Penggunaan Tenaga Biomassa dan Matlamat Dekarbonisasi

Tenaga Biomassa: Skop Bahan Mentah, Skala Dipasang, dan Relevansi Dekarbonisasi

Tenaga biomassa—tenaga kimia yang disimpan dalam bahan biologi melalui fotosintesis—merupakan sumber tenaga terbesar keempat di dunia selepas arang batu, minyak, dan gas asli. Asas bahan mentahnya merangkumi sisa pertanian, sisa hutan, najis ternakan dan unggas, sisa pepejal bandar, dan lumpur kumbahan, memberikan jangkauan geografi yang tidak dapat dicapai oleh tanaman tenaga yang dibina khusus.

Asas sumber yang tersedia adalah besar. Di Wilayah Hunan—sebuah kawasan subtropika dengan aktiviti pertanian dan hutan yang tinggi—anggaran sumber tenaga biomassa tahunan yang sesuai untuk penjanaan kuasa mencecah 20.3 juta metrik tan. Di peringkat nasional, asas sumber biomassa China yang kurang membangun mewakili sumbangan yang signifikan dan sebahagian besarnya belum dimanfaatkan untuk peralihan tenaga bersih.

Apa yang membezakan biomassa dari sumber boleh diperbaharui lain dalam konteks dekarbonisasi adalah kebolehdispat. Berbeza dengan sumber yang tidak stabil, penjanaan berasaskan biomassa beroperasi mengikut permintaan, menjadikannya instrumen praktikal jangka pendek untuk mengurangkan kebergantungan kepada bahan bakar fosil dalam sektor kuasa dan haba industri tanpa memerlukan pelaburan penyimpanan grid.

Data Ketumpatan Karbon: Kes Kuantitatif untuk Kuasa Biomassa

Argumentasi dekarbonisasi untuk penggunaan tenaga biomassa bergantung kepada satu parameter terukur: ketumpatan emisi karbon. Apabila biomassa pertanian dan hutan dibakar untuk penjanaan kuasa, ketumpatan emisi karbonnya hanya bersamaan dengan 1.8% daripada arang batu, 2.1% daripada minyak, dan 3.8% daripada gas asli—angka yang diperoleh dari Laporan Pemantauan dan Penilaian Pembangunan Kuasa Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan 2021 yang diterbitkan oleh Pentadbiran Tenaga Nasional China.

Profil karbon bersih hampir sifar ini mencerminkan kitaran karbon tertutup yang merupakan inti kepada biomassa: CO₂ yang dilepaskan semasa pembakaran diserap dari atmosfera semasa fasa pertumbuhan tumbuhan. Apabila bahan mentah diperoleh dan diurus secara lestari, penjanaan kuasa biomassa menghasilkan tambahan gas rumah kaca yang tidak ketara—satu perbezaan asas berbanding pembakaran bahan bakar fosil.

Empat laluan penjanaan yang dibangunkan secara komersial memanfaatkan sifat ini:

1. Pembakaran biomassa pertanian dan hutan — pembakaran langsung sisa tumbuhan yang dipelletkan atau dicincang dalam pemanas khusus atau pengaturan co-firing.
2. Penjanaan kuasa pembakaran sisa — pemulihan tenaga dari sisa pepejal bandar, mengurangkan volum tapak pelupusan sambil menghasilkan elektrik yang boleh dihantar.
3. Penjanaan kuasa gasifikasi pirolisis — penukaran terma biomassa kepada syngas untuk digunakan dalam turbin gas atau mesin.
4. Penjanaan kuasa biogas — pencernaan anaerob organik sisa, najis ternakan, dan lumpur kumbahan untuk menghasilkan metana untuk pembakaran.

Setiap laluan menangani kategori bahan mentah yang berbeza dan profil sumber serantau. Bersama-sama mereka membentuk pendekatan portfolio yang boleh disesuaikan dengan keadaan tempatan—satu pertimbangan rekaan kritikal bagi pengendali yang merancang strategi bahan bakar industri jangka panjang.

Data nasional China mengesahkan pertumbuhan sektor ini. Menurut Laporan Pemantauan dan Penilaian Pembangunan Kuasa Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan 2021, jumlah kapasiti terpasang tenaga boleh diperbaharui mencapai 1.063 bilion kW menjelang akhir tahun 2021, di mana 37.98 juta kW adalah berasaskan biomassa. Hasil penjanaan biomassa berjumlah 163.7 bilion kWh pada tahun itu—6.6% daripada semua kuasa boleh diperbaharui yang dihasilkan di peringkat nasional.

