生物质能特点
生物质能的特点总体概括的话有四个特点:
一、可再生性
生物质属可再生资源。植物、微生物通过光合作用,形成生物质,将太阳能以化学能形式固定下来。随着植物体的生长或微生物的作用,生物质增加,其所蕴含、积累能量也增多。因此,生物质能具有可再生性,与风能、水流电、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可永续利用。
二、低污染性
生物质的硫、氮含量低,燃烧过程中生成的硫、氮化合物较少;生物质作为燃料时,由于它生长时需要的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应。
三、广泛分布性
地球上,陆地、海洋都分布着大量的生物质,生物质能分布广泛。
四、资源丰富性
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000亿-1250亿吨生物质,海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超多全世界能源年总需求量,相当于目前世界每年总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2015年可达10亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林、油料能源林的推广,生物质资源还将越来越多。
依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
1、林业资源
林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等。
2、农业资源
农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。
能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。
3、污水废水
生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。
4、固体废物
城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。
5、畜禽粪便
畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。
6、沼气
沼气是由生物质能转换的一种可燃气体。沼气是一种混合物,主要成分是甲烷(CH4)。沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。
人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内,在厌氧(没有氧气)条件下发酵,类繁多的沼气发酵微生物分解转化,从而产生沼气。沼气是一种混合气体,可以燃烧。通常可以供农家用来烧饭、照明。
生物质能源特点:
1、可再生性
生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;
4、总量十分丰富
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。
随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
5、广泛应用性
生物质能源可以以沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在,应用在国民经济的各个领域。
以上内容参考:百度百科-生物质能
生物质特点
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念:生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念:生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。特点:可再生、低污染、分布广泛。
1.可再生性
生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用
2.低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应
3.广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能
4.总量十分丰富
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产
1000~1250亿吨生物质海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
5.广泛应用性
生物质能源可以以沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在,应用在国民经济的各个领域。
生物质能的来源有以下几点:
林业资源:林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等。农业资源:农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。生活污水和工业有机废水:生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。城市固体废物:城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。畜禽粪便:畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。
