スウェーデン政府は、スウェーデンを世界初の化石燃料のない福祉国家の 1 つにすることを決定しました。 2045 年までに、正味の温室効果ガス (GHG) 排出量が大気中に排出されなくなり、2030 年までに車両フリートが化石燃料から独立することになります。
バイオエネルギーは、これらの目標を達成する上で重要であると考えられています。現在約供給しています。一次エネルギー需要全体の 23% を占めるバイオエネルギーは、すでにスウェーデンのエネルギー ミックスの重要な部分を占めています。ヤナギ (ヤナギ) などの多年生のリグノセルロース作物 spp. spp.) は、サトウダイコン、ナタネ、小麦などの年間作物の生産に比べて、生産に必要なエネルギーが少なく、環境への悪影響が少ないため、魅力的な選択肢と見なされています。
ヤナギの種は、急速な成長、大きなバイオマス生産の可能性、限られた害虫の問題、高い遺伝的多様性、短い繁殖サイクル、および高い再芽能力、つまり収穫後に同じ切り株から新しい芽を生み出す能力によって特徴付けられます。ヤナギは、1990 年代からスウェーデンでバイオエネルギーとして商業的に栽培されてきました。栽培面積は小さいですが、 10,000 ヘクタールのスウェーデンは、バイオエネルギーのための商用ヤナギ プランテーションの最前線に立っています。プランテーションは通常、短いローテーションの雑木林として管理されます。つまり、複数の収穫と同じ切り株からの再成長です。これまでのところ、ヤナギの生産は熱と発電のための固体燃料を提供してきましたが、将来的には液体および気体燃料の生産のための原料も提供する可能性があります.
バイオエネルギーのためのスウェーデンのヤナギ生産システムのエネルギー分析はこれまでにいくつか行われてきましたが、ミネラル窒素 (N) によるさまざまなレベルの施肥がエネルギー性能にどのように影響するかを調査した研究はほとんどありません.
3 つの異なるレベルの N 施肥によるヤナギの生産が研究されています
この研究では、ジャーナル Renewable and Sustainable Energy Reviews に掲載されました 、スウェーデンのチャルマーズ工科大学、スウェーデン農業科学大学、および Henriksson Salix AB の研究者は、スウェーデンのバイオエネルギーのためのヤナギ生産の詳細かつ最新のエネルギー分析を提供しています。
この研究では、適切に管理された現在の商業用スウェーデンヤナギ生産システムについて、年間平均正味エネルギー収量、および総エネルギー収量と総一次エネルギー投入量との比率を評価します。 -ゼロ)、中レベルの N 受精 (N-medium)、および高レベルの N 受精 (N-高)。
この研究では、平均年間正味エネルギー収量は 175、133、および 86 GJ ha yr であり、エネルギー比は、N-high、N-medium、および N-zero について、それぞれ 19、32、および 47 であることがわかります。つまり、一次エネルギー入力の単位ごとに、柳システムはバイオマスの形で 19 から 47 単位の一次エネルギーを生成します。
窒素施肥量が多いほど生産性は高くなりますが、エネルギー効率は低下します
正味のエネルギー収量とエネルギー比率が高いほど、エネルギーの観点からはパフォーマンスが向上します。 N-high は正味のエネルギー収量が最も高くなりますが、エネルギー比は最も低くなります。一方、N-zero はエネルギー比が最も高くなりますが、正味のエネルギー収量は最も低くなります。言い換えると、集中生産に対応する N-high は、最も生産的ですがエネルギー効率が最も低い生産システムであり、大規模生産に対応する N-zero は、生産性が最も低いがエネルギー効率が最も高い生産システムです。総一次エネルギー入力は、約 1 に相当します。 N-zero、N-medium、および N-high の総エネルギー収量のそれぞれ 2、3、および 5%。
