Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá vòng đời của các nguồn nhiệt cơ sở cho các tùy chọn hệ thống sưởi khu vực
Tóm tắt
Gần đây, đã có sự quan tâm gia tăng trong việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trong các hệ thống sưởi khu vực. Các hệ thống sưởi khu vực là các hệ thống tập trung cung cấp nhiệt cho các tòa nhà dân cư và thương mại trong một cộng đồng. Mặc dù nhiều nguồn năng lượng tái tạo và truyền thống có thể được sử dụng trong các hệ thống này, nhiều bên liên quan quan tâm đến việc lựa chọn lựa chọn khả thi với tác động môi trường thấp nhất. Bài báo này đánh giá và so sánh các gánh nặng môi trường của các tùy chọn nguồn năng lượng thay thế cho tải cơ sở của một trung tâm sưởi khu vực ở Vancouver, British Columbia (BC) bằng phương pháp đánh giá vòng đời. Các nguồn năng lượng được xem xét bao gồm khí tự nhiên, viên gỗ, nhiệt thải và nhiệt độ mặt đất. Các giai đoạn vòng đời được xem xét trong mô hình LCA bao gồm tất cả các giai đoạn từ sản xuất nhiên liệu, truyền tải/vận chuyển nhiên liệu, xây dựng, vận hành và cuối cùng là phá bỏ hệ thống sưởi khu vực. Các loại tác động được phân tích dựa trên phương pháp IMPACT 2002+. Dựa trên toàn bộ vòng đời, tác động toàn cầu đối với hiệu ứng ấm lên của các tùy chọn năng lượng tái tạo ít nhất là 200 kgeqCO2 thấp hơn so với tùy chọn khí tự nhiên cho mỗi MWh nhiệt được sản xuất bởi hệ thống tải cơ sở. Kết luận cho rằng less than 25% trong tổng tác động ấm lên toàn cầu liên quan đến tùy chọn nguồn năng lượng viên gỗ là do các hoạt động vận chuyển và khoảng 50% là từ quy trình sản xuất viên gỗ. So với các tùy chọn năng lượng khác, tùy chọn viên gỗ có tác động cao hơn đối với các loại tác động về độc tính hô hấp của các chất vô cơ, độc tính sinh thái đất, axit hóa và dinh dưỡng. Giữa các tùy chọn tái tạo, tác động đến ấm lên toàn cầu của các tùy chọn máy bơm nhiệt trong trường hợp nghiên cứu ở Vancouver, BC, thấp hơn tùy chọn viên gỗ nhờ vào hồ sơ phát điện carbon cao thấp của BC. Suy giảm tầng ozone và khai thác khoáng sản là cao nhất cho các tùy chọn máy bơm nhiệt do việc xây dựng rộng rãi cần thiết cho các tùy chọn này. Việc sử dụng khí tự nhiên như nguồn nhiệt chính cho sản xuất nhiệt khu vực có nghĩa là những phức tạp về môi trường bên cạnh tác động ấm lên toàn cầu. Việc phân tán các nguồn năng lượng tái tạo để tạo ra nhiệt khu vực tải cơ sở sẽ giảm thiểu độc tính đối với con người, sự suy thoái chất lượng hệ sinh thái, ấm lên toàn cầu, và sự cạn kiệt tài nguyên so với trường hợp khí tự nhiên. Giảm sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch trong các giai đoạn sản xuất viên gỗ có thể giảm đáng kể tác động ấm lên toàn cầu upstream của việc sử dụng viên gỗ cho việc tạo nhiệt khu vực.
Từ khóa
#hệ thống sưởi khu vực #đánh giá vòng đời #năng lượng tái tạo #khí tự nhiên #tác động môi trườngTài liệu tham khảo
Athena Sustainable Materials Institute (2005) Cement and structural concrete products: Life cycle inventory update #2. Ottawa, Canada
Cuddihy J, Kennedy C, Byer P (2005) Energy use in Canada: environmental impacts and opportunities in relationship to infrastructure systems. C J Civil Eng 32(1):1–15
Doll R (1988) Effects of exposure to vinyl chloride. An assessment of the evidence. Scand J Work Enviro Health 14(2):61–78
Environmental Protection Agency (EPA) (2003) External combustion sources. In: Stationary point and area sources, AP 42. 5th ed. compilation of air pollutant emission factors No. vol. 1). Washington, DC
Eriksson O, Finnveden G, Ekvall T, Björklund A (2007) Life cycle assessment of fuels for district heating: a comparison of waste incineration, biomass and natural gas combustion. Energy Policy 35(2):1346–1362
Frischknecht T, Jungbluth N, Althaus HJ, Doka G, Dones R, Heck T et al (2005) The ecoinvent database: overview and methodological framework. Int J Life Cycle Assess 10:3–9
Gagnon L, Bélanger C, Uchiyama Y (2002) Life-cycle assessment of electricity generation options: the status of research in year 2001. Energ Policy 30(14):1267–1278
Ghafghazi S, Sowlati T, Sokhansanj S, Melin S (2009) A multicriteria approach to evaluate district heating options. Appl Energ 87(4):1134–1140
Ghafghazi S, Sowlati T, Sokhansanj S, Melin S (2010) Techno-economic analysis of renewable energy source options for a district heating project. Int J Energ Res 34:1109–1120
Government of BC (2010) The BC bioenergy strategy: growing our natural energy advantage. Available from: http://www.energyplan.gov.bc.ca/bioenergy/PDF/BioEnergy_Plan_005_0130_web0000.pdf. Accessed on: 5 Feb 2010
