木材生物质动力的增长对排放的关注

在美国各地,许多公司正在计划数十个燃烧树木和木材废料来发电的项目,声称这种生物质发电厂可以做到碳中和。但批评人士认为,燃烧木材并不是一种真正的绿色能源,他们敦促在制定出明确的指导方针之前缓一缓。

就发电厂而言,它似乎不算太大——一个29兆瓦的设施,位于佛蒙特-马萨诸塞线以北,它将燃烧木质生物质,产生足够25000到30000户家庭使用的电力。但是,就像最近再生的生物质能发电行业(一种可再生和清洁的能源)中许多拟议中的发电厂一样,佛蒙特州的这个项目遭到了强烈的反对。

“我们住在新英格兰一个多山多林的地区,所以你很容易挥舞手臂说,‘看看这些树。怎么可能没有足够的生物质来运行这个工厂?’”该公司联席董事查理·史蒂文森(Charley Stevenson)说该地区的一个公民组织这是对植物的反对。“但当你开始考虑拟建核电站的规模时,答案就不那么明确了。”

波纳尔工厂,其中之一海狸木材能源面临着整个行业所面临的各种问题。生物质能的支持者长期以来一直声称能源可以是碳中和的——在生物质能植物中,燃烧树木和木材废料释放到大气中的二氧化碳量将被新树木取代旧树木的生长所抵消。然而,越来越多的证据表明,尽管与化石燃料相比,生物质有可能带来一些碳效益,但燃烧木材并不像许多人认为的那样是一种简单的气候解决方案。


燃烧木材来产生热量和能量并不是一个新概念。事实上,数万年前第一次将两根木棍摩擦在一起的人是早期生物质能的支持者。生物质能发电厂当然不是新的——现有的几百个发电厂中的大多数都是几十年前建造的。但近年来,随着人们对可再生能源的兴趣日益浓厚,该行业已经觉醒,美国已经提出了数十家(如果不是数百家的话)新电厂的计划,或处于批准程序的某个阶段。尽管新英格兰发生了一些更激烈的关于生物质能发电厂的斗争,但从太平洋西北部到东南部的美国各地都在提出生物质能项目。

这种觉醒可以直接归因于两个方面的发展:一是各州可再生能源组合标准的提高,这要求一个州一定比例的电力是由绿色能源产生的;二是联邦政策为可再生能源项目提供了大量激励。

一位专家说,我们正在为一些不是碳中和的东西提供巨额补贴和碳信用额度。

在各种法规中,生物质能与风能、太阳能和其他无碳能源并列,这一事实可以追溯到一个可疑的想法:燃烧生物质能发电是碳中性的。

塔夫茨大学(Tufts University)国际环境与资源政策中心(Center for International Environment and Resource Policy)主任威廉·莫莫(William Moomaw)表示:“人们开始意识到,这不是一笔好买卖。”“我们可以决定我们要这么做,但现在我们给这些巨额补贴和碳信用额,是为了一些不是碳中和的东西。”

第一个让人们注意到简单地贴上碳中性标签的问题是一篇论文科学2009年。这篇由普林斯顿大学(Princeton University)的Timothy Searchinger及其同事撰写的论文指出,当所有的生物质都被认为在碳核算方面是有益的时,经济学倾向于将大量土地转化为森林,只用于砍伐和焚烧,从而增加二氧化碳排放。

生物质达到碳中和的唯一途径是,生长中的森林从大气中吸收的二氧化碳与燃烧过程中释放的一样多或更多。如果这些森林被烧毁,而没有新的森林来取代它们,那么很明显,大气中的碳会净增加。即使被烧毁的树木与生长的树木的比例是1:1,也存在时间问题。燃烧一棵树的木材只需要几秒钟,而这棵树长回来并吸收等量的碳则需要几十年。

如果能源来源仅限于废弃的木材产品,生物质燃烧可以接近碳中性。

事实上,一项由马萨诸塞州委托进行的研究这项由马萨诸塞州曼诺米特保护科学中心进行的研究表明,从最初为获得生物量而砍伐树木开始,至少30年来,与燃烧煤炭相比,实际上存在着“碳债务”。只有经过几十年的树木再生,生物质能才能开始显示出比最脏的燃料更有排放优势。

不过,如果森林得到仔细管理,并且生物质能能源仅限于废弃的木材产品和材料,那么生物质燃烧可以接近碳中和,否则这些材料就会在森林地面上分解并排放温室气体。

由于围绕着生物质能的碳中性的混乱,这个环保署上个月宣布了一项计划把对生物质能设施的温室气体允许要求推迟三年,表面上是为了给更好地研究利用生物质能的正确方法留出时间。这正值该机构开始努力规范全国各地大型来源的碳排放之际,生物燃料的支持者对延期表示高兴。

