Является ли энергия биомассы возобновляемой? Промышленная правда, лежащая в основе учета выбросов углерода

Да “ биомасса возобновляемая официально ответила ”yes” Администрация энергетической информации США, Директива ЕС по возобновляемым источникам энергии, МЭА и Министерство сельского хозяйства США. Тем не менее, нормативное регулирование "да" скрывает физический вопрос: когда древесные гранулы выделяют больше CO2 в дымовой трубе, чем уголь, в каком смысле топливо на самом деле чистое? Это руководство разделяет два вопроса: нормативная возобновляемость и углерод-нейтральность (углерод-нейтральность), поэтому промышленные покупатели могут принимать решения о закупках, которые выживают как в аудите, так и в совести.

Что такое энергия биомассы? Источники, сырье и типы

Энергия биомассы - это энергия, выделяемая при сжигании, газификации, ферментации или химической конверсии органического материала растений и животных. Среди признанных классификаций Управление энергетической информации США называет четыре категории сырья — и различие между ними заключается в том, где живет большая часть аргументов в пользу учета углерода. Знание того, какой тип биомассы питает ваше предприятие, является первым шагом в ответе на вопрос, действительно ли ваша конкретная покупка биомассы является чистой.

Согласно EIA Биомасса Объясненная ссылка, биомасса поставила 4 978 трлн британских тепловых единиц (TBtu) い 5% первичной энергии США — в 2023 г. Внутри этой доли биотопливо владело 53%, древесина и древесные отходы 39%, а также твердые бытовые отходы, навоз и сточные воды 8%. Промышленное использование потребляло 45% всей энергии биомассы в этом году, больше, чем в любом другом секторе.

Четыре категории сырья:

• ✔
  Древесина и древесные отходы – древесина, древесные гранулы, отходы лесопилки и черный щелок целлюлозно-бумажных заводов. Крупнейший единственный источник энергии биомассы за пределами транспортного топлива.
• ✔
  Сельскохозяйственные культуры и отходы кукуруза, соевые бобы, сахарный тростник, просо, древесные растения, водоросли, а также остатки сельскохозяйственных культур и пищевой промышленности. В основном перерабатывается в биотопливо посредством ферментации или переэтерификации.
• ✔
  Биогенные твердые бытовые отходы (ТБО) – бумажные изделия, хлопок и шерсть, отходы производства дворов. сжигаются на заводах по переработке отходов в энергию или отправляются на свалки, где улавливается метан.
• ✔
  Навоз и сточные воды животных ana-анаэробное сбраживание производит биогаз (также называемый биометаном или возобновляемым природным газом), который может заменить ископаемый природный газ в турбинах, котлах и трубопроводах.

Почему “organic”: каждая форма биомассы содержит углерод, который пришел из атмосферного углекислого газа посредством фотосинтеза Возобновляемый статус основан на идее, что сжигание биомассы просто возвращает этот углерод в атмосферу, где новый рост растений снова поглотит его. эта логика работает — но только на временных масштабах и цепочках поставок, которые соответствуют циклу роста. Это предположение - это то, где начинается разделение возобновляемый-против-углерод-нейтральный.

Да, биомасса официально является возобновляемым источником энергии — Вот кто так говорит

Если сотруднику по закупкам необходимо включить в контракт “renewable”, биомасса как источник энергии проходит официальный тест в каждой крупной энергетической юрисдикции. Четыре авторитетные классификации согласны, даже несмотря на то, что они применяют разные условия устойчивости поверх маркировки возобновляемых источников энергии.

А 2024 Обновление реализации МЭА по биоэнергетике ЕС27 добавляет поразительное число к картине регулирования: биоэнергетика поставила примерно 60% из доли ЕС в 22% в конечном потреблении энергии (смысл биомассы является единственным крупнейшим вкладчиком в возобновляемый комплекс блока.Уберите его, и цель ЕС к 2030 году в 42.5% доля возобновляемых источников становится математически гораздо труднее достичь.

“Биогенная углеродная нейтральность не является автоматической. Приносит ли биоэнергетика климатическую выгоду, зависит от временного масштаба, исходного сырья и контрфактического землепользования, которое произошло бы в противном случае.”

Так почему же разрыв между “официально возобновляемым” и “фактически чистым”? Потому что регуляторы отвечают на один вопрос “ топливо поступает из запаса, который может вырасти заново? — в то время как физика климата отвечает на другой вопрос: что делает молекула, когда она покидает дымовую трубу? Ниже мы идем через разрыв.

