Energetická bilancia biomasy Telepolis
Skutočný potenciál jedinej vhodnej náhrady za ropu - časť II
Biomasa, to áno! „Pretože je regeneratívny a nevyčerpateľný“ - aspoň to je vyhlásenie na webovej stránke nemeckej lobby pre biomasu. Treba však poznamenať, že biomasa môže byť regeneračná, ale je nevyčerpateľná iba čiastočne. Ak napríklad zistíte, ktorá rastlina má najlepšiu energetickú bilanciu, a potom ju pestovať na celom svete, bola by táto monokultúra katastrofou pre pôdu, ako aj pre flóru a faunu. Biomasu je potrebné správne rozpočítať. Ako to robíš?
V prípade biomasy je energetickou bilanciou energia, ktorú z nej získate, mínus energia, ktorú do nej vložíte: nafta pre traktory a dopravu, hnojivá, prípadne energia na premenu na plyn alebo kvapalinu atď. Ale predtým, ako sa tým zaoberáme, najskôr povieme niečo o použiteľnosti tohto výrazu všeobecne.
Biomasa je často kritizovaná za to, že má takú zlú energetickú bilanciu. V porovnaní s inými obnoviteľnými energiami je to určite správne:
Veterná turbína mnohokrát vyrába energiu, ktorá je nevyhnutná na jej výrobu, stavbu a zneškodnenie. Aj fotovoltaika ľahko generuje viac ako 5-krát viac energie, ako potrebuje. V prípade etanolu je naopak jeho nedostatok. V prípade etanolu z kukurice sa často tvrdí, že energetická bilancia je v niektorých prípadoch dokonca negatívna. Zdroj: Vlastné odhady založené na rôznych štúdiách.
Často sa hovorí, že uhoľná elektráreň alebo jadrová elektráreň by boli na tom ešte lepšie: Zatiaľ čo veterná elektráreň na výhodnom mieste sa vráti z hľadiska energie za menej ako rok a FV sa oplatí za niekoľko rokov, uhoľná alebo jadrová elektráreň generuje investované prostriedky Energia za menej ako mesiac. To je pravda, pokiaľ sa ignoruje skutočnosť, že uhoľná alebo jadrová elektráreň hltá obrovské množstvo neobnoviteľných zdrojov. Čoraz vzácnejší zdroj nie je nikde zahrnutý do výpočtu.
Zoberme si príklad uhoľnej elektrárne s typickou účinnosťou okolo 35%, t. J. Asi dve tretiny energie obsiahnutej v uhlí uhlia nevyužité ako odpadové teplo. Takže do konvenčnej uhoľnej elektrárne vždy vložíte 3x viac energie, ako to nakoniec dáva zmysel. Ak vezmete túto skutočnosť do úvahy pri takzvanej energetickej bilancii, existuje „-3“. Potom je najneskôr jasné, že do takýchto elektrární vložíme viac energie, ako vyprodukujú, keď dôjde uhlie.
Nastal čas na ropu. Podľa správy z novembra 2003 získate dnes ťažbou ropy 17-krát viac energie, ako investujete. Pred 100 rokmi bola však EROI (návratnosť energie z investícií) 100. Trend prudko klesá.
Iné je to s obnoviteľnými energiami: tu sa používa väčšinou energia slnečná, teda podľa ľudských štandardov nevyčerpateľná. Ak postavíme viac FV systémov, nedôjde nám slnko. A vietor fúka nemenej silno nad Nemeckom, pretože tu bolo nainštalovaných 14 000 turbín.
Čím viac prechádzame na obnoviteľné suroviny (NawaRo), tým lepšia je naša „makro rovnováha“: Potom by sme stále mali výrobky, hoci zbytočne míňame suroviny. Termín NawaRo sa vzťahuje na biomasu ako celok, nielen na energetické účely. Napríklad ak vyrábate elektrické stĺpy z dreva namiesto betónu alebo ocele, nesmierne znižujete emisie CO2:
Biomasa viaže CO2 a ďalšie prvky z atmosféry. Počas hnitia alebo horenia sa vždy znova uvoľnia, ale iba v rovnakom množstve, ako bolo viazané. Biomasa je preto CO2 neutrálna. Toto treba mať na pamäti, keď hovoríme o „emisiách“ biomasy. Na porovnanie: Keď spaľujeme fosílne palivá, uvoľňujeme 150 000-krát viac CO2, ako je prirodzene viazané týmto spôsobom, pretože sa odhaduje, že množstvo uhlia, plynu a ropy, ktoré ročne spotrebujeme, sa nahromadilo za 150 000 rokov.
