stringtranslate.com

Биомасса (энергия)


В контексте производства энергии биомасса — это вещество недавно живых (но теперь мертвых) организмов, которое используется для производства биоэнергии . Примеры включают древесину, древесные отходы, энергетические культуры , сельскохозяйственные отходы, включая солому , а также органические отходы промышленности и домашних хозяйств. [1] Сегодня древесина и древесные отходы являются крупнейшим источником энергии из биомассы. Древесину можно использовать непосредственно в качестве топлива или перерабатывать в топливные гранулы или другие виды топлива. В качестве топлива можно использовать и другие растения, например кукурузу , просо , мискантус и бамбук . [2] Основным сырьем для отходов являются древесные отходы, сельскохозяйственные отходы , твердые бытовые отходы и производственные отходы . Преобразование сырой биомассы в топливо более высокого качества может быть достигнуто различными методами, которые в целом классифицируются как термические, химические или биохимические.

Воздействие биоэнергетики на климат значительно варьируется в зависимости от того, откуда поступает сырье биомассы и как оно выращивается. [3] Например, при сжигании древесины для получения энергии выделяется углекислый газ. Эти выбросы можно значительно компенсировать, если вырубленные деревья заменить новыми деревьями в хорошо управляемом лесу, поскольку новые деревья будут удалять углекислый газ из воздуха по мере своего роста. [4] Однако выращивание сырья из биомассы может сократить биоразнообразие , деградировать почвы и лишить земли производства продуктов питания. [5] Он также может потреблять воду для орошения и внесения удобрений . [6] [7]

Терминология

Биомасса (в контексте производства энергии) — это вещество недавно живых (но теперь мертвых) организмов, которое используется для производства биоэнергии . Существуют различия в том, как определяется такая биомасса для производства энергии, например, только из растений [8] или из растений и водорослей [9] или из растений и животных. [10] Подавляющее большинство биомассы, используемой для биоэнергетики, поступает из растений. Биоэнергетика – это вид возобновляемой энергии , который потенциально может помочь в смягчении последствий изменения климата . [11]

Некоторые люди используют термины «биомасса» и «биотопливо» как синонимы, но сейчас более распространено считать биотопливо жидким или газообразным топливом, используемым для транспорта, как это определено государственными органами США и ЕС. [a] [b] С этой точки зрения биотопливо представляет собой разновидность биомассы.

Объединенный исследовательский центр Европейского Союза определяет твердое биотопливо как сырое или переработанное органическое вещество биологического происхождения, используемое для получения энергии, такое как дрова, древесная щепа и древесные гранулы . [12] : 20–21 

Виды и использование

Различные виды биомассы используются для разных целей:

Биомасса классифицируется либо как биомасса, собираемая непосредственно для получения энергии (первичная биомасса), либо как остатки и отходы (вторичная биомасса). [13] [14]

Биомасса, собираемая непосредственно для производства энергии

Основными типами биомассы, собираемыми непосредственно для производства энергии, являются древесина , некоторые продовольственные культуры и все многолетние энергетические культуры . Одна треть мировой лесной площади в 4 миллиарда гектаров используется для производства древесины или других коммерческих целей [15] , а леса обеспечивают 85% всей биомассы, используемой для производства энергии во всем мире. [16] : 3  В ЕС леса обеспечивают 60% всей биомассы, используемой для производства энергии, [17] причем крупнейшим источником являются древесные отходы и отходы. [18]

Древесная биомасса, используемая для производства энергии, часто состоит из деревьев и кустарников, заготавливаемых для традиционных целей приготовления пищи и отопления , особенно в развивающихся странах, при этом во всем мире для этих целей используется 25 ЭДж в год. [19] Эта практика сильно загрязняет окружающую среду. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), загрязнение окружающей среды, связанное с приготовлением пищи, является причиной 3,8 миллионов смертей в год. [20] Цель ООН в области устойчивого развития 7 направлена ​​на поэтапный отказ от традиционного использования биомассы для приготовления пищи к 2030 году. [21] Поросли с коротким вращением [c] и леса с коротким вращением [d] также заготавливаются непосредственно для производства энергии. , обеспечивающие 4 ЭДж энергии [19] и считаются устойчивыми. Оценивается потенциал этих культур и многолетних энергетических культур, которые к 2050 году будут производить не менее 25 ЭДж в год. [19] [э]

Пищевые культуры, собираемые для производства энергии, включают культуры, производящие сахар (например, сахарный тростник ), культуры, производящие крахмал (например, кукуруза ) и масличные культуры (например, рапс ). [22] Сахарный тростник — многолетняя культура , а кукуруза и рапс — однолетние культуры. Культуры, производящие сахар и крахмал, используются для производства биоэтанола , а масличные культуры используются для производства биодизельного топлива . Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем биоэтанола, а Европейский Союз — крупнейшим производителем биодизеля. [23] Мировое производство биоэтанола и биодизеля обеспечивает 2,2 и 1,5 ЭДж энергии в год соответственно. [24] Биотопливо, изготовленное из продовольственных культур, собранных для производства энергии, также известно как «первое поколение» или «традиционное» биотопливо и имеет относительно низкую экономию выбросов.

По оценкам МГЭИК, во всем мире от 0,32 до 1,4 миллиарда гектаров маргинальных земель пригодны для биоэнергетики. [ф]

Биомасса в виде остатков и отходов

Остатки и отходы представляют собой побочные продукты биологического материала, собираемого в основном для неэнергетических целей. Наиболее важными побочными продуктами являются древесные отходы, сельскохозяйственные отходы и муниципальные/промышленные отходы:

Древесные отходы являются побочными продуктами лесозаготовительной или деревообрабатывающей промышленности . Если бы остатки не собирались и не использовались для производства биоэнергии, они бы разлагались (и, следовательно, производили выбросы) [g] на лесной подстилке или на свалках, или сжигались (и производили выбросы) на обочине дороги в лесу или за ее пределами. деревообрабатывающие предприятия. [25]

Опилки – это отходы деревообрабатывающей промышленности.

Побочные продукты лесохозяйственной деятельности называются порубочными остатками или лесными остатками и состоят из верхушек деревьев, ветвей, пней, поврежденных или умирающих или мертвых деревьев, неправильных или изогнутых участков ствола, прореживания (небольшие деревья, которые вырубают, чтобы помочь большие деревья вырастают большими), а деревья удаляют, чтобы снизить риск лесных пожаров. [h] Уровень добычи лесосечных отходов различается от региона к региону, [i] [j] но интерес к использованию этого сырья растет, [k] поскольку устойчивый потенциал велик (15 ЭДж в год). [l] 68% общей лесной биомассы в ЕС состоит из стволов древесины, а 32% — из пней, ветвей и верхушек. [26]

Побочные продукты деревообрабатывающей промышленности называются отходами деревообработки и состоят из обрезков, стружки, опилок, коры и черного щелока. [27] Отходы деревообработки имеют общую энергетическую ценность 5,5 ЭДж в год. [28] Древесные пеллеты в основном производятся из отходов деревообработки, [м] и имеют общее энергосодержание 0,7 ЭДж. [n] Древесная щепа производится из комбинации исходного сырья, [29] и имеет общую энергетическую ценность 0,8 ЭДж. [о]

Энергетическое содержание сельскохозяйственных отходов, используемых для производства энергии, составляет примерно 2 ЭДж. [p] Однако сельскохозяйственные отходы имеют большой неиспользованный потенциал. Энергетическое содержание мирового производства сельскохозяйственных отходов оценивается в 78 ЭДж в год, причем наибольшая доля приходится на солому (51 ЭДж). [q] Другие оценивают от 18 до 82 ЭДж. [r] Ожидается , что использование сельскохозяйственных остатков и отходов, которое является одновременно устойчивым и экономически целесообразным [13] : 9  , увеличится до 37–66 ЭДж в 2030 году. [s]

Муниципальные отходы производят 1,4 ЭДж, а промышленные отходы - 1,1 ЭДж. [30] Древесные отходы городов и промышленности также производят 1,1 ЭДж. [28] Устойчивый потенциал древесных отходов оценивается в 2–10 ЭДж. [31] МЭА рекомендует резко увеличить утилизацию отходов до 45 ЭДж в год к 2050 году. [32]

Преобразование биомассы

Сырую биомассу можно превратить в более качественное и практичное топливо, просто спрессовав ее (например, древесные гранулы) или с помощью различных преобразований, широко классифицируемых как термические, химические и биохимические. [33] Преобразование биомассы снижает транспортные расходы, поскольку дешевле перевозить товары с высокой плотностью. [13] : 53 

Термическое преобразование

Термическая модернизация позволяет получить твердое, жидкое или газообразное топливо, причем основным фактором конверсии является тепло. Основными альтернативами являются торрефикация , пиролиз и газификация . Они различаются главным образом тем, насколько далеко могут протекать соответствующие химические реакции. Развитие химических реакций в основном контролируется количеством доступного кислорода и температурой конверсии.

