لماذا تعتبر الأشجار مصدرًا مثاليًا للطاقة المتجددة

تعد الكتلة الحيوية الخشبية ، مثل الأشجار ، من أكثر مصادر الطاقة المتجددة إثارة للجدل. لا ينبغي أن يكون كذلك ، لأن الكتلة الحيوية يمكن أن تكون موردًا مستدامًا للغاية ، إذا تمت إدارتها بشكل صحيح.

عشت في هاواي لمدة خمس سنوات ، حيث عملت في شركة تدير الغابات (من بين أمور أخرى). طُلب مني أحيانًا إلقاء محاضرات في المدرسة الثانوية المحلية حول الطاقة والاستدامة. خلال إحدى المحادثات ، قال أحد الطلاب "سمعت أنك ستقطع كل الأشجار".

في تلك اللحظة ، أدركت أن نظرتها للغابات كانت مماثلة إلى حد كبير لوجهة نظري الخاصة بالغابات أثناء نشأتي شركة وييرهايسر دولة في أوكلاهوما. في ذلك الوقت ، كنت أنظر إلى الحراجين على أنهم أناس يقطعون الأشجار ، وربطتها بهم تقطيع.

الكتلة الحيوية المستدامة

لقد تغيرت آرائي كثيرًا منذ ذلك الحين ، لأن لدي فهمًا أفضل لما يفعله عمال الغابات. الغابات تدير الغابات. مع غابة مُدارة ، يعني هذا أحيانًا أنك تحصد الأشجار كما لو كنت تحصد أي محصول آخر. لكن إدارة غابة تستلزم أيضًا استبدال ما قمت بقطعه.

عند النظر إلى الكتلة الحيوية كمصدر للطاقة ، هناك العديد من المزالق المحتملة. بعض أشكال الكتلة الحيوية تستخدم بكثافة للمغذيات ، وبالتالي يمكن أن تكون متطلبات الإخصاب عالية. يمكن أن يشير ذلك إلى مدخلات وقود أحفوري عالية لإنتاج الأسمدة وخطر أكبر لنضوب التربة. كما أن بعض المحاصيل تستخدم بكثرة للمياه.

الأشجار مختلفة. خلال السنوات العشر الأولى أو نحو ذلك من حياتهم ، يقومون بتوليد الكتلة الحيوية بمعدل 10-7 أطنان جافة للعظام لكل فدان في السنة. قد ترى بعض مصادر الكتلة الحيوية الأخرى التي تدعي إنتاجية عالية ، ولكن من شبه المؤكد أن تلك تم تحقيقها باستخدام الأسمدة والكثير من الماء.

ولكن هناك سبب أكثر إقناعًا لاستخدام الأشجار. على عكس معظم المحاصيل ذات الدورة القصيرة التي تتم مناقشتها أحيانًا كمواد وسيطة لإنتاج الوقود ، يمكن للأشجار في الواقع تحسين جودة التربة وصحتها.

ما يحدث هو أن الأشجار يمكنها جلب العناصر الغذائية من باطن الأرض وتركيزها في الأوراق واللحاء. ينتهي هذا الأمر بالسقوط مرة أخرى في التربة وإضافة المواد العضوية في التربة. اعتمادًا على نوع الشجرة التي تستخدمها ، يمكن أن توفر الغابات المُدارة الوقود مع تحسين جودة التربة.

إعادة تدوير الكربون

بالطبع ، السؤال الرئيسي هو البصمة الكربونية لاستخدام الأشجار كوقود. الأشجار التي يتم حرقها من أجل الطاقة تطلق ثاني أكسيد الكربون الذي تم عزله مؤخرًا بواسطة الشجرة.

خلال دورة نمو الشجرة ثم حرقها ، لا يتغير صافي مخزون ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وهذا يختلف عن حرق الفحم ، على سبيل المثال ، الذي يطلق ثاني أكسيد الكربون القديم ويزيد صافي مخزون ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

في الواقع ، هناك عوامل إضافية تؤثر على توازن الكربون في مخططات تحويل الخشب إلى طاقة. جذور الأشجار ، على سبيل المثال ، تحبس الكربون الإضافي تحت التربة. في بعض الحالات ، يمكن أن تستمر هذه الجذور لعقود من الزمن ، حيث تربط الكربون بما يتجاوز ما كان موجودًا في الجزء القابل للاستخدام من الشجرة.