Лазейка для учета углерода “ Почему ”Renewable“ не означает ”Carbon Neutral”

Рассмотрение статуса возобновляемой энергии, как если бы это означало нулевой чистый углерод, является наиболее значимой ошибкой в промышленных закупках. Это разные претензии, регулируемые разными сводами правил. Гранулы, приобретенные в устойчиво управляемом лесу, действительно являются возобновляемыми — при этом одна и та же гранула, сожженная в вашем котле завтра, может не стать углеродно-нейтральной в течение пятидесяти или более лет. За разрывом стоит названный механизм: окно углеродного долга.

Окно углеродного долга — три теста, которые промышленные покупатели проводят перед вызовом углеродной нейтральной биомассы

Используемый здесь в качестве структуры уровня закупок, Окно углеродного долга разделяет две претензии. Он основан на трех тестах, каждый из которых независимо отказоустойчив:

1. Испытание на горение: Выделяет ли топливо МЕНЬШЕ CO2 на МДж, чем базовый уровень ископаемого топлива в дымовой трубе? Что касается древесины, ответ почти всегда отрицательный. Исследования Партнерство за честность политики показывает, что электростанции, работающие на дровах, выбрасывают примерно 150% CO2 угля на единицу произведенной энергии, в то время как более консервативные цифры оценивают разрыв в 30 50%. В любом случае, номер дымовой трубы противоречит, а не возобновляемому повествованию.
2. Тест окна возобновления роста: Будет ли сгоревшая биомасса повторно секвестрирована в пределах горизонта, связанного с закупками? 25-летний контракт предполагает углеродный баланс в течение 25 лет. Возрождение зрелых лесов умеренного пояса обычно занимает от 50 до 100 лет. математика не удалась для круглого леса из старых или недокументированных лесных источников.
3. Испытание на утечку в цепочке поставок: Учитываются ли выбросы в верхнем течении от сбора урожая, сушки, гранулирования и трансокеанского судоходства, и сохраняют ли они порог экономии парниковых газов в течение жизненного цикла ЕС RED III ≥70%? Гранулы, отправляемые с юго-востока США на электростанции Великобритании, тратят значительную ископаемую энергию только на этом пути.

Модернизирована ли биомасса 100%?

Нет, и это различие имеет значение в договорах о закупках Статус возобновляемых источников применяется к категориям сырья ♪ древесина, сельскохозяйственные отходы, органическая фракция ТБО, навоз (навоз), которые в принципе могут пополнять биологические циклы. Но конкретные закупки биомассы сильно различаются по тому, насколько чисто они выполняют этот цикл. Пеллета из отходов лесопильного остатка близка к действительно возобновляемой в чистом углеродном выражении; пеллета круглого леса из вырубленного и незасаженного леса может быть возобновляемой только номинально. Документация Международный совет по чистому транспорту прохождение через разрыв в деталях. практикующие специалисты на местах различают эти два случая все чаще 北 Культурный сдвиг с 2020 года заключался в том, чтобы рассматривать ярлык возобновляемых источников энергии как стартовый вопрос, а не как конечный.

Устойчивый против неустойчивой биомассы (Sustainable vs. Unsustainable Biomass) (Recision Framework) (Рамочная основа для принятия решений) (Sustainable vs. Unsustainable Biomass) (Рамочная основа для принятия решений) (A Decision Framework)

Если возобновляемый статус сам по себе не гарантирует климатическую выгоду, что? рамки принятия решений, которые фильтруют исходное сырье в первую очередь, затем применяют тест экономии парниковых газов, который волнует регулирующие органы, затем флагирует, уважает ли использование возникающие принципы каскадного использования. Три шага, используемые по порядку.

Может ли топливо из биомассы когда-нибудь закончиться?

Биомасса является возобновляемым в запасах термины (значит, базовый пул ресурсов может регенерировать — но он конечен в потоке в течение любого данного года. Глобальное устойчивое снабжение имеет жесткие потолки, установленные доступной землей, водой, удобрениями и конкурирующими видами использования (продукты питания, материалы, биоразнообразие). Стратегия Великобритании по биомассе на 2023 год рассматривает предложение как достаточно ограниченное, чтобы правила приоритета использования теперь были центральной политикой. Закупки конкретно: покупатель может абсолютно столкнуться с местным или сезонным дефицитом соответствующего сырья, даже несмотря на то, что глобальный ресурс никогда не исчерпается в геологическом смысле ископаемого топлива.

Стандарты сертификации FSC (Лесной попечительский совет), SBP (Программа устойчивой биомассы) и PEFC (Программа одобрения лесной сертификации) являются практическими якорями для фильтрации на этапе 1. Они различаются по объему (FSC и PEFC сертифицируют управление лесами в целом; SBP специально создан для цепочек поставок биомассы и добавляет требования к цепочке поставок, специфичные для гранул и чипов. Для операторов котлов, заключающих многолетние топливные контракты, сырье, сертифицированное SBP, плюс оценка жизненного цикла RED III является наиболее защищенной комбинацией.