Торрефикация — это мягкая форма пиролиза, при которой органические материалы нагреваются до 400–600 ° F (200–300 ° C) в среде с низким или нулевым содержанием кислорода. [34] [35] В процессе нагревания удаляются (посредством газификации) части биомассы с наименьшим содержанием энергии, в то время как части с самым высоким содержанием энергии остаются. То есть примерно 30% биомассы в процессе торрефикации преобразуется в газ, а 70% остается, как правило, в виде спрессованных пеллет или брикетов . Этот твердый продукт водостойкий, легко измельчается, не вызывает коррозии и содержит около 85% исходной энергии биомассы. [36] По сути, массовая часть сократилась больше, чем энергетическая часть, и следствием этого является то, что теплотворная способность высушенной биомассы значительно увеличивается до такой степени, что она может конкурировать с углями, используемыми для производства электроэнергии (паровыми/термальными углями). Энергетическая плотность наиболее распространенных сегодня энергетических углей составляет 22–26 ГДж/т. [37] Существуют и другие, менее распространенные, более экспериментальные или запатентованные термические процессы, которые могут предложить преимущества, такие как гидротермальная модернизация (иногда называемая «мокрой» торрефикацией). [t] Гидротермический путь модернизации может использоваться как для низкого, так и для высокого содержания влаги. биомасса, например водные суспензии. [38]

Пиролиз предполагает нагревание органических материалов до 800–900 ° F (400–500 ° C) при почти полном отсутствии кислорода. Пиролиз биомассы дает такие виды топлива, как бионефть, древесный уголь, метан и водород. Гидроочистка используется для переработки бионефти (полученной методом быстрого пиролиза) водородом при повышенных температурах и давлениях в присутствии катализатора для получения возобновляемого дизельного топлива, возобновляемого бензина и возобновляемого реактивного топлива. [39]

Газификация включает в себя нагрев органических материалов до 1400–1700 ° F (800–900 ° C) с впрыскиванием контролируемого количества кислорода и / или пара в резервуар для производства газа, богатого окисью углерода и водородом, называемого синтез-газом или синтез-газом. Сингаз можно использовать в качестве топлива для дизельных двигателей, для отопления и для выработки электроэнергии в газовых турбинах. Его также можно обработать, чтобы отделить водород от газа, а водород можно сжигать или использовать в топливных элементах. Сингаз может быть дополнительно переработан для производства жидкого топлива с использованием процесса синтеза Фишера-Тропша . [33] [40]

Химическая конверсия

Для преобразования биомассы в другие формы, например, для производства топлива, которое более практично хранить, транспортировать и использовать, или для использования некоторых свойств самого процесса можно использовать ряд химических процессов. Многие из этих процессов в значительной степени основаны на аналогичных процессах с использованием угля, таких как синтез Фишера-Тропша. [41] Процесс химической конверсии, известный как переэтерификация, используется для преобразования растительных масел , животных жиров и жиров в метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК), которые используются для производства биодизельного топлива. [33]

Биохимическая конверсия

В природе разработаны биохимические процессы, направленные на расщепление молекул, из которых состоит биомасса, и многие из них можно использовать. В большинстве случаев для осуществления конверсии используются микроорганизмы. Эти процессы называются анаэробным сбраживанием , ферментацией и компостированием . [42]

Ферментация превращает биомассу в биоэтанол, а анаэробное сбраживание превращает биомассу в возобновляемый природный газ ( биогаз ). Биоэтанол используется в качестве автомобильного топлива. Возобновляемый природный газ, также называемый биогазом или биометаном, производится в анаэробных варочных котлах на очистных сооружениях , а также на молочных и животноводческих предприятиях. Он также образуется и может быть уловлен на свалках твердых отходов. Правильно обработанный возобновляемый природный газ имеет такое же применение, как и ископаемое топливо – природный газ. [33]

Климатические воздействия

Воздействие биоэнергетики на климат значительно варьируется в зависимости от того, откуда поступает сырье биомассы и как оно выращивается. [43] Например, при сжигании древесины для получения энергии выделяется углекислый газ; эти выбросы могут быть значительно компенсированы, если вырубленные деревья будут заменены новыми деревьями в хорошо управляемом лесу, поскольку новые деревья будут поглощать углекислый газ из воздуха по мере своего роста. [44] Однако создание и выращивание биоэнергетических культур может вытеснить естественные экосистемы , деградировать почвы и потреблять водные ресурсы и синтетические удобрения. [6] [7] Примерно треть всей древесины, используемой для традиционного отопления и приготовления пищи в тропических регионах, заготавливается нерационально. [45] Для сбора, сушки и транспортировки биоэнергетического сырья обычно требуется значительное количество энергии; использование энергии для этих процессов может привести к выбросу парниковых газов. В некоторых случаях последствия изменения землепользования , культивирования и переработки могут привести к более высоким общим выбросам углерода для биоэнергетики по сравнению с использованием ископаемого топлива. [7] [46]

Использование сельскохозяйственных угодий для выращивания биомассы может привести к уменьшению площади земель, доступных для выращивания продуктов питания . В Соединенных Штатах около 10% автомобильного бензина заменено этанолом на основе кукурузы , для которого требуется значительная часть урожая. [47] [48] В Малайзии и Индонезии вырубка лесов для производства пальмового масла для биодизельного топлива привела к серьезным социальным и экологическим последствиям , поскольку эти леса являются важными поглотителями углерода и средой обитания для различных видов. [49] [50] Поскольку фотосинтез улавливает лишь небольшую часть энергии солнечного света, для производства определенного количества биоэнергии требуется большое количество земли по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии. [51]

Биотопливо второго поколения , которое производится из непищевых растений или отходов, снижает конкуренцию с производством продуктов питания, но может иметь и другие негативные последствия, включая компромиссы с заповедными зонами и местное загрязнение воздуха. [43] Относительно устойчивые источники биомассы включают водоросли , отходы и сельскохозяйственные культуры, выращенные на почве, непригодной для производства продуктов питания. [43]

Краткосрочные и долгосрочные климатические выгоды

Что касается вопроса о климатических последствиях для современной биоэнергетики, МГЭИК заявляет: «Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла современных альтернатив биоэнергетике обычно ниже, чем выбросы ископаемого топлива ». [52] Следовательно, большинство путей смягчения последствий выбросов парниковых газов МГЭИК включают широкое внедрение биоэнергетических технологий. [53]

Некоторые исследовательские группы утверждают, что даже если запасы углерода в лесах Европы и Северной Америки увеличиваются, вырубленным деревьям просто требуется слишком много времени, чтобы снова вырасти. Биоэнергетика из источников с высокой окупаемостью и паритетными сроками требует длительного времени, чтобы оказать влияние на смягчение последствий изменения климата. Поэтому они предлагают, чтобы ЕС скорректировал свои критерии устойчивости так, чтобы только возобновляемые источники энергии со сроком окупаемости выбросов углерода менее 10 лет определялись как устойчивые, [u] например, ветер, солнечная энергия, биомасса из древесных отходов и прореживания деревьев, которые в противном случае были бы сгорают или разлагаются относительно быстро, а биомасса от поросли с коротким оборотом (SRC). [54]