生物质能(biomass energy ),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质(指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物)中的能量形式,即以生物质为载体的能量,而煤和石油显然不是生物质,只能算作化石能源。
生活科技知识:高新科技
1.信息高速公路
“信息高速公路”最早是由原美国副总统戈尔在1993年提出的,其具体定义是:“国家信息基础结构是一个能给用户提供大量信息的、由通信网络、计算机、数据库以及日用电子产品组成的完备网络”。信息高速公路由四大部分组成,它们是通信网、各种信息网服务设备、相关的软件与工具、信息资源。
2.4G
4G是第四代移动通信及其技术的简称,是集3G、WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。与传统的通信技术相比,4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。其最大的数据传输速率是3G速率的50多倍。
3.智慧地球
智慧地球也称为智能地球,核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、公司和人们相互交互的方式,以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。这一概念由IBM首席执行官彭明盛首次提出。
4.卫星通信
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电信号,在两个或两个以上地面站之间进行的通信。只要在定点同步轨道上等距离分布3颗卫星,即可实现除南北极地区以外全球范围内的通信。利用这一原理,于1999年10月开通的“全球星”低轨移动卫星通信系统,实现了全球移动电话漫游和全球寻呼。
5.云计算
云计算概念是由Google提出的。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统。云计算的核心思想,是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度,构成一个计算资源池向用户按需服务。
6.高性能工程塑料
高性能工程塑料,具有许多金属材料难以比拟的优点:重量轻、强度高、耐磨损、不生锈、成本低。一辆汽车如果采用全塑料车身,再加上使用陶瓷发动机,车的自重可减轻一半,效率可提高50%以上。
7.新型复合材料
玻璃钢、碳纤维复合材料、陶瓷复合材料是近年来发展较快的新型复合材料。玻璃钢是一种玻璃纤维增强塑料,其强度可与钢相媲美,是目前产量高、用途广的一种复合材料。用碳纤维—陶瓷复合材料制作的新型高速喷气机涡轮叶片,能承受1400℃的高温和每分钟3万转的高转速,在重量上比钛合金叶片轻一半。随着碳纤维复合材料在飞机上的大量应用,飞机重量有可能减轻50%。
8.超导材料
由荷兰物理学家昂尼斯发现。根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。超导材料有两个极具利用价值的特性:一是零电阻性,利用超导体可最大限度地降低超高压输电的损耗二是磁悬浮性,超导悬浮技术现在被用在无磨损轴承、磁悬浮列车,以及粒子加速器、核聚变反应堆的研制上。
9.太阳能
太阳能一般是指太阳光辐射的能源,是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。太阳能的利用主要有三种形式:光热转换、光电转换和光化学转换。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。
10.生物质能
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。
11.核能
核能又称原子能,包括裂变能和聚变能两种主要形式。核裂变主要应用于核能发电,技术应用比较成熟。核聚变则有几大优点:安全、无污染、高效,核能中聚变能是一种无限、清洁、安全的理想能源。核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染,也不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。
12.海洋能
海洋能是海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋中。海洋能主要包括:温度差能、盐度梯度能、海流能、潮汐能和波浪能等,主要用于发电。海洋能的蕴藏量大,并且可以再生不绝。但能流的分布不均、密度低,且能量多变、不稳定,因此海洋能利用率较低。
13.蛋白质
蛋白质是生命的物质基础,没有蛋白质就没有生命。
蛋白质是一种复杂的有机化合物,由氨基酸分子呈线性排列所形成,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。目前在绝大多数已鉴定的天然蛋白质中发现的氨基酸有20种,不过在自然界中还存在着一些特殊的氨基酸。
14.DNA
遗传过程实质上是遗传物质传递的过程。遗传信息的传递是依靠DNA的复制过程进行的。DNA存在于生物体的每一个细胞中。1953年,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出DNA的双螺旋结构。
15.转基因食品
转基因食品是利用现代分子生物技术,将某些生物(包括动物和植物)的基因转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质,使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。
16.量子力学
