一个村庄可以生产与消耗一样多的能源,这一概念在德国并不新鲜,也不是只有这个国家制定了积极的可再生能源使用目标。例如,在20世纪90年代中期,奥地利村庄Güssing开始实施利用当地生物质发电和供热的战略,丹麦岛屿社区samso ø安装了风力涡轮机来满足其电力需求。
然而,最近几年,Bioenergiedörfer或“生物能源村”的想法似乎抓住了德国公众的想象力。上个月,我参加了一个名为“生物能源村2014”的会议,该会议很好地概述了德国的生物能源村运动。
一个发电量是耗电量两倍的村庄
德国第一个被正式认定为生物能源村的村庄是下萨克森州的Jühnde。2005年,该村780名居民和450头奶牛组成的一个合作社建造了一个以青贮植物和粪肥为燃料的沼气生产设施。该厂生产的天然气在一个公共所有的热电联产厂燃烧,为村里的建筑提供电力和热量。最终,在集中供热系统中添加了一个以木屑为燃料的锅炉来补充热量(见下图2)。
每年,成千上万的访客在jühnde下降到jühnde受过教育和启发。这些天城镇生产超过两倍的电力消耗。公民现在正在参加电动迁移试点项目,该项目正在探索使用多余的权力来服务当地交通需求的方法。
jãęhnde和生物能源村概念的其他早期采用者的例子鼓励德国社区追求类似的策略。在过去的九年来,支持生物能源村的知识库已经发展迅速。这些村庄的当地和地区的经济效益也得到了充分的记录。目前德国有约150个社区,被正式注册为生物能源村。数百人在规划阶段。
提出“生物能源村”的定义
确定德国生物能源村的精确数量是困难的,因为这些术语没有单一,广泛接受的定义,并且社区正在迅速发展他们的能力。在一个名为的网站上“走向生物能源村”,德国食品和农业部列出了以下生物能源村的标准:
- 社区的至少50%的能量需求(电力和热量)由本地生产的生物能源(通常是青贮厂和/或木屑)提供;
- 当地公民积极参与开发想法和做出决定;
- 用作资源的生物量至少部分地由村民拥有,并以可持续的方式在本地种植和收获;
- 其他可再生能源可以补充生物质的电力和热量;
- 定期考虑和实施能效和节能措施;
- 值是在本地创建的,并且益处区域扩展。
一个融合生物能源村庄的互补框架由赞助会议的组织提供,应用资源管理研究所.该组织在以下五大支柱方面意见发展生物能源村庄:
- 电力生产;
- 热量生产;
- 能源效率;
- 土地使用管理;
- 公民参与。
能源安全和可负担性
虽然生物能源村具有彼此共同的特征,但它们可能以形式广泛差异。正如会议上的一个发言者所说,“生物能源村的共性是他们的广泛个性。”换句话说,成功没有一个处方。生物能源村庄在组织结构,使用的原材料,安装的技术和融资模式中。然而,这些社区往往有共同的目标。
开发生物能源村的最常见的动机是确保能源供应的未来可用性和可负担性。列表中的第二个是将资金存入当地经济。在会议期间多次浮出了几次的报价来自19世纪的德国合作Pioneer Friedrich Wilhelm Raiffeisen:“Das Geld des Dorfes Dem Dorfe” - “村里的村庄的钱。”
虽然环境担忧肯定在生物能源村庄的发展中发挥作用,但调查显示潜在的环境效益 - 特别是关于气候变化 - 往往不会成为许多人最引人注目的动力。
分阶段开发
生物能源村通常是分阶段发展的。在其最近出版的《生物能源村实际实施指南》(Bioenergiedörfer: Leitfaden für eine praxisnahe Umsetzung)中,德国的可再生资源研究所(FachaGentur Nachwachsende Rohstoffe)列出这些阶段:
- 初始化;
- 前期规划与基础工作;
- 详细的规划和建设;
- 操作和优化;
- 进一步的发展。
生物能源村的最初想法可能来自个人、村庄内的一个团体、农业合作社或当地企业。发起者对社区的能源需求和可再生资源满足这些需求的潜力进行初步评估。调查了当地居民对参与的兴趣,并澄清了他们的动机。理想情况下,在这个初始阶段,社区内的信任基础得到承认和加强。
具体的问题包括:
- 该村是否有足够的生物量潜力来可持续地支持电力和热量的生产,而不竞争其他重要需求?
- 居民之间是否有强烈的兴趣与区域供热网络相连?
- 社区内有大型散热器,如游泳池,学校,大型城镇建筑物,或可以集成到网络中的工业设施?
- 是街道改进,水/卫生升级还是计划的基础设施项目,也可以将这些项目与区内加热管道相结合?
- 可行性研究应侧重哪些领域,研究应如何获得资助,以及社区内谁将监督该过程?
需要投资有多大?