МГЭИК заявляет: «Хотя отдельные насаждения в лесу могут быть либо источниками, либо поглотителями, баланс углерода в лесу определяется суммой чистого баланса всех насаждений». [55] МГЭИК также заявляет, что единственным универсально применимым подходом к учету углерода является тот, который учитывает как выбросы углерода, так и поглощение (поглощение) углерода для управляемых земель (например, лесных ландшафтов). [56] : 2,67  При подсчете общего количества, природные нарушения, такие как пожары и нашествие насекомых, вычитаются, и остается только человеческое влияние. [в]

МЭА по биоэнергетике заявляет, что исключительный фокус на краткосрочной перспективе затрудняет достижение эффективного снижения выбросов углекислого газа в долгосрочной перспективе, и сравнивает инвестиции в новые биоэнергетические технологии с инвестициями в другие технологии возобновляемой энергетики, которые обеспечивают сокращение выбросов только после 2030 года, например, расширение производства аккумуляторов или развитие железнодорожной инфраструктуры. [w] Стратегии предотвращения выбросов углекислого газа лесами дают краткосрочную выгоду от смягчения последствий, но долгосрочные выгоды от устойчивой лесной деятельности обеспечивают постоянные лесные продукты и энергетические ресурсы. [55]

Большинство путей смягчения последствий выбросов парниковых газов МГЭИК включают широкое внедрение биоэнергетических технологий. [53] Ограниченность или отсутствие биоэнергетических путей приводит к усилению изменения климата или смещению нагрузки биоэнергетики по смягчению последствий изменения климата на другие сектора. [x] Кроме того, увеличиваются затраты на смягчение последствий. [й]

Границы системы учета выбросов углерода

Углеродно-положительные сценарии, скорее всего, будут чистыми выбросами CO 2 , углеродно-отрицательные проекты будут чистыми поглотителями CO 2 , а углеродно-нейтральные проекты будут в равной степени балансировать выбросы и поглощения. [57]

Обычно для сравнения включают альтернативные сценарии (также называемые «эталонными сценариями» или «контрфактическими»). [12] : 83  Альтернативные сценарии варьируются от сценариев с лишь скромными изменениями по сравнению с существующим проектом до радикально отличающихся друг от друга (например, защита лесов или альтернативные варианты «отсутствия биоэнергетики»). В целом, разница между сценариями рассматривается как фактический потенциал смягчения последствий выбросов углерода в рамках этих сценариев. [12] : 100 

Альтернативные границы системы для оценки климатических последствий лесной биоэнергетики. Вариант 1 (черный) учитывает только выбросы дымовых газов; Вариант 2 (зеленый) учитывает только запасы углерода в лесах; Вариант 3 (синий) рассматривает цепочку поставок биоэнергии; Вариант 4 (красный) охватывает всю биоэкономику, включая продукцию из древесины в дополнение к биомассе. [27]

Помимо выбора альтернативного сценария, необходимо сделать и другие варианты. Так называемые «границы системы» определяют, какие выбросы/поглощение углерода будут включены в фактические расчеты, а какие будут исключены. Границы системы включают временные, пространственные, связанные с эффективностью и экономические границы. [27]

Например, фактическая углеродоемкость биоэнергетики варьируется в зависимости от методов производства биомассы и длины транспортировки.

Границы временной системы

Временные границы определяют, когда начинать и заканчивать подсчет углерода. Иногда в расчет включаются «ранние» события, например, поглощение углерода, происходящее в лесу до первого сбора урожая. Иногда включаются также «поздние» события, например, выбросы, вызванные завершением эксплуатации соответствующей инфраструктуры, например, снос заводов. Поскольку выбросы и поглощения углерода, связанные с проектом или сценарием, меняются со временем, чистые выбросы углерода могут быть представлены либо как зависящие от времени (например, кривая, которая движется вдоль оси времени), либо как статическая величина ; это показывает средние выбросы, рассчитанные за определенный период времени.

Кривая чистых выбросов , зависящая от времени , обычно показывает высокие выбросы в начале (если подсчет начинается во время сбора биомассы). Альтернативно, отправную точку можно перенести обратно на посадку; в этом случае кривая потенциально может опуститься ниже нуля (в зону с отрицательным выбросом углерода), если нет долга по выбросам углерода в результате изменения землепользования, который необходимо погасить, и, кроме того, все больше и больше углерода поглощается посаженными деревьями. Затем кривая выбросов резко возрастает при сборе урожая. Собранный углерод затем распределяется по другим пулам углерода, и кривая движется в тандеме с количеством углерода , который перемещается в эти новые пулы (ось Y), и временем, которое требуется углероду, чтобы выйти из пулов и вернуться в лес через атмосферу (ось X). Как описано выше, время окупаемости углерода — это время, необходимое для того, чтобы собранный углерод был возвращен в лес, а время углеродного паритета — это время, необходимое для того, чтобы углерод, хранящийся в двух конкурирующих сценариях, достиг одного и того же уровня. [з]

Статическое значение выбросов углерода рассчитывается путем расчета среднегодовых чистых выбросов за определенный период времени. Конкретным периодом времени может быть ожидаемый срок службы задействованной инфраструктуры (типичный для оценок жизненного цикла; LCA), временные горизонты, соответствующие политике, определяемые Парижским соглашением (например, оставшееся время до 2030, 2050 или 2100 года), [58] временные интервалы. на основе различных потенциалов глобального потепления (ПГП; обычно 20 или 100 лет), [aa] или других временных интервалов. В ЕС для количественной оценки чистого углеродного воздействия изменения землепользования используется временной интервал в 20 лет. [ab] Обычно в законодательстве подход со статическим числом предпочтительнее подхода, основанного на динамической, зависящей от времени кривой. Это число выражается в виде так называемого «коэффициента выбросов» (чистые выбросы на единицу произведенной энергии, например, кг CO 2 e на ГДж) или, еще проще, как средний процент экономии парниковых газов для конкретных биоэнергетических путей. [ac] Опубликованные ЕС проценты экономии парниковых газов для конкретных путей биоэнергетики, используемые в Директиве по возобновляемым источникам энергии (RED) и других юридических документах, основаны на оценках жизненного цикла (LCA). [объявление] [аэ]

Границы пространственной системы

Пространственные границы определяют «географические» границы для расчетов выбросов/поглощения углерода. Двумя наиболее распространенными пространственными границами поглощения и выбросов CO 2 в лесах являются 1.) по краям отдельного древостоя и 2) по краям всего лесного ландшафта, который включает в себя множество древостоев возрастающего возраста (лесной массив). насаждения вырубаются и пересаживаются один за другим в течение стольких лет, сколько существует насаждений.) Третий вариант - это так называемый метод учета углерода на уровне возрастающего уровня насаждений. Исследователь должен решить, сосредоточить ли внимание на отдельном насаждении, на увеличивающемся количестве насаждений или на всем лесном ландшафте. МГЭИК рекомендует учитывать выбросы углерода на уровне ландшафта.

Кроме того, исследователь должен решить, следует ли включать в расчет выбросы от прямого/косвенного изменения землепользования. Большинство исследователей включают выбросы от прямого изменения землепользования, например, выбросы, вызванные вырубкой леса с целью вместо этого начать там какой-либо сельскохозяйственный проект. Включение косвенных последствий изменения землепользования является более спорным, поскольку их трудно точно определить количественно. [af] [ag] Другие варианты включают определение вероятных пространственных границ лесов в будущем.

Границы системы, связанные с эффективностью

Границы, связанные с эффективностью, определяют диапазон эффективности замены топлива для различных путей сжигания биомассы. Различные цепочки поставок выделяют разное количество углерода на единицу поставляемой энергии, а разные установки для сжигания преобразуют химическую энергию, хранящуюся в разных видах топлива, в тепловую или электрическую энергию с разной эффективностью. Исследователь должен знать об этом и выбрать реалистичный диапазон эффективности для различных рассматриваемых путей сжигания биомассы. Выбранные значения эффективности используются для расчета так называемых «коэффициентов замещения» — отдельных чисел, которые показывают, насколько эффективно ископаемый углерод заменяется биогенным углеродом. [59] [27] Если, например, 10 тонн углерода сжигаются с эффективностью, вдвое меньшей, чем у современной угольной электростанции, только 5 тонн угля фактически будут считаться вытесненными (коэффициент смещения 0,5).

