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我们需要怎样的生物质能源

2013-06-25 12:40 世界生物质能协会主席 世界生物质能协会 阅读 0
核心摘要: 本文探讨了生物质能源的现状、潜力与挑战。生物燃料占全球能源供给10%,主要来自森林和农业废弃物。批评者认为其占用粮食用地,但科学证据表明,通过提高农林业效率,可在不损害粮食生产的前提下推进生物燃料生产。文章分析了供热、发电和交通领域的应用案例,强调政府政策(如税收、补贴和集中供热网络)对推动生物质能源发展的关键作用,并呼吁国际组织合作推广成功经验。

生物燃料——包括木材、秸秆、木炭、玉米乙醇以及富含甲烷的沼气等——目前占全球能源供给的10%。大多数以热能形式利用,其余用于发电和运输。一些国家已取得巨大进展,尤其是瑞典、奥地利、巴西和中国。但也有一些国家未充分利用生物燃料,例如澳大利亚每年收割季后仍有数百万吨秸秆在田野中被焚烧,而这些“废料”可用于生产能源。

批评者常认为生物燃料发展占用了粮食生产用地,并导致全球更严重的饥饿状况,但这几乎无科学依据。事实上,生物质能源发展伴随着对农林业的更多投资及生产能力的提高。同时,许多生物质能源的副产品富含蛋白质,反而能加强粮食供给。通过提高农林业效率,可在全球推进生物燃料生产而不损害粮食生产能力。政策制定者需加深对可行方案的了解,采取激励措施、税收及补贴等方式鼓励家庭和工业转向使用生物质能源,并对先进能源的长期发展进行投资。

植物的力量

生物质能源中的碳由植物光合作用从大气中吸收,因腐烂或其他使用过程又返回大气,因此是碳中性的能源资源。而化石燃料中的碳来自地壳,燃烧会向大气注入额外碳。用于能源的生物质中,超过80%来自森林,包括原木、木片、木颗粒、木屑、树皮等副产品。全球40亿公顷森林中仅1/3用于木材生产或其他商业用途,这些森林具备种植更多生物质原料的空间。例如瑞典和奥地利,可持续森林每年每公顷可生产4~8立方米木材。欧洲仅通过改进林业活动及增加2亿公顷森林面积,每年就可额外生产25艾焦能源。

类似地,可更好利用低产草原、稀疏林地及退化土地,在不损害粮食生产能力前提下生产更多生物燃料。全球130亿公顷土地中,12%用于农作物种植,13%用于畜牧业,但有8.93亿公顷土地可适应雨养农业和新生林业。只要在其中的1.7亿公顷土地上种植能源作物,就可生产15艾焦能源,并仍为不断增长的人口、城市发展和生物多样性保护及新生林业留有空间。

生物质能市场潜力分析

由于生物质能源生产过程中(种植、施肥、收割、运输及加工)需消耗化石燃料,其净减排量因生产和利用方式不同而差异很大。使用木颗粒的火炉和锅炉适合郊区家庭,因木颗粒能源密度高、体积小、易储存。农场或更大储存空间的公司可选择体积较大但更便宜的木片。往改造过的燃油锅炉中添加木粉已帮助一些斯堪的纳维亚公司避开不断上升的石油价格影响。

在北半球,化石燃料仍主导热能市场,即便生物质能源价格仅为石油的一半。但一些国家树立了好榜样。30年前瑞典开始对化石燃料征收环境税,使利用生物质生产热能相对更便宜,目前全国不足5%家庭用热能来自煤炭或石油。此外,在人口密集的市中心地区,瑞典采用集中供暖,热电联产发电厂燃烧生物质发电并向供热网络注入废弃热能,丹麦和芬兰也采用此方式。

意大利拥有繁荣的木颗粒市场,为全国15%公寓提供热能。奥地利政府补贴投资成本的30%,鼓励公司和房屋业主安装燃烧木片或颗粒的生物质能供暖系统,使生物质燃料占该国1/3热能市场。对于电力生产,生物燃料提供全球2%电能需求。德国使用来自能源作物、粪肥及废料的沼气生产全国2%电力,其中热电联产最高效。

绿色交通由乙醇和生物柴油等第一代生物燃料主导,来自玉米、油菜、大豆、油棕榈或甘蔗。产量过去十年迅速增长,2010年达860亿升乙醇和200亿升生物柴油。全球为生产生物燃料而种植的谷物和油菜共提供6.4亿吨蛋白质饲料,相当于2.2亿公顷大豆。全球1%农业用地用于种植这些燃料原料,同时生产全球20%蛋白质供应。若政府只支持在废弃土地上种植生物燃料,可获得更好收益且不损害粮食供应。

交通领域另一可行方案是使用先进生物燃料,来自纤维素或半纤维素原料,如秸秆、木材加工废弃物、城市垃圾或藻类。目前这些燃料较昂贵,生产过程复杂,仅在示范工厂中少量商业化。其原料和物流成本(如采集、运输、储存)常被低估,生产成本高于化石燃料。只有得到政府支持,先进生物燃料才能迅速发展。

今后的计划

未来发展生物质能源最优先考虑供热,使用生物质能源和集中供热代替化石能源和电能供热。政府必须对化石燃料征税,提供补贴并支持集中供热网络建设。生物质能发电,尤其是沼气,可补偿风电和太阳能发电的间歇性。由于沼气发电成本高于市场价格,最好办法是像德国15年前实施的那样,由所有消费者提供资金,系统向沼气发电生产者保证购电价格。交通部门应保持第一代生物燃料适度增长。

每年全球对化石燃料补贴超过5000亿美元,并已在所有市场充分建立。没有目标明确、长期的政府政策,生物质能源发展将过于缓慢,无法帮助应对气候变化。基于可持续农林业的农村发展,必须成为政府和国际组织经济政策中优先事项。我号召国际组织如联合国粮农组织、国际可再生能源署、世界生物质能协会一起努力,编制已成功的生物质能源政策案例,使政策制定者能为国家选择最佳战略。通过学习别国经验,每个国家可加快向更可持续社会体系转变。

(作者系世界生物质能协会主席)

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