可从多年运营的生物能源村庄获得的数据可用于帮助指导这些初步讨论。例如,规划和实施与热电联产的沼气生成设备所需的时间框架通常是两到四年。
此类系统的初始资本投资可能介于0.5至400万欧元(700,000美元至5,500,000美元之间)。村庄合作通常投资的首都介于550,000和500,000(70,000美元和700,000美元)之间。建筑物所有者可以支付的价格来连接到区供暖系统的范围为±,平均成本约为4,000(5,500美元)。
通常在村庄的50%和80%的建筑物之间连接到区域供热网络。连接到这些网络的居民的加热成本从Â100到400(每年140美元至550美元)的范围内。根据土地使用,当林业废物用于燃料燃烧的中央锅炉和50公顷(125到750英亩)的耕地时,需要在100到500公顷(250和1,200英亩之间)的森林之间需要在100到500公顷的森林之间可以用通常与粪肥组合的青贮厂提供沼气发生器。这些数字是宽范围的,因为它们取决于各种因素,如村庄的大小,建筑物的配置以及可用的资源。
在“初步规划和地面”阶段,通常形成工作组,专注于管理,技术,生物量,融资和通信等特定领域。管理工作组开发了拥有和操作能源系统的模型,并建立了适当的法人实体。
技术工作组研究选项,访问现有的生物能源,并缩小了技术的选择。
生物质工作组与当地生产者确认生物质的可持续供应,并开发采收、储存和运输的物流。
融资工作组调查补贴和赠款,与当地银行联系,并评估社区成员直接投资的潜力。
作为熟练的沟通是成功生物能源村的基石,通信工作组发展和实施鼓励参与的沟通计划,强调过程透明度,提供教育资源,并对居民的具体问题提供解决。
可行性研究
“详细规划和建设”阶段通常以调试全面的可行性研究开始,这是正在进行的规划的基础。可行性研究概述了供热网络的范围和供热装置的容量。它包括财务、技术和环境参数,如年度运营成本、ROI、管道尺寸、传输损失、成本增加和二氧化碳节约。这些计算包括对网络上建筑物供热成本的估计。
在德国,这样的可行性研究可能需要花费â, 1.5万到â, 3万(2万到4万美元),需要3到6个月才能完成。在进行可行性研究的同时,该项目的融资可以安排好。在可行性研究的基础上,与生物质供应商、建设能源生产和分配系统的承包商以及热能和电力的消费者签订协议。有了适当的合同,设计和工程就完成了,施工就可以开始了。
“运行和优化”村庄规模的能源系统需要不断培训人员,排除出现的问题,并调整系统以获得最佳性能。随着新建筑的建造和资源的增加,更多的建筑可以连接到集中供热网络。此外,还提高了系统组件的效率,例如减少了村里建筑的供暖需求,或提高了水泵的效率。
“进一步发展”采取多种形式,包括实施创新技术和计划(商业/工业用过程热、生态旅游、电动汽车等),安装光伏阵列和风力涡轮机,建设更多的沼气发电机和热电联产厂,以及区域范围内的推广和教育。
播放当地的担忧
虽然这些阶段为规划生物能源村的发展提供了方便的轮廓,但现实不是如此整洁或可预测的。对过程的挑战 - 在每个阶段都会出现合法和知情的挑战。疑惑将提出预计的成本,安装的效率和可靠性,潜在的环境影响以及卡车交通导致的破坏。
德国的生物生命运动积累了丰富的经验,尽力而为这些问题。通过对生物能源村庄的研究提供了额外的指导,这些村庄已经确定了有助于成功的常见因素,包括:
- 一个或多个zugpferde(“草案马”) - 孜孜不倦地冠军的公民;
- 强烈的社区精神和信任感;
- 清晰而频繁的沟通,透明的流程;
- 社区成员广泛而强有力的参与;
- 全面可靠的可行性研究;
- 高效和确定的规划和实施;
- 集中供热系统的连接成本相对较低;
- 与(或低于)现状竞争的供暖成本。
一个额外的成功因素是生物能源村居民认为他们的社区作为一个榜样,可以指导和激励该地区及以后的其他村庄。会议上的一些演示者建议正在达成批判性经验和能力,这可能会显着加速生物能源村的发展。
然而,在会议上,这种乐观情绪被政府当前关于修订法律的讨论所缓和,该法律为可再生能源生产提供财政激励——所谓的EEG 2.0。为了遏制许多人认为的电力零售成本不可持续的增长,政府可能会削减其中一些激励措施。在这些谈判中,沼气装置和热电联产工厂被视为潜在的输家。
扩展的概念
随着德国生物能源村庄的数量增加,越来越关注将这些努力扩大到地区,城镇和城市。会议主持人展示了一些建立在生物能源村的概念上的城镇和城市。这些较大的社区通常具有由沼气和天然气燃料的多个热电联产单元,为社区提供热量和电力以及医院和学校等建筑物的复合物。光伏阵列和风力涡轮机通常有助于供应局部产生的功率。
除了在地理上被扩大之外,生物能源村的概念也被认为具有不同的人口利益。就像我在德国的其他会议上一样,我在这次会议上也受到了震撼,在可再生能源和能源效率的讨论中涉及到社会正义的主题。(任何认为奥巴马是社会主义者的美国人都应该尝试在欧洲生活一段时间)。
与许多其他国家一样,德国正在看到从农村到城市地区的青少年的一般迁移。通过创造就业机会和培养创新,生物能源村庄为农村青年提供了机会。会议演示突出了众多村庄的例子,这些村庄通过自己的努力重新充电并重新资本化。
在人口结构的另一端,这些村庄的退休人员通常依靠固定收入生活,而电力和暖气成本的增长超过了固定收入的增长速度。稳定水电费用对老年人和穷人特别有帮助,他们在这些基本必需品上的支出占收入的比例相对较高。
虽然生物能源村庄的可衡量益处是良好的记录,但较少的有形但已提到的结果是村民共享的赋权感。社区在减少德国对外国能源供应商的依赖时自豪地骄傲创造自己的电力和热量(阅读:俄罗斯,最近),并帮助实现该国雄心勃勃的energiewende或能源转型的目标。
我们可以在这里做吗?
