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再生能源“存”在哪儿

无聊的心情
热心的蜡烛
2023-01-01 13:35:43

再生能源“存”在哪儿?多孔岩石潜力大

最佳答案
畅快的海燕
舒适的夏天
2025-08-23 06:25:55

利用风能、太阳能等可再生能源技术产生的能源量往往取决于天气条件,而为保证持续稳定的供电方式,科学家正想方设法在大自然中寻找各种靠谱的储能材料和方法。

大规模储能技术研究成为热点

据外媒称,英国大多数核电站均将在本世纪20年代末到期退役;而日本日立公司近日也宣布因建设成本上升将暂停其在英国的核电项目;出于减排等因素考虑,英国政府计划2025年前关闭所有火电厂,这将给整个国家的电力供应留下相当大的缺口。

据介绍,所谓多孔介质压缩空气储能技术(PM-CAES),其工作原理是利用可再生能源的电力为产生压缩空气的发动机提供动力,将这些空气以高压状态储存在砂岩孔隙里。在能源短缺时,释放出井里的压缩空气,为涡轮发电机提供动力,然后将电力输送到电网。

英国科学家这次对近海盐湖蓄水层进行了多孔岩石储能潜力的预估,利用蒙特卡罗方法计算了在大量多孔岩石的地点上构建电厂的功率输出和效率。研究表明,进行一次PM-CAES存储可以满足两个月所需的空气流量,其往返效率(RT)介于42%至67%之间。此外,该方法地表损耗较小,这将受到土地表面或水资源有限的地区的青睐,同时这项技术在能源需求旺盛的人口密集地区也更具有吸引力。

一种潜在可行季节性存储技术

“建设智能电网和分布式能源系统等,储能系统是其中的关键技术。迄今,大规模(500兆瓦以上)商业应用的电力储能系统,主要是抽水蓄能电站。抽水蓄能虽然借助高低落差地势,利用势能差能够大量储能和发电,但是受限于地理条件和投资建设周期长,还需要开发其他大规模储能技术,尤其是跨季节储能技术。”陈永翀指出,多孔岩石分布较广,这将使PM-CAES技术能够跨季节运行,从而大大加强了其应用的普适性。

根据论文资料,陈永翀分析道,英国研究人员使用数学模型评估这种储能技术的潜力后发现,北海的地质构造可以储存满足英国3个月电力需求的能量,且大量富含多孔岩石的近海盐湖蓄水层靠近风力发电场,这可以在生成和存储之间产生有价值的协同作用。

论文作者之一、爱丁堡大学的朱利安·穆利-卡斯蒂略指出,这种技术有可能在夏季把可再生能源发电储存起来,留待冬季用电高峰时使用。只是这种方法虽然有可行性,但成本相对较高。另外,多孔岩石储能技术仍存在着不少潜在的问题,未来还需更多研究来完善技术,以便把成本降下来,并提高该技术的应用安全性。

奇思妙想探寻“存储”路径

陈永翀指出,实际上,把可再生能源“存”在哪儿,科学家一直在积极 探索 更多的可能性,如海水蓄能、沙漠储能、人工绿叶等,可谓八仙过海,各显神通。

德国弗劳恩霍夫协会风能和能源系统研究所设计出名为海中蓄能(StEnSea)的新思路,将蓄能主体为多个内直径30米的混凝土空心球,置于600—800米深海床上。每个球内都有一台水轮发电机和水泵,当电网负载低、电力多余时,水泵会抽出海水进行蓄能;当电网负载高、需要峰值发电时,这些球体的阀门即会打开,让涌进的海水驱动水轮发电。

研究人员还向绿叶借智慧,效仿自然界的光合作用,即将太阳能转化为化学能,把能量储存在化学键当中,基本上能够实现碳中和的过程,这样通过一定的反应方式吸收环境中的二氧化碳,达到环保和能量储存的目的。同时,提高过程中的转化效率和稳定性,形成获取可再生能源的一种途径。

另外,有的科学家在尝试抽沙储能的方法,通过皮带将沙子运到高位仓,高位沙子对风叶做功,以沙子的形式储存势能,从而提供发电所需要的动能。(华凌

张添奥 闫欣)

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爱听歌的星月
积极的钻石
2025-08-23 06:25:55

全文 1940 字,阅读大约需要 5 分钟 未经许可严禁以任何形式转载 南方能源观察 欢迎投稿,投稿邮箱: eomagazine@126.com 编辑 黄燕华 审核 冯洁 6月1日下午,国家发改委等九部委联合发布了《“十四五”可再生能源发展规划》(以下简称《规划》,明确了“十四五”可再生能源发展的主要目标,同时更加注重可再生能源的大规模开发、高水平消纳以及市场化发展。 大规模开发 中国已经承诺二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值、努力争取2060年前实现碳中和,明确2030年风电和太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。截至2020年底,全国风电和光伏发电装机达到5.3...全文