生物质能发电行业表示,他们不想为了发电而砍掉整棵树,更不用说整片森林了。相反,发电厂将使用来自造纸和木材加工厂的木材残留物,以及来自其他林业作业的木材废料。

“我们永远不会为碳中立的主张辩护,取一英亩的树,用锅炉烧了这些树,然后把那英亩铺成沃尔玛,”Bob Cleaves说,他是沃尔玛的主席生物质能源协会

尽管塔夫茨大学的Moomaw和其他专家似乎一致认为,在绝对最好的情况下,使用废木料的做法可能接近碳中性,但他们在是否存在足够多的废木料的问题上存在分歧。

生物质能发电行业表示,他们不想为了发电而砍掉整棵树。

玛丽·布斯(Mary Booth)是一名科学家,她在2009年帮助创立了马萨诸塞州环境能源联盟,该联盟反对生物质燃烧。她说,马萨诸塞州每年只有大约10万吨绿色木材废料可供使用(这意味着,重量中包含了大量的水分含量)。她说,平均一个生物质发电厂一年需要大约13000吨木材才能产生1兆瓦的电力;拥有平均40 - 50兆瓦的生物质发电厂,该州将很快用光兆瓦。

以拟建的Pownal工厂及其位于佛蒙特州Fair Haven的姊妹工厂为例。每座核电站每年需要35万吨木材才能达到29兆瓦的生产能力。比弗木材能源公司的创始合伙人之一托马斯·埃默罗说,分析表明,从波纳尔方圆50英里内的森林地面上提取一半可用的废弃木材,就足以为工厂提供电力。这些废弃物——树木的顶部、树枝等不能使用的东西——将由现有的伐木作业产生,尽管一小部分将从与Pownal发电站相连的木屑颗粒厂中添加。

“在同样的50英里半径内,每年树木的生长超过收获240万吨,”埃莫罗说。“如果这是不可持续的,那我不知道什么才是可持续的。”

然而,鉴于提议建造的其他核电站如此之多,反对者们却有不同的看法。布斯说:“他们不可能不收获更多本来不会被收获的树木。”

在新英格兰的其他地方,类似的问题也出现了。在新罕布什尔州柏林的一个拟议中的工厂遭到了来自本行业内部的强烈反对。莱德劳能源集团(Laidlaw Energy Group)提出的建设65兆瓦电厂的提议遭到了一些现有的小型生物质能设施的反对,因为这将大幅提高燃料价格。换句话说,这个地区没有足够的木材。

马萨诸塞州将成为第一个对生物质能种类进行限制的州。

Manomet和其他研究的结果是,马萨诸塞州将成为第一个对可再生能源组合标准下的生物质类型实施限制的州。变化还没有最终确定,但是条例草案将生物燃料限制在“非森林衍生和森林衍生残留物、森林回收和能源作物”。

不过,有人说,马萨诸塞州可能会设定一个标准,限制哪怕是真正有益的生物质利用。忧思科学家联盟(Union of Concerned Scientists)的高级能源分析师约翰·罗杰斯(John Rogers)说:“我们确实看到了将婴儿与洗澡水一起倒掉的危险,因为法规草案将从本质上废除独立的生物能源设施。”“有人担心,如果我们设定的标准太高,我们就在削减科学认为可能有益的生物质资源。”

然而,除了马萨诸塞州,其他州仍在使用没有设定限制的通用生物质的定义,这可能会有实质性的危险。布斯帮助进行一项与环境工作小组的研究让一些鲜明的估计:考虑到相对温和增长的风能和太阳能在不久的将来,生成所有美国25%的电力来自可再生能源,到2025年将需要越来越依赖生物质能,随后需要明确的46000平方英里的森林在接下来的15年。这个面积比宾夕法尼亚州还大。

过去几年里,研究和研究的热潮凸显了一种日益增长的认识,即人们不能简单地建立一个生物质发电厂,把一些木头扔进锅炉里,然后就宣称自己在拯救地球。但是,在某些情况和特定的地方可以做得很好。

美国东南部的可再生能源无法与中西部的风能或西南部的太阳能相比。因此,长期以来,人们一直建议将生物质作为南方潜在的可再生能源选择。尽管在确定碳中性方面仍然存在同样的警告,但存在差异。首先,东南部温暖的气候意味着树木会长得更快,缩短了中立实现的时间。

尽管如此,一些提议在东南部建立生物质发电厂的提议遭到了反对。在乔治亚州朗兹县,一个40兆瓦的发电厂正受到当地环保组织的挑战,他们担心木材将从哪里来,以及对当地健康的影响。

生物质能的支持者认为,EPA决定推迟对生物质能植物的温室气体许可规定,将给该行业时间来证明其环境价值。

“我认为这是一件好事,”田纳西大学的生物研究员塞缪尔·杰克逊说。“我认为这将鼓励生物质能利用方面的产业投资和创新。”杰克逊既研究木质生物质材料,也研究柳枝稷等能源作物,他还参与了一家名为Genera energy的初创生物质能公司。

Booth和Moomaw等对生物质能持怀疑态度的人说,推迟生产是出于政治原因,而且是个坏主意,但其他分析人士对生物质能的潜力持更为乐观的态度。

罗杰斯说:“生物质能是一种可以很好地开发的资源,或者是一种可以很糟糕地开发的资源,我们需要政策来推动好东西的开发,但把坏东西排除在外。”“它可以做得很好,我们应该找到方法来做到这一点,而不仅仅是说不。”