Pelletisasi: Menghubungkan Jurang Antara Bahan Mentah dan Bahan Bakar yang Boleh Dipasang

Jurang antara sumber biomassa yang tersedia dan bahan bakar yang boleh dipasang secara asasnya adalah masalah logistik dan standardisasi. Sisa pertanian dan hutan mentah adalah heterogen dari segi kandungan kelembapan, saiz partikel, dan ketumpatan pukal. Memindahkan mereka dari ladang atau hutan ke loji kuasa dengan cekap memerlukan pembesaran ke dalam bentuk yang konsisten dan boleh diangkut.

Pelletisasi biomassa menyelesaikan ini. Dengan memproses bahan mentah yang tinggi kelembapan melalui penghancuran berurutan, pengisaran kasar, pengeringan, pengisaran halus, pelletisasi, dan pembungkusan, talian pengeluaran pelet menukarkan biomassa berkualiti berubah kepada bahan bakar standard, dengan ketumpatan tenaga tinggi. Talian pengeluaran pelet Kingwood mengendalikan keseluruhan proses ini dalam aliran kerja yang sepenuhnya tertutup dan automatik dengan penghapusan habuk terintegrasi—memenuhi Kerangka Tiga-Penyetaraan: Terintegrasi, Bebas Habuk, dan Produksi Automatik.

Kualiti bahan bakar output ditentukan dengan tepat: nilai kalori 4,800 kcal/kg, kandungan kelembapan di bawah 15%, kandungan sulfur di bawah 0.3%, dan kandungan abu di bawah 18%—memenuhi atau melebihi standard bahan bakar biomassa EU, ISO, AS, dan Jepun. Dengan spesifikasi itu, pelet biomassa memberikan penjimatan kos bahan bakar sebesar 40–50% berbanding alternatif bahan bakar fosil, dengan semua emisi di bawah GB13271-2001, standard emisi pencemar udara kebangsaan China.

Bagi pengendali industri besar, jurutera Kingwood melengkapkan talian pengeluaran kepada kapasiti tahunan sehingga 200,000 metrik tan. Julat model pellet mill bermula dari JWZL-420 pada 1–1.5 t/j, melalui JWZL-688 pada 2–2.3 t/j, JWZL-688D pada 3–3.5 t/j, dan JWZL-928 pada 4–5 t/j, kepada pellet mill JZWH-860 berkapasiti tinggi yang juga dinilai pada 4–5 t/j. Peralatan bantuan—penghancur dram, hammer mill, drum dryer, dan counter-flow cooler—melengkapkan talian yang terintegrasi.

Hasil projek komersial mendokumentasikan kesahihan. Sebuah talian pengeluaran pelet kayu 24 t/j yang ditubuhkan di Vietnam pada tahun 2023 dan sebuah talian 12 t/j di Vietnam pada tahun 2024 yang mencapai tempoh pulangan 23 bulan kedua-duanya menunjukkan bekalan bahan bakar biomassa berskala industri dengan ekonomi yang kompetitif.

Penggunaan Tenaga Biomassa sebagai Instrumen Alam Sekitar dan Dasar

Selain daripada kecekapan penjanaan kuasa, penggunaan tenaga biomassa menangani masalah tertib kedua: pengurusan sisa organik. Sisa pertanian yang sebaliknya akan dibakar terbuka, sisa hutan yang akan terurai dan mengeluarkan metana, dan sisa organik bandar yang berkumpul di tapak pelupusan semua boleh dialihkan ke dalam rantaian pengeluaran tenaga.

Pemberian nilai sisa secara serentak dan penjanaan tenaga ini mencipta manfaat bersama yang boleh disahkan: pengurangan pembakaran terbuka (mengurangkan emisi PM2.5 dan karbon hitam), metana yang dielakkan daripada penguraian tapak pelupusan, dan pengurangan kebergantungan kepada bahan bakar fosil dalam aplikasi haba industri. Hasil ini menjadikan penggunaan tenaga biomassa seiring dengan sasaran puncak karbon, peta jalan-neutraliti karbon, dan matlamat peningkatan kualiti udara ambien—tiga keutamaan dasar yang sering bertentangan tetapi bersatu dalam kes tenaga biomassa.

Bagi pengurus tenaga industri dan pemaju projek yang menilai strategi dekarbonisasi, penggunaan tenaga biomassa—dilaksanakan dengan peralatan pengeluaran pelet yang ditetapkan dengan betul dan berkecekapan tinggi—memberikan pengurangan karbon yang dapat diukur, penjimatan kos bahan bakar yang boleh disahkan, dan penjajaran peraturan dalam satu pelaburan modal. Kingwood, yang ditubuhkan pada tahun 1999 dan beroperasi dari kemudahan seluas 31,200 m² di Liyang, Jiangsu, telah mereka dan menyerahkan lebih daripada 2,000 projek talian pengeluaran di 30 negara, dengan kapasiti pengeluaran bahan bakar biomassa tahunan agregat sebanyak 10 juta metrik tan di seluruh asas terpasangnya.