Как правило, топливу, сжигаемому на неэффективных (старых или небольших) установках сжигания, присваиваются более низкие коэффициенты вытеснения, чем топливу, сжигаемому на эффективных (новых или крупных) установках, поскольку для производства необходимо сжечь больше топлива (и, следовательно, высвободить больше CO 2 ). такое же количество энергии. [27]

Коэффициент вытеснения варьируется в зависимости от углеродоемкости как топлива из биомассы, так и вытесненного ископаемого топлива. Если или когда биоэнергетика сможет обеспечить отрицательные выбросы (например, в результате лесонасаждений, плантаций энергетических трав и/или биоэнергетики с улавливанием и хранением углерода ( BECCS )), [32] или если источники энергии на ископаемом топливе с более высокими выбросами в цепочке поставок начнут подключаться ( например, из-за гидроразрыва пласта или увеличения использования сланцевого газа), коэффициент вытеснения начнет расти. С другой стороны, если или когда начнут появляться новые источники энергии с базовой нагрузкой с более низкими выбросами, чем ископаемое топливо, коэффициент вытеснения начнет расти. падение. Будет ли изменение коэффициента смещения включено в расчет или нет, зависит от того, произойдет ли оно в течение периода времени, охватываемого временными границами системы соответствующего сценария [ah] .

Границы экономической системы

Экономические границы определяют, какие рыночные эффекты включать в расчет, если таковые имеются. Изменение рыночных условий может привести к небольшим или большим изменениям в выбросах и поглощении углерода в цепочках поставок и лесах, [27] например, изменения в площади лесов в ответ на изменения спроса. Макроэкономические события/изменения политики могут оказать воздействие на запасы углерода в лесах. [ai] Однако, как и в случае с косвенными изменениями в землепользовании, экономические изменения сложно оценить количественно, поэтому некоторые исследователи предпочитают не учитывать их в расчетах. [ай]

Влияние границ системы

Выбранные границы системы очень важны для результатов расчетов. [27] Более короткие сроки окупаемости/паритета рассчитываются, когда интенсивность ископаемого углерода, темпы роста лесов и эффективность преобразования биомассы увеличиваются или когда начальный запас углерода в лесу и/или уровень лесозаготовок уменьшаются . [60] Более короткие сроки окупаемости/паритета также рассчитываются, когда исследователь выбирает учет углерода на уровне ландшафта, а не на уровне древостоя (если учет углерода начинается во время сбора урожая, а не во время посадки). И наоборот, более длительные сроки окупаемости/паритета рассчитываются, когда углеродоемкость , скорость роста и эффективность преобразования уменьшаются , или когда начальные запасы углерода и/или уровень сбора урожая увеличиваются , или когда исследователь выбирает учет углерода на уровне насаждений, а не на уровне ландшафта. [ак]

Критики утверждают, что выбор границ системы делается нереалистичный, [al] или что узкие границы системы приводят к вводящим в заблуждение выводам. [27] Другие утверждают, что широкий диапазон результатов показывает, что существует слишком большая свобода действий и, следовательно, расчеты бесполезны для разработки политики. [am] Объединенный исследовательский центр ЕС согласен с тем, что разные методологии дают разные результаты, [an] но также утверждает, что этого и следовало ожидать, поскольку разные исследователи сознательно или неосознанно выбирают разные альтернативные сценарии/методологии в результате своих этических идеалов относительно оптимального человеческого существования. отношения с природой. Этическая основа дебатов об устойчивом развитии должна быть четко выражена исследователями, а не спрятана. [ао]

Сравнение выбросов парниковых газов в точке сгорания

Выбросы парниковых газов на единицу произведенной энергии в момент сгорания зависят от содержания влаги в топливе, химических различий между видами топлива и эффективности преобразования. Например, сырая биомасса может иметь более высокое содержание влаги по сравнению с некоторыми распространенными типами угля. В этом случае большая часть собственной энергии древесины должна расходоваться исключительно на испарение влаги по сравнению с более сухим углем, а это означает, что количество выделяемого CO 2 на единицу произведенного тепла будет выше. [61]

Многие установки для сжигания только биомассы относительно малы и неэффективны по сравнению с обычно гораздо более крупными угольными электростанциями. Кроме того, сырая биомасса (например, древесная щепа) может иметь более высокое содержание влаги, чем уголь (особенно, если уголь был высушен). В этом случае большая часть собственной энергии древесины должна расходоваться исключительно на испарение влаги по сравнению с более сухим углем, а это означает, что количество выделяемого CO 2 на единицу произведенного тепла будет выше. Эту проблему влажности можно решить с помощью современных установок для сжигания. [ап]

Лесная биомасса в среднем производит на 10-16% больше CO2, чем уголь. [62] : 3  Однако акцент на валовых выбросах упускает из виду суть: важен чистый климатический эффект от выбросов и поглощения, взятых вместе. [63] : 386  [62] : 3–4  IEA Bioenergy приходит к выводу, что дополнительный CO 2 из биомассы «[...] не имеет значения, если биомасса получена из устойчиво управляемых лесов». [62] : 3 

Воздействие климата выражается как изменение во времени

Зависящие от времени оценки чистых выбросов для лесных биоэнергетических путей в сравнении с альтернативными сценариями с использованием угля и природного газа. Знак плюс обозначает положительное воздействие климата, знак минус – отрицательное воздействие климата. [18]

Использование бореальных стволовых пород, заготовленных исключительно для производства биоэнергии, оказывает положительное воздействие на климат только в долгосрочной перспективе, тогда как использование древесных отходов оказывает положительное воздействие на климат также в краткосрочной и среднесрочной перспективе. [ак]

Короткие сроки окупаемости/паритета выбросов углерода возникают, когда наиболее реалистичным сценарием отсутствия биоэнергетики является традиционный сценарий лесного хозяйства, где «хорошие» стволы древесины заготавливаются для производства пиломатериалов, а остатки сжигаются или оставляются в лесу или на свалках. Сбор таких остатков дает материал, который «[...] в любом случае высвободил бы свой углерод (путем распада или сжигания) обратно в атмосферу (в течение промежутков времени, определяемых скоростью распада биома) [...]». [64] Другими словами, время окупаемости и четности зависит от скорости затухания. Скорость распада зависит от: а) местоположения (поскольку скорость распада «[...] примерно пропорциональна температуре и осадкам [...]» [65] ) и б) толщины остатков. [ar] Остатки разлагаются быстрее в теплых и влажных помещениях, а тонкие остатки разлагаются быстрее, чем толстые. Таким образом, тонкие остатки в лесах с теплым и влажным умеренным климатом разлагаются быстрее всего, а толстые остатки в холодных и сухих бореальных лесах разлагаются медленнее всего. Если вместо этого остатки сжигаются в сценарии без использования биоэнергии, например, за пределами заводов или на обочине дороги в лесу, выбросы происходят мгновенно. В этом случае время четности приближается к нулю. [как]

Как и другие ученые, сотрудники JRC отмечают высокую вариативность результатов учета выбросов углерода и объясняют это разными методологиями. [at] В изученных исследованиях JRC обнаружил, что время углеродного паритета составляет от 0 до 400 лет для стволовой древесины, заготовленной исключительно для биоэнергетики, в зависимости от различных характеристик и предположений как для лесной/биоэнергетической системы, так и для альтернативной ископаемой системы, с интенсивностью выбросов вытеснение ископаемого топлива рассматривается как наиболее важный фактор, за которым следует эффективность преобразования и скорость/время ротации биомассы. Другими факторами, имеющими значение для периода углеродного паритета, являются первоначальные запасы углерода и существующий уровень вылова; как более высокие начальные запасы углерода, так и более высокий уровень добычи означают более длительные сроки паритета. [66] Жидкое биотопливо имеет высокое время паритета, поскольку около половины энергосодержания биомассы теряется при переработке. [ау]