على الجانب الآخر من المعادلة ، توجد أي مدخلات طاقة استغرقتها لتنمو ونقل وتحويل الشجرة إلى شكل قابل للاستخدام ، مثل الحبيبات. ومع ذلك ، يمكن لتحليل دورة الحياة (LCA) فرز المدخلات والمخرجات المختلفة وحساب البصمة الكربونية.

كيف تتراكم الأشجار

لحسن الحظ ، تم ذلك. شركة انفيفا هي شركة عامة مقرها ولاية ماريلاند ، وأكبر منتج في العالم للكريات الخشبية المستدامة. تستخدم هذه الكريات بشكل أساسي لتحل محل الفحم في محطات الطاقة الأوروبية التي تعمل بالفحم.

في عام 2019 ، طلب أحد أكبر المساهمين في Enviva شركة أبحاث مستقلة أبحاث وتحليلات التأثير غير المحدود لمراجعة الاستدامة وتأثير الكربون من طاقة الحبيبات الخشبية. لا حدود للأدبيات الحالية التي تمت مراجعتها من قبل الأقران حول تأثيرات الكريات الخشبية لغازات الدفيئة (GHG) لإنشاء تحليل دورة الحياة (LCA) لانبعاثات غازات الدفيئة من سلسلة توريد الحبيبات الخشبية. قارنوا البصمة الكربونية لحبيبات الخشب مقابل أنواع الوقود الأخرى مثل الفحم والغاز الطبيعي.

التقرير متاح هنا، ولكن كان هناك عدد من النتائج الهامة. والجدير بالذكر أن التقرير أبرز أن الطاقة الحيوية القائمة على الخشب يمكن أن تكمل الموارد المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية بطاقة ثابتة. غالبًا ما يتم ذلك اليوم باستخدام محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي سريعة الدوران ، لكن الكريات الخشبية يمكن أن تحقق ذلك بجزء بسيط من البصمة الكربونية.

المصدر: Enviva Inc.

الفحم له كثافة غازات دفيئة تبلغ 1.00 كيلوجرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو واط / ساعة من الكهرباء المنتجة. كان الغاز الطبيعي ذو الدورة المركبة أفضل بكثير عند 0.44 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / كيلوواط ساعة.

لكن الكهرباء المنتجة من الكريات الخشبية كانت كثافة الكربون فيها 0.13 كجم فقط من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / كيلووات ساعة - 2٪ أقل من الفحم و 87٪ أقل من الغاز الطبيعي لدورة الحياة الكاملة. عند استخدامها في تطبيقات مشتركة بين الحرارة والطاقة (CHP) ، انخفضت البصمة الكربونية لحبيبات الخشب إلى 70 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / كيلوواط ساعة.

كانت هذه العوامل الدافع الرئيسي وراء خطة المناخ والطاقة لعام 2020 للمفوضية الأوروبية. نظرًا لإدراكها أن الطاقة الحيوية يمكن أن تكون مستدامة وتساعد أوروبا على تحقيق أهداف انبعاثات الكربون الخاصة بها ، فقد ساعدت هذه الخطة في إنشاء تجارة كريات خشبية مزدهرة من قبل شركات مثل Enviva في أوروبا.

لذلك ، يمكن أن تكون الأشجار مصدرًا مثاليًا للطاقة المتجددة إذا تمت إدارتها بشكل صحيح. إلى جانب توفير الوقود وتقليل انبعاثات الكربون ، يمكنهم أداء وظيفة مهمة في إعادة تدوير العناصر الغذائية من باطن الأرض إلى التربة السطحية. يمكن إعادة زراعة الأشجار التي تم قطعها. يختلف هذا بشكل واضح عن - ولا ينبغي الخلط بينه - استخدام الأشجار من الغابات المطيرة أو غابات النمو القديمة.