畅快的咖啡豆
昏睡的母鸡
2025-08-23 06:25:55

     根据国家能源局局长章建华30日在国新办发布会上表示,我国可再生能源开发利用规模稳居世界第一,为能源绿色低碳转型提供强大支撑。截至到2020年底,在我国,可再生能源发电装机总规模达增长14.6个百分点。而针对于可再生能源的利用水平,也持续的上升,占全社会用电量的比重达到29.5%,较2012年增长9.5个百分点,可再生能源的前景,可谓是一片光明。

     可再生能源技术日益完善。利用可再生能源是未来发展的必然趋势,也是可持续发展的有效途径,在可探测的到的能力范围内,地球上的中石油,天然气,煤炭等能源,存储量是固定的,而且这些化石能源的使用,也会使全球温室气体的增加,导致气候变暖冰川融化,海平面上升等自然灾害的发生,而可再生能源有风能,太阳能,潮汐能,电能等依靠大自然能力而创造的能源,这些新能源遍布世界各地,比如利用风力发电,风力发电的优势在于清洁,无污染,最早利用风力的国家是丹麦,在1890年,而真正兴起,是世界各国对能源需要量剧增,不少国家也逐渐的注意到风力发电这种大自然神奇的力量,后来因为石油危机,环境恶化等情况的发生,世界各地环保呼声日益高涨,在科技高速发展的强有力推动下,风力发电技术更是迅猛发展,到如今发展成就,令人瞩目。

     可再生能源观念日益高涨。随着最近各种自然环境灾害的频繁发生,每一个灾害都让人触目惊心,让每个人都知道,保护环境的重要性,等地球超出了它自身的承受能力和自我净化能力,就不能再好好的保护我们了,因此对于可再生能源的重视程度,越来越高,不仅仅上文说的风力发电,还有利用太阳能的辐射能量发电,利用海水潮汐重力作用下的水力发电,都是可再生新能源的优势。

    总的来说,虽然可再生能源利用逐渐普及,但是现如今的技术,也存在着很多瓶颈,我们还是需要好好的节约资源,从自身开始,发挥为环境保护的微薄之力。

自然的哈密瓜,数据线
执着的季节
2025-08-23 06:25:55

可再生能源实际上存在于阳光,空气,地下深处和海洋中。它们是地球物理结构的一部分,这意味着它们不断通过自然方式进行更新,周而复始,无法用完。

国家能源局3月30日发布,近年来,我国可再生能源实现跨越式发展,为能源绿色低碳转型提供强大支撑。水电、风电、光伏发电、生物质发电装机分别连续16年、11年、6年和3年稳居全球首位。可再生能源实现跨越式发展,开发利用规模稳居世界第一。

能源资源利用体系的核心是什么?

能源资源利用体系的核心要求是:按照减量化、再利用、资源化的原则,以提高能源资源利用效率为中心,以节能、节水、节地、节材、资源综合利用为重点,通过加快产业结构调整,推进技术进步,加强法制建设,完善政策措施,强化节约意识,建立长效机制,形成节约型的增长方式和消费方式,促进经济社会可持续发展。

再生资源回收产业和利用有什么区别?

简单说,再生资源回收,再生资源回收体系等等。简单的都是回收。不同的是角度。就是铺设的回收环节不同而已。有些是上门回收,有些是中转回收。而再利用则是回收加工。在再生资源行业里算是后端。一般指钢厂,纸浆厂。和一些特殊的再生资源回收利用产业园。含厨余垃圾的堆肥,有色金属回收冶炼,废旧塑料的再生加工。

互联网+的再生资源回收体系

再生资源回收体系建设是一个复杂而艰巨的系统工程,牵涉到方方面面,需要政府的决心和努力,也需要居民素质的不断提高。互联网+废品回收是未来发展的必然趋势废旧物品的处理,废旧物品的回收就是目前非常富有市场前景的行业。在这个万众互联、万物互联的时代,再生资源回收行业也不可避免地受到互联网的影响和改变。如今,废品回收融入互联网基因,为居民百姓、商家店铺解决卖废品难的问题。总而言之,互联网+废品回收的时代已经来临,不再是以虚打实,而是以实打实,四两拨千斤。受限于回收渠道的再生资源回收行业迎来新的发展机遇,加速信息化和智能化的蜕变无疑会为再生资源回收新添强劲驱动力。废品之所以成为垃圾其根本在于“回收”,随意抛弃的是“垃圾”,回收成功的是“资源”。那么究竟该如何提高废品回收率呢?废品回收者给您答案:借势,借互联网之势趟出一条“互联网+资源回收”的新道路。 