Промышленные формы биомассы Топливо и биотопливо — гранулы, чипсы, брикеты, жидкости

Физическая форма, которую принимает сырье, — твердая пеллетная, чиповая или жидкая биотопливная (функции) определяет, какое оборудование может его сжечь, какой объем хранения необходим объекту и сколько энергии предварительной обработки уже было потрачено до поступления топлива. Ниже в справочной таблице приведена информация о форме сырья для оборудования для сжигания или переработки для покупателей промышленного масштаба.

Один часто упускаемый из виду вывод: древесные гранулы при ~17 МДж/кг обеспечивают примерно 60% плотности энергии битуминозного угля при ~2530 МДж/кг. В котле, модернизированном с угля на гранулы без хранения и модернизации конвейера, топливо закончится до окончания смены. Исходное сырье для переключения мест должно планировать объем хранения топлива примерно вдвое, крутящий момент винта-конвейера увеличится, а избыточность подачи гранул защитит от перемычек в силосе.

Жидкое биотопливо следует различным путям конверсии Этанол приходит от ферментации сахаров и крахмалов い кукуруза в США, сахарный топлив в Бразилии. биодизель использует переэтерификацию растительных масел, животных жиров, и отработанных кулинарных масел в метиловые эфиры жирных кислот. Pyrolysis bio-oil induced by peating bomassase to 800 induc00°F (400500°C) в условиях отсутствия кислорода (в настоящее время сырье более модернизируется, чем прямое топливо, но возобновляемое дизельное топливо и возобновляемое реактивное топливо, производимое посредством гидроочистки, набирают коммерческую тягу. Для прохода твердых форм на уровне оператора см. эту ссылку на типы топлива из промышленной биомассы и спецификации таблеток.

Где используется энергия биомассы — котлы, электростанции и совместное сжигание

В промышленном масштабе энергия биомассы проходит через три основных маршрута сжигания. Каждый из них соответствует различным диапазонам мощностей, топливным смесям, целям декарбонизации и целям декарбонизации, и каждый имеет свой собственный профиль компромисса в отношении эффективности, выбросов и гибкости сырья.

Котлы из промышленной биомассы (150 МВттепл.). Прямое сжигание для производства тепла - это режим рабочей лошадки для промышленных процессов МСП. Масштабы мощности от небольших молочных и пищевых перерабатывающих предприятий в низких однозначных цифрах MWth до выделенных промышленных парогенераторов в десятках MWth, при этом операторы выбирают, как использовать биомассу в масштабе предприятия на основе наличия сырья. МЭА Биоэнергетика 2024 тематические исследования документа Nordex Food установка в Дании работает 2,6 МВтт котел на биомассе, производящий 3,8 тонны пара в час примерно 30 бар (профиль типичный для малых и средних предприятий по переработке продуктов питания, бумаги и текстиля) Новозеландский завод по переработке молока Synlait Pokeno, профилированный Управлением по энергоэффективности и сохранению энергии страны, непрерывно запускает котел на древесных гранулах мощностью 43 МВт в течение сезона переработки молока. Подробную информацию о закупках по выбору оборудования см. в этом руководстве как котел, работающий на биомассе, преобразует сырье в пар.

Автономные электростанции на биомассе (5 — 740 МВт). Автономные электростанции на биомассе (57 40 МВт). Электростанции коммунального масштаба производят электроэнергию, часто в сочетании с комбинированным производством тепла и электроэнергии (ТЭЦ) для централизованного теплоснабжения. Айронбридж в Великобритании - крупнейшая в мире электростанция, работающая на биомассе, мощностью 740 МВт; Электростанция Дракс перевела четыре из шести своих энергоблоков с угля на биомассу, что сделало ее крупнейшим в Европе источником энергии, работающим на биомассе. В 2023 году совокупный объем электроэнергии в Великобритании составлял 78 электростанций, работающих на биомассе, на общую мощность 4158 МВт, что обеспечило примерно 12,9% электроэнергии в стране в 2021 году.

Совместное сжигание на угольных электростанциях (обычно 10 — доля биомассы 20%). Существующая угольная инфраструктура может совместно сжигать биомассу для удовлетворения требований возобновляемых источников энергии без полной модернизации. Совместное сжигание сохраняет капитальные затраты низкими, но ограничивает долю биомассы (и, что более важно, увековечивает работу угольных заводов, а не вытесняет ее. Климатически строгие рамки все чаще рассматривают совместное сжигание как переходный, а не конечный путь.

