การใช้พลังงานจากชีวมวลและเป้าหมายการลดคาร์บอน

พลังงานชีวมวล: ขอบเขตวัตถุดิบ ขนาดติดตั้ง และความเกี่ยวข้องในการลดคาร์บอน

พลังงานชีวมวล—พลังงานเคมีที่เก็บไว้ในวัสดุชีวภาพผ่านการสังเคราะห์แสง—จัดอยู่ในอันดับที่สี่ของแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุดในโลกหลังจากถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ ฐานวัตถุดิบของมันครอบคลุมเศษเหลือจากการเกษตร ขยะจากการป่าไม้ ขี้สัตว์และไก่ ขยะมูลฝอยจากเทศบาล และปูนซีเมนต์ส่งน้ำ ซึ่งให้การเข้าถึงทางภูมิศาสตร์ที่พืชพลังงานที่สร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถแข่งขันได้

ฐานทรัพยากรที่มีอยู่มีความสำคัญ ในจังหวัดหูหนาน—ภูมิภาคกึ่งเขตร้อนที่มีการเกษตรและการป่าไม้สูง—ทรัพยากรพลังงานชีวมวลสำหรับการผลิตไฟฟ้าที่คาดการณ์ไว้สูงถึง 20.3 ล้านตันเมตรต่อปี เมื่อขยายในระดับชาติ ฐานทรัพยากรชีวมวลที่ยังพัฒนาไม่เต็มที่ของจีนแสดงถึงการสนับสนุนที่สำคัญและยังไม่ได้ใช้ในช่วงการเปลี่ยนไปสู่พลังงานสะอาด

สิ่งที่ทำให้ชีวมวลแตกต่างจากพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ ในบริบทการลดคาร์บอนคือความสามารถในการเรียกใช้ ซึ่งแตกต่างจากแหล่งที่มีการหยุดชะงัก การผลิตจากชีวมวลสามารถทำได้ตามความต้องการ ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีความเป็นไปได้ในระยะสั้นสำหรับการลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในภาคไฟฟ้าและความร้อนอุตสาหกรรมโดยไม่ต้องลงทุนในระบบจัดเก็บไฟฟ้า

ข้อมูลความเข้มข้นของคาร์บอน: กรณีเชิงปริมาณสำหรับพลังงานชีวมวล

ข้อโต้แย้งเรื่องการลดคาร์บอนสำหรับการใช้พลังงานชีวมวลขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่สามารถวัดได้เพียงหนึ่งเดียว: ความเข้มข้นการปล่อยคาร์บอน เมื่อชีวมวลจากการเกษตรและการป่าไม้ถูกเผาเพื่อผลิตไฟฟ้า ความเข้มข้นการปล่อยคาร์บอนเท่ากับเพียง 1.8% ของถ่านหิน, 2.1% ของน้ำมัน, และ 3.8% ของก๊าซธรรมชาติ—ตัวเลขที่ได้มาจากรายงานการติดตามและประเมินผลการพัฒนาพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติ 2021 ที่เผยแพร่โดยหน่วยงานพลังงานแห่งชาติจีน

โปรไฟล์คาร์บอนสุทธิใกล้ศูนย์นี้สะท้อนให้เห็นถึงวัฏจักรคาร์บอนที่ปิดซึ่งเป็นเอกลักษณ์ของชีวมวล: CO₂ ที่ปล่อยออกมาขณะเผาไหม้ได้ถูกดูดซับจากชั้นบรรยากาศในระยะการเจริญเติบโตของพืช เมื่อวัสดุที่ใช้เป็นวัตถุดิบถูกจัดหาและบริหารจัดการอย่างยั่งยืน การผลิตพลังงานชีวมวลทำให้มีการเพิ่มก๊าซเรือนกระจกสุทธิน้อยนิด—ซึ่งเป็นความแตกต่างที่สำคัญจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล

เส้นทางการผลิตเชิงพาณิชย์สี่เส้นทางที่ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัตินี้ ได้แก่:

1. การเผาไหม้ชีวมวลจากการเกษตรและการป่าไม้ — การเผาไหม้โดยตรงของเศษพืชที่ถูกกดหรือหั่นในหม้อไอน้ำเฉพาะหรือการเผาร่วม
2. การผลิตไฟฟ้าจากการเผาขยะ — การสร้างพลังงานจากขยะมูลฝอยของเทศบาล ลดปริมาณที่เก็บขยะในขณะผลิตไฟฟ้าที่สามารถเรียกใช้ได้
3. การผลิตไฟฟ้าจากการสลายตัวด้วยความร้อน — การแปลงชีวมวลเป็นแก๊สซินเจนเพื่อใช้ในกังหันแก๊สหรือเครื่องยนต์
4. การผลิตไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพ — การหมักแบบไม่มีอากาศของขยะอินทรีย์ ขี้สัตว์ และปูนซีเมนต์ส่งน้ำเพื่อผลิตมีเธนสำหรับการเผาไหม้

แต่ละเส้นทางตอบสนองต่อประเภทวัตถุดิบที่แตกต่างกันและโปรไฟล์ทรัพยากรในพื้นที่ ร่วมกันพวกมันสร้างแนวทางพอร์ตโฟลิโอที่สามารถปรับให้เข้ากับสภาพท้องถิ่น—ซึ่งเป็นปัจจัยการออกแบบที่สำคัญสำหรับผู้ประกอบการที่วางแผนกลยุทธ์เชื้อเพลิงอุตสาหกรรมระยะยาว

ข้อมูลระดับชาติของจีนยืนยันการเติบโตของภาคส่วน ตามรายงานการติดตามและประเมินผลการพัฒนาพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติ 2021 กำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนรวมที่ติดตั้งสูงถึง 1.063 พันล้านกิโลวัตต์เมื่อสิ้นปี 2021 โดย 37.98 ล้านกิโลวัตต์ มาจากชีวมวล กำลังการผลิตพลังงานชีวมวลรวมอยู่ที่ 163.7 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง ในปีนั้น—คิดเป็น 6.6% ของพลังงานหมุนเวียนทั้งหมดที่ผลิตในระดับชาติ

การทำให้เป็นเม็ด: การเชื่อมช่องว่างระหว่างวัตถุดิบดิบและเชื้อเพลิงที่สามารถใช้งานได้

ช่องว่างระหว่างทรัพยากรชีวมวลที่มีอยู่และเชื้อเพลิงที่สามารถใช้งานได้เป็นปัญหาทางด้านโลจิสติกส์และการมาตรฐาน วัสดุเศษเหลือทางการเกษตรและการป่าไม้มีความแปรผันในความชื้น ขนาดอนุภาค และความหนาแน่นของมวล การขนส่งอย่างมีประสิทธิภาพจากสนามหรือป่าไปยังโรงไฟฟ้าต้องการการทำให้มีความหนาแน่นสูงขึ้นในรูปแบบที่สม่ำเสมอและสามารถขนส่งได้

การทำให้เป็นเม็ดของชีวมวลแก้ไขปัญหานี้ โดยการประมวลผลวัตถุดิบที่มีความชื้นสูงผ่านการบดละเอียดแบบลำดับ ตั้งแต่การบดหยาบ การอบแห้ง การบดละเอียด การทำให้เป็นเม็ด และการบรรจุ ระบบการผลิตเม็ดจะแปลงชีวมวลที่มีคุณภาพแปรผันเป็นเชื้อเพลิงที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง มูลค่าพลังงานที่ Kingwood สายการผลิตเม็ดชีวมวลชนิดชื้น ดำเนินการกระบวนการทั้งหมดในระบบอัตโนมัติที่ถูกปิดอย่างสมบูรณ์พร้อมกับการกำจัดฝุ่น—ตรงตามกรอบการสามมาตรฐาน: การผลิตที่รองรับ เป็นต้นว่าปราศจากฝุ่น และอัตโนมัติ

คุณภาพเชื้อเพลิงที่ผลิตมีการกำหนดอย่างชัดเจน: ค่าความร้อนที่ 4,800 กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัม ความชื้นต่ำกว่า 15% ปริมาณกำมะถันต่ำกว่า 0.3% และปริมาณเถ้าต่ำกว่า 18%—ซึ่งตรงตามหรือเกินมาตรฐานเชื้อเพลิงชีวมวลของสหภาพยุโรป ISO สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น ที่คุณสมบัตินั้น เม็ดชีวมวลมอบการประหยัดต้นทุนเชื้อเพลิง 40–50% เมื่อเปรียบเทียบกับทางเลือกเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยมีการปล่อยทั้งหมดต่ำกว่า GB13271-2001 ซึ่งเป็นมาตรฐานการปล่อยมลพิษทางอากาศจากหม้อไอน้ำแห่งชาติของจีน