Воздействие климата, выраженное в виде статических чисел

Выбросы парниковых газов при производстве и транспортировке древесных гранул из США в ЕС. [67]

Объединенный исследовательский центр ЕС изучил ряд оценок выбросов биоэнергетики, приведенных в литературе, и на основе этих исследований рассчитал проценты экономии парниковых газов для биоэнергетических путей при производстве тепла, транспортного топлива и производства электроэнергии. Расчеты основаны на принципе учета атрибутивного LCA. Сюда входят все выбросы в цепочке поставок: от добычи сырья, производства энергии и материалов до переработки и окончательной утилизации в конце срока службы. Сюда также входят выбросы, связанные с производством ископаемого топлива, используемого в цепочке поставок. Он исключает эффекты выбросов/поглощения, которые происходят за пределами границ системы, например, рыночные, биогеофизические (например, альбедо) и зависящие от времени эффекты. Авторы приходят к выводу, что «большинство товаров биологического происхождения выделяют меньше парниковых газов, чем ископаемые продукты, в своей цепочке поставок; но масштабы выбросов парниковых газов сильно различаются в зависимости от логистики, типа сырья, управления землей и экосистемами, эффективности использования ресурсов и технологий. " [68]

Из-за различного потенциала смягчения последствий изменения климата для разных путей использования биотоплива правительства и организации создали разные схемы сертификации, чтобы гарантировать, что использование биомассы является устойчивым, например, RED (Директива по возобновляемым источникам энергии) в ЕС и стандарт ISO 13065 Международной организации по возобновляемым источникам энергии. Стандартизация. [69] В США RFS (Стандарт на возобновляемые источники топлива) ограничивает использование традиционного биотоплива и определяет минимальные допустимые выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла. Биотопливо считается традиционным, если оно обеспечивает сокращение выбросов парниковых газов до 20% по сравнению с нефтехимическим эквивалентом, продвинутым, если оно обеспечивает экономию не менее 50%, и целлюлозным, если экономия превышает 60%. [средний]

Директива ЕС по возобновляемым источникам энергии (RED) гласит, что типичная экономия выбросов парниковых газов при замене ископаемого топлива древесными гранулами из лесных отходов для производства тепла варьируется от 69% до 77%, в зависимости от расстояния транспортировки: Когда расстояние составляет от 0 до 2500 км, экономия выбросов составляет 77%. Экономия выбросов снижается до 75% при расстоянии от 2500 до 10 000 км и до 69% при расстоянии более 10 000 км. При использовании стволовой древесины экономия выбросов варьируется от 70% до 77%, в зависимости от расстояния транспортировки. При использовании отходов деревообрабатывающей промышленности экономия варьируется от 79% до 87%. [оу]

Поскольку длительная окупаемость и паритет, рассчитанные для некоторых лесохозяйственных проектов, не рассматриваются как проблема для энергетических культур (за исключением случаев, упомянутых выше), исследователи вместо этого рассчитывают статический потенциал смягчения последствий изменения климата для этих культур, используя методы учета углерода на основе LCA. Конкретный биоэнергетический проект на основе энергетических культур считается углеродоположительным, углеродно-нейтральным или углеродоотрицательным в зависимости от общего количества выбросов и поглощений в эквиваленте CO 2 , накопленных за весь его жизненный цикл: если выбросы в ходе сельского хозяйства, переработки, транспортировки и сжигания превышают то, что поглощается (и хранится) растениями, как над землей, так и под землей, в течение всего срока реализации проекта, проект является углеродоположительным. Аналогично, если общее поглощение превышает общее количество выбросов, проект является углеродно-отрицательным. Другими словами, углеродный негатив возможен, когда чистое накопление углерода более чем компенсирует чистые выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла.

Как правило, многолетние культуры связывают больше углерода, чем однолетние культуры, поскольку накопление корней может продолжаться в течение многих лет. Кроме того, при выращивании многолетних культур избегают процедур ежегодной обработки почвы (вспашка, перекопка), связанных с выращиванием однолетних культур. Вспашка помогает популяциям почвенных микробов разлагать имеющийся углерод с образованием CO 2 . [топор] [63] : 393 

В настоящее время (2018 г.) в научном сообществе существует консенсус в отношении того, что «[...] баланс ПГ [парниковых газов] при выращивании многолетних биоэнергетических культур часто будет благоприятным [...]», в том числе при рассмотрении неявных прямых и косвенных земельных использовать изменения. [70] : 150 

Альбедо и суммарное испарение

Леса обычно имеют низкое альбедо, поскольку большая часть ультрафиолетового и видимого спектра поглощается посредством фотосинтеза . По этой причине большее поглощение тепла деревьями может компенсировать некоторые углеродные выгоды от облесения (или компенсировать негативные климатические последствия вырубки лесов ). Другими словами: эффект поглощения углерода лесами на смягчение последствий изменения климата частично уравновешивается тем, что лесовосстановление может уменьшить отражение солнечного света (альбедо). [71]

Воздействие на окружающую среду

Необходимо учитывать воздействие производства биомассы на окружающую среду. Например, в 2022 году МЭА заявило, что «биоэнергетика является важной опорой декарбонизации в энергетическом переходе как топливо с практически нулевым уровнем выбросов» и что «необходимы дополнительные усилия для ускорения внедрения современной биоэнергетики, чтобы идти по сценарию Net Zero». [....] одновременно обеспечивая, чтобы производство биоэнергии не влекло за собой негативных социальных и экологических последствий». [72]

Устойчивое лесное хозяйство и охрана лесов

Старовозрастный еловый лес во Франции.
Плантационный лес на Гавайях.
Увеличение площади лесов в ЕС, 1990–2020 гг. [73]

МГЭИК заявляет, что существуют разногласия по поводу того, сокращается глобальный лес или нет, и цитирует исследования, показывающие, что древесный покров увеличился на 7,1% в период с 1982 по 2016 год. [63] : 367  МГЭИК пишет: «В то время как запасы углерода надземной биомассы по оценкам, в тропиках они сокращаются, но растут во всем мире из-за увеличения запасов в умеренных и бореальных лесах [...]». [63] : 385 

Старые деревья имеют очень высокую скорость поглощения углерода, и вырубка старых деревьев означает, что этот большой потенциал будущего поглощения углерода теряется. [61] : 3  Также происходит потеря углерода в почве в результате уборочных работ. [61] : 3 

Старые деревья поглощают больше CO2, чем молодые деревья, из-за большей площади листьев у взрослых деревьев. [74] Однако старый лес (в целом) в конечном итоге перестанет поглощать CO 2 , поскольку выбросы CO 2 от мертвых деревьев компенсируют поглощение CO 2 оставшимися живыми деревьями . [ay] Старый лес (или лесные насаждения) также уязвим для природных нарушений, приводящих к образованию CO 2 . МГЭИК установила, что «[...] ландшафты с более старыми лесами накопили больше углерода, но их поглощающая способность уменьшается, в то время как ландшафты с более молодыми лесами содержат меньше углерода, но они удаляют CO 2 из атмосферы с гораздо большей скоростью [.. .]." [63] : 386 

МГЭИК утверждает, что чистый климатический эффект от преобразования неуправляемых лесов в управляемые может быть положительным или отрицательным, в зависимости от обстоятельств. Запасы углерода уменьшаются , но поскольку управляемые леса растут быстрее, чем неуправляемые, поглощается больше углерода . Положительный климатический эффект достигается в том случае, если собранная биомасса используется эффективно. [63] : 351  Существует компромисс между выгодами от максимального накопления углерода в лесах без дальнейшего поглощения углерода и выгодами от того, что часть этого запаса углерода «разблокирована» и вместо этого работает в качестве замены возобновляемого ископаемого топлива. инструмент, например, в секторах, декарбонизация которых трудна или дорога. [32] [аз]

«Конкуренцию» между «запертым» и «разблокированным» лесным углеродом может выиграть свободный углерод: «В долгосрочной перспективе использование устойчиво производимой лесной биомассы в качестве заменителя углеродоемких продуктов и ископаемого топлива обеспечивает более значительное постоянное сокращение выбросов CO 2 в атмосферу». чем сохранение». [75] : 39 

