比煤炭更清洁?木材发电卷土重来

将发电厂从燃煤改为燃木,可能无法实现宣传的环境效益

在安大略省西北部皇冠森林的黑云杉和短叶松林中,一个全球趋势已经回到本土。阿蒂科肯发电站去年停止燃烧煤炭,以准备使用其新燃料:当地采购的木屑颗粒。

加拿大已经向国外输送木屑颗粒用于发电,但现在它正在自己的后院大规模利用这种资源。阿蒂科肯将成为北美最大的商业发电厂,从燃煤转换为生物质,这一趋势已在世界范围内流行起来,尤其是在欧洲。

这次改造是安大略省计划成为北美第一个关闭其燃煤发电厂的地区的一部分。在欧洲,将燃煤发电厂改造为生物质的动力来自欧盟可再生能源指令,该指令要求到2020年,20%的能源来自可再生能源,包括生物质。欧洲的大部分木屑颗粒是从美国东南部的私人森林以及北美其他地区进口的。


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一些政府认为,摆脱肮脏的煤炭,转向可再生资源在碳排放方面是一种胜利,但并非所有人都同意。可持续采伐的木屑颗粒的定义因发电厂和国家而异,一些环保主义者担心,对生物质日益增长的需求将超过放弃煤炭带来的任何好处。“如果我们要在木材能源方面进行全球贸易,”Pinchot保护研究所的项目主管布莱恩·基特勒说,“我们必须问,欧洲和美国的系统匹配得有多好?”

研究发现,燃烧木材比化石燃料产生的温室气体排放量少约65%至95%。然而,根据空间信息集团的高级科学家托马斯·布赫霍尔茨的说法,这些研究没有考虑到森林碳储量的变化,他研究与生物能源系统相关的温室气体排放。当研究人员开始将森林碳储量的变化纳入考虑时,情况发生了变化,这让环保主义者感到担忧。虽然树木可以重新种植,而煤炭在短期内是一种有限的资源,但关于幼树与成熟树木相比能吸收多少碳存在争议。根据布赫霍尔茨为南方环境法律中心所做的一项研究,如果欧洲进口美国东南部的木材而不是燃烧煤炭,大气中的温室气体在最初的50年里可能会增加300%,尽管它们最终会降到化石燃料的水平以下。

在英国,德拉克斯发电站正在花费11亿美元将其4000兆瓦燃煤设施的一半改造成木屑颗粒,其中大部分将从北美进口。尽管德拉克斯已经起草了可持续发展指南,但环保主义者质疑,这个世界上最大的生物质发电站是否能够仅依靠木材残留物制成的木屑颗粒来维持自身。欧盟已经多次推迟了关于木屑颗粒来源标准的最终决定。

德拉克斯每年需要700万公吨木屑颗粒,用于正在改造的三台锅炉。“我们正处于制定可持续发展生物质标准的前沿,”德拉克斯的发言人梅兰妮·韦德伯里断言。“我们完全相信生物质是碳中性的。”德拉克斯已经从全球各地运输煤炭,有些甚至远至澳大利亚。德拉克斯的估计是,该发电厂每年将减少1000万公吨的二氧化碳排放,并且他们将能够获得足够的符合其可持续发展要求的木材。

如果德拉克斯的一些木屑颗粒不是来自残留物,而是像国家资源保护委员会(NRDC)所断言的那样,来自砍伐整棵树木,那么与燃烧煤炭相比,碳回收可能会更糟糕,因为较成熟的树木比幼树吸收更多的碳。根据一些研究,如果硬木仅为木屑颗粒而采伐,碳回收将至少需要几十年,甚至可能超过100年。“我们如何进行碳核算是问题的核心,”NRDC可再生能源政策主管纳撒尼尔·格林说。“我们需要我们的政策来推动我们真正长期可持续的投资,这样我们就不会浪费时间和纳税人的钱,而这些钱我们将会慢慢意识到对环境或气候不利。”

阿蒂科肯将花费1.7亿美元升级该发电厂,它面临的木材采购挑战不像德拉克斯那样严峻。它是一个规模小得多的设施,一个200兆瓦的发电厂,运行能力只有10%到12%。所有的木材都将来自发电厂200公里以内,来自该省的皇冠森林,大大降低了运输成本和排放。阿蒂科肯的分析发现,燃烧木屑颗粒比之前消耗的褐煤的温室气体排放效益高出90%,其中大部分来自加拿大西部。据估计,9万公吨木屑颗粒中85%将来自现有的木材残留物。

拥有阿蒂科肯的安大略省发电公司的环境管理总监罗伯特·林格说:“我们认为我们有一个良好、健全的系统。”

当煤炭完全被木屑颗粒取代时,其他排放也有好处,包括较低的硫氧化物 (SOx)、氮氧化物 (NOx) 和汞。然而,与新的天然气联合循环发电厂相比,生物质的 SOx 和 NOx 排放量并不低,这些发电厂具有燃气轮机和利用废热运行的蒸汽轮机。该研究还发现,如果仅为了 SOx 和 NOx 的好处,在燃煤发电厂上安装排放控制装置比将设施改造成生物质更便宜。

环保主义者认为,像德拉克斯这样的“混烧”改造项目,其中一些锅炉燃烧木材,另一些燃烧煤炭,只会延长过时的燃煤发电厂的寿命。他们指出,最好将木材残留物用于更高效的能源生产,例如提供电力,然后捕获并利用废热的热电联产系统。正在转向木屑颗粒的发电厂反驳说,无论如何都在采伐更高价值的木材。进入木屑颗粒的木材残留物的价值远低于木材,因此这些发电厂认为,由于它们只购买低价值的产品,它们的市场力量有限,而高价值的产品才是决定如何采伐森林的驱动因素。

尽管用木材替代煤炭的问题备受争议,但旧的燃煤发电厂部分或完全转换为生物质的程度受到各种因素的限制,例如能源效率和天然气价格。廉价天然气意味着许多公用事业公司已经决定建造天然气发电厂或更多地利用现有的发电厂,而不是升级旧的燃煤发电厂。2010 年,FirstEnergy 公司取消了将俄亥俄州一家发电厂的两个机组改造成生物质的计划,原因是能源价格低廉,部分原因是天然气价格。英国蒂尔伯里发电站在部分改造为生物质后,决定在今年早些时候完全关闭,因为它无法获得全面转向生物质所需的补贴。在安大略省,大部分燃煤发电能力正在被太阳能、风能和天然气所取代,后者可以比燃煤发电厂更快地响应电网中不稳定的可再生能源。

格林说:“你不能仅仅把生物质当作零碳排放来计算。 “科学很明确——这只是一个错误。”

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