สำหรับผู้ประกอบการอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ วิศวกรของ Kingwood จะทำให้สายการผลิตมีความจุสูงสุดถึง 200,000 ตันเมตรต่อปี ช่วงรุ่นของ pellet mill เริ่มต้นจาก JWZL-420 ที่ 1–1.5 ตันต่อชั่วโมง ผ่าน JWZL-688 ที่ 2–2.3 ตันต่อชั่วโมง JWZL-688D ที่ 3–3.5 ตันต่อชั่วโมง และ JWZL-928 ที่ 4–5 ตันต่อชั่วโมง ถึง pellet mill แนวนอน JZWH-860 ที่มีความสามารถสูงสุดที่ 4–5 ตันต่อชั่วโมง อุปกรณ์เสริม—เครื่องหั่นแบบกรวย หม้อบดแบบค้อน เครื่องอบแบบกลอง และเครื่องทำความเย็นแบบไหลขัด—ครบถ้วนในสายการผลิตแบบบูรณาการ

ผลลัพธ์จากโครงการเชิงพาณิชย์ยืนยันความเป็นไปได้ สายการผลิตเม็ดไม้ 24 ตันต่อชั่วโมงที่เริ่มดำเนินการในเวียดนามในปี 2023 และ สายการผลิต 12 ตันต่อชั่วโมงในเวียดนามในปี 2024 ที่มีระยะเวลาการคืนทุน 23 เดือน แสดงให้เห็นถึงการจัดหาพลังงานชีวมวลในระดับอุตสาหกรรมที่มีความสามารถทางเศรษฐกิจ

การใช้พลังงานชีวมวลในฐานะเครื่องมือด้านสิ่งแวดล้อมและนโยบาย

นอกเหนือจากประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าแล้ว การใช้พลังงานชีวมวลยังแก้ไขปัญหาระดับสอง: การจัดการขยะอินทรีย์ เศษหลงที่ปกติจะถูกเผา ขยะจากการป่าไม้ที่มีแนวโน้มจะย่อยสลายและปล่อยมีเธน และขยะอินทรีย์จากเทศบาลที่สะสมในหลุมฝังกลบสามารถถูกนำไปใช้ในการผลิตพลังงาน

การใช้ประโยชน์จากขยะพร้อมกันนี้และการผลิตพลังงานสร้างประโยชน์รองที่สามารถตรวจสอบได้: การลดการเผาไหม้โดยเปิด (ทำให้ลดการปล่อย PM2.5 และคาร์บอนสีดำ) หลีกเลี่ยงการปล่อยมีเธนจากการย่อยสลายในหลุมฝังกลบ และลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในงานความร้อนอุตสาหกรรม ผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับการใช้พลังงานชีวมวลโดยตรงกับเป้าหมายการลดคาร์บอน เป้าหมายการเป็นกลางทางคาร์บอน และเป้าหมายการปรับปรุงคุณภาพอากาศ—นโยบายสามข้อที่มักขัดแย้งแต่บรรจบกันในกรณีของพลังงานชีวมวล

สำหรับผู้จัดการพลังงานในอุตสาหกรรมและนักพัฒนาโครงการที่ประเมินกลยุทธ์การลดคาร์บอน การใช้พลังงานชีวมวล—ที่ดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์สำหรับการผลิตเม็ดที่มีประสิทธิภาพสูงที่กำหนดอย่างถูกต้อง—ให้การลดคาร์บอนที่สามารถวัดได้ การประหยัดต้นทุนเชื้อเพลิงที่สามารถตรวจสอบได้ และความสอดคล้องกับกฎระเบียบในครั้งเดียวการลงทุนด้านทุนเดียว Kingwood, ก่อตั้งขึ้นในปี 1999 และดำเนินงานจากพื้นที่ 31,200 ตารางเมตรในลี่หยาง, เจียงซู, ได้ออกแบบและส่งมอบโครงการสายการผลิตกว่า 2,000 โครงการใน 30 ประเทศ โดยมีกำลังการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวลรวม 10 ล้านตันเมตรต่อปีในฐานที่ติดตั้ง