量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。量子力学的产生和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。2009年8月,我国建成世界首个全通型量子通信网络。量子保密通信技术基于量子力学原理,能确保两地之间密匙分配的绝对安全性。
17.空间资源
宇宙空间或太空也称外层空间,是指地球稠密大气层之外的空间区域。1981年召开的国际宇航联合会第32届大会,分别将陆地、海洋、大气层和外层空间称为人类的第一、第二、第三和第四环境。
18.海洋能源开发工程
海洋能源是海洋中的可再生自然能源,主要包括潮汐的温差能、波浪能、海流能等。
二、生活中的科技常识
1.物理常识
(1)挂衣钩:塑料挂衣钩紧贴在墙面上时,塑料吸盘与墙壁间的空气被挤出,大气压强把塑料吸盘紧压在墙壁上。挂上衣服或书包后,塑料吸盘与墙壁产生的摩擦力,以平衡衣服或书包的重力,所以能挂住衣服或书包。
(2)汽车前窗:除大型客车外,绝大多数汽车的前窗都是倾斜的。当汽车的前窗玻璃倾斜时,车内乘客经玻璃反射成的像在车的前上方,而路上的行人是不可能出现在上方的空中的,这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来,司机就不会出现错觉,避免因平面镜成像而造成事故。
(3)水管出汗:夏天,自来水管“出汗”并不是管内的水渗漏,而是自来水管大都埋在地下,水的温度较低,空气中的水蒸气接触水管,就会放出热量液化成小水滴附在外壁上。如果管壁大量“出汗”,说明空气中水蒸气含量较高,湿度较大,这正是下雨的前兆。
2.化学常识
(1)食品保存:为了防止食品受潮、变质或变形,常在食品袋内充入二氧化碳或氮气或在袋内放干燥剂:生石灰、氯化钙主要是吸水,铁主要是吸收氧气和水或采取真空包装。
(2)雨后空气清新:夏日雷雨过后,人们会感到空气特别清新,是因为在闪电时,发生了化学变化,空气中的有些氧气变成了臭氧。浓的臭氧很臭,具有很强的氧化能力,能够漂白与杀菌。稀薄的臭氧会给人以清新的感觉。雷雨后,空气中会弥漫着少量的臭氧,因此人们会感到空气清新。
3.医学常识
(1)药物过敏:患者首先应该多喝些温开水,便于药物尽快排泄,同时要留意身体变化。如果出现较严重的过敏症状,可采取必要的急救措施,如服用抗组织胺、收缩血管的药物,或注射皮质激素等。
(2)服药时间:宜安排在饭前服用的药物一般对胃无多大刺激,饭前胃空,服药后能充分吸收、可使药物保持有效浓度,迅速发挥药效。对胃肠有明显的刺激的药物,最好饭后服用。有些药物,如胃酶片、淀粉酶、稀盐酸等需要和食物在一起,才可及时且最大地发挥助消化作用,为此,这些药物宜在饭中服用。为了使药物迅速进入肠内并保持高浓度,有些药物宜在清晨空腹服用。
4.电器常识
(1)3D电视:三维立体影像电视的简称。它利用人的双眼观察物体的角度略有差异,因此能够辨别物体远近,产生立体的视觉这个原理,把左右眼所看到的影像分离,从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉。3D液晶电视的立体显示效果,是通过在液晶面板上加上特殊的精密柱面透镜屏,将经过编码处理的3D视频影像独立送入人的左右眼,从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉,同时能兼容2D画面。
(2)LED:即发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。鉴于LED的自身优势,目前主要应用于显示屏、交通讯号、汽车工业、家用室内照明等。
5.自然现象
(1)震前征兆:地震前,动物会烦躁不安。如:大量老鼠白天在外活动,猫、狗等因为恐慌狂吠大叫,大量鱼跃出水面,大批青蛙、蟾蜍上岸活动,家畜没有食欲,家里出现大量蟑螂、蚂蚁,牛、马不进圈,鸽子、野鸭不回巢,冬天蛇不冬眠出洞乱爬等。
(2)海鸥识天气:海鸥是海上航行安全的“预报员”。如果海鸥贴近海面飞行,那么未来的天气将是晴好的如果它们沿着海边徘徊,那么天气将会逐渐变坏如果海鸥离开水面,高高飞翔,成群结队地从大海远处飞向海边,或者成群的海鸥聚集在沙滩上或岩石缝里,则预示着暴风雨即将来临。
(3) 极光现象:当太阳放射出来的大量带电微粒射向地球时,受到地球南、北磁极的吸引,纷纷向南、北极地区涌入,所以,极光就集中出现于南、北极地区。
6.急救常识
(1)骨折:确定有骨折后,一定要对伤肢(指)作固定再送医院,否则骨折断端异常活动,会加重损伤。可因地制宜,用木板、木棍、树枝、竹竿、杂志等作为固定用的临时夹板。若无上述材料,也可将上肢固定在躯干上,下肢固定在对侧的健肢上。
(2)中暑:轻中度中暑者,应将其迅速转移到阴凉通风处静卧休息,脱掉或解开衣服,用冷毛巾擦身,以迅速降低体温。可让中暑者喝一些凉盐水、清凉含盐饮料。若患者出现神志不清、抽搐,应立即送医院。
(3)蜂蜇伤:外出郊游一旦被蜜蜂蜇伤,应小心地将残留的毒刺拔出,轻轻挤捏伤口,挤出毒液,涂一点氨水或苏打水。若是被黄蜂蜇伤,应涂醋酸水,以中和毒液。局部冷敷可减轻肿痛。若出现恶心、头晕等异常反应,应立即去医院就诊。
7.安全常识
(1)安全色的识别:安全色中的红色表示禁止、停止、消防和危险的意思黄色表示注意、警告的意思蓝色表示指令、必须遵守的规定绿色表示通行、安全和提供信息的意思。
(2)触电急救:当发现有人触电时,尽快找到电闸,切断电源是当务之急。如果暂时找不到电源,可就近找一样绝缘的东西,如木棍或塑料管子,挑开触电者与电源的接触,然后检查触电者的反应。如果发现其已经没有了心跳和呼吸,应立即就地对其进行人工呼吸和胸外按压,同时让别人拨打急救电话。
(3)火灾应急:如果门窗、通道、楼梯已经被烟火封住,确实没有可能向外冲时,可以向头部、身上浇一些冷水,或者用湿毛巾、湿被单把头包好,用湿棉被、湿毯子把身体裹好,再从火里冲出去。因为湿的东西不易燃烧,所以裹上湿东西可以保护自己。如果浓烟太大,呛得透不过气,可以用口罩或者毛巾捂住口鼻,身体尽量贴着地面前进,或者爬行,因为浓烟一般都在上面漂浮着,接近地面的区域烟较少。