Porovnanie energetickej bilancie obnoviteľných a neobnoviteľných energií je preto úplne zavádzajúce. Ak jedného dňa dôjdu zdroje, už nebudeme môcť tieto konvenčné elektrárne vôbec prevádzkovať. Čím je však park elektrární, ktorý je prevádzkovaný na obnoviteľné energie, tým väčší je základ pre ďalší rast bez fosílnej energie. Týmto spôsobom sa „hora odpadkov“ znižuje v najširšom zmysle: šetria sa cenné zdroje, ako je ropa, a produkuje sa menej odpadu (CO2 atď.).
Prvý krok v tomto smere sa urobí aj pri zmiešaní biomateriálov s fosílnymi materiálmi. Tak, ako sa už dnes biopalivá primiešavajú do fosílnych palív, možno uhoľné elektrárne čiastočne spaľovať drevom a slamou. Vo svojej štúdii „Bioenergia: Mládež pre Nemecko“ z roku 2004 Öko-Institut odhaduje, že je možné pridať až 10% biomasy bez veľkého technického úsilia. Museli by sa znova nainštalovať iba dopravné pásy a podobné prvky infraštruktúry pre biomasu.
V Anglicku už prvé žiadosti dostali prevádzkovatelia elektrární, ktorí chcú okrem uhlia spaľovať aj olivové a palmové jadrá. Olivové zvyšky (takzvaný „olivový koláč“), ako aj ďalšie ovocné jadrá a zvyšky sa už spaľujú v niektorých elektrárňach v južnej Európe. A biomasa sa môže využívať nielen v klasických uhoľných elektrárňach, ale aj v nových závodoch IGCC (uhlie ako most k budúcnosti obnoviteľnej energie).
Ostatné elektrárne sú teraz úplne nastavené na biomasu, napríklad slamová 36MW elektráreň v Ely/Anglicko. Slama má takmer neutrálnu energetickú bilanciu. Oplatí sa vôbec páliť slamu, alebo by nebolo lepšie dovážať zvyšky ovocia z južnej Európy? Alebo ešte lepšie: Nedalo sa vyhnúť stratám v doprave spálením zvyškov ovocia v južnej Európe?
Ktorá rastlina má najlepšiu energetickú bilanciu?
Je pravda: neoplatí sa pestovať „slamu“ (obilie) ako energetickú plodinu. Ale to vôbec nerobíte - nemusíte, pretože slama je vo veľkom množstve k dispozícii ako odpad z poľnohospodárstva. Inými slovami: pod prebytočnú slamu môžete buď zaorať - v mnohých regiónoch je viac slamy, ako potrebujete na kŕmenie zvierat - na poli alebo ju spáliť, aby ste vyrobili energiu. Posledný uvedený má väčší ekonomický zmysel, druhý vracia cenné látky do pôdy, aby sa nevyplavovala. Ale ak spaľujete biomasu, môžete popol stále používať ako hnojivo.
Vidíte teda, že samotný výpočet energetickej bilancie rastliny nehovorí všetko. Navyše dostupné údaje o energetickej bilancii nie sú nevyhnutne spoľahlivé, pretože napríklad nie je možné vypočítať dopravné trasy. Niet divu, že je ťažké nájsť spoľahlivé odhady, pretože nemôžete určiť všetky parametre.
Napriek tomu stojí za to porovnať odhadované energetické bilancie rôznych energetických plodín, pretože okrem energetickej hustoty sú to kľúčový parameter pre rozhodnutie, či by bolo užitočné pestovanie určitého druhu biomasy a jej preprava na určitú vzdialenosť. Pod názvom FairBioTrade zriadila IEA úlohu 40 s cieľom presne preskúmať, kedy je vhodné obchodovať s akými druhmi biomasy a ako ju možno podporiť.
