Dlaczego drzewa są idealnym źródłem energii odnawialnej

Jednym z bardziej kontrowersyjnych źródeł energii odnawialnej jest biomasa drzewna, taka jak drzewa. Nie powinno tak być, ponieważ biomasa może być zasobem wysoce zrównoważonym, jeśli jest właściwie zarządzana.

Przez pięć lat mieszkałem na Hawajach, gdzie pracowałem w firmie zarządzającej lasami (m.in.). Czasami proszono mnie o wygłoszenie pogadanek w miejscowej szkole średniej na temat energii i zrównoważonego rozwoju. Podczas jednego z wykładów uczeń powiedział: „Słyszałem, że zamierzasz wyciąć wszystkie drzewa”.

W tym momencie zdałem sobie sprawę, że jej pogląd na leśnictwo był w dużej mierze taki sam, jak mój własny pogląd na leśnictwo, kiedy dorastałem Weyerhaeusera kraj w Oklahomie. Wtedy postrzegałem leśników jako ludzi, którzy wycinają drzewa i z nimi kojarzyłem czyste cięcie.

Zrównoważona biomasa

Od tamtej pory moje poglądy bardzo się zmieniły, bo lepiej rozumiem, czym zajmują się leśnicy. Leśnicy zarządzają lasami. W przypadku lasów zarządzanych czasami oznacza to, że można zbierać drzewa w taki sam sposób, jak w przypadku innych upraw. Zarządzanie lasem wiąże się jednak także z zastępowaniem tego, co wyciąłeś.

Rozważając biomasę jako źródło energii, istnieje wiele potencjalnych pułapek. Niektóre formy biomasy pochłaniają duże ilości składników odżywczych, w związku z czym wymagania dotyczące nawożenia mogą być wysokie. Może to oznaczać duże zużycie paliw kopalnych do produkcji nawozu i większe ryzyko zubożenia gleby. Ponadto niektóre uprawy intensywnie zużywają wodę.

Drzewa są inne. W ciągu pierwszych 10 lat życia wytwarzają biomasę w ilości 7–10 ton suchej masy na akr rocznie. Możesz spotkać inne źródła biomasy, które zapewniają tak wysokie plony, ale prawie na pewno zostały one osiągnięte dzięki nawozom i dużej ilości wody.

Istnieje jednak jeszcze bardziej przekonujący powód, aby wykorzystywać drzewa. W przeciwieństwie do większości upraw o krótkiej rotacji, które czasami są omawiane jako surowiec do produkcji paliwa, drzewa mogą w rzeczywistości poprawić jakość i zdrowie gleby.

Dzieje się tak dlatego, że drzewa mogą pobierać składniki odżywcze z podłoża i koncentrować je w liściach i korze. Kończy się to opadaniem z powrotem do gleby i dodawaniem do materiału organicznego w glebie. W zależności od rodzaju drzewa, którego używasz, zarządzane lasy mogą dostarczać paliwa, poprawiając jednocześnie jakość gleby.

Recykling węgla

Oczywiście kluczową kwestią jest ślad węglowy wynikający z wykorzystania drzew jako paliwa. Drzewa spalane w celu uzyskania energii uwalniają dwutlenek węgla, który został niedawno przez nie zatrzymany.

Podczas cyklu wzrostu, a następnie spalania drzewa, zawartość dwutlenku węgla netto w atmosferze nie ulega zmianie. Różni się to od na przykład spalania węgla, które uwalnia dawny dwutlenek węgla i zwiększa zapasy netto dwutlenku węgla w atmosferze.

W rzeczywistości istnieją dodatkowe czynniki, które wpływają na bilans węgla w programach przetwarzania drewna na energię. Na przykład korzenie drzew pochłaniają dodatkowy węgiel pod ziemią. W niektórych przypadkach korzenie te mogą przetrwać dziesięciolecia, wiążąc węgiel poza tym, co znajdowało się w użytecznej części drzewa.

Po drugiej stronie równania znajdują się wszelkie nakłady energii potrzebne do wzrostu, transportu i przekształcenia drzewa w użyteczną formę, taką jak pellet. Jednakże analiza cyklu życia (LCA) może uporządkować różne wejścia i wyjścia oraz obliczyć ślad węglowy.

Jak drzewa układają się w stosy

Na szczęście zostało to zrobione. Enviva Inc. jest spółką notowaną na giełdzie z siedzibą w Maryland i największym na świecie producentem zrównoważonego pelletu drzewnego. Pelety te wykorzystywane są przede wszystkim do wypierania węgla w europejskich elektrowniach węglowych.

W 2019 roku jeden z największych akcjonariuszy Envivy zwrócił się do niezależnej firmy badawczej Badania i analizy nieograniczonego wpływu aby dokonać przeglądu zrównoważonego rozwoju i wpływu energii z pelletu drzewnego na emisję dwutlenku węgla. Bezgranicznie wykorzystano aktualną, recenzowaną literaturę na temat wpływu pelletu drzewnego na emisję gazów cieplarnianych (GHG), aby stworzyć analizę cyklu życia (LCA) emisji gazów cieplarnianych z łańcucha dostaw pelletu drzewnego. Porównali ślad węglowy pelletu drzewnego z innymi paliwami, takimi jak węgiel i gaz ziemny.

Raport jest dostępny tutaj, ale dokonano szeregu ważnych ustaleń. W raporcie podkreślono w szczególności, że bioenergia oparta na drewnie może uzupełniać zasoby o charakterze nieciągłym, takie jak energia wiatrowa i słoneczna, stałą energią. Obecnie często robi się to w przypadku szybko działających elektrowni na gaz ziemny, ale pellety drzewne mogą to osiągnąć przy ułamku śladu węglowego.

Źródło: Enviva Inc.

Węgiel powoduje intensywność emisji gazów cieplarnianych na poziomie 1.00 kilograma ekwiwalentu dwutlenku węgla na kilowatogodzinę (kWH) wyprodukowanej energii elektrycznej. Gaz ziemny w cyklu kombinowanym (CC) był znacznie lepszy i wyniósł 0.44 kgCO2e/kWh.

Jednak energia elektryczna wytwarzana z peletów drzewnych charakteryzowała się emisją dwutlenku węgla wynoszącą zaledwie 0.13 kgCO2e/kWh – o 87% mniej niż węgiel i 70% mniej niż gaz ziemny w całym cyklu życia. W przypadku zastosowania w skojarzeniu wytwarzania ciepła i energii elektrycznej (CHP) ślad węglowy pelletu drzewnego spadł do 0.06 kgCO2e/kWh.

Czynniki te stanowiły główną siłę napędową planu Komisji Europejskiej w zakresie klimatu i energii na rok 2020. Ponieważ uznano, że bioenergia może być zrównoważona i pomóc Europie osiągnąć cele w zakresie emisji dwutlenku węgla, plan ten pomógł stworzyć dynamicznie rozwijający się handel pelletem drzewnym przez firmy takie jak Enviva w Europie.

Zatem drzewa mogą być idealnym źródłem energii odnawialnej, jeśli są odpowiednio zarządzane. Oprócz dostarczania paliwa i zmniejszania emisji dwutlenku węgla, mogą pełnić ważną funkcję recyklingu składników odżywczych z podłoża do wierzchniej warstwy gleby. Wycięte drzewa można ponownie zasadzić. Różni się to wyraźnie od – i nie należy tego mylić – z wykorzystaniem drzew z lasów deszczowych lub starodrzewów.