Biomasa to duży temat, o małej nazwie. Oznacza wiele różnych rzeczy dla wielu różnych ludzi. W związku z tym istnieje duża różnorodność w sposobie jej pomiaru - dlatego na wykresach słupkowych, które ją zawierają, można zobaczyć zacienione obszary zmienności.
Dlatego też, zanim zaczniemy ten artykuł, musimy zdefiniować kilka pojęć. A więc zaczynamy, z naszymi podstawowymi definicjami:
- Biomasa: materiał organiczny używany jako paliwo, zwłaszcza w elektrowni do wytwarzania energii elektrycznej
- Bioenergia: każda forma paliwa organicznego wykorzystywana w dowolnym celu, w tym wytwarzanie energii elektrycznej, ogrzewanie, piece kuchenne, bioetanol i biodiesel dla pojazdów itp.
Wiele osób używa tych terminów zamiennie. W tym artykule nie będziemy tego robić. Nie będziemy w ogóle omawiać bioenergii w powyższym rozumieniu. Ten artykuł skupia się na wytwarzaniu energii elektrycznej, z naciskiem na Wielką Brytanię.
Biomasa dosłownie zaczyna życie jako rośliny i drzewa. Kiedy rosną, pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery. Jest to jedyny etap cyklu paliwowego biomasy, w którym uzyskuje się energię. Wszystkie kolejne etapy procesu - zbiór, transport, przygotowanie, spalanie i oczyszczanie - kosztują energię.
Wcześniej biomasa była popularną koncepcją wśród niektórych ekologów ze względu na przekonanie, że w przypadku węgla mamy do czynienia z grą o sumie zerowej. Chodziło o to, że tylko węgiel usunięty z atmosfery podczas fazy wzrostu zostanie do niej zwrócony. Zakładając, że cykl życia jest wystarczająco krótki, rozumowanie było takie, że biomasa nie doda dodatkowego węgla do atmosfery. Dlatego też mogłaby pomóc ludzkości w osiągnięciu zerowego poziomu netto, o ile zużyty materiał organiczny mógłby być odrastać wystarczająco szybko.
Taka była w każdym razie teoria. Była to prosta teoria "dużych obrazów zwierząt". Była tak łatwa do zrozumienia, że nawet ministrowie rządowi mogli sobie z nią poradzić. Dlatego też nie minęło wiele czasu, zanim przyznali jej status "energii odnawialnej" i przyznali jej odpowiednie dotacje.
Ekolodzy mają obecnie poważne wątpliwości co do prawdziwości tych twierdzeń.
Na początek prześledźmy kilka podstawowych faktów.
Średnia teoretycznie możliwa do zebrania moc światła słonecznego w Wielkiej Brytanii wynosi 100 watów na metr kwadratowy (W/m2). Najbardziej wydajne rośliny w Europie przekształcają 2% tej energii słonecznej w węglowodany (porównaj to z 20-25% dla nowszych paneli słonecznych). Ponieważ jednak wydajność przetwarzania energii słonecznej na węglowodany spada przy wyższych poziomach oświetlenia, najlepsza wydajność jakiejkolwiek uprawy energetycznej w Europie jest bliższa 0,5 W/m2. W swojej książce Sustainable Energy Without The Hot Air (2009), DJC Mackay obliczył maksymalną moc dostępną dla brytyjskiej biomasy, zakładając, że 75% naszej masy lądowej zostało poświęcone na uprawę roślin energetycznych - nieco więcej niż nasza obecna całkowita powierzchnia rolnicza - i ignorując wszelkie straty związane z uprawą, zbiorem i przetwarzaniem. Z grubsza rzecz biorąc, obszar ten odpowiada przydzieleniu 3000 m2 ziemi na każdą osobę mieszkającą w Wielkiej Brytanii. Stosując te kryteria, Mackay stwierdził, że maksymalna teoretyczna moc z biomasy dostępna w Wielkiej Brytanii to:
0,5 W/m2 x 3000 m2 na osobę = 1500 W na osobę = 1,5 kW x 24 = 36 kWh dziennie na osobę.
To raczej niewielka kwota. Zwłaszcza biorąc pod uwagę skandalicznie hojne założenie dotyczące wykorzystywanej ziemi. MacKay obliczył również, że w 2008 roku zużycie energii na wszystkie nasze aktywności wynosiło średnio 125 kWh/dzień/osobę.
Powodem, dla którego biomasa ma tak duży ślad w ziemi jest to, że rośliny - poprzez fotosyntezę - są bardzo nieefektywne w przekształcaniu energii słonecznej w energię chemiczną. Tylko bardzo mała część promieniowania słonecznego padającego na liść jest wykorzystywana do sekwestracji węgla w drzewach i roślinach.