Ako je vidieť vyššie, etanol vyrobený z dreva má lepšiu energetickú bilanciu ako etanol vyrobený z kukurice. Prečo vlastne pestujete kukuricu ako energetickú plodinu? Otázku je možné rozšíriť, pretože najvyššie výnosy prinášajú veľmi špecifické a rýchlo rastúce druhy dreva, ako je topoľ a vŕba. Palmy a trstina (Miscanthus) sú však ešte lepšie. Televízny novinár a autor, ktorý je dnes na dôchodku, Franz Alt je známy ako obhajca tézy, že čínska trstina by mohla pokryť celú našu dodávku energie. Výnos uvádza na 30 ton sušiny na hektár/rok, čo zodpovedá 14 000 litrom vykurovacieho oleja na hektár/rok. Hodnotenie konzervatívcov z oblasti energetiky Dietera Seifrieda a Waltera Witzela, ktorí stanovili možnú úrodu maximálne na 12 000 litrov s priemernými hodnotami pod 10 000, je ešte konzervatívnejšie. Ale minimálne: Bolo by to dvakrát toľko ako u Wiedena a Pappelna.
Prečo potom namiesto rýchlorastúcich lesov nepestovať čínske rákosové plantáže? Podľa americkej štúdie má etanol vyrobený z kukurice energetickú bilanciu 121%, ale z trstiny má energetickú bilanciu 3 430%. V Nemecku sa ľudia menej spoliehajú na etanol (ako prísada do benzínu) a viac na repkový olej (nafta). Prečo však pestujete repku, keď je teoreticky oveľa lepší výnos trstiny?
Na jednej strane existujú kritici miscanthusu. Praktické nevýhody miscanthusu sa prejavili v posledných niekoľkých desaťročiach. ako Dr. Hermann Hansen, konzultant pre bioenergiu v agentúre špecialistov pre obnoviteľné suroviny, vysvetlil na žiadosť Telepolisu. Po prvé, na rozdiel od repky, Miscanthus je trváca rastlina, t. J. Trvá niekoľko rokov, kým dôjde k zberu, a až po rokoch získate najvyššie úrody. (Dr. Hansen však hovoril o maximálnom výnose okolo 20 ton ročne, o 33% menej ako Franz Alt.) Pri repke však každý rok získate najvyššiu úrodu - s prírodnými výkyvmi.
Z tohto hľadiska je miscanthusová plantáž ako topoľová plantáž, ktorá si vyžaduje plánovanie a udržanie sily. Na rozdiel od lesov a repkových polí je však úroda pri Miscanthus problémom, pretože rastlina sa zberá na jar, keď je pôda dosť vlhká. Ak stroje klesnú príliš hlboko do zeme, rozdrvia korene. Toto zhutnenie pôdy je všeobecne potenciálnym problémom v poľnohospodárstve vrátane znásilnenia, hovorí Dr. Hansen, pretože keď na jeseň počas žatvy prší, zanechávajú stroje na poliach hlboké stopy. Toto zhutnenie pôdy počas zberu však predstavuje menší problém pre jednoročné rastliny, pretože pôda sa potom aj tak zvyčajne opäť zaorá.
Podobné prekážky možno nájsť aj v prípade olejov: Napríklad palmový olej má údajne oveľa lepšiu energetickú bilanciu ako repkový. Bohužiaľ je ťažké pestovať palmy v Nemecku a preprava z južnejších šírok dáva rovnováhu na pravú mieru. Svojej energetickej nezávislosti sa tiež vzdávate, keď všetko importujete. V Nemecku sa dá repka pestovať na plochách vyňatých z obrábania a ak použijete celú rastlinu - nielen semená -, zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje energetická bilancia.
Spodný riadok biomasy: Musí to byť rozmanité, to znamená, že musíte pestovať rôzne rastliny, aby biomasa zostala udržateľná. Je potrebné sa vyhnúť monokultúram. Musíte sa pozrieť na to, ako môžete na výrobu energie využiť predtým nevyužitú biomasu - od organického odpadu po nepoužité zvyšky dreva a slamu -.
Veľkolepé prielomy?
Tri posledné udalosti by nemali zostať nezmenené, ale nebudú sa tu ďalej hodnotiť, pretože sú rovnako špekulatívne ako veľkolepé.
