Енергийният баланс на биомасата на Телеполис
Истинският потенциал на единствения подходящ заместител на петрола - Част II
Биомаса, да! „Защото е регенериращ и неизчерпаем“ - поне това е твърдението на уебсайта на германското лоби за биомаса. Трябва да се отбележи обаче, че биомасата може да бъде регенерираща, но е само частично неизчерпаема. Ако напр. установява кое растение има най-добрия енергиен баланс и след това го отглежда в целия свят, тази монокултура би била катастрофа както за почвата, така и за флората и фауната. Биомасата трябва да бъде правилно бюджетирана. Как правиш това?
В случай на биомаса енергийният баланс е енергията, която получавате от нея минус енергията, която влагате в нея: дизелът за трактори и транспорт, торовете, евентуално енергията за превръщане в газ или течност и т.н. Но преди да се заемем с нея, първо дума за приложимостта на термина като цяло.
Биомасата често е критикувана за такъв лош енергиен баланс. В сравнение с други възобновяеми енергийни източници, това със сигурност е правилно:
Вятърната турбина произвежда многократно енергията, необходима за нейното производство, изграждане и обезвреждане. Дори фотоволтаиците лесно генерират над 5 пъти повече енергия, отколкото е необходимо. В случай на етанол, от друга страна, той се изчерпва; В случай на етанол от царевица, дори често се твърди, че енергийният баланс е дори отрицателен в някои случаи. Източник: Собствени оценки въз основа на различни проучвания.
Често се казва, че въглищна електроцентрала или атомна електроцентрала биха се справили дори по-добре: Докато вятърната централа на благоприятно място се изплаща по отношение на енергията за по-малко от година, а фотоволтаичната централа се изплаща за няколко години, въглищата или атомната електроцентрала генерират инвестицията Енергия за по-малко от месец. Това е вярно, стига човек да игнорира факта, че въглища или атомна електроцентрала поглъщат огромни количества невъзобновяеми ресурси. Все по-оскъдният ресурс никъде не е включен в изчислението.
Да вземем за пример електроцентрала, работеща на въглища, с типична ефективност около 35%, т.е. около две трети от енергията, съдържаща се в въглищата, излиза неизползвана като отпадъчна топлина. Така че винаги влагате 3 пъти повече енергия в конвенционална електроцентрала, работеща на въглища, отколкото има смисъл в крайна сметка. Ако вземете предвид този факт в така наречения енергиен баланс, има „-3“. Тогава става ясно най-късно, че ние влагаме повече енергия в такива електроцентрали, отколкото те генерират при изчерпване на въглищата.
Дойде времето за петрола. Според доклад от ноември 2003 г. днес получавате 17 пъти повече енергия, като добивате нефт, отколкото инвестирате. Преди 100 години обаче EROI (възвръщаемостта на инвестициите в енергия) беше 100. Тенденцията рязко спада.
При възобновяемите енергии е различно: тук използваната енергия е до голяма степен слънчевата енергия, т.е. неизчерпаем от човешките стандарти. Няма да останем без слънце, ако изградим повече фотоволтаични системи. И вятърът духа не по-малко силно над Германия, тъй като тук са инсталирани 14 000 турбини.
Колкото повече преминаваме към възобновяеми суровини (NawaRo), толкова по-добър става „макробалансът“: Все пак ще имаме продукти, въпреки че губим по-малко суровини. Терминът NawaRo се отнася до биомасата като цяло, а не само за енергийни цели. Дали напр. Електрически пилони, направени от дърво вместо от бетон или стомана, ако намалите изключително емисиите на CO2:
Биомасата свързва CO2 и други елементи от атмосферата. Те винаги се отделят отново по време на гниене или изгаряне, но само в същото количество, което е било свързано. Следователно биомасата е CO2-неутрална. Трябва да се има предвид това, когато се говори за „емисиите“ на биомаса. За сравнение: когато изгаряме изкопаеми горива, ние отделяме 150 000 пъти повече CO2, отколкото е естествено свързано по този начин, тъй като количеството въглища, газ и нефт, които консумираме годишно, се натрупва за 150 000 години.
Следователно сравнението между енергийния баланс на възобновяемите енергии и невъзобновяемите енергии е напълно подвеждащо. Ако един ден свършим с ресурсите, изобщо няма да можем да експлоатираме тези конвенционални електроцентрали. Но колкото по-голям е парковата централа, която се експлоатира с възобновяеми енергийни източници, толкова по-голяма е основата за по-нататъшен растеж без изкопаеми горива. По този начин „планината от боклук“ се намалява в най-широк смисъл: ценни ресурси като суров петрол се запазват, докато се генерират по-малко отпадъци (CO2 и др.).
Първа стъпка в тази посока се прави и когато био-веществата се смесват с изкопаеми вещества. Точно както биогоривата вече се смесват с изкопаеми горива, така и електроцентралите, работещи с въглища, могат да бъдат частично изгаряни с дърва и слама. В своето изследване „Биоенергия: младежи за Германия“ от 2004 г., Институтът Öko изчислява, че до 10% биомаса може да бъде добавена без големи технически усилия. Трябва да се преинсталират само конвейерни ленти и подобни елементи на инфраструктурата за биомасата.