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它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。并且是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。它在我国生产的一次能源中占15%左右,居第二位,它具有分散性和独立性,可以确保能源系统的安全性和灵活性,在未来的能源体系中将显得越来越重要。
从经济效益看,不同条件和不同技术方法效益差别很大,在生物质集中的地方采用大规模直接燃烧利用的效益比较好,而在生物质分散的地区,采用气化利用可以取得较好的效果,在未来的能源体系中将显得越来越重要。
生物质能源优点分析:
资源:
森林能源
森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,主要是薪材,也包括森林工业的一些残留物等。薪材来源于树木生长过程中修剪的枝杈,木材加工的边角余料,以及专门提供薪材的薪炭林。
农作物秸秆
农作物秸秆是农业生产的副产品,也是我国农村的传统燃料。随着农村经济的发展,农民收入的增加,以传统方式利用的秸秆首先成为被替代的对象,致使被弃于地头田间直接燃烧的秸秆量逐年增大,既危害环境,又浪费资源。因此,加快秸秆的优质化转换利用势在必行。
禽畜粪便
禽畜粪便也是一种重要的生物质能源,大中型养殖场的粪便是更便于集中开发、规模化利用的,可烘干后,用于生物质气化。生物质气体可用于发电和用热设备。
生活垃圾
城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物。
有以下特点:垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高,食品类废弃物是有机物的主要组成部分,易降解有机物含量高。
据国外媒体报道,美国能源部西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory,PNNL)已经找到了一种将排泄物转化为生物原油(biocrude)的方法。生物原油是一种类似石油的物质,能够提纯并作为燃料使用。
你的便便或许有朝一日会成为生产生物燃油的原料
这种方法实际上就像地球造就石油的过程,只不过不再需要经过数百万年时间。我们目前所依赖的主要燃料还是来自于石油原油,从各种各样的交通工具到家庭供暖,人类社会已经离不开石油。不过,西北太平洋国家实验室的这一创新技术,为未来的能源供应提供了新的可能。
新能源是指传统能源之外的各种能源形式。它的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部所产生的热能。包括太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。新闻所谈到的其实就属于对生物质资源的利用。
生物质资源分类与利用价值
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料。生物质在地球上无处不在,生物质能可以说遍地都是。人类利用生物质的历史极其悠长,薪柴秸秆的直接燃烧利用曾给人类的生存发展带来极大的支撑,在人类发展史上发挥了更重要作用的化石类能源如煤炭、石油、天然气等也是生物质中的有机物经过上亿年的时间演变而来。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。
生物质能的特点:
1)可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2) 低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮化物较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3)广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;
4) 生物质燃料总量十分丰富
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源在2010年达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
发展生物质能源利用的意义:
中国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。
出品:科普中国
制作:热力山林团队
监制:中国科学院计算机网络信息中心
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现在已知世界上的生物多达25万多种,生物质能的种类也很繁多,目前人们可以利用的大致分为六大类:木质素,主要包括木块、木屑、树枝和根、叶等;农业废弃物,主要是秸秆、果核、玉米芯、蔗渣等;水生植物,如藻类、水葫芦等;油料作物,如棉籽、麻籽、乌桕、油桐等;加工废弃物,包括食品、屠宰、酒厂、纸厂的排泄物和垃圾等;粪便。这些东西看来都是很不起眼的,甚至是无用的废物,对环境也有污染,但从能源角度看,却能变废为宝。
生物质是讨论能源时常用的一个术语,是指由光合作用而产生的各种有机体。光合作用即利用空气中的二氧化碳和土壤中的水,将吸收的太阳能转换为碳水化合物和氧气的过程,光合作用是生命活动中的关键过程,植物光合作用的简单过程如下: 植物 水 + 二氧化碳 ----->有机体 + 氧
太阳能
生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系:品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等,在太阳能直接转换的各种过程中,光合作用是效率最低的,光合作用的转化率约为0.5%-5%,据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5%-2.5%,整个生物圈的平均转化率可达3%-5%。生物质能潜力很大,世界上约有250000种生物,在提供理想的环境与条件下,光合作用的最高效率可达8~15%,一般情况下平均效率为0.5%左右。
