Технология – ключевой вопрос

Биомасса

Биомасса — наиболее многогранный из всех видов возобновляемых источников энергии, так как она может обеспечивать производство и тепла, и электричества, и моторного топлива. Неудивительно, что около двух третей возобновляемой энергии к 2020 году планируется обеспечивать за счет биомассы. Но биомасса служит не только источником энергии, она также является пищевым ресурсом и производственным сырьем (древесина и масла). В результате, ряд конкурирующих секторов испытывают огромную потребность в биомассе. К сожалению, потенциал возобновляемой биомассы ограничен, и в центре немецкой стратегии лежит стимуляция использования отходов и остатков.

Биомасса может использоваться как возобновляемый источник энергии разными способами. Во-первых, для прямой выработки трех типов энергоносителей: электричества, тепла и топлива (жидкого, твердого и газообразного). Во-вторых, ее легко хранить и распределять: при недостатке ветровых или солнечных источников генераторы на биомассе могут гибко и быстро восполнять нагрузку до необходимого уровня. В-третьих, и это основное препятствие, для того, чтобы быть устойчивым ресурсом, биомасса требует жесткого управления. Сколько бы солнечных панелей мы не установили, нам не удастся скорее исчерпать энергию солнца; сколько бы мы не установили ветровых турбин, нам не удастся ощутимо уменьшить количества ветра на Земле. Но при использовании биомассы мы должны не допускать истощения ресурса, предотвращать угрозу монокультур биоразнообразию и следить за тем, чтобы потребности богатых стран в энергии не удовлетворялись за счет потребностей бедных стран в продовольствии.

Находя применение в широком круге энергетических областей, биомасса занимает значительно большую долю в производстве энергии в мире, чем гидроэнергетика и ядерная энергия (которые производят только электричество), — больше, чем все остальные возобновляемые источники энергии вместе взятые. По данным организации REN21, в 2014 году за счет биомассы производилось более 14 процентов энергии в мире (в большинстве из традиционной биомассы), в то время как доля ядерной энергии опустилась до отметки 2,5 процента.

Биомасса в Германии

В настоящее время, говоря о биомассе, мы имеем в виду в основном этанол из кукурузы, биодизельное топливо из рапса, биогаз из органических отходов и кукурузы, древесные пеллеты из опилок и т. д. — в противовес дровам, навозу и прочему.

Существуют два источника биоэнергии: лесоводство и сельское хозяйство. В пределах Евросоюза Германия является крупнейшим производителем леса, а лес до настоящего момента является крупнейшим источником биоэнергии в стране. Около 40 процентов заготавливаемой в Германии древесины используется в качестве источника энергии, остальное — в качестве сырья. Германия также лидирует на рынке биогаза: начиная с 2015 года, почти две трети европейского биогаза были произведены в Германии.

В 2016 году в Германии под выращивание энергетических культур уже использовалось около 2,7 миллиона гектаров пахотных земель. Это составляет 16 процентов от 16,7 миллиона гектаров сельскохозяйственных земель в Германии. Верхний предел для биоэнергетики к 2020 году — 4 миллиона гектаров. Исследования показывают, что, с учетом сокращения населения в течение последующих десятилетий и повышения урожайности в сельскохозяйственном секторе, доля биоэнергетики может быть увеличена в этих пределах. Ожидается, что население Германии сократится с более чем 80 млн в 2016 году до менее 70 млн в 2050 году. Экологические организации, однако, указывают на экологические последствия выращивания энергетических культур. Например, значительное увеличение культивации кукурузы с целью производства энергии (и проблемы, связанные с монокультурностью кукурузы) часто связывают с уничтожением ценных сенокосных угодий и пастбищ. Энергетические культуры также могут оказывать вредное воздействие на качество грунтовых вод и способствовать эрозии почв. С целью предотвращения этих последствий Закон о возобновляемой энергии Германии (EEG), основной закон после Energiewende, устанавливает ограничения на количество выращиваемых кукурузы и злаковых. Кроме того, учрежден ряд стимулов для поощрения использования менее загрязняющих окружающую среду субстратов.

Энергия, полученная от возобновляемых источников, составила около 13,5 процентов от общего конечного энергопотребления в 2016 году. При этом почти 37 процентов от общей доли приходится на биомассу в секторе теплоснабжения, наряду с более чем 10 процентами биотоплива и восемью процентами биогаза в энергетическом секторе. В общей сложности, биоэнергетика составила 57 процентов от общего объема поставок возобновляемой энергии в Германии в 2015 году, что эквивалентно 7 процентам от первичного энергопотребления.

Потенциал устойчивой биоэнергетики в Германии с учетом нынешнего уровня энергопотребления ограничен приблизительно 10 процентами, однако эта доля может быть увеличена за счет снижения потребления.

Сейчас Германия использует биоэнергию в основном отечественного производства. Задача состоит в том, чтобы увеличить использование биомассы для производства энергии, не увеличивая радикально импорт. Немцы уже обеспокоены вырубкой влажных тропических лесов под пальмовые плантации для производства масла и конфликтами, связанными с обеспечением продовольственной безопасности в развивающихся странах. Как заявило министерство окружающей среды Германии, «расширение производства биомассы с целью выработки энергии [не должно вступать в конфликт] с продовольственной безопасностью, правом на пищу и охраной окружающей среды и природы». Таким образом, согласно директиве ЕС о возобновляемой энергии, чтобы быть принятыми во внимание при расчетах квот на углеродные выбросы, биотопливо и другие жидкие виды носителей биоэнергии должны соответствовать строгим критериям устойчивости. Однако остается неясным, достаточны ли строги критерии для того, чтобы предотвратить рост цен на продовольствие в мире в результате использования биомассы для производства энергии.

В будущем использование биомассы кажется особенно важным в трех областях: в качестве топлива для авиации и тяжелой техники (где электрическая мобильность и другие альтернативы не могут применяться), в производстве тепла для технологических нужд, где требуется высокая температура, и в области когенерации (теплофикации) — комбинированного производства электрической и тепловой энергии, так как такие станции конвертируют биомассу в электричество и тепло с наибольшим полезным коэффициентом и наименьшими выбросами парниковых газов.

Более того, биогаз и водород рассматриваются в Германии как ключевой способ сезонного хранения энергии с целью обеспечения электричеством в темное время суток зимой, когда уровень потребления в Германии наиболее высок, а источник солнечной энергии недоступен. Тем не менее, в августе 2014 года немецкое правительство ввело ограничение, согласно которому общая мощность новых биогазовых установок не должна превышать 100 МВт в год, частично из соображений о воздействии на окружающую среду, но прежде всего для того, чтобы снизить расходы. В поправках, принятых в 2017 году, лимит примерно в 100 МВт был сохранен. На будущих аукционах от 150 до 200 МВт вырабатываемой из биомассы электроэнергии будут выставляться на тендер.