В Англия вече са получени първите заявления от оператори на електроцентрали, които искат да изгарят маслинови и палмови ядки в допълнение към въглищата. Остатъци от маслини (така наречената "маслинова торта"), както и други плодови зърна и остатъци вече се изгарят в някои електроцентрали в Южна Европа. И биомасата може да се използва не само в конвенционални електроцентрали, работещи на въглища, но и в новите централи на IGCC (въглищата като мост към бъдещето на възобновяемите източници).
Други електроцентрали вече са напълно настроени на биомаса, например 36MW централа в Ели/Англия. Сламата има почти неутрален енергиен баланс. Заслужава ли си изгарянето на слама или не би било по-добре да се внасят отпадъци от плодове от Южна Европа? Или дори по-добре: Не може ли да се избегнат транспортните загуби чрез изгаряне на остатъците от плодовете веднага в Южна Европа?
Кое растение има най-добрия енергиен баланс?
Вярно е: не си струва да се отглежда "слама" (зърно) като енергийна култура. Но изобщо не правите това - не е нужно, защото сламата се предлага в големи количества като отпадъчен продукт от селското стопанство. С други думи: можете или да орете под излишната слама - в много региони има повече слама, отколкото ви е необходима за хранене на животни - или да я изгорите, за да генерирате енергия. Последното има по-голям икономически смисъл; първият връща ценни вещества в почвата, така че тя да не бъде извлечена. Но ако изгорите биомасата, пак можете да използвате пепелта като тор.
Така че можете да видите, че самото изчисляване на енергийния баланс на дадено растение не казва всичко. Освен това наличните цифри за енергийния баланс не са непременно надеждни, тъй като транспортните маршрути например не могат да бъдат изчислени. Нищо чудно, че е трудно да се намерят надеждни оценки, защото не можете да определите всички параметри.
Въпреки това си струва да се сравнят прогнозните енергийни баланси на различни енергийни култури, тъй като в допълнение към енергийната плътност те са ключов параметър за решението дали отглеждането на определен вид биомаса и транспортирането му на определено разстояние би било полезно. Под заглавието FairBioTrade, IEA е задала задача 40, за да разследва кога си струва да се търгува кои видове биомаса и как тя може да бъде подкрепена.
Както се вижда по-горе, етанолът, направен от дърво, има по-добър енергиен баланс от етанола, направен от царевица. Защо изобщо отглеждате царевица като енергийна култура? Въпросът може да бъде разширен, тъй като най-високите добиви носят много специфични, бързо растящи видове дървесина като топола и върба. Обаче палмите и тръстиковите треви (Miscanthus) са още по-добри. Сега пенсионираният телевизионен журналист и автор Франц Алт е известен като защитник на тезата, че китайската тръстика може да покрие цялото ни енергийно снабдяване. Той поставя добива на 30 тона сухо вещество на хектар/годишно, което съответства на 14 000 литра отоплително масло на хектар/годишно. Оценката на енергийните експерти Дитер Зайфрид и Валтер Витцел, които определят възможния добив на максимално малко под 12 000 литра, със средни стойности под 10 000, е още по-консервативна. Но поне: Би било два пъти повече, отколкото при Wieden и Pappeln.
Тогава защо да не отглеждаме китайски плантации от тръстика вместо бързо растящи гори? Според американско проучване етанолът, произведен от царевица, има енергиен баланс от 121%, но от тръстика има енергиен баланс от 3,430%. В Германия хората разчитат по-малко на етанол (като добавка към бензин) и повече на рапично масло (дизел). Но защо отглеждате рапица, когато теоретично добивът на тръстика е много по-добър?
Е, от една страна има критици на мискантуса. Практическите недостатъци на мискантуса станаха очевидни през последните няколко десетилетия. като д-р Херман Хансен, консултант по биоенергия в специализираната агенция за възобновяеми суровини, обясни при поискване от Telepolis. Първо, за разлика от рапицата, Miscanthus е многогодишно растение, т.е. Отнема няколко години, преди дори да можете да приберете реколтата и само години по-късно получавате най-високи добиви. (Д-р Хансен обаче говори за максимален добив от около 20 тона годишно, с 33% по-малко от Франц Алт.) С рапицата обаче получавате най-висок добив всяка година - с естествени колебания.
В това отношение плантацията на мискантус е като тополова плантация, която изисква планиране и запазване на властта. За разлика от горите и полетата за изнасилване обаче, реколтата е проблем с мискантуса, тъй като растението се бере през пролетта, когато почвата е доста влажна. Ако машините потънат твърде дълбоко в земята, те смачкват корените. Това уплътняване на почвата обикновено е потенциален проблем в земеделието, включително изнасилването, казва д-р. Хансен, защото когато вали по време на жътвата през есента, машините оставят дълбоки следи по полетата. Това уплътняване на почвата по време на прибиране на реколтата обаче е по-малък проблем при едногодишните растения, тъй като почвата така или иначе обикновено се изора отново така или иначе.