N 施肥 (生産と適用) は、N 高 (67%) と N 中 (42%) の総一次エネルギー入力を支配し、生産は両方のケースで N 施肥に関連する総エネルギー入力の 99% を占めます。 N-high および N-medium で 2 番目に大きい一次エネルギー入力であり、N-zero で最大の入力は輸送です。いずれの場合も、バイオエネルギー変換サイトへの木材チップの輸送が、輸送に関連するエネルギー投入の大半を占め、その後、バイオエネルギー変換サイトからヤナギのプランテーションへの空の木材チップ トラックの返却と、ヤナギのプランテーションへの機械の輸送が続きます。プランテーション。研究された生産システムは、いくつかの機械と器具の使用に依存していますが、それらの組み込まれたエネルギーは、3 つのケースすべてで、総一次エネルギー入力の 4% 未満に貢献しています。
N施肥はバイオマスの成長を増加させるだけでなく、総一次エネルギー投入量の増加にも大きく寄与するため、結果は、高い正味エネルギー収量の達成と高エネルギー比の達成との間にトレードオフがあることを示しています。総エネルギー収量は、N-high と N-medium で N-zero よりもそれぞれ 100% と 50% 以上高く、総一次エネルギー投入量は N-high と N-n- で 5 倍と 2 倍以上です。それぞれ、N-zero よりも中程度です。
特定のケースまたは受精レベルの優位性に関する一般的な結論は、この研究ではサポートされていません。土地が限られた資源である場合、高い正味エネルギー収量は、高いエネルギー比率よりも重要であると考えられます。その場合、N 高システムが最も魅力的な選択肢となります (N 漏出による富栄養化などの他の潜在的な影響を無視します)。逆に、エネルギーへのアクセスが土地へのアクセスよりも制限されている場合は、エネルギー比 (N ゼロ) が高い低入力システムが好ましいと思われるかもしれません。
総一次エネルギー投入量は総エネルギー収量のわずかな割合に相当し、耕地の量は限られているため、高いエネルギー比率よりも高い正味エネルギー収量を達成するよう努力することがより重要であると考えられる.政策手段を使用して、生産を望ましい方向に導くことができます。
このようなエネルギー分析の結果は、土地所有者、政策立案者、およびその他の利害関係者が関与する参加型プロセスに情報を提供し、より広範な景観管理の文脈でバイオマス生産の目標と計画をさらに策定および再定義することができます。
エネルギー性能の大幅な改善を達成できます
窒素施肥とバイオマス輸送に関連するヤナギの収量とエネルギー入力は、エネルギー性能の重要な決定要因として特定されました。運輸部門における現在の開発は、燃料利用効率の大幅な改善が可能であることを示唆しています。さらに、物流計画と運転パターンの改善も、輸送に関連するエネルギー投入の削減に貢献できます。
地域の気候によりよく適応し、受精に対してより敏感な高収量のヤナギのクローンを使用することによって、エネルギー性能を改善することもできます。ヤナギは 1970 年代後半からスウェーデンで育種されており、スウェーデンの植物育種プログラムは、以前に栽培されていた品種と比較して平均収量を約 50% 増加させることにすでに貢献しており、さらなる改善が可能です.
パフォーマンスは、プロセス技術とエネルギー原料によって大きく異なるアンモニア生産でのエネルギー使用を削減することによっても改善できます。次世代のアンモニアプラントは、高温核反応または固体アンモニア合成のいずれかに基づいており、どちらも完全に電気で駆動されるため、カーボンニュートラルにすることができます。再生可能エネルギー源からの電力を使用したアンモニア生産も、将来に興味深い機会を提供します。
評価方法
この調査は、スウェーデンのヤナギ生産システムにおける管理操作とエネルギー使用の詳細かつ徹底的なレビューに基づいています。システムの境界には、エネルギー担体の一次生産と材料投入、フィールド管理操作、およびバイオエネルギー変換サイトへの木材チップの輸送が含まれます。農機具（鋤、鋤など）に含まれるエネルギーも含まれます。広範な公開情報源や専門家から収集された主に経験的なデータが評価に使用されます。
これらの調査結果は、最近ジャーナル Renewable and Sustainable Energy Reviews に掲載された、スウェーデンにおけるバイオエネルギーのためのヤナギ生産のエネルギー分析というタイトルの記事で説明されています。 . この作業は、スウェーデンのチャルマース工科大学のマリア ノーボルグとゴラン ベルデス、スウェーデン農業科学大学のイオアニス ディミトリウ、ブラス モラユデゴ、ホーカン ローゼンクヴィスト、スウェーデンのヘンリクソン サリックス AB のアニカ ヘンリクソンによって行われました。