Prvý vývoj sa týka rias v soľných rybníkoch, ktoré sa vytvárajú v púšti. Podľa odhadov NREL by tieto riasy produkovali toľko bionafty v púštnej oblasti rádovo 38 000 km 2 - čo je menej ako desatina celkovej púštnej oblasti v USA - že USA by už nepotrebovali žiadnu ropu ako palivo (takže vykurovací olej nebude potrebný). vrátane). Ak sa táto metóda osvedčí a nespôsobí žiadne znečistenie životného prostredia (napr. Soľné pôdy v púšti v dôsledku odparovania), rozšírilo by sa to oblasť využiteľná na biomasu o veľké púštne oblasti. Vedci sú presvedčení, že všetky problémy životného prostredia je možné vyriešiť.
O druhom vývoji sa v americkej tlači veľa hovorí pod senzačnou značkou Oil from Everything (Lepší je moriak v nádrži ako holub na streche). Extrakciu plynu z biomasy a bioodpadu bolo možné vykonávať už dlhšiu dobu, ale cieľom je tu urýchliť prirodzený proces výroby ropy - z odpadu sa dá behom niekoľkých hodín urobiť bionafta. Po tom, čo americký magazín Discover Magazine informoval o procese v roku 2003, bol o ne veľký záujem, ale výstavba prvého veľkého systému bola ešte dlho očakávaná a v lete 2004 časopis hlásil iba meškanie kvôli stavebným chybám.
Pilotný závod, ktorý premieňa 7 ton hydinového šrotu na ropu, vyvolal veľké očakávania a hovorkyňa tlače Julie Gelfand z Renewable Energy Resources povedala Telepolisu, že nový závod, ktorý spracúva viac ako 200 ton denne, je teraz (december 2004) schválený 80% využitie a ťažba ropy za 15 dolárov za barel.
Tretí vývoj sa týka celých rastlín. Pamätáme si: Pri repke použijete iba semiačka. Celú energetickú bilanciu je však možné zvýšiť, ak sa energeticky využijú aj stonky, listy atď. Zaujímavá je tu spoločnosť Choren z Nemecka. Vyvinula technológiu, ktorá dokáže spracovať nielen celé rastliny, ale aj zmiešané rastliny, t. J. Nepotrebujete monokultúry (ako pri repke), stačí kosiť lúku.
Drez alebo zdroj energie? Makro vyváženie
Ak sa nám podarí udržateľne rozvíjať biomasu, pravdepodobne budeme musieť zmeniť celý náš životný štýl. Aby sme to objasnili, musíme sa pozrieť na naše stravovacie návyky.
Autori publikácie „The Limits to Growth“ odhadujú, že do chovu rýb sa dnes vloží viac energie, ako sa z nej nakoniec dostane. Podobná situácia je aj v poľnohospodárstve: načerpáme toľko hnojív, že naše polia generujú menej energie, ako investujeme. Švajčiarska štúdia zistila, že v ekologickom poľnohospodárstve máte zhruba o 20% nižší výnos, ale spotrebujete 50% energie. Nejde len o energiu samotnú, ale aj o všetky zdroje, ktorých je čoraz menej. Príklad: ostrov Naurau - ktorý v roku 2001 preslávili utečenci, ktorých tam Austrália ubytovala po tom, čo ich do krajiny nevpustili ako prisťahovalci - je mesačnou krajinou; degradácia fosforečnanov spôsobí, že ostrov je neobývateľný.
Americký autor Richard Manning ponúka inú perspektívu. Opisuje, ako Američania jedia tony cukru a bielkovín v knihe The Oil We Eat. Z toho majú cukrovku a obezitu. Takže poľnohospodárstvo v Spojených štátoch zhltne veľa hnojív, chemikálií a energie, aby Američanom ochoreli. V Nemecku je bilancia len o niečo lepšia.
Čo hovorí aj Manning: Pokiaľ ide o energetickú bilanciu, má zmysel nielen vzdať sa mäsa, ale tiež prejsť na divinu. Tieto zvieratá žijú na rastlinách, ktoré nie sú pre ľudí zvlášť užitočné - napríklad ako ryby v mori. Energetická bilancia zvierat a rýb je negatívna, iba ak ich chováte.
Ak navyše neinvestujeme toľko obilia do chovu zvierat, veľa pôdy bude zadarmo pre energetické plodiny. Boli by sme zdravší vďaka čistejšiemu prostrediu a ľudskejším potravinám.
Craig Morris prekladá pre Petite Planète. (Craig Morris)