在安大略省西北部皇冠森林的黑雲杉和短葉松林中,一個全球趨勢已經回到本土。阿蒂科肯發電站去年停止燃燒煤炭,以準備使用其新燃料:當地採購的木屑顆粒。
加拿大已經向國外輸送木屑顆粒用於發電,但現在它正在自己的後院大規模利用這種資源。阿蒂科肯將成為北美最大的商業發電廠,從燃煤轉換為生物質,這一趨勢已在世界範圍內流行起來,尤其是在歐洲。
這次改造是安大略省計劃成為北美第一個關閉其燃煤發電廠的地區的一部分。在歐洲,將燃煤發電廠改造為生物質的動力來自歐盟可再生能源指令,該指令要求到2020年,20%的能源來自可再生能源,包括生物質。歐洲的大部分木屑顆粒是從美國東南部的私人森林以及北美其他地區進口的。
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一些政府認為,擺脫骯髒的煤炭,轉向可再生資源在碳排放方面是一種勝利,但並非所有人都同意。可持續採伐的木屑顆粒的定義因發電廠和國家而異,一些環保主義者擔心,對生物質日益增長的需求將超過放棄煤炭帶來的任何好處。“如果我們要在木材能源方面進行全球貿易,”Pinchot保護研究所的專案主管布萊恩·基特勒說,“我們必須問,歐洲和美國的系統匹配得有多好?”
研究發現,燃燒木材比化石燃料產生的溫室氣體排放量少約65%至95%。然而,根據空間資訊集團的高階科學家托馬斯·布赫霍爾茨的說法,這些研究沒有考慮到森林碳儲量的變化,他研究與生物能源系統相關的溫室氣體排放。當研究人員開始將森林碳儲量的變化納入考慮時,情況發生了變化,這讓環保主義者感到擔憂。雖然樹木可以重新種植,而煤炭在短期內是一種有限的資源,但關於幼樹與成熟樹木相比能吸收多少碳存在爭議。根據布赫霍爾茨為南方環境法律中心所做的一項研究,如果歐洲進口美國東南部的木材而不是燃燒煤炭,大氣中的溫室氣體在最初的50年裡可能會增加300%,儘管它們最終會降到化石燃料的水平以下。
在英國,德拉克斯發電站正在花費11億美元將其4000兆瓦燃煤設施的一半改造成木屑顆粒,其中大部分將從北美進口。儘管德拉克斯已經起草了可持續發展指南,但環保主義者質疑,這個世界上最大的生物質發電站是否能夠僅依靠木材殘留物製成的木屑顆粒來維持自身。歐盟已經多次推遲了關於木屑顆粒來源標準的最終決定。
德拉克斯每年需要700萬公噸木屑顆粒,用於正在改造的三臺鍋爐。“我們正處於制定可持續發展生物質標準的前沿,”德拉克斯的發言人梅蘭妮·韋德伯裡斷言。“我們完全相信生物質是碳中性的。”德拉克斯已經從全球各地運輸煤炭,有些甚至遠至澳大利亞。德拉克斯的估計是,該發電廠每年將減少1000萬公噸的二氧化碳排放,並且他們將能夠獲得足夠的符合其可持續發展要求的木材。
如果德拉克斯的一些木屑顆粒不是來自殘留物,而是像國家資源保護委員會(NRDC)所斷言的那樣,來自砍伐整棵樹木,那麼與燃燒煤炭相比,碳回收可能會更糟糕,因為較成熟的樹木比幼樹吸收更多的碳。根據一些研究,如果硬木僅為木屑顆粒而採伐,碳回收將至少需要幾十年,甚至可能超過100年。“我們如何進行碳核算是問題的核心,”NRDC可再生能源政策主管納撒尼爾·格林說。“我們需要我們的政策來推動我們真正長期可持續的投資,這樣我們就不會浪費時間和納稅人的錢,而這些錢我們將會慢慢意識到對環境或氣候不利。”
阿蒂科肯將花費1.7億美元升級該發電廠,它面臨的木材採購挑戰不像德拉克斯那樣嚴峻。它是一個規模小得多的設施,一個200兆瓦的發電廠,執行能力只有10%到12%。所有的木材都將來自發電廠200公里以內,來自該省的皇冠森林,大大降低了運輸成本和排放。阿蒂科肯的分析發現,燃燒木屑顆粒比之前消耗的褐煤的溫室氣體排放效益高出90%,其中大部分來自加拿大西部。據估計,9萬公噸木屑顆粒中85%將來自現有的木材殘留物。
擁有阿蒂科肯的安大略省發電公司的環境管理總監羅伯特·林格說:“我們認為我們有一個良好、健全的系統。”
當煤炭完全被木屑顆粒取代時,其他排放也有好處,包括較低的硫氧化物 (SOx)、氮氧化物 (NOx) 和汞。然而,與新的天然氣聯合迴圈發電廠相比,生物質的 SOx 和 NOx 排放量並不低,這些發電廠具有燃氣輪機和利用廢熱執行的蒸汽輪機。該研究還發現,如果僅為了 SOx 和 NOx 的好處,在燃煤發電廠上安裝排放控制裝置比將設施改造成生物質更便宜。
環保主義者認為,像德拉克斯這樣的“混燒”改造專案,其中一些鍋爐燃燒木材,另一些燃燒煤炭,只會延長過時的燃煤發電廠的壽命。他們指出,最好將木材殘留物用於更高效的能源生產,例如提供電力,然後捕獲並利用廢熱的熱電聯產系統。正在轉向木屑顆粒的發電廠反駁說,無論如何都在採伐更高價值的木材。進入木屑顆粒的木材殘留物的價值遠低於木材,因此這些發電廠認為,由於它們只購買低價值的產品,它們的市場力量有限,而高價值的產品才是決定如何採伐森林的驅動因素。
儘管用木材替代煤炭的問題備受爭議,但舊的燃煤發電廠部分或完全轉換為生物質的程度受到各種因素的限制,例如能源效率和天然氣價格。廉價天然氣意味著許多公用事業公司已經決定建造天然氣發電廠或更多地利用現有的發電廠,而不是升級舊的燃煤發電廠。2010 年,FirstEnergy 公司取消了將俄亥俄州一家發電廠的兩個機組改造成生物質的計劃,原因是能源價格低廉,部分原因是天然氣價格。英國蒂爾伯裡發電站在部分改造為生物質後,決定在今年早些時候完全關閉,因為它無法獲得全面轉向生物質所需的補貼。在安大略省,大部分燃煤發電能力正在被太陽能、風能和天然氣所取代,後者可以比燃煤發電廠更快地響應電網中不穩定的可再生能源。
格林說:“你不能僅僅把生物質當作零碳排放來計算。 “科學很明確——這只是一個錯誤。”