Co gorsza, ilość energii elektrycznej odzyskanej w wyniku całego procesu przetwarzania biomasy jest niewielka. Cały proces obejmuje: budowę elektrowni do spalania biomasy, utrzymanie i wycinkę niezbędnych plantacji drzew, przetworzenie zebranego drewna na pelety, następnie transport peletów do elektrowni (w przypadku Wielkiej Brytanii głównie przez Atlantyk w statkach napędzanych paliwami kopalnymi), a następnie spalanie peletów ze sprawnością 35% lub mniejszą.
Prawie cała brytyjska energia elektryczna z biomasy powstaje w elektrowni Drax, w Yorkshire.
Drax wykorzystuje sprasowane pelety drzewne, których znaczna część jest przewożona przez Atlantyk z lasów Ameryki Północnej. Jest wysoce wątpliwe, czy te lasy można określić jako zrównoważone - są one zużywane szybciej niż się odnawiają. Dlatego w 2021 roku ponad tuzin grup zielonego lobby, w tym Greenpeace i Friends of The Earth, podpisało list otwarty do rządu Wielkiej Brytanii. W liście stwierdzono, że poleganie na Draxie jest błędne, ponieważ jest to "największy na świecie spalacz drzew" i że nie powinien on otrzymywać dotacji. Dodatkowo, istnieje nieodłączne opóźnienie w cyklu węglowym biomasy. Jeśli drzewa uprawiane w celu zastąpienia tych wycinanych potrzebują więcej niż kilku dekad, aby dojrzeć i znacząco obniżyć poziom atmosferycznego CO2, nie pomagają one w dążeniu do osiągnięcia zerowego poziomu netto w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat.
Największym zewnętrznym dostawcą pelletu dla Drax jest amerykański - i światowy - największy producent pelletu, Enviva. Enviva spotkała się z ostrą krytyką ze strony amerykańskich organizacji pozarządowych zajmujących się ochroną środowiska za regularne pozyskiwanie drewna z wycinanych lasów przybrzeżnych z twardego drewna - wiele z nich to lasy bagienne lub podmokłe.
Czy na pewno musimy ograniczyć emisje, a nie lasy?
Drax twierdzi, że jego pilotażowy program wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CSS), który jest obecnie realizowany, zmniejszy jego emisje. Jednak nawet przy zastosowaniu CSS, emisja dwutlenku węgla z biomasy jest znacznie wyższa niż w przypadku źródeł energii wiatrowej, słonecznej i jądrowej.
Badanie zgłoszone przez Carbon Brief (na podstawie pracy w Nature Energy, 2, 939-945; 2017) wykazało, że każda kilowatogodzina energii elektrycznej wytworzonej w okresie eksploatacji źródeł energii produkuje następujące gramy ekwiwalentu CO2 (gCO2e/kWh):
- jądrowy: 4
- wiatr: 4
- słoneczny: 6
- gaz z wychwytem i składowaniem dwutlenku węgla (CCS): 78
- hydro: 97
- bioenergia z CCS: 98
- węgiel z CCS: 109
W porównaniu z globalnym średnim celem dla świata 2C, wynoszącym 15 gCO2e/kWh w 2050 roku, jasne jest, że tylko energia jądrowa, wiatrowa i słoneczna może doprowadzić nas do bezpiecznego domu!
Argument Drax dotyczący emisji upada w obliczu tego, że gaz kopalny (z CCS) jest lepszym rozwiązaniem, nawet jeśli poleganie na nim będzie miało katastrofalne skutki dla globalnego ocieplenia.
(Nawiasem mówiąc, emisje w cyklu życia elektrowni wodnych w dużej mierze wynikają z gnijącej materii organicznej zalewanej przez zaporę. Tak na wypadek, gdybyś się zastanawiał...)
Chodzi o to, że nie wszystkie źródła energii odnawialnej są przyjazne dla naszej planety. Energia jądrowa nie jest nawet uznawana za odnawialną, a jednak zapewnia niezawodne dostawy energii elektrycznej, zdolne do zapewnienia obciążenia podstawowego, którego nie mogą zapewnić wiatr i słońce, bez wycinania drzew i przy bardzo niskiej emisji dwutlenku węgla.
Współtwórcy
1 Duncan Roy, Partia Zielonych Lewes
2 Peter Vaughan, Partia Zielonych Wschodniego Devonu
3 Mark Yelland, Partia Zielonych Brighton & Hove
Zdjęcie ilustracyjne: Biomass cropping by Mauro Tandoi