Hasler P, Nussbaumer T (1999) Gas cleaning for IC engine applications from fixed bed biomass gasification. Biomass Bioenerg 16(6):385–395
Heller MC, Keoleian GA, Mann MK, Volk TA (2004) Life cycle energy and environmental benefits of generating electricity from willow biomass. Renew Energ 29(7):1023–1042
Hondo H (2005) Life cycle GHG emission analysis of power generation systems: Japanese case. Energy 30(11–12):2042–2056
International Standard ISO 14042 (2000) Environmental management—life cycle assessment—life cycle impact assessment. ISO, Geneva
Johansson LS, Tullin C, Leckner B, Sjövall P (2003) Particle emissions from biomass combustion in small combustors. Biomass Bioenerg 25(4):435–446
Johnson E (2009) Goodbye to carbon neutral: getting biomass footprints right. Environ Impact Asses Rev 29(3):165–168
Jolliet O, Margni M, Charles RL, Humbert S, Payet J, Rebitzer G et al (2003) IMPACT 2002+: a new life cycle impact assessment methodology. Int J Life Cycle Assess 8(6):324–330
Jungmeier G, Resch G, Spitzer J (1998) Environmental burdens over the entire life cycle of a biomass CHP plant. Biomass Bioenerg 15(4–5):311–323
Koch FH (2000) Hydropower-internalised costs and externalised benefits. Ottawa, Canada: International Energy Agency (IEA)—Implementing Agreement for Hydropower Technologies and Programmes
Li TX, Guo KH, Wang RZ (2002) High temperature hot water heat pump with non-azeotropic refrigerant mixture HCFC-22/HCFC-141b. Energ Convers Manage 43(15):2033–2040
Magelli F, Boucher K, Bi HT, Melin S, Bonoli A (2009) An environmental impact assessment of exported wood pellets from Canada to Europe. Biomass Bioenerg 33(3):434–441
Mani S (2005) A systems analysis of biomass densification process. Ph.D. Dissertation, the University of British Columbia, Canada
Mann M, Spath P (2001) A life cycle assessment of biomass cofiring in a coal-fired power plant. Clean Technol Envir 3(2):81–91
Metro Vancouver, Boilers and Process Heaters Emission Regulation Bylaw No. 1087, Vancouver, Canada (2008). Available from: http://www.metrovancouver.org/boards/bylaws/Bylaws/GVRD_Bylaw_1087.pdf
Milota MR, West CD, Hartley ID (2005) Gate-to-gate life-cycle inventory of softwood lumber production. Wood Fiber Sci 37:47–57
Ministry of Energy, Mines and Petroleum Resources (2009) BC energy plan report on progress. Available from: www.energyplan.gov.bc.ca
Niemann T (2006) The state of British Columbia's forests No. SD387.S87S72 2007). British Columbia: Ministry of Forests and Range
Norris GA (2004) Simapro database manual. Franklin US LCI library. Available from: http://www.pre.nl/download/manuals/databasemanualfranklinus98.pdf. Accessed on: 2 Feb, 2010
Oliver-Solà J, Gabarrell X, Rieradevall J (2009) Environmental impacts of the infrastructure for district heating in urban neighbourhoods. Energ Policy 37:4711–4719
Pa A (2009) Streamlined LCA of wood pellets: Export and possible utilization in UBC boiler house. Available from: http://www.sustain.ubc.ca/seedslibrary/files/SEEDS_Report_Streamlined_LCA_of_Wood_Pellets_051509.pdf. Accessed on: Feb 2010
Rafaschieri A, Rapaccini M, Manfrida G (1999) Life cycle assessment of electricity production from poplar energy crops compared with conventional fossil fuels. Energ Convers Manage 40:1477–1493
Ressaire L (2006) Transporting more while consuming less: performance comparison of two different-size engines. Advantage, FERIC 7(20):1–5
Sambo SM (2002) Fuel consumption for ground-based harvesting systems in Western Canada. Advantage, FERIC 3(29):1–12
Shabani N (2009) Incorporating flood control rule curves of the Columbia river hydroelectric system in a multireservoir reinforcement learning optimization model, Master of Applied Science Thesis, University of British Columbia, Vancouver, Canada
St Lawrence J (2007) A demand perspective on greenhouse gas emissions. EnviroStats 1(2)
Statistics Canada (2009) Report on energy supply and demand in canada 2007 No. 57- 003- XIE). Statistics Canada
US LCI Database Project (2004a) Natural gas extraction and processing. National Renewable Energy Laboratory
US LCI Database Project (2004b) USA integrated steel production. National Renewable Energy Laboratory
Vigon BW, Tolle DA, Cornaby BW, Latham HC, Harrison L, Boguski TL et al (1994) In: Curran MA (ed) Life cycle assessment: inventory guidelines and principles. Columbus, OH: Battelle Memorial In, Battelle Institute
Zhang Y, McKechnie J, Cormier D, Lyng R, Mabee W, Ogino A et al (2010) Life cycle emissions and cost of producing electricity from coal, natural gas, and wood pellets in Ontario, Canada. Environ Sci Technol 44(1):538–544