Miért ideálisak a fák a megújuló energiaforrásoknak?

Az egyik legvitatottabb megújuló energiaforrás a fás biomassza, például a fák. Nem szabadna, mert a biomassza rendkívül fenntartható erőforrás lehet, ha megfelelően kezelik.

Öt évig éltem Hawaii-on, ahol egy (többek között) erdőgazdálkodással foglalkozó cégnél dolgoztam. Néha felkértek, hogy tartsak előadásokat a helyi középiskolában az energiáról és a fenntarthatóságról. Az egyik beszéd során egy diák azt mondta: „Hallottam, hogy az összes fát ki akarod vágni.”

Abban a pillanatban rájöttem, hogy az ő nézete az erdészetről nagyjából megegyezik a saját erdészetről alkotott nézetemmel. Weyerhaeuser ország Oklahomában. Akkoriban úgy tekintettem az erdészekre, mint akik fákat vágnak ki, és kapcsolatba hoztam velük tiszta vágás.

Fenntartható biomassza

Azóta sokat változott a véleményem, mert jobban megértem az erdészek tevékenységét. Az erdészek kezelik az erdőket. A kezelt erdőnél ez néha azt jelenti, hogy úgy takarítod ki a fákat, mint bármely más növényt. De az erdőgazdálkodás azt is jelenti, hogy pótolni kell, amit kivágtál.

Ha a biomasszát energiaforrásként tekintjük, számos lehetséges buktató rejlik. A biomassza egyes formái nagymértékben fogyasztják a tápanyagokat, ezért a műtrágyázási igény magas lehet. Ez magas fosszilis tüzelőanyag-bevitelt jelenthet a műtrágya előállításához, és nagyobb a talaj kimerülésének kockázata. Ezenkívül egyes növények erősen fogyasztják a vizet.

A fák különbözőek. Életük első 10 évében hektáronként évi 7-10 csontszáraz tonna biomasszát termelnek. Lehet látni más biomassza-forrásokat is, amelyek azt állítják, hogy ilyen magas a hozam, de ezeket szinte bizonyosan műtrágyával és sok vízzel sikerült elérni.

De van egy még nyomósabb indok a fák hasznosítására. Ellentétben a legtöbb rövid vágásfordulójú növényekkel, amelyekről időnként az üzemanyag-termelés alapanyagaként beszélnek, a fák valóban javíthatják a talaj minőségét és egészségét.

Ami történik, az az, hogy a fák tápanyagokat hoznak fel az altalajból, és koncentrálják azokat a levelekben és a kéregben. Ez visszaesik a talajba, és hozzáadódik a talajban lévő szerves anyagokhoz. A használt fa típusától függően a kezelt erdők üzemanyagot biztosíthatnak, miközben javítják a talaj minőségét.

A szén újrahasznosítása

Természetesen kulcskérdés a fák üzemanyagként való felhasználásának szénlábnyoma. Az energiatermelés céljából elégetett fák szén-dioxidot bocsátanak ki, amelyet a fa nemrégiben megkötött.

A fa növekedésének, majd elégetésének ciklusa során a légkörben lévő szén-dioxid nettó készlete nem változik. Ez más, mint például a szén elégetése, amely ősi szén-dioxidot bocsát ki, és növeli a légkör nettó szén-dioxid-készletét.

A valóságban további tényezők is befolyásolják a fa-energia rendszerek szén-dioxid-egyensúlyát. A fák gyökerei például további szenet kötnek meg a talaj alatt. Egyes esetekben ezek a gyökerek akár évtizedekig is fennmaradhatnak, és a fa használható részében lévő szenet lekötik.

Az egyenlet másik oldalán minden olyan energiabevitel szerepel, amelyre szükség volt a fa növekedéséhez, szállításához és használható formává, például pelletté alakításához. Az életciklus-elemzés (LCA) azonban képes kiválogatni a különféle bemeneteket és kimeneteket, és kiszámítani a szénlábnyomot.

Hogyan halmozódnak fel a fák

Szerencsére ez megtörtént. Enviva Inc. egy marylandi székhelyű tőzsdén jegyzett vállalat, és a világ legnagyobb fenntartható fapellet gyártója. Ezeket a pelleteket elsősorban a szén kiszorítására használják az európai széntüzelésű erőművekben.

2019-ben az Enviva egyik legnagyobb részvényese megkérdezte a független kutatócéget Határtalan hatáskutatás és elemzés áttekinteni a fapellet-energia fenntarthatóságát és szén-dioxid-kibocsátását. Határtalanul felhasználta a fapellet üvegházhatást okozó gázok (ÜHG) hatásairól szóló jelenlegi, lektorált szakirodalmat, hogy életciklus-elemzést (LCA) készítsen a fapellet ellátási láncból származó ÜHG-kibocsátásról. Összehasonlították a fapellet szénlábnyomát más üzemanyagokkal, például szénnel és földgázzal.

A jelentés elérhető itt, de számos fontos megállapítás született. A jelentés kiemelte, hogy a faalapú bioenergia kiegészítheti az időszakos erőforrásokat, például a szél- és napenergiát, szilárd energiával. Ezt ma gyakran megteszik a gyorsciklusú földgázerőművekkel, de a fapellettel ez a szénlábnyom töredékével érhető el.

Forrás: Enviva Inc.

A szén üvegházhatású gázok intenzitása 1.00 kilogramm szén-dioxid-egyenérték/kilowattóra (kWH) termelt villamos energia. A kombinált ciklusú (CC) földgáz szignifikánsan jobb volt, 0.44 kgCO2e/kWh.

A fapelletből előállított villamos energia szén-dioxid-intenzitása azonban csak 0.13 kgCO2e/kWh volt – ez 87%-kal alacsonyabb a szénnél és 70%-kal alacsonyabb a földgáznál a teljes életciklus alatt. Kombinált hő- és villamosenergia-alkalmazásban (CHP) használva a fapellet szénlábnyoma 0.06 kgCO2e/kWh-ra csökkent.

Ezek a tényezők voltak az Európai Bizottság 2020-ra szóló éghajlat- és energiatervének fő mozgatórugói. Mivel felismerte, hogy a bioenergia fenntartható lehet, és segíthet Európának elérni szén-dioxid-kibocsátási céljait, ez a terv hozzájárult ahhoz, hogy az Enviva-hoz hasonló vállalatok virágzó fapellet-kereskedelmet hozzanak létre Európába.

A fák tehát ideális megújuló energiaforrások lehetnek, ha megfelelően kezelik őket. Amellett, hogy üzemanyagot biztosítanak és csökkentik a szén-dioxid-kibocsátást, fontos funkciót tölthetnek be a tápanyagok újrahasznosításában az altalajból a felső talajba. A kivágott fákat újra lehet ültetni. Ez határozottan különbözik – és nem szabad összetéveszteni – az esőerdőkből vagy öreg erdőkből származó fák használatától.