德国的生物能源村庄为美国举办了什么教训?我一直在思考我自己的社区和地区的这个问题。我住在康涅狄格州河谷的一部分,曾经蓬勃发展的制造社区 - 所谓的精密山谷。我看到村庄之间的相似之处 - 其中一些斗争 - 在新罕布什尔州和佛蒙特州,我熟悉,以及我在德国看到的许多农村村 - 特别是前东德德国的村庄。
将德国与生物能源村的成功转化为新英格兰的挑战是大量的。德国的农村村庄往往非常紧凑,周围环绕着开放的农田。美国人喜欢散发出来。虽然德国政府没有专门针对生物能源村的财务支持,但许多EnergiewEnde的计划鼓励投资生物能源村是基于生物能源的可再生能源系统。
Technologies that are common in Germany, such as biogas installations (roughly 8,000 to date), village-scale cogeneration plants, and district heating systems, have not been widely implemented in the U.S. Lower retail electricity prices in the U.S. make cogeneration potentially less attractive, and the availability of natural gas has undoubtedly hampered development of the biogas industry.
在文化上,德国人似乎比我们美国人更重视共识和合作行动。这种文化偏见不仅存在于地方社区,也存在于国家政治领域。
尽管德国和美国之间存在差异,但在地理学,政治,技术和文化景观中,我从德国的生物能源村运动中汲取的基本课程是可能的,甚至可能是居民的充分承诺。历史新英国村庄成为净积极的能源生产者的细节无疑与德国生物生命迪拉夫特有所不同,但令人信服的利益将相似。
Andrew Dey的背景包括木工,契约和项目管理。在过去的六年里,他为新罕布什尔州,佛蒙特州和马萨诸塞州的客户提供了建筑咨询服务。他对改造现有建筑物的热情 - 包括他自己的房子 - 为了提高能源效率。他的博客被称为快照从柏林.
3评论
全球暖化
他们是否对全球变暖的影响进行了任何研究,从燃烧所有生物质燃料?
生物质燃料如何与煤炭和天然气进行比较?
对Aaron Gatzke的回应
人们可以在网上找到一些关于燃烧生物质发电和供热的碳计算的研究,这些研究得出了大相径庭的结论。其中包括从“所有生物质作为燃料使用时都是碳中性的”到“燃烧生物质作为燃料比燃烧煤炭或石油对环境造成更大的破坏。”影响以生物质为基础的系统碳排放的因素如此之多,试图得出简单结论是充满危险的。
NRDC调查了这个问题,并制定了以下指导方针:
“只有仔细选择的生物量,负责任地生长,并且有效地转化为能量可以减少与化石燃料相比的碳污染和其他排放。原料如短旋转作物,垃圾填埋气,木材废料,再生木材和木材收获残余物 - 包括顶部和分支 - 在非常短的时间内有低净排放。这些低碳源的生物质燃料的发电可以减少碳排放,并代表煤炭等化石燃料的适当替代品。“
——www.nrdc.org/energy/renewables/biomass.asp
当然,许多生物质行业倡导者认为这些指导方针过于严格,而行业的批评者认为他们不会足够远。
在德国,大多数生物能村都是从沼气设施开始的,沼气设施使用能源作物(玉米和谷物)和动物粪便(粪便)作为基质。我所看到的以沼气为燃料的热电联产系统的研究得出的结论是,每单位能源产生的净碳排放量远远低于化石燃料替代能源。有木材残渣的生物能源村可以安装一个生物质锅炉来增加热电联产系统提供的热量。正是这些以木材为燃料的生物质加热系统,在燃料来源方面值得仔细审查。我对欧洲林业的印象是,它是高度发展和管理良好的。欧盟希望生物质能在实现其可再生能源和碳减排目标方面发挥重要作用。
安德鲁,伟大的绿色博客
安德鲁,你写的绿色博客很棒,又是一个有趣的话题。
Aj
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