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生物质燃料的碳排放是什么意思?

作者:王老师 发布时间:2022-11-16 13:17

  生物质能作为很有潜力的可再生能源,已成为仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。生物质燃料作为可再生资源,燃烧时清洁卫生,有害气体极少,燃烧后的灰还能作为肥料循环使用,不但给企业节约了成本,而且对环境保护有着重要意义。

生物质燃料的碳排放

  英国Drax 6*660MW电厂生物质燃料发电运营,从多角度多环节介绍Drax电厂的运营。第7节介绍了电厂生物质发展的决策,本节介绍Drax电厂生物质燃料发电的碳排放。

  生物质能被认为是一种可再生能源,因为它的能量来自太阳,而且能够在相对较短的时间内再生;生物质能被认为是一种绿色能源,因为植物通过光合作用从大气中吸收二氧化碳,将其固定并转化为生物质本身;生物质被认为是一种清洁环保的能源,是因为集中收集利用这些被废弃的生物质原料用于发电,可以避免自然界中发酵并分解出温室气体甲烷CH4等引发的火灾,以及露天焚烧的粉尘污染等。

  尽管如此,除去原料在电厂内输送、破碎制粉、烟气处理等消耗厂用电的环节之外,生物质发电在燃料进厂前的种植、收割、预处理、运输等环节仍然会产生碳排放。那么,Drax生物质发电的碳排放有多高?Drax做了哪些工作以尽可能地降低生物质能利用的碳排放?

  为此,Drax对生物质原料供应链的每一步都进行了高度的监控和关注,计算和报告每个阶段及环节的排放量,以确保其清洁低碳的要求得到满足,并根据监管要求计算和控制的生物质燃料相关的温室气体(GHG)排放量。Drax要求每个供应商提供详细信息,说明使用何种基本的生物质原料制造生物质颗粒燃料,以及其来源地、到加工厂的距离和运输车辆的类型、生物质颗粒燃料详细生产过程、生物质颗粒加工中使用的能源以及能源数据,任何海运数据(包括使用的船舶类型,具体哪条海运路线,详细距离等)。Drax还使用英国固体和气体生物质碳计算器对消耗的所有材料进行温室气体计算,该计算器使用欧盟可再生能源指令中规定的方法,该指令每月向燃气和电力市场办公室(Ofgem)报告。

  由于温室气体排放受多种因素的影响,包括种植、收割、燃料预处理加工和运输等。实际情况是,Drax的大部分生物质颗粒是从北美运往英国的,其最高比例的温室气体排放是生物质颗粒生产过程的能量消耗和运输过程中的海运排放。

  船舶排放的影响取决于距离和船舶大小,为此,Drax要求对于远距离(例如从北美出发)的航线,必须使用能够运输4万吨以上生物质燃料(有时达6万吨)的大型船舶,这大大降低了每吨生物质燃料的排放量。而在欧洲本土,运输距离要短得多,因此可以使用较小的船只,这使得船只能够直接进入可以缩短英国境内运输的小型港口。

  在生物质燃料进入英国港口后,Drax使用为生物质燃料运输专门设计的铁路火车将燃料直接从港口运输到电厂4个生物质燃料存储仓的进料口。这比公路运输的碳排放显著降低,在运输能力大幅提高的同时,成本也大幅下降。考虑到英国境外的生物质燃料往往通过公路卡车运输到出口港,所以境外生物质燃料的理想位置是靠近生物质原料资源和港口,以尽量减少内陆运输的碳排放。

  英国政府对生物质能供应链的温室气体排放量设定了一个限制,生物质电厂必须满足这一限制条件,才有资格获得可再生能源义务和差价合约计划的支持或者说政府补贴。目前的限制上限是285g CO2/kwh,到2020年降至200g CO2/kwh。