Подобни препятствия могат да бъдат намерени и при маслата: Твърди се, че палмовото масло има много по-добър енергиен баланс от рапицата. За съжаление в Германия е трудно да се отглеждат палми и транспортът от по-южните ширини поставя баланса в перспектива. Освен това се отказвате от енергийната си независимост, когато импортирате всичко. В Германия рапицата може да се отглежда на заделени площи и ако използвате цялото растение - не само семената - енергийният баланс се увеличава съответно.
Заключението на биомасата: Тя трябва да бъде разнообразна, т.е. трябва да отглеждате различни растения, така че биомасата да остане устойчива. Монокултурите трябва да се избягват. Трябва да разгледате как можете да използвате неизползвана досега биомаса - от органични отпадъци до неизползвани дървесни остатъци и слама - за генериране на енергия.
Зрелищни пробиви?
По-късните три събития не трябва да остават без споменаване, но те няма да бъдат допълнително оценявани тук, защото са колкото спекулативни, толкова и грандиозни.
Първото развитие се отнася до водорасли в солените езера, които са създадени в пустинята. Според изчисленията на NREL тези водорасли биха произвели толкова много биодизел в пустинна зона от порядъка на 38 000 км 2 - по-малко от една десета от общата площ на пустинята в САЩ - че САЩ вече не се нуждаят от суров нефт като гориво (така че отоплителното масло не включени). Ако този метод се окаже ефективен и не причини замърсяване на околната среда (напр. Засоляване на почвите в пустинята поради изпаряване), това би разширило площта, използваема за биомаса, от големи пустинни площи. Изследователите са уверени, че всички екологични проблеми могат да бъдат решени.
Втората разработка се съобщава много в американската преса под сензационния етикет Oil from Everything (По-добре пуйката в резервоара, отколкото гълъба на покрива). Отдавна е възможно да се извлича газ от биомаса и биоотпадъци, но целта тук е да се ускори естественият процес на производство на петрол - отпадъците могат да бъдат превърнати в биодизел за няколко часа. След като американското списание Discover докладва за процеса през 2003 г., има голям интерес, но изграждането на първата голяма система предстои дълго и през лятото на 2004 г. списанието съобщава само за забавянето поради строителни дефекти.
Пилотен завод, който превръща 7 тона отпадъци от домашни птици в нефт, породи големи очаквания и говорителят на пресата Джули Гелфанд от възобновяемите енергийни ресурси заяви пред Telepolis, че новият завод, който преработва повече от 200 тона на ден, е одобрен (декември 2004 г.) 80% оползотворяване и производство на петрол при $ 15 за барел.
Третото развитие се отнася до цели растения. Помним: С рапицата използвате само семената. Целият енергиен баланс обаче може да бъде увеличен, ако стъблата, листата и др. Също се използват енергийно. Тук е интересна фирмата Choren от Германия. Тя е разработила техника, която може не само да обработва цели растения, но и смесени растения, т.е. не се нуждаете от монокултури (като рапица), можете просто да косите ливадата.
Мивка или източник на енергия? Макробалансът
Ако успеем да развием устойчиво биомасата, вероятно ще трябва да променим целия си начин на живот. За да стане ясно това, трябва да разгледаме нашите хранителни навици.
Авторите на "Ограниченията за растеж" изчисляват, че днес в рибовъдството се влага повече енергия, отколкото в крайна сметка рибата получава. Подобна е ситуацията и със селското стопанство: в него влагаме толкова много тор, че нашите полета генерират по-малко енергия, отколкото инвестираме. Швейцарско проучване установи, че имате около 20% по-малко добив в биологичното земеделие, но използвате 50% енергия. Не става въпрос само за самата енергия, но и за всички ресурси, които стават оскъдни. Пример: остров Науро - известен през 2001 г. от бежанците, които Австралия настани там, след като не бяха допуснати до страната като имигранти - е лунен пейзаж; разграждането на фосфата там прави острова необитаем.
Американският автор Ричард Манинг предлага различна перспектива. Той описва как американците ядат тонове захар и протеини в The Oil We Eat. От това те имат диабет и затлъстяване. Така че земеделието в САЩ поглъща много торове, химикали и енергия, за да разболее американците. В Германия балансът е само малко по-добър.
Какво казва и Манинг: По отношение на енергийния баланс има смисъл не само да се откажете от месото, но и да преминете към дивеч. Тези животни живеят върху растения, които не са особено полезни за хората - като рибите в морето. Енергийният баланс на животните и рибите е отрицателен само ако ги развъждате.
Освен това, ако не инвестираме толкова зърно в животновъдството, много земя ще бъде свободна за енергийни култури. Бихме били по-здрави чрез по-чиста околна среда и по-благоприятна за хората храна.
Крейг Морис превежда за Petite Planète. (Крейг Морис)