顺利的季节
欢呼的自行车
2025-08-23 06:25:55
可再生能源指的是在自然界可以循环再生,取之不尽,用之不竭的能源。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。

不同类型的可再生能源

通过使用以下类型的可再生能源,我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源,还将有助于减少污染。

1.太阳能

当我们想到可再生能源时,太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天,太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终,其中一些到达了地球,我们可以以各种不同的方式利用它。

尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一,但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告,该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。

太阳能光伏

太阳能光伏(PV)是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里,太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后,他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。

这样的太阳能光伏板可以发电。

我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电,供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里,大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。

太阳能热

太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里,我们可以利用来自太阳的能量来加热流体(例如水)。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型,称为“平板”和“真空管”收集器。

太阳能热真空管集热器。

太阳能热电厂也存在,可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中,然后沸腾并产生蒸汽。然后,蒸汽能够为涡轮机提供动力,涡轮机使发电机转动,从而产生电能。

2.风能

风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来,我们一直以风船和风车的形式利用风。如今,我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。

许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置,它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合,可以在陆地(陆上风电场)和海上(海上风电场)中找到。

风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24%,太阳能达到20%。

这样的风力涡轮机可以发电。

3.地热能

地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面,从太阳吸收热量。在地球深处,岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。

家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时,它吸收了地面的热量,并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。

地热热泵使用类似的管道来加热水。

地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中,然后再产生蒸汽,然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效,例如火环。由于这一地理限制,地热发电不如太阳能,风能和水力发电受到欢迎。

4.水能

水能包括利用流动的水来发电。数百年来,我们一直以水车的形式使用该技术。如今,我们主要将其用于发电。

水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括:

水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水,在此过程中旋转涡轮机。

潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出,涡轮机旋转,然后借助发电机发电。

波浪动力–比上面的动力少,但具有利用波浪动能的潜力。在这里,大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时,它们能够将波浪能转化为电能。

在考虑可再生能源时,我们经常忽略水力发电。但是,根据IRENA的2019年报告,到2018年底,水能占可再生能源发电能力的50%。这不仅仅是太阳能和风能的总和!

截至2018年底,水力发电容量最高的三个国家是中国,巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦,领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。

这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。

5.生物质能

生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种:

木材–就发电而言,主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑,锯末,原木和树皮。

作物-包括小麦,玉米,甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物,例如油菜籽,油菜籽,大豆和向日葵。

动物与人类废物–包括肥料,污水,泥浆和动物垫料。

园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。

就生物能源而言,我们可以以不同的方式利用以上内容。

生物质能

在这里,木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽,该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤,石油或天然气的传统发电厂的过程类似。

生物燃料

我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料,例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中,以替代汽油和柴油。

沼气

这使用了称为“厌氧消化”的过程,该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热,它分解得更快并产生甲烷。然后,我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖,有时用于运输。

像这样的厌氧消化池可以产生沼气。

生物能源问题

关于生物质是否可再生存在一些争论。但是,通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持,它所使用的有机物就会一直存在。

当然,生物质确实会带来一些环境影响,应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳,但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。

回顾

随着全球能源需求逐年增加,寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能,风能,地热能,水能和生物质能可以帮助实现这一目标。

可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势,因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。

懦弱的冰淇淋
等待的手套
2025-08-23 06:25:55
绿色能源可分为狭义和广义两种概念。狭义的绿色能源是指可再生能源,如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充,很少产生污染。广义的绿色能源则包括在能源的生产、及其消费过程中,选用对生态环境低污染或无污染的能源,如天然气、清洁煤和核能等。

可再生能源是绿色无害能源,当然你这个无害要有个范围,譬如风力发电,不产生废气等污染物,但是有噪声,对周围居民和迁徙的鸟类有危害。

务实的往事
满意的楼房
2025-08-23 06:25:55
(1)世界能源储量和分布 目前,人类使用的能源最主要是非再生能源,如石油、天然气、煤炭和裂变核燃料约占能源总消费量的90%左右,再生能源如水力、植物燃料等只占10%左右。

世界能源储量最多是太阳能,在再生能源中占99.44%,而水能、风能、地热能、生物能等不到1%。在非再生能源中,利用海水中的氘资源产生的人造太阳能(聚变核能)几乎占100%,煤炭、石油、天然气、裂变核燃料加起来也不足千万分之一。所以,人类使用的能源归根到底要依靠太阳能,太阳能是人类永恒发展的能源保证。