据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t,含能量达3x1021J,因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能,相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质遍布世界各地,其蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍,或相当于世界现有人口食物能量的160倍。虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大,但地球上每个国家都有某种形式的生物质,生物质能是热能的来源,为人类提供了基本燃料。
生物能具备下列优点:
* 提供低硫燃料;
* 提供廉价能源(於某些条件下);
* 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如,垃圾燃料);
* 与其他非传统性能源相比较,技术上的难题较少。
至於其缺点有:
*小规模利用;
*植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物;
*单位土地面的有机物能量偏低;
*缺乏适合栽种植物的土地;
*有机物的水分偏多(50%~95%)。
生物能大致可以分为两类——传统的和现代的。现代生物能是指那些可以大规模用于代替常规能源亦即矿物类固体、液体和气体燃料的各种生物能。巴西、瑞典、美国的生物能计划便是这类生物能的例子。现代生物质包括:1、木质废弃物(工业性的);2、甘蔗渣(工业性的);2、城市废物;3、生物燃料(包括沼气和能源型作物)。传统生物能主要限于发展中国家、广义来说它包括所有小规模使用的生物能,但它们也并不总是置于市场之外。第三世界农村烧饭用的薪柴便是其中的典型例子。传统生物质包括:1、家庭使用的薪柴和木炭;2、稻草,也包括稻壳;3、其他的植物性废弃物;4、动物的粪便。 世界上生物质资源数量庞大,形式繁多,其中包括薪柴,农林作物,尤其是为了生产能源而种植的能源作物,农业和林业残剩物,食品加工和林产品加工的下脚料,城市固体废弃物,生活污水和水生植物等等(中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面),下面举一些例子说明:
薪柴:至今仍为许多发展中国家的重要能源,仍需依赖柴薪来满足大部分能量需求.不过由于日益增加薪柴的需求,将导致林地日减,需适当规划与植林方可解决这一问题。
农作物残渣:农作物残渣遗留於耕地上也有水土保持与土壤肥力固化的功能,因此,农作物残渣不可毫无限制地供作能源转换。
牲畜粪便:牲畜的粪便,经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理,会产生甲烷和可供肥料使用之淤渣。若用小型厌氧消化糟,仅需三至四头牲畜之的粪便即能满足发展中国家中小家庭每天能量的需要。
制糖作物:对具有广大未利用土地的国家而言,如将制糖作物转化成乙醇将可成为一种极富潜力的生物能。制糖作物最大的优点,在於可直接发酵变成乙醇。
水生植物:如一些水生藻类,主要包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等,淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等。利用水生植物化成燃料也为增加能源供应方法之一。
光合成微生物:如硫细菌、非硫细菌等等。 城市垃圾:将城市垃圾直接燃烧可产生热能,或是经过热解体处理而制成燃料使用。
城市污水:一般城市污水约含有0.02~0.03%固体与99%以上的水分。下水道污泥有望成为厌氧消化槽的主要原料。
生物质不同的用途使生物质有不同的价值,因此如要统一确定生物质的经济性是十分困难,大规模商业化应用生物质会对其他市场,如食品市场和造纸市场产生重大影响。在评价生物质的经济性时,必须考虑生产生物质的成本和能源投资,所需的水和肥料以及开发利用生物质对土地利用和人口分布形式的总体影响等。生物质常常最适于分散应用,如在人口密度低的地区使用。典型的生物质能开发利用设备均比较小。生物质是到2020年唯一能极大地影响运输行业(不包括电车)燃料利用状况的可再生能源,然而,若大规模开发利用生物质资源,必须注意保护生物多样性,保护自然风景区和环境敏感区,同时还要注意控制废水和废气。
生物能的开发和利用具有巨大的潜力。
下面的技术手段目前看来是最有前途:
*直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电能。
*利用能源作物生产液体燃料。目前具有发展潜力的能源作物,包括:快速成长作物树木、糖与淀粉作物(供制造乙醇)、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。
*生产木炭和炭。
*生物质(热解)气化后用于电力生产,如集成式生物质气化器和喷气式蒸汽燃气轮机(BIG/STIG)联合发电装置。
*对农业废弃物、粪便、污水或城市固体废物等进行厌氧消化,以生产沼气和避免用错误的方法处置这些物质,以免引起环境危害。
而根据生物质能的作用和我国的现状,目前重点发展的项目如下:
(1)近期优先发展项目
*生物质气化供气
*生物质气化发电
*大型沼气工程
*生物质直接燃烧供热
(2)中长期化发展项目
*生物质高度气化发电项目(BIG/CC)
*生物质制氢等优质燃气
*生物质热解液化制油