МЭА Биоэнергетика пишет: «Леса, управляемые для производства пиломатериалов, биоэнергии и других изделий из древесины, могут внести больший вклад в смягчение последствий изменения климата, чем леса, управляемые только с целью сохранения». Приводятся три причины: [76]

  1. снижение способности действовать как поглотитель углерода, когда лес созревает.
  2. Изделия из древесины могут заменить другие материалы, которые в процессе производства выделяют больше парниковых газов.
  3. «Углерод в лесах уязвим к потере в результате природных явлений, таких как нашествие насекомых или лесные пожары»

Данные ФАО показывают, что большая часть древесных гранул производится в регионах, где преобладают устойчиво управляемые леса, таких как Европа и Северная Америка. Европа (включая Россию) произвела 54% мировых древесных гранул в 2019 году, а запасы углерода в лесах в этой области увеличились со 158,7 до 172,4 Гт в период с 1990 по 2020 год. В ЕС надземная лесная биомасса увеличивается на 1,3% в год. в среднем, однако рост замедляется, поскольку леса созревают. [77]

Система торговли выбросами Соединенного Королевства позволяет операторам установок, генерирующих CO2, применять нулевой коэффициент выбросов для фракции, используемой для неэнергетических целей, в то время как энергетические цели (производство электроэнергии, отопление) требуют дополнительной сертификации устойчивости используемой биомассы. [78]

Диаграмма Санки, показывающая поток биомассы из леса в изделия из древесины, бумагу и энергию в Швеции. [79]

Биоразнообразие

Схема классификации беспроигрышных (зеленый), компромиссных (оранжевый) и проигрышных (красный) сценариев, обусловленных дополнительными путями биоэнергетики в ЕС. [12] : 107 
Краткосрочное воздействие на климат и биоразнообразие для трех альтернативных путей биоэнергетики в ЕС (лесные остатки, облесение и преобразование в лесные плантации). Краткосрочное воздействие здесь определяется как период 0–20 лет, среднесрочное 30–50 лет и долгосрочное. более 50 лет. [12] : 146 

Производство биомассы для производства биоэнергии может оказать негативное воздействие на биоразнообразие. [5] Масличная пальма и сахарный тростник являются примерами культур, которые связаны с сокращением биоразнообразия . [80] Кроме того, изменения в биоразнообразии также влияют на первичную продукцию , которая естественным образом влияет на разложение и гетеротрофные организмы в почве. [81]

Беспроигрышные сценарии (хорошие для климата, хорошие для биоразнообразия) включают: [12] : 8–149. 

Сценарии «выигрыш-проигрыш» (хорошо для климата, плохо для биоразнообразия) включают облесение древних, богатых биоразнообразием луговых экосистем, которые никогда не были лесами, а также облесение бывших сельскохозяйственных угодий монокультурными плантациями. [12] : 125–147. 

Проигрышные сценарии (плохие для климата, хорошие для биоразнообразия) включают естественное расширение лесов на бывших сельскохозяйственных землях. [12] : 125–147. 

Проигрышные сценарии включают более широкое использование густых лесных остатков, таких как пни из некоторых бореальных лесов с медленной скоростью разложения, и преобразование естественных лесов в лесные плантации. [12] : 8–147 

Загрязнение

Простое традиционное использование биомассы для приготовления пищи или отопления (сжигание бревен ).

Другими проблемами являются загрязнение почвы и воды в результате использования удобрений/пестицидов [83] и выбросы загрязняющих веществ в окружающий воздух, в основном в результате сжигания остатков в открытых полях. [84]

