля та природний газ.

Звіт доступний тут, але була низка важливих знахідок. Зокрема, у звіті підкреслюється, що біоенергетика на основі деревини може доповнювати постійні ресурси, такі як енергія вітру та сонця, твердою енергією. Сьогодні це часто робиться на електростанціях на природному газі з швидким циклом роботи, але деревні гранули можуть досягти цього за часткою вуглецевого сліду.

Джерело: Enviva Inc.

Вугілля має інтенсивність парникових газів 1.00 кг еквіваленту вуглекислого газу на кіловат-годину (кВт-год) виробленої електроенергії. Природний газ з комбінованим циклом (CC) був значно кращим – 0.44 кг CO2e/кВт·год.

Але електроенергія, вироблена з деревних пелет, мала інтенсивність вуглецю лише 0.13 кгCO2e/кВт·год – на 87% нижче, ніж вугілля, і на 70% нижче, ніж у природного газу за весь життєвий цикл. При використанні в комбінованому застосуванні з теплопостачання та електроенергії (ТЕЦ) вуглецевий слід для деревних пелет знизився до 0.06 кг CO2e/кВт·год.

Ці фактори були основною рушійною силою плану Європейської комісії щодо клімату та енергетики на 2020 рік. Оскільки він визнав, що біоенергетика може бути стійкою та допомогти Європі досягти своїх цілей щодо викидів вуглецю, цей план допоміг створити процвітаючу торгівлю деревними пелетами таких компаній, як Enviva, до Європи.

Отже, дерева можуть бути ідеальним джерелом відновлюваної енергії, якщо за ними правильно керувати. Крім забезпечення паливом і скорочення викидів вуглецю, вони можуть виконувати важливу функцію переробки поживних речовин з надр у верхній шар ґрунту. Зрубані дерева можна пересадити. Це різко відрізняється від використання дерев із тропічних лісів або старих лісів, і їх не слід плутати.