  英国Bureau Veritas公司(一家独立服务公司,已有190多年历史)对Drax生物质发电的碳排放进行了独立的第三方审查,其目的是向利益相关者(包括政府、社会公众、股东、管理层、职员、供应商、竞争对手、电力用户等)提供保证,确保报告信息的准确性、可靠性和客观性,并确保其涵盖了对企业及其利益相关者至关重要的问题。审查时间范围为2019年1月1日至2019年12月31日。审查的工作范围包括:碳排放;健康安全绩效下的总可记录伤害率;按合同、国家、业务单位和性别列出的员工人数数据;用水数据;生物质供应链平均温室气体排放量等。最终得出Drax电厂2019年的生物质燃料碳排放数据是124g CO2/kwh,略低于2018年的131,也不到英国政府限制值285的一半。

生物质负碳排放的重要意义

  生物质可以通过植物和某些微生物吸收空气中的CO2,而后生物残体进入土壤,碳即能以腐殖质形式长期保留于土层之中;也可以能源利用排放的CO2被捕获(收集)后,用于种植植物和养殖藻类被吸收,存在于生物质中;或以物理方式捕获后在地层中存留。

  这些生物存留做法最终将大气中已存在的碳“吸出”,而后长期(或永久)封存起来,是任何非生物性碳减排措施所不具备的功能。

  避免生物质分解释放沼气甲烷,也具有温室气体负排放作用,如果完全实现所有净零碳排放承诺,并且签约国履行“全球甲烷承诺”,可以让世界将全球变暖限制在1.8℃以内。

生物质燃料的发展前景

  其实在国外,对于生物质燃料的使用已经相当成熟,早在2005年荷兰水泥工业可燃废物的替代比例就高达83%。在"双碳"战略的大背景下,绿色环保、物美价廉的可再生替代燃料是未来的新风口。

  我国自20世纪80年代开始从国外引进相关技术,经过近30多年的发展,在生物质颗粒燃料的生产和生物质燃料颗粒机设备的研发等领域也取得了一定的进展,但与国外相比仍有很大差距。

  1、作为可再生能源的生物质颗粒燃料既能补充常规能源的短缺,又具有重大的环境效益。与其他生物质能源技术比较,其更容易实现大规模生产和使用。目前生物质燃料颗粒机厂家已经进入产业化生产和应用阶段,是低风险投资(意义:是未来收益的累积)创业的好项目,投资规模可大可小,既适合起点不高的家庭作坊,也适宜规模化的流水生产线。

  2、原料就地取材,投资者只要按照操作规程操作,就可生产出合格产品来,且产品投资回报高,应用前景广阔,既可满足普通家庭对清洁能源的巨大需求,又适用于工业能源。大规模的生产还可以申请补贴,是产业政策的倡导方向。

  3、我国是农业大省,水稻、玉米秸秆等农林废弃物资源十分丰富,但大部分沦为废弃物,利用率很低,为环境增添了负担。因此,利用这些废弃物从事生物质颗粒燃料的生产和开发前景十分广阔,既能解决持续困扰的环境问题,也能带来可观的经济效益。

  4、目前我国自然环境形势恶劣,大力发展环保产业,作为清洁能源的生物质颗粒燃料也得到政策支持,在未来会替代(用一物质代替另一物质(多为强者取代弱者的地位))多种生活燃料,其发展前景一定是光明的。

生物性碳捕获存留技术

  生物性碳捕获存留(BECCS)是一类典型的负碳排放技术,能将CO2从大气中“吸除”并存留起来,从而降低大气中CO2的浓度。

  在IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)为将本世纪末全球CO2浓度控制在0.043%~0.048%范围、以确保本世纪末全球温升控制在2℃乃至1.5℃而提出的116个设想情景中,绝大多数均要依靠BECCS等碳净负排放技术。

  IPCC在2018年《全球升温1.5℃》特别报告中模拟了4种温室气体减排的途径,唯有大力推行BECCS等碳净负排放技术的途径,才能够实现到2100年累计减排12180亿t的CO2当量(CO2eq)。

生物质的负碳排放潜力

  全球BECCS“吸/存”CO2当量(CO2eq)的能力估测可达80~100亿t/年,相当于当今全球年CO2排放总量的1/4左右,其中非CO2温室气体的年负排放量达35亿tCO2eq。

  专家分析认为,中国要想实现碳中和目标,必须依靠大规模实施负排放,加上碳直接捕获(DAC),合计每年减少40亿tCO2eq排放。

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