Традиционное использование древесины в кухонных печах и открытом огне приводит к образованию загрязняющих веществ, которые могут привести к серьезным последствиям для здоровья и окружающей среды. Однако переход к современной биоэнергетике способствует улучшению условий жизни и может уменьшить деградацию земель и воздействие на экосистемные услуги . [63] : 375  По данным МГЭИК, существуют убедительные доказательства того, что современная биоэнергетика оказывает «большое положительное воздействие» на качество воздуха. [85] Традиционная биоэнергетика неэффективна, и постепенный отказ от этого источника энергии имеет как большую пользу для здоровья, так и большую экономическую выгоду. [32] При сжигании на промышленных объектах большая часть загрязняющих веществ, образующихся из древесной биомассы, снижается на 97-99% по сравнению с открытым сжиганием. [86] При сжигании древесной биомассы образуется меньше твердых частиц, чем при сжигании угля, при том же количестве вырабатываемой электроэнергии. [87]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Объяснение биомассы - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 24 января 2023 г.
  2. ^ Дарби, Томас. «Что такое возобновляемая энергия биомассы». Реальная мировая энергия . Архивировано из оригинала 8 июня 2014 г. Проверено 12 июня 2014 г.
  3. ^ Корреа, Диего Ф.; Бейер, Хоторн Л.; Фарджионе, Джозеф Э.; Хилл, Джейсон Д.; и другие. (2019). «На пути к внедрению устойчивых систем производства биотоплива». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 107 : 250–263. doi :10.1016/j.rser.2019.03.005. ISSN  1364-0321. S2CID  117472901. Архивировано из оригинала 17 июля 2021 года . Проверено 7 февраля 2021 г.
  4. ^ Дейли, Джейсон (24 апреля 2018 г.). «Агентство по охране окружающей среды заявило, что сжигание древесины является углеродно-нейтральным. На самом деле это намного сложнее». Смитсоновский журнал . Архивировано из оригинала 30 июня 2021 года . Проверено 14 сентября 2021 г.
  5. ^ аб Гаспаратос и др. 2017.
  6. ^ ab Tester 2012, с. 512.
  7. ^ abc Smil 2017a, с. 162.
  8. ^ «Биоэнергетика - Анализ». МЭА . Проверено 13 января 2023 г.
  9. ^ «Основы биоэнергетики». Energy.gov.ru . Проверено 13 января 2023 г.
  10. ^ «Объяснение биомассы - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 13 января 2023 г.
  11. ^ «Возобновляемые источники энергии и смягчение последствий изменения климата. Специальный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата» (PDF) . МГЭИК . Архивировано (PDF) из оригинала 12 апреля 2019 г.
  12. ^ abcdefghi Европейская комиссия. Объединенный исследовательский центр. (2021). Использование древесной биомассы для производства энергии в ЕС. ЛУ: Офис публикаций. дои : 10.2760/831621.
  13. ^ abc IRENA (2014). «Глобальные прогнозы спроса и предложения биоэнергии – рабочий документ для REmap 2030» Международное агентство по возобновляемым источникам энергии .
  14. ^ Эггерс, Жаннетт; Мелин, Ильва; Лундстрем, Йоханна; Бергстрем, Дэн; Оман, Карин (16 мая 2020 г.). «Стратегии управления заготовкой древесного топлива - компромисс с биоразнообразием и услугами лесных экосистем». Устойчивость . 12 (10): 4089. дои : 10.3390/su12104089 . ISSN  2071-1050.
  15. ^ WBA 2016, с. 4.
  16. ^ WBA (2019) ГЛОБАЛЬНАЯ СТАТИСТИКА БИОЭНЕРГИИ 2019 Всемирная биоэнергетическая ассоциация
  17. ^ JRC 2019, с. 3.
  18. ^ ab JRC 2014, с. 75.
  19. ^ abc МЭА 2021d.
  20. ^ «Бытовое загрязнение воздуха и здоровье: информационный бюллетень». ВОЗ . 8 мая 2018 года . Проверено 21 ноября 2020 г.
  21. ^ «Цель 7: Обеспечить доступ к доступной, надежной, устойчивой и современной энергии для всех» . Трекер ЦУР . Архивировано из оригинала 2 февраля 2021 года . Проверено 12 марта 2021 г.
  22. ^ ETIP Биоэнергетика 2022.
  23. ^ ИРЕНА 2014, с. 20-21.
  24. ^ МЭА 2021c.
  25. ^ Камия и др. 2021, с. 7.
  26. ^ Камия и др. 2018, с. 6.
  27. ^ abcdefgh Коуи, Аннетт Л.; Берндес, Йоран; Бентсен, Никлас Скотт; Брандао, Мигель; Керубини, Франческо; Эгнелл, Густав; Джордж, Брендан; Густавссон, Лейф; Ханевинкель, Марк; Харрис, Зои М.; Джонсон, Филип; Юнгингер, Мартин; Клайн, Кейт Л.; Копонен, Кати; Коппеян, Яап (2021). «Применение научно обоснованной системной точки зрения для развеивания неправильных представлений о климатическом воздействии лесной биоэнергетики». ГКБ Биоэнергетика . 13 (8): 1210–1231. дои : 10.1111/gcbb.12844. hdl : 10044/1/89123 . ISSN  1757-1693. S2CID  235792241.
  28. ^ Аб ван ден Борн и др. 2014, с. 20, таблица 4.2.
  29. ^ ETIP Биоэнергетика 2020.
  30. ^ МЭА 2019.
  31. ^ ван ден Борн и др. 2014, с. 2, 21.
  32. ^ abcd «Что означает нулевые выбросы к 2050 году для биоэнергетики и землепользования? - Анализ». МЭА . Проверено 19 января 2023 г.
  33. ^ abcd ОВОС 2022.
  34. ^ Басу и др. 2013, стр. 171–176.
  35. ^ Кукулас 2016, с. 12.
  36. ^ Дикий 2015, с. 72.
  37. ^ Смил 2015, с. 13.
  38. ^ Возобновляемая энергия 2021, стр. 473–483.
  39. ^ ОВОС 2021.
  40. ^ Ахтар, Крепль и Иванова 2018.
  41. ^ Лю и др. 2011.
  42. ^ «Биохимическая конверсия биомассы». БиоЭнергия Консульт . 29 мая 2014 г. Проверено 18 октября 2016 г.
  43. ^ abc Корреа, Диего Ф.; Бейер, Хоторн Л.; Фарджионе, Джозеф Э.; Хилл, Джейсон Д.; и другие. (2019). «На пути к внедрению устойчивых систем производства биотоплива». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 107 : 250–263. doi :10.1016/j.rser.2019.03.005. ISSN  1364-0321. S2CID  117472901. Архивировано из оригинала 17 июля 2021 года . Проверено 7 февраля 2021 г.
  44. ^ Дейли, Джейсон (24 апреля 2018 г.). «Агентство по охране окружающей среды заявило, что сжигание древесины является углеродно-нейтральным. На самом деле это намного сложнее». Смитсоновский журнал . Архивировано из оригинала 30 июня 2021 года . Проверено 14 сентября 2021 г.
  45. ^ Всемирная организация здравоохранения 2016, с. 73.
  46. ^ МГЭИК 2014, с. 616.
  47. ^ «Объяснение биотоплива: этанол» . Управление энергетической информации США . 18 июня 2020 года. Архивировано из оригинала 14 мая 2021 года . Проверено 16 мая 2021 г.
  48. ↑ Фоли, Джонатан (5 марта 2013 г.). «Пришло время переосмыслить американскую кукурузную систему». Научный американец . Архивировано из оригинала 3 января 2020 года . Проверено 16 мая 2021 г.
  49. ^ Айомпе, Лакур М.; Шаафсма, М.; Егох, Бенис Н. (1 января 2021 г.). «На пути к устойчивому производству пальмового масла: положительное и отрицательное влияние на экосистемные услуги и благополучие человека». Журнал чистого производства . 278 : 123914. doi : 10.1016/j.jclepro.2020.123914 . ISSN  0959-6526. S2CID  224853908.
  50. ↑ Люстгартен, Абрам (20 ноября 2018 г.). «Пальмовое масло должно было помочь спасти планету. Вместо этого оно спровоцировало катастрофу». Нью-Йорк Таймс . ISSN  0362-4331. Архивировано из оригинала 17 мая 2019 года . Проверено 15 мая 2019 г.
  51. ^ Смил 2017а, с. 161.
  52. ^ МГЭИК 2019d, стр. 194.
  53. ^ ab МГЭИК 2019b, с. Б 7.4.
  54. ^ EASAC 2017, с. 23, 26, 35.
  55. ^ ab МГЭИК 2007, с. 549.
  56. ^ МГЭИК (2019) Уточнение Руководящих принципов МГЭИК 2006 года по национальным инвентаризациям парниковых газов, Глава 2: Общие методологии, применимые к нескольким категориям землепользования. Том 4: Сельское хозяйство, лесное хозяйство и другое землепользование
  57. ^ «Отказ от выбросов углерода: каковы варианты технологий? - Анализ» . МЭА . Проверено 31 января 2023 г.
  58. ^ C2ES 2021.
  59. ^ Набуурс, Герт-Ян; Аретс, Эрик ДжММ; Шелхаас, Март-Ян (2017). «Европейские леса не демонстрируют никакого углеродного долга, а лишь эффект длительного паритета». Лесная политика и экономика . 75 : 120–125. doi :10.1016/j.forpol.2016.10.009.
  60. ^ JRC 2014, с. 41, таблица 2.
  61. ^ abc Брэк, Д. (2017) Древесная биомасса для воздействия энергии и тепла на глобальный климат. Исследовательская работа - Департамент окружающей среды, энергетики и ресурсов.
  62. ^ abc МЭА Биоэнергетика (2019) Использование лесной биомассы для смягчения последствий изменения климата: ответ на заявления EASAC
  63. ^ abcdefg Олссон, Л., Х. Барбоза, С. Бхадвал, А. Коуи, К. Делуска, Д. Флорес-Рентерия, К. Херманс, Э. Джоббаги, В. Курц, Д. Ли, DJ Сонва, Л. Стрингер, 2019: Глава 4: Деградация земель. В: Изменение климата и земля: специальный доклад МГЭИК об изменении климата, опустынивании, деградации земель, устойчивом землепользовании, продовольственной безопасности и потоках парниковых газов в наземных экосистемах [П.Р. Шукла, Дж. Скеа, Э. Кальво Буэндиа, В. Массон -Дельмотт, Х.-О. Пёртнер, Д.С. Робертс, П. Чжай, Р. Слэйд, С. Коннорс, Р. ван Димен, М. Феррат, Э. Хоги, С. Луз, С. Неоги, М. Патак, Дж. Петцольд, Дж. Португал Перейра , П. Вьяс, Э. Хантли, К. Киссик, М. Белкасеми, Дж. Мэлли, (ред.)]. В прессе.
  64. ^ Ламерс и Юнгингер 2013, стр. 380.
  65. ^ Берд и др. 2010, с. 26.
  66. ^ JRC 2014, с. 41.
  67. ^ Ханссен, Стив В.; Дуден, Анна С.; Юнгингер, Мартин; Дейл, Вирджиния Х.; Хильст, Флор (2017). «Древесные пеллеты, что еще? Параллельное количество парниковых газов в Европе по производству электроэнергии из древесных пеллет, производимых на юго-востоке США с использованием различного хвойного древесного сырья». ГКБ Биоэнергетика . 9 (9): 1406–1422. дои : 10.1111/gcbb.12426 . hdl : 2066/168913 . ISSN  1757-1693. S2CID  7463665.
  68. ^ Камия и др. 2018, с. 105.
  69. ^ IRENA 2014, стр. 57–58.
  70. ^ Уитакер, Жанетт; Филд, Джон Л.; Бернакки, Карл Дж.; Серри, Карлос ЭП; Сеулеманс, Рейнхарт; Дэвис, Кристиан А.; ДеЛюсия, Эван Х.; Доннисон, Иэн С.; МакКалмонт, Джон П.; Паустиан, Кейт; Роу, Ребекка Л.; Смит, Пит; Торнли, Патрисия; Макнамара, Найл П. (март 2018 г.). «Консенсус, неопределенности и проблемы в отношении многолетних биоэнергетических культур и землепользования». ГКБ Биоэнергетика . 10 (3): 150–164. дои : 10.1111/gcbb.12488. ISSN  1757-1693. ПМЦ 5815384 . ПМИД  29497458. 
  71. ^ Чжао, Кайгуан; Джексон, Роберт Б. (2014). «Биофизические воздействия изменений в землепользовании в результате потенциальной лесной деятельности в Северной Америке» (PDF) . Экологические монографии . 84 (2): 329–353. Бибкод : 2014ЭкоМ...84..329Z. дои : 10.1890/12-1705.1. S2CID  56059160.
  72. ^ «Биоэнергетика - Обзор энергетической системы» . Сентябрь 2022.
  73. ^ Камия и др. 2021, стр. 32–33.
  74. ^ Стивенсон и др. 2014, стр. 2–3.
  75. ^ Майнер, Рид (2010). Влияние мировой лесной промышленности на парниковые газы в атмосфере. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. ISBN 978-92-5-106560-0. ОСЛК  654315724.
  76. ^ МЭА Биоэнергетика 2019, стр. 4–5.
  77. ^ Камия и др. 2018, с. 29, 32, 34, 45.
  78. ^ «Схема торговли выбросами Великобритании (ETS Великобритании): мониторинг и отчетность по биомассе в установках» (PDF) .
  79. ^ ИРЕНА 2019, с. 21.
  80. ^ Гаспаратос и др. 2017, с. 166.
  81. ^ Спен, Ева М.; Джоши, Жасмин; Шмид, Бернхард; Алфей, Йорн; Кернер, Кристиан (2000). «Влияние разнообразия растений на гетеротрофную активность почвы в экспериментальных пастбищных экосистемах». Растение и почва . 224 (2): 217–230. дои : 10.1023/А: 1004891807664. S2CID  25639544.
  82. ^ Гаспаратос и др. 2017, с. 168.
  83. ^ Гаспаратос и др. 2017, с. 172.
  84. ^ Гаспаратос и др. 2017, с. 167.
  85. ^ МГЭИК 2019h, стр. 628.
  86. ^ Спрингстин и др. 2011.
  87. ^ Рой, Раджарши; Шуфф, Брайан; Ли, Сяолун; Монтгомери, Скотт; Таттл, Джейкоб; Вендт, Йост О.Л.; Диксон, Кингсли; Айверсон, Брайан; Фрай, Эндрю (1 мая 2023 г.). «Распределение размеров частиц аэрозоля золы, состав и поведение отложений при совместном сжигании угля и биомассы, взорванной паром, в камере сгорания мощностью 1,5 МВт». Технология переработки топлива . 243 : 107674. doi : 10.1016/j.fuproc.2023.107674. S2CID  256529257.

