Kāpēc koki ir ideāls atjaunojamās enerģijas avots?

Viens no strīdīgākajiem atjaunojamajiem energoresursiem ir koksnes biomasa, piemēram, koki. Tā nevajadzētu būt, jo biomasa var būt ļoti ilgtspējīgs resurss, ja to pareizi apsaimnieko.

Piecus gadus dzīvoju Havaju salās, kur strādāju uzņēmumā, kas apsaimniekoja mežus (cita starpā). Man dažreiz lūdza vietējā vidusskolā runāt par enerģiju un ilgtspējību. Kādas sarunas laikā kāds students teica: "Es dzirdēju, ka jūs gatavojaties nocirst visus kokus."

Tajā brīdī es sapratu, ka viņas skatījums uz mežsaimniecību ir daudz līdzīgs manam skatījumam uz mežsaimniecību, augot Weyerhaeuser valsts Oklahomā. Toreiz es uzskatīju mežsaimniekus kā cilvēkus, kas cērt kokus, un man viņi ar tiem saistījās kailcirte.

Ilgtspējīga biomasa

Kopš tā laika mani uzskati ir ļoti mainījušies, jo es labāk saprotu, ko dara mežsaimnieki. Mežsaimnieki apsaimnieko mežus. Izmantojot apsaimniekotu mežu, tas dažkārt nozīmē, ka jūs novācat kokus tāpat kā jebkuru citu kultūru. Taču, apsaimniekojot mežu, ir jāaizstāj arī izcirstais.

Apsverot biomasu kā enerģijas avotu, pastāv daudzas iespējamās nepilnības. Dažas biomasas formas ir intensīvas barības vielu patērētājas, un tāpēc mēslošanas prasības var būt augstas. Tas var nozīmēt lielu fosilā kurināmā patēriņu, lai ražotu mēslojumu, un lielāku augsnes noplicināšanas risku. Turklāt daži kultūraugi ir smagi ūdens patērētāji.

Koki ir dažādi. Apmēram pirmajos 10 dzīves gados viņi ģenerē biomasu ar ātrumu 7–10 līdz kauliem sausas tonnas uz akru gadā. Jūs varat redzēt dažus citus biomasas avotus, kas apgalvo, ka raža ir tik augsta, taču tie gandrīz noteikti tika sasniegti, izmantojot mēslojumu un lielu daudzumu ūdens.

Bet ir vēl pārliecinošāks iemesls izmantot kokus. Atšķirībā no vairuma īsas rotācijas kultūru, kuras dažkārt tiek apspriestas kā degvielas ražošanas izejvielas, koki faktiski var uzlabot augsnes kvalitāti un veselību.

Notiek tas, ka koki var iznest barības vielas no zemes dzīlēm un koncentrēt tās lapās un mizā. Tā rezultātā tas nokrīt atpakaļ augsnē un pievienojas organiskajam materiālam augsnē. Atkarībā no izmantotā koka veida apsaimniekotie meži var nodrošināt degvielu, vienlaikus uzlabojot augsnes kvalitāti.

Oglekļa pārstrāde

Protams, galvenais jautājums ir oglekļa pēdas nospiedums, koku izmantošanai degvielai. Koki, kas tiek sadedzināti enerģijas iegūšanai, izdala oglekļa dioksīdu, ko koks nesen piesaistīja.

Koka audzēšanas un pēc tam dedzināšanas cikla laikā oglekļa dioksīda neto daudzums atmosfērā nemainās. Tas atšķiras no, piemēram, ogļu dedzināšanas, kas atbrīvo seno oglekļa dioksīdu un palielina oglekļa dioksīda neto daudzumu atmosfērā.

Patiesībā ir papildu faktori, kas ietekmē koksnes un enerģijas shēmu oglekļa bilanci. Piemēram, koku saknes piesaista papildu oglekli zem augsnes. Dažos gadījumos šīs saknes var ilgt gadu desmitiem, piesaistot oglekli vairāk nekā koka izmantojamajā daļā.

Vienādojuma otrā pusē ir visas enerģijas ievades, kas nepieciešamas, lai koku augtu, transportētu un pārvērstu izmantojamā formā, piemēram, granulās. Tomēr dzīves cikla analīze (LCA) var sakārtot dažādas ievades un izvades un aprēķināt oglekļa pēdas nospiedumu.

Kā koki sakrājas

Par laimi, tas ir izdarīts. Enviva Inc. ir publiski tirgots Merilendas uzņēmums un pasaulē lielākais ilgtspējīgu koksnes granulu ražotājs. Šīs granulas galvenokārt izmanto, lai izspiestu ogles Eiropas ogļu spēkstacijās.

2019. gadā viens no lielākajiem Enviva akcionāriem jautāja neatkarīgai pētījumu kompānijai Neierobežota ietekmes izpēte un analīze pārskatīt koksnes granulu enerģijas ilgtspējību un oglekļa ietekmi. Bezgalīgi tika izmantota pašreizējā recenzētā literatūra par koksnes granulu siltumnīcefekta gāzu (SEG) ietekmi, lai izveidotu koksnes granulu piegādes ķēdes SEG emisiju dzīves cikla analīzi (LCA). Viņi salīdzināja koksnes granulu oglekļa pēdas nospiedumu ar citām degvielām, piemēram, oglēm un dabasgāzi.

Ziņojums ir pieejams šeit, taču bija vairāki svarīgi atklājumi. Ziņojumā īpaši uzsvērts, ka no koksnes iegūta bioenerģija var papildināt periodiskus resursus, piemēram, vēja un saules enerģiju, ar stingru enerģiju. Mūsdienās to bieži dara ar dabasgāzes spēkstacijām, kas darbojas ātri, bet koksnes granulas to var sasniegt ar nelielu oglekļa pēdas nospieduma daļu.

Avots: Enviva Inc.

Ogļu siltumnīcefekta gāzu intensitāte ir 1.00 kilogrami oglekļa dioksīda ekvivalenta uz saražotās elektroenerģijas kilovatstundu (kWH). Kombinētā cikla (CC) dabasgāze bija ievērojami labāka ar 0.44 kgCO2e/kWh.

Taču no koksnes granulām ražotās elektroenerģijas oglekļa intensitāte bija tikai 0.13 kgCO2e/kWh – par 87% zemāka nekā oglēm un par 70% zemāka nekā dabasgāze visā dzīves ciklā. Lietojot koģenerācijas sistēmā, koksnes granulu oglekļa pēdas nospiedums samazinājās līdz 0.06 kgCO2e/kWh.

Šie faktori bija galvenais Eiropas Komisijas 2020. gada klimata un enerģētikas plāna virzītājspēks. Tā kā tika atzīts, ka bioenerģija varētu būt ilgtspējīga un palīdzēt Eiropai sasniegt savus oglekļa emisiju mērķus, šis plāns palīdzēja Eiropā izveidot plaukstošu koksnes granulu tirdzniecību, ko veica tādi uzņēmumi kā Enviva.

Tātad koki var būt ideāls atjaunojamās enerģijas avots, ja tos pareizi apsaimnieko. Papildus degvielas nodrošināšanai un oglekļa emisiju samazināšanai tie var veikt svarīgu funkciju barības vielu pārstrādē no zemes dzīlēm uz augsnes virskārtu. Nozāģētos kokus var pārstādīt. Tas ievērojami atšķiras no lietus mežu vai vecu mežu koku izmantošanas, un to nevajadzētu sajaukt.