奥地利居兴(Guessing),在20年前还是一个默默无闻的边境小镇,如今却成为奥地利新能源解决方案、可持续发展和绿色经济的经典示范项目。其20年翻天覆地的变化历程也被定义为“居兴发展模式”。每年都有大量来自世界各地的专家、学者和官员前去考察。
居兴镇创造的发展模式
居兴镇是奥地利东部边境勃艮兰州靠近匈牙利和斯洛文尼亚边境的一个行政区首府,地区居住人口不到30000人。据统计,1988年这里还是奥地利最贫困的地区,商业和工业企业都不愿意选择这里投资。整个行政区域内没有铁路和高速公路连接,其他交通基础设施也相当匮乏。该地区70%的就业人口只能选择到周边维也纳、格拉茨、艾森施塔特等较大城市工作,本地人口大量流失。更为严重的是,由于能源需求严重依赖从外界购买,每年高达数百万欧元的能源购买支出成为居兴地区公共和私人支出最大的负担,同时也导致地区公共财政赤字和资本外流情况严重。
随着周边市场开放,居兴的区位劣势也随之改善,如何推动发展被提上了日程。对当地政府来说,解决发展问题优先要应对的就是减轻能源支出负担。这时,居兴地区长期欠开发状态保留下来的丰富生物资源得到了重视,大量肥沃的土地和茂密的森林为居兴地区的能源转型埋下了伏笔。
1990年,在当地政府的积极争取下,奥地利联邦政府和勃艮兰州政府组织专家针对该地区发展前景进行了调研,最后提出了一项创新能源发展理念。其核心是主张彻底放弃石油等传统能源,转而通过开发利用居兴地区丰富的可再生能源来满足地区能源需求,并通过这种创新发展模式给该地区带来新增产值,推动地区经济发展。
计划首先针对居兴镇进行了节能改造。从1990年开始,镇中心所有建筑进行了能源优化处理,居兴镇在能耗方面的开支一下子减少了近50%。接着,太阳能、生物质能等大量新能源项目在居兴镇建立起来,“居兴发展模式”也在整个地区逐步得到推广。
在这期间,在居兴地区建立了使用菜籽油为生产原料的生物柴油厂和两个小规模的生物质能区域供热系统,在居兴镇则建立了以木材为原材料的集中供热系统。2001年,应用最新生物质能气化技术的“居兴镇生物质能厂”建立,居兴镇率先实现了能源供给自足。随后,300多平方米的太阳能光伏发电站也建立了起来。
现在,通过利用可再生资源,居兴地区每年生产的热能、电力和生物燃料已经远远超过了它本身所需要的能源消耗,通过能源输出每年能给该地区额外带来近1500万欧元的收入,居兴镇的财政状况也从赤字变成了盈余。
创新能源理念的实践同时带动了居兴地区基础设施的建设,也大大改善了居兴的投资环境。
当地政府因势利导,推出了大量旨在吸引外来企业落户的优惠条件和整体规划,迄今已经为居兴镇引来了50多家企业,在可再生能源领域创造了大量就业岗位。如今的居兴已经发展成为欧洲木材加工、制造和可再生能源、生物燃料,以及环保技术企业研发和生产的重要落户地区之一。经过20年的改造,原本缺乏活力的居兴地区已经成为了拥有高生活质量和生活环境的繁荣之地。居兴镇也先后被授予“奥地利最环保城镇”、“奥地利最具创意城镇”等诸多荣誉。
带动相关产业发展
居兴镇副镇长朗·吉尔伯特表示,实现石化能源向可再生能源的转换,不仅可以为居兴地区创造3900万欧元的净增产值,还能够改善地区劳动力市场状况,提供新的教育和培训机会,带动地区旅游、文化事业的发展,从而扩大“居兴发展模式”的内涵和示范效应。
居兴镇生物质能厂和可再生能源网络的建立使居兴成为大量国际可再生能源研究项目的研究基地。1996年,由欧盟支持的“欧洲可再生能源研究中心”落户居兴,负责协调所有示范设备、项目、科研和培训及教育计划。该中心的落成大大增强了居兴地区的人才吸引力,并且创造了许多高质量的工作机会。1999年,奥地利政府启动了“可再生能源发展科研计划”,目的在于通过科研有效支持可再生能源经济发展,鼓励可再生能源领域的创新技术和理念的发展,以保证长期能源供应安全。居兴则成为项目重点研发和示范基地。
为了方便居兴在可再生能源领域先进经验的传播,一个包括地区、国家和国际合作伙伴之间的生物质能网络在居兴建立起来。大量可再生能源合作项目通过这个网络发挥五大“衍生”功能:
其一,示范功能。以居兴镇为中心,10平方公里的范围内建立了大约30座可再生能源示范项目,随时都供参观。
其二,研发功能。所有可再生能源项目和研究中心都参与创新能源技术的研究和测试。
其三,培训和教育功能。通过举办可再生能源发展论坛和相关活动探讨和推广创新技术和项目信息。此外,通过制定专门教育方案与学校教育结合,提高年轻一代对可再生能源和可持续发展的意识。
其四,服务功能。为那些希望实践“居兴发展模式”的伙伴、客户,以及设备制造厂商提供咨询服务。
其五,绿色能源旅游服务。提供专业导游,组织参观可再生能源项目。目前,每周大概都有400多人来到居兴参观可再生能源项目。绿色能源旅游已经成为一个对地区发展重要的衍生经济领域。
