一、歐洲生物能源發(fā)展的20年歷史
在歐洲,瑞典、芬蘭的生物質(zhì)能源占全部一次能源的比例已超過20%。然而,這些國家現(xiàn)在的高品位生物質(zhì)能利用是在石油危機(jī)后的20年里實現(xiàn)的。
以瑞典為例,瑞典與德國等國家相比,由于其國內(nèi)沒有化石燃料資源,和日本一樣對進(jìn)口石油的依賴程度很高,石油危機(jī)所產(chǎn)生的影響很深刻,從而探索了不依賴別人就能確保燃料供應(yīng)的途徑。瑞典在二次大戰(zhàn)后,為確保水力以外的電力資源,將發(fā)電時產(chǎn)生的熱用于地區(qū)供熱,開始實行熱電聯(lián)供。20世紀(jì)70年代后,為防止大氣污染及利用小型鍋爐,擴(kuò)大了地區(qū)供熱。
實施地區(qū)供熱的主體是自治體。因為自治體擔(dān)負(fù)著供熱的重要責(zé)任,所以重點研究了確保能代替石油的自給燃料的供應(yīng)。在這個過程中,木質(zhì)生物作為候補燃料受到重視。當(dāng)時木質(zhì)生物并沒有像石油那樣作為燃料流通,而且在議會等場合也很擔(dān)心其作為燃料的可能性,但由于中東地區(qū)的政治不穩(wěn)定,對中東石油的依賴程度將會降低的主張得到了認(rèn)同。
有人議論,碳稅的引進(jìn)也許是生物質(zhì)能源引進(jìn)的決定性因素,然而,在20世紀(jì)80年代,生物質(zhì)能就已鞏固了其作為地區(qū)供熱的有力供給源的地位。
二、生物質(zhì)能原料從草本轉(zhuǎn)向木本
日本生物質(zhì)利用發(fā)展緩慢,但是20世紀(jì)80年代初期,石油危機(jī)后不久,整個發(fā)達(dá)國家對生物質(zhì)的認(rèn)識還沒有發(fā)生如此深刻的變化。即使國際能源機(jī)構(gòu)(IEA)的研究,考慮的也是芒等草本植物及3年生左右就可采伐的超短輪伐期林業(yè)。
但是現(xiàn)在,經(jīng)過各種試驗栽培表明,這些可以稱之為生物種植園的產(chǎn)業(yè),其成本比想象的要高。這是關(guān)系到生物利用的根本問題,利用輪伐期90年的木材時,采伐作業(yè),即生物質(zhì)收集作業(yè)可一次完成,但是3年周期的柳樹等的收獲作業(yè)則需要30次、草本需要90 次以上。
當(dāng)初,特別是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生物質(zhì),大部分草本植物為稻科,但實踐表明,稻科植物中含有大量硅酸,鍋爐壁上附著有大量的玻璃狀成分,而且還認(rèn)識到,木質(zhì)以外的生物質(zhì)中氮及硫磺等的含量很高,在燃燒氣體造成的大氣污染防治對策方面需要很高的成本。因此,一方面認(rèn)識到了燃料的質(zhì)量問題,另一方面在自治體引進(jìn)地區(qū)供熱系統(tǒng)并取得成績的過程中,以往生物質(zhì)的研究開發(fā)動向也發(fā)生了很大變化。即"來自原有林業(yè)的生物質(zhì)"這一領(lǐng)域從其他的生物質(zhì)中獨立出來。
在歐盟,替代化石燃料的候補能源中,占有率最高的是生物質(zhì),但自1995年作為林業(yè)國家的瑞典、芬蘭、奧地利加入歐盟后,無論在數(shù)量上還是質(zhì)量上,木質(zhì)生物的存在都變得更加重要。
三、生物量供應(yīng)的成本削減
在確立木質(zhì)生物燃料地位的過程中,不可忽視的就是木質(zhì)生物供應(yīng)者的努力。例如,構(gòu)造用材、紙漿用材等剩余物用做能源時,由于采伐后不久含水率高,不宜馬上作為燃料使用,因此可在林地放置一段時間使其干燥。最初,是把工廠廢材及枝條裸露放置,后來使用防水的強化牛皮紙覆蓋,使含水率大幅度降低。
在各個階段都有類似的改進(jìn),能源用木片的價格下降到實際價格的40%強。因此在課征碳稅之前,木片雖然不能與重油競爭,但可與煤油競爭。
四、熱先行的需求開發(fā)
地區(qū)供熱系統(tǒng)的引進(jìn),是以高效的熱電聯(lián)供的利用為目的,使能源的轉(zhuǎn)換走長期發(fā)展的道路。因此,應(yīng)重視的是不要做違背熱力學(xué)的事。整個社會的熱和電的比率最高為2∶1,因此沒有必要僅供給電力。而且,按照現(xiàn)在的能源技術(shù),只要不是100萬KW那樣的規(guī)模,要通過燃燒達(dá)到超過40%的發(fā)電效率是不可能的。而且,木質(zhì)燃料不像煤炭那樣集中于礦山并以數(shù)萬噸的單位來供應(yīng),因此,為盡量控制木質(zhì)生物量的運輸成本,應(yīng)該以生物量的集結(jié)范圍為前提進(jìn)行規(guī)模利用。首先應(yīng)發(fā)展小規(guī)模的熱利用,隨著其占有率的擴(kuò)大,技術(shù)的進(jìn)步,再以擴(kuò)大供電能力為目標(biāo)。
五、歐洲南部工業(yè)供熱和集落供熱的發(fā)展
在歐洲,還有一些國家生物質(zhì)能的開發(fā)利用和北歐一樣很興旺,它們是位于阿爾卑斯山周圍的法國、瑞士、奧地利、德國和意大利。這些國家地形陡峭,和北歐相比緯度低,在木材供應(yīng)中農(nóng)林戶所占比例很高。在這些國家,以生物質(zhì)為能源實現(xiàn)了小規(guī)模村落一級的地區(qū)供熱以及中小企業(yè)的工業(yè)熱利用。以滑雪用品而出名的フイッシャ-公司,在其向波音(boeing)及空中客車(airbus)提供飛機(jī)用復(fù)合材料的制造廠,以木質(zhì)生物為燃料提供全部的熱能及冷暖,作為環(huán)境效益最佳企業(yè)受到好評。在此須確認(rèn)的是,木質(zhì)生物用于鍋爐燃料的利用技術(shù)已達(dá)到在精密零件的制造廠也能安全使用的水平。
轉(zhuǎn)自:中國物資網(wǎng)
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