区域能源的循环治理
- CENTUM VP
2019年6月在日本大阪举行的20国集团(G20)峰会上,废弃物破坏全球环境威胁人类健康的问题被提上议程,其中一个焦点是如何应对海洋塑料的污染。考虑到现代生活方式和经济活动,完全消除废弃物是不可能的。因此,最大限度地减少废弃物产生、资源循环利用和将废弃物转化为能源等倡议受到越来越多的关注。
解决废弃物处理能力不足的问题
― 全球经济增长超过了废弃物的处理能力,导致环境污染有增无减。
自二战结束以来,对金融资产和物质财富的追求一直在引导全球经济的发展,直到20世纪70年代初,关注环境的警钟才终于敲响。一些来自世界各地具有影响力的人们创建了罗马俱乐部,他们和麻省理工大学的研究人员合作发起了“关于人类困境的专题研究”,揭示了地球资源的有限性和环境污染等问题对社会经济学的影响。这项研究的结果发表在1972年发刊的《增长限制》一书中,其中提出到2030年全球经济将崩溃,人口将急剧下降的情景。
根据世界银行2018年发布的一项研究结果(*1),全球城市产生的垃圾持续增加,目前每年为20.1亿吨。如果不采取措施,预计到2050年,产生的量将增加70%,达到34亿吨。近年来,在联合国首脑会议通过了《可持续发展的目标》,废物回收和利用、可再生能源等与环境相关的问题再次得到重视。
发达国家与新兴国家、发展中国家对地区废弃物问题的认识有很大的不同。七国集团(G7)等高收入国家的垃圾回收率接近100%,而低收入国家仅为39%。未收集的垃圾散落城市各处,并流入海洋和河流。随着经济的快速增长和海外产品的进口,垃圾的数量也随之增加。这很大程度上是由于废弃物处理条例、收集体系和处理设施没有跟上经济发展的步伐。
*1 : 世界银行,What a Waste 2.0: 2050年全球固体废弃物管理概况(2018年)
日本熟悉大规模生产和消费所产生的废物处理问题
― 人们对废弃物处理设施的成见阻碍了问题的解决
在20世纪60年代日本经济高速增长时期,垃圾量急剧增长。突出矛盾是缺乏处理设施,废弃物处理系统远远落后于生产和消费的步伐。城市、河流和海洋充满了垃圾,空气中有难闻的气味,水污染和空气污染等问题变得越来越严重。虽然政府确立了建立垃圾焚烧厂的计划,但设施建设地点附近的居民反对这些项目。他们担心噪音、难闻的气味和焚烧产生的烟雾会污染环境、损害他们的健康。另外,区域形象下降以及随之而来的土地价格下跌等经济损失也成为反对设施建设的因素。垃圾焚烧厂逐渐成为了不受人欢迎的负面项目。
协作方式使武藏野市清洁中心得以实现
― 通过鼓励居民参与及取得其理解而获得的成果
在全国都反对建造垃圾焚烧厂的时候,东京西部的武藏野市却成功地解决了这个问题。考虑对周边环境的影响,一般废物焚烧厂都被建在远离城市中心的山区。但是武藏野市的大部分区域都已经是成熟的居民区,所以当武藏野市宣布计划在居民区的一块国有土地上建设垃圾焚烧设施时,这一计划也遭到了居民的强烈反对。
这时候,武藏野市让居民参与进来,包括那些居住在项目附近的居民。他们进行了一系列认真的讨论,反映了居民各种意见和要求。这种协作的、正面解决垃圾问题的方法使城市成功地在市政厅附近建立了武藏野清洁中心。在新建处理设施时这种做法尤为重要,因为许多主要设施都已经接近使用寿命的尾声。附件的居民和专家一起召开会议,社区齐心协力开发设施。大家详细讨论了设施和设计政策等问题。除了垃圾焚烧厂的标准功能外,会谈还建立了开发设施的四项基本政策:“开发环保安全可靠的设施”、“开发抗灾设施”、“开发有设计特点和城市景观和谐的设施”、“开发开放式的设施。”
将不可避免的消极因素转化为确实的积极因素
― 环保、美观的设施为当地提供可持续的能源生产
武藏野市清洁中心的建筑和设计让人联想到武藏野的林区。巧妙的设计灵感使设施融入城市景观,这与传统垃圾焚烧设施给人的印象大相径庭。它是在考虑保护环境的前提下建造的,具有世界一流的排放标准,密切监测日常运作,以确保各项指标保持在设定的限定值之下。测量值显示在设施内部的数字标牌上,也同时显示在清洁中心的网站上。
此外,采用循环使用当地资源的做法。其目的是在积极努力减少排放量的同时,有效地将产生的垃圾转化为不产生废物的能源,从而实现当地能源生产供当地消费。除了引进先进的垃圾焚烧厂所带来的预期效益之外,还可以利用焚烧厂产生的热量和电能为周边地区提供能源。而且该设施的发电效率接近20%。
该设施还非常灵活。 除了利用焚烧过程中产生的热量来发电的汽轮机之外,还引入了利用城市燃气发电的燃气联合发电设施——这是日本其他地方都没有的最先进的电厂技术。 即使由于地震或其他灾难汽轮机停止运行,燃气联合发电设施备用系统也会接替运行,因此能源供应不会中断。此外,建立电网不仅可以为清洁中心本身提供能源,还可以为该地区的市政厅和公共体育馆等设施以及区域社区中心提供能源。项目还计划引入蓄电池,希望通过扩大能源供应地和积累剩余电力来进一步利用能源。
将横河的控制、测量和信息的技术专长引入到可再生能源领域,提高地区能源的使用效率。
横河的集散式控制系统(DCS)为武藏野市清洁中心的发电设备和蓄电池提供了性能优良、安全的控制。社区能源管理系统(CEMS)收集清洁中心和当地的能源供需信息,并进行可视化,预测未来的能源需求。CEMS监测清洁中心和附近设施的能源供需情况,并管理年度供需数据。根据当天的天气和温度,制定每日的发电和供电计划,从而实现理想的供电体系。
为了有效利用有限的能源,实现区域的可持续发展,必须对整个区域的能源进行管理,尽量节约用电,有效利用区域内产生的能源。横河公司的总部位于武藏野市,在各种类型的发电设施控制上积累了丰富的经验。以武藏野清洁中心为核心的能源供应计划应用了横河在控制、测量和信息方面的技术和知识。横河还通过与武藏野市的合作,为减少能耗,有效利用资源和温室气体排放做出了贡献。武藏野市的目标是实现能源生产和消费的自给自足。
“增长极限”在传递出令人警醒的信息的同时,也唤醒我们的愿望:“如果人类对物质产品的生产加以限制,使全球人口和生产达到巧妙的平衡,就可以创造出一个人类可以无限期生活在地球上的社会。为了实现这一崇高理想和实现可持续发展,横河电机制定了三项可持续发展目标。从净零排放(应对气候变化)、循环经济(循环和提高资源效率)、幸福感(所有人的福祉)的三个方面,横河电机正加倍努力,与武藏野市等客户及合作伙伴共同创造新价值。