创新能源理念
在生物质能厂的实践
维也纳居兴镇生物质能厂是创新能源理念应用的“旗舰”,也是“居兴发展模式”最重要的创新成果。这座生物质能厂采用了由维也纳技术大学研发的先进流化床气化技术。与以往传统的生物燃烧过程相比,新技术具备很多优势,特别是能够提供热能和电力的综合应用。
通过技术研究机构、企业和地区政府三方面合作,居兴镇生物质能厂于2001年投入运行。这个生物质能厂每小时消耗2300公斤废木原料,能生产2000千瓦时电力,同时为居兴镇集中供暖系统提供热能,每年运行8000个小时。生物质能厂最重要的部件是由两个相互连接的流化床系统组成的流化床气化装置。在气化炉内,木屑等生物原料在大约850摄氏度的高温状态下被气化,再使用水蒸气作为气化媒介产生一种不含氮、低焦油含量、高氢含量的高热能气体。通过气化和再气化过程产生的高热能气体部分直接进入居兴镇的集中供暖系统。另外部分高热能气体经过冷却和清洁后进入燃气机,在那里冷却并清洁后,气体中含有的化学能量将被转化为电力。为保证能效,转化期间产生的热量再次被输入集中供暖系统,这使生物质能转换成电力和热能的效率达到了85%。
气化产生的高热能气体无氮、高氢含量等特点使其具有广泛用途,比如制造燃料、合成气体、汽油、柴油、甲醇和氢气等。为了开发应用这些用途,包括大众公司、戴姆勒·克莱斯勒公司、沃尔沃公司、法国电力公司和英国石油公司在内的许多世界知名企业与维也纳大学、维也纳技术大学的科研机构纷纷落户居兴,选择这里作为工业科研项目的研发基地。研究项目涉及将生物质能转化为交通用柴油和汽油燃料的“费托合成技术”、其他生物燃料技术、生物合成天然气技术、生物质能设备升级和优化利用技术以及燃料电池开发技术等多个能源应用领域。
在诸多研发成果的基础上,居兴提出了实践“多联产概念”的想法,并将此作为2007年至2013年创新能源理念发展的战略目标。
“多联产(Polygeneration)”是一种现代化的能源解决方案。居兴的生物质能气化技术为将生物质能转化成为各种不同能源形式提供了支持,也为“多联产概念”的实践提供了基础。目前,通过技术应用和基础设施建设,居兴已经实现了生物质能、太阳能等新能源的综合利用。通过铺建太阳能光伏设备生产电力和热能;通过废木材、锯屑的生物质能燃烧和气化生产热能、电力、天然气和燃料;通过苜蓿、谷物、麦秆等能源作物的沼气化过程生产燃料、热能、电力和天然气。居兴目前已经形成了可再生能源生产和应用的网络。
以新能源为依托 实现地区能源自给
居兴镇目前已成为国际公认的新能源和生物质能研发和应用中心。以居兴镇的发展模式为蓝本,居兴地区已建成和在建的可再生能源项目将近30个,覆盖整个地区。按照整体发展规划,未来居兴地区要实现能源完全自给,并且100%通过可再生能源满足地区能源需求。
居兴镇“欧洲可再生能源中心”主管莱茵哈德·科赫表示,“实现这一目标不能夸夸其谈,而是要以科学态度认真实践”。首先,需要确定居兴地区能源需求及能源作物的可获取量。科赫表示,能源自给过程中一个重要的因素是可利用的能源作物土地面积。因此,第一步就是在居兴地区测算可利用能源作物的土地面积是否能够满足地区能源需求,测算的结果能够为地区能源需求提供一个准确的预估,同时评估未来地区范围内可再生能源项目设立的地点。“居兴发展模式”的能源布局需要原材料与类似生物质能厂这样的新能源项目的地理距离相近,这也是依赖土地生长能源作物进行可再生能源开发的一个发展趋势。
接下来,科研人员分析了居兴地区能源需求和节能潜力,同时确定目前实际可供使用的可再生能源资源能力。对节能潜力和实际资源能力的分析在市镇层面展开,分析结论用来确定采用哪种适当的节能和新能源技术,以及规划整个地区能源供应框架。此外,分析人员还会计算潜在的二氧化碳减排效果,保证新能源开发的环保效益。
最终的分析结果,从理论上为在居兴地区实现能源完全自给的可行性提供了依据。目前,居兴地区年能源消耗在60万千瓦时左右。截至2007年,已建成的可再生能源项目能够满足地区电力需求的34%,热能需求的49%,燃料需求的47%。基于居兴地区潜在的资源形式和适用的能源转化技术,有效利用该地区丰富的森林资源非常关键。居兴地区目前森林面积大约为1.4万公顷。以生物质能转化技术为依托,在生态可持续发展的基础上,居兴地区完全有能力满足能源自给需求。同时,通过可再生能源的使用,居兴地区二氧化碳年排放量能够减少85%,约1.6万吨。
在有效论证的基础上,居兴当地政府与农户签署了能源作物种植和收购协议,又与地区木材协会和勃艮兰州木材协会签署了长期协议,保证了废弃木料和木屑等生物质能原料的供应。同时,政府还与新能源生产企业签署协议,以控制新能源产品价格。