Преимущества и недостатки биомассы (когда она имеет промышленный смысл)

Биомасса зарабатывает или теряет свою позицию в промышленных закупках на небольшом наборе измеримых компромиссов. Ниже карта преимуществ против ограничений собирает те, которые фактически взвешивают сотрудники по закупкам, с конкретными цифрами, где позволяют данные.

Каковы три недостатка биомассы?

В процессе принятия промышленных решений доминируют три недостатка. Первый, точка горения CO2 превышает уголь на 30-50% на МДж для древесины, и возобновляемый статус сам по себе не стирает это число дымовых труб. Защита климатических претензий полностью опирается на учет повторного роста и цепочки поставок, оба из которых требуют активной проверки. Второй, поставки топлива более уязвимы к сбоям, чем ископаемые альтернативы — мельницы для пеллет зависят от рынков круглого леса, которые колеблются в зависимости от строительных циклов, а сертификация устойчивого развития может вывести производителя из строя в середине контракта, если соблюдение требований прекращается. Промышленные покупатели, закупающие биомассу, обычно проверяют сертификаты происхождения пеллет (FSC/SBP) перед подписанием контрактов на топливо на срок более двенадцати месяцев, поскольку волатильность цен на пеллеты, привязанная к рынкам круглого леса, является крупнейшим риском в цепочке поставок. Третьей, выбросы твердых частиц (PM2.5, NOx, формальдегид, полициклические ароматические углеводороды い, как правило, выше, чем при сжигании природного газа. сообщества, расположенные вблизи заводов по производству биомассы, сообщают о проблемах со здоровьем органов дыхания по темпам, сопоставимым с показателями вблизи угольных электростанций, даже несмотря на то, что выбросы серы и ртути ниже. специалисты по закупкам, устанавливающие цены на биомассу, должны учитывать это руководство по стоимости котлов на промышленной биомассе на 2026 год данные наряду с разрешениями на выбросы.

Вопрос о закупках не “это биомасса хорошо или плохо?” но “для какого применения, с каким сырьем, под каким горизонтом регулирования?” Промышленное производство тепла из пеллет потока отходов в регионе с сильным соблюдением требований устойчивого развития выглядит очень сильно отличающимся от коммунального электричества из импортного круглого леса. Где высокоэффективный дизайн окупается, см. этот праймер на коэффициенты эффективности котла биомассы.

Перспективы регулирования (RED III, EPA) и ужесточение определения возобновляемых источников энергии

Следующие пять-семь лет изменят то, что на практике считается возобновляемой биомассой. Три траектории регулирования имеют значение для покупателей, подписывающих контракты на закупки на 2026 год и далее.

EU RED III вступил в силу с 2024 года. Третья итерация Директивы по возобновляемым источникам энергии заменила RED II на более строгие правила устойчивости и экономии ПГ Новые установки, начиная с января 2024 года, должны обеспечить экономию парниковых газов в течение жизненного цикла ≥80%; существующие установки должны достичь ≥70%. RED III также ограничивает биотопливо на основе пищевых и кормовых культур на уровне 7% потребления транспортного сектора и вводит принцип каскадного использования, отдавая предпочтение биомассе для материалов перед энергией, где это физически возможно.

Классификация биомассы EPA RFS находится на рассмотрении. Программа стандарта на возобновляемое топливо США периодически проводит переоценку того, какие категории биомассы соответствуют критериям RIN-кредитов, а работа Power Sector Evolution отслеживает снижение доли производства биомассы. Покупателям, подписывающим многолетние контракты на закупки, следует ожидать ужесточения, а не ослабления правил классификации.

Цель ЕС на 2030 год: доля возобновляемых источников энергии 42,5%. Политическая математика требует, чтобы биомасса оставалась основным источником (удаление ее нарушает траекторию (い), но это также означает, что надзор усилится. Аудит устойчивого развития, требования к оценке жизненного цикла и документация цепочки поставок - все это будет иметь большее влияние на биомассу, чем на солнечную или ветровую энергию, где заявка на выбросы углерода проще.

Для оператора, подписывающего контракт на закупки 2026 года, практический смысл конкретен: включить язык оценки выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла, потребовать документацию по земле Cat A/B/C для RED III и цену в варианте, согласно которому EPA RFS может реклассифицировать некоторые категории биомассы до окончания контракта. Долгосрочные (5+ лет) обязательства без положений о повторном аудите устойчивого развития несут наибольший нормативный риск.

Часто задаваемые вопросы