Защо дърветата са идеален източник на възобновяема енергия

Един от най-противоречивите възобновяеми енергийни ресурси е дървесната биомаса, като дърветата. Не трябва да бъде, защото биомасата може да бъде изключително устойчив ресурс, ако се управлява правилно.

Живях на Хаваите в продължение на пет години, където работех за компания, която управляваше гори (наред с други неща). Понякога ме караха да изнасям лекции в местната гимназия за енергията и устойчивостта. По време на една беседа студент каза: „Чух, че ще отсечете всички дървета“.

В този момент осъзнах, че нейният възглед за горското стопанство е почти същият като моя собствен възглед за горското стопанство, докато израснах в Weyerhaeuser държава в Оклахома. Тогава гледах на горските като на хора, които секат дървета, и ги свързвах с тях изрязване.

Устойчива биомаса

Оттогава вижданията ми се промениха много, защото разбирам по-добре какво правят лесовъдите. Лесовъдите стопанисват горите. С управлявана гора понякога това означава, че събирате дърветата, както бихте жънали всяка друга реколта. Но управлението на гора включва и замяна на изсеченото.

Когато разглеждаме биомасата като източник на енергия, има много потенциални клопки. Някои форми на биомаса са тежки потребители на хранителни вещества и като такива изискванията за торене могат да бъдат високи. Това може да означава високи вложени изкопаеми горива за производството на тора и по-висок риск от изчерпване на почвата. Освен това някои култури са тежки потребители на вода.

Дърветата са различни. През първите около 10 години от живота си те генерират биомаса в размер на 7-10 тона сухи кости на декар годишно. Може да видите някои други източници на биомаса, които твърдят, че добиви са толкова високи, но те почти сигурно са постигнати с тор и много вода.

Но има още по-убедителна причина да се използват дървета. За разлика от повечето култури с кратко ротация, които понякога се обсъждат като суровина за производство на гориво, дърветата всъщност могат да подобрят качеството и здравето на почвата.

Това, което се случва, е, че дърветата могат да извличат хранителни вещества от подпочвата и да ги концентрират в листата и кората. Това в крайна сметка пада обратно в почвата и се добавя към органичния материал в почвата. В зависимост от вида дърво, което използвате, управляваните гори могат да осигурят гориво, като същевременно подобрят качеството на почвата.

Рециклиране на въглерод

Разбира се, ключов въпрос е въглеродният отпечатък от използването на дървета за гориво. Дърветата, които се изгарят за енергия, отделят въглероден диоксид, който наскоро беше секвестиран от дървото.

По време на цикъла на отглеждане и последващо изгаряне на дървото, нетният инвентар на въглероден диоксид в атмосферата не се променя. Това е различно от изгарянето на въглища, например, което отделя древен въглероден диоксид и увеличава нетния запас от въглероден диоксид в атмосферата.

В действителност има допълнителни фактори, които влияят на въглеродния баланс на схемите за използване на дървесина към енергия. Корените на дърветата, например, отделят допълнителен въглерод под почвата. В някои случаи тези корени могат да издържат десетилетия, свързвайки въглерода извън това, което е било в използваемата част на дървото.

От другата страна на уравнението са всички вложени енергия, необходими за отглеждане, транспортиране и превръщане на дървото в използваема форма, като пелети. Анализът на жизнения цикъл (LCA) обаче може да сортира различните входове и изходи и да изчисли въглеродния отпечатък.

Как дърветата се подреждат

За щастие това е направено. Enviva Inc. е публично търгувана компания, базирана в Мериленд, и най-големият производител в света на устойчиви дървесни пелети. Тези пелети се използват основно за изместване на въглища в европейските въглищни електроцентрали.

През 2019 г. един от най-големите акционери на Enviva се обърна към независима изследователска фирма Безгранично изследване и анализ на въздействието за преглед на устойчивостта и въглеродното въздействие на енергията от дървесни пелети. Безгранично използва текущата рецензирана литература за въздействието на парниковите газове (ПГ) на дървесните пелети, за да създаде анализ на жизнения цикъл (LCA) на емисиите на парникови газове от веригата за доставка на дървесни пелети. Те сравняват въглеродния отпечатък на дървесните пелети с други горива като въглища и природен газ.

Докладът е достъпен тук, но имаше редица важни констатации. По-специално, докладът подчертава, че биоенергията на основата на дървесина може да допълни периодични ресурси като вятърна и слънчева енергия с твърда енергия. Това често се прави днес с електроцентрали с бърз цикъл на природен газ, но дървесните пелети могат да постигнат това с част от въглеродния отпечатък.

Източник: Enviva Inc.

Въглищата имат интензитет на парниковия газ от 1.00 килограма еквиваленти на въглероден диоксид на киловатчас (kWH) произведена електроенергия. Природният газ с комбиниран цикъл (CC) беше значително по-добър при 0.44 kgCO2e/kWh.

Но електроенергията, произведена от дървесни пелети, има въглероден интензитет от само 0.13 kgCO2e/kWh – 87% по-нисък от въглищата и 70% по-нисък от природния газ за пълния жизнен цикъл. Когато се използва в комбинирано приложение за топлинна и електрическа енергия (CHP), въглеродният отпечатък за дървесните пелети спадна до 0.06 kgCO2e/kWh.

Тези фактори бяха основен двигател на плана на Европейската комисия за климата и енергията за 2020 г. Тъй като призна, че биоенергията може да бъде устойчива и да помогне на Европа да постигне целите си за въглеродни емисии, този план помогна за създаването на процъфтяваща търговия с дървесни пелети от компании като Enviva в Европа.

Така че дърветата могат да бъдат идеален източник на възобновяема енергия, ако се управляват правилно. Освен че осигуряват гориво и намаляват въглеродните емисии, те могат да изпълняват важна функция за рециклиране на хранителни вещества от подпочвата към горния почвен слой. Отсечените дървета могат да бъдат засадени отново. Това е значително различно от – и не трябва да се бърка с – използването на дървета от тропически гори или стари гори.