Источники

доклады МГЭИК
отчеты МЭА
Другие источники

Цитаты и комментарии

  1. ^ ОВОС 2021b.
  2. ^ В законодательстве ЕС биотопливо определяется как: «Жидкое или газообразное топливо для транспорта, произведенное из биомассы». См. Европейская комиссия 2018a.
  3. ^ Лесные исследования 2022c.
  4. ^ Лесные исследования 2022a.
  5. ^ МЭА 2021b, стр. 212.
  6. ^ МГЭИК 2019c, стр. 193.
  7. ^ ИРЕНА 2014, с. 45.
  8. ^ JRC 2014, стр. 42–43, таблица 3.
  9. ^ Покхарел и др. 2019, с. 543.
  10. ^ Эггерс и др. 2020, с. 2.
  11. ^ Дальберг и др. 2011, с. 1220
  12. ^ ван ден Борн и др. различать порубочные остатки в целом и валежную древесину, при этом потенциал порубочных остатков составляет 14 ЭДж, а потенциал валежной древесины - 1 ЭДж в год. Информацию о потенциальных лесосечных остатках см. van den Born et al. 2014, с. 20, таблица 4.2.
  13. ^ Wood Resources International 2022.
  14. ^ Пересчитано из общего объема производства древесных гранул в 43678925 тонн (ФАО, 2020 г.) с энергосодержанием 17 ГДж/т.
  15. ^ Пересчитано из общего объема производства древесной щепы в 265212933 м3 (ФАО, 2020 г.) с энергосодержанием 3,1 ГДж/м3.
  16. ^ WBA 2019, с. 3.
  17. ^ ван ден Борн и др. 2014, стр. 2–21.
  18. ^ WBA 2019, с. 3.
  19. ^ ИРЕНА 2021.
  20. ^ Смит и др. 2018, стр. 547, 556.
  21. ^ EASAC 2017, с. 34.
  22. ^ См. IPCC 2006b, стр. 1,5.
  23. ^ МЭА Биоэнергетика 2019, стр. 4.
  24. ^ МГЭИК 2019e, стр. 637.
  25. ^ МГЭИК 2019e, стр. 638.
  26. ^ Упрощенная кривая с указанием времени окупаемости выбросов углерода и времени паритета доступна здесь: EASAC 2017, стр. 23.
  27. ^ JRC 2014, с. 45.
  28. ^ Европейский парламент, Совет Европейского Союза, 2018 г., с. Приложение VI.
  29. ^ См., например, официальные проценты экономии выбросов Европейского Союза для различных видов топлива здесь: Европейский парламент, Совет Европейского Союза, 2018, стр. ПРИЛОЖЕНИЕ VI. Обратите внимание, что эти оценки не включают средние чистые выбросы, возникающие в результате возможного изменения землепользования до посадки растений.
  30. ^ Камия и др. 2018, с. 89.
  31. ^ Камия и др. 2018, стр. 89–91.
  32. ^ МГЭИК 2019i, стр. 194.
  33. ^ См. Bird et al. 2010, с. 5, а также Searchinger et al. 2008, стр. 1238–1240, оригинальная исследовательская статья.
  34. ^ JRC 2014, стр. 23, 51–52. Обратите внимание, что JRC использует термин «время окупаемости» в смысле «периода паритета», как это определено выше в принципах учета выбросов углерода. См. JRC 2014, с. 16.
  35. ^ JRC 2014, с. 69.
  36. ^ См., например, Camia et al. 2021, стр. 86, 100.
  37. ^ Джонкер, Юнгингер и Фаай, 2013, стр. 371–387.
  38. ^ Мэдсен и Бентсен 2018, с. 1.
  39. ^ Бентсен 2017, с. 1211.
  40. ^ JRC 2014, с. 75.
  41. ^ Камия и др. 2021, с. 93. Мубарека, Джунтоли и Грасси, 2021 г., стр. 8–9.
  42. ^ Гектор, Бакеус и Андерссон, 2016, с. 4. См. также ОЭСР/МЭА 2004, с. 20.
  43. ^ JRC 2014, с. 75.
  44. ^ Камия и др. 2021, с. 143. См. также JRC 2014, стр. 16–17, 43–44.
  45. ^ Ламерс и Юнгингер 2013, стр. 379.
  46. ^ JRC 2014, с. 17.
  47. ^ JRC 2014, с. 34. Обратите внимание, что ОИЦ использует термин «время окупаемости» в смысле «периода паритета», как это определено в принципах учета углерода выше. См. JRC 2014, с. 16.
  48. ^ ИРЕНА 2014, с. 47.
  49. ^ Европейский парламент, Совет Европейского Союза, 2018 г., с. Приложение VI.
  50. ^ «Любое нарушение почвы, такое как вспашка и культивация, вероятно, приведет к кратковременным потерям на дыхание почвенного органического углерода, разлагаемого стимулированными популяциями почвенных микробов (Ченг, 2009; Кузяков, 2010). Ежегодное нарушение под пахотными посевами повторяет это год за годом, что приводит к снижению уровня SOC. Многолетние сельскохозяйственные системы, такие как пастбища, успевают восполнить свои нечастые потери от нарушений, что может привести к более высокому равновесному содержанию углерода в почве (Gelfand et al., 2011; Zenone et al., 2013). )" МакКалмонт и др. 2017, с. 493.
  51. ^ Стивенсон и др. 2014, с. 3.
  52. ^ МЭА 2021b, стр. 94.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с биомассой .
Найдите биомассу в Викисловаре, бесплатном словаре.