世界能源储量分布是不平衡的。石油储量最多地区是中东占56.8%;天然气和煤炭储量最多是欧洲,各占54.6%和45%。亚洲大洋洲除煤炭稍多(占18%)以外,石油、天然气都只有5%多一点。据预测,全世界石油储量只够开采30~40年,天然气约60年。

(2)我国能源储量和分布 我国有着丰富的能源资源。世界各国有的能量资源我国都有。我国煤炭资源(探明储量)和水力资源均居世界第一位;石油资源占世界第十一位;天然气资源占世界第十四位;太阳能资源居世界第二位;潮汐、地热、风力和核燃料资源都很丰富。但人均占有量很少,只有世界平均水平的一半。我国能源资源地区分布不均衡。1985年,煤炭探明储量7690亿吨,主要集中在华北和西北,各占59.3%和19.2%,西南占9.6%,华东占5.8%,中南3.4%,东北2.7%。石油探明储量25亿吨,天然气储量3800亿立米,主要分布在黑龙江、辽宁、河北、河南、山东、四川、甘肃和新疆等省区内。可开发水力资源有3.78亿千瓦,年发电量1.92亿千瓦时,主要集中在西南,占68%,中南占15.2%,西北占10%,华东占3.6%,东北占2%,华北占1.2%。我国太阳能和风能资源丰富,有很大利用潜力。

煤的估计储量:6.872*10^11t,年消耗量1.5*10^10t,可维持年限43-44年;

石油的估计储量:1.511*10^11t,年消耗量3.0*10^9-3.2*10^9t,估计开采年限47-50年;

天然气的估计储量:1.45*10^14m3,年消耗量2.3*10^12m3,估计开采年限约63年

热情的石头
个性的小海豚
2025-08-23 06:25:55
3月29日,长城 汽车 氢能战略全球发布会在保定哈弗技术中心正式举办,长城 汽车 董事长魏建军、轮值总裁孟祥军、副总裁穆峰,长城未势能源董事长张天羽、总裁陈雪松等长城 汽车 的多位领导,与来自政府机构以及能源、环保、经济、金融、 汽车 等各领域的近百位领导、专家、学者共同出席发布会,见证这一 历史 性时刻。

长城 汽车 氢能战略,不仅构建了国际级“制-储-运-加-应用”一体化供应链生态,打破核心技术壁垒,还联通上下游产业链,加速氢能商业化推广。此外,氢能战略还推出了一套国际领先的车规级“氢动力系统”全场景解决方案—氢柠技术,加速产品落地,助力我国能源结构转型。

面对能源结构的变革,长城 汽车 深度聚焦“绿色+智慧”的出行理念,以“构建永续美好的氢能 社会 ”为终极目标,正式发布氢能战略。在发布会现场,长城 汽车 副总裁穆峰表示:“如果,我国氢燃料电池 汽车 推广可达成100万辆的目标,一年可减少二氧化碳排放5.1亿吨,这将极大助力碳中和目标实现。”

依托于氢能战略,长城 汽车 将采取“商乘并举”的模式,通过场景 探索 带动技术及产业发展,加速产品落地。长城未势能源董事长张天羽表示:“今年,长城 汽车 将推出全球首款C级氢燃料电池SUV,并在全球率先完成100辆49吨氢能重卡应用项目落地;2022年,首支高端乘用车服务车队将出现在冬奥会的舞台上;2023年实现核心动力部件推广数量国内领先,2025年剑指全球氢能市场占有率前三。”

立足于氢能产业下游核心零部件和技术研发,长城 汽车 坚持以产品为王,向上 探索 核心材料联合合作模式,向下利用示范运营进行产品应用迭代升级,通过积极拓展场景应用,整合内外部产业链最优质资源。

在研发投入上,长城 汽车 将再投入30亿元用于氢能领域研发,以达到万套产能规模。同时,长城 汽车 广纳贤才,汇聚来自欧美日等多国超十年氢能技术研发经验的外籍专家,打造国内最大的氢能技术研发团队。此外,长城 汽车 还构建了“四国五地”全球化研发体系,为突破氢能核心技术打下坚实基础。

在产业链上游,长城 汽车 新一代钙钛矿太阳能光伏技术,拥有打破世界纪录的20.01%光电转换效率,标志着大面积钙钛矿光伏组件转换效率正式迈入“2.0时代”。大规模储能应用方面,业内领先的氢+电储能系统,为规模化可再生能源存储提供解决方案,为移动和固定式能源综合利用奠定基础。

长城 汽车 氢柠技术是一套国际领先的车规级“氢动力系统”全场景解决方案,总结为“1+3+5”, 即1整套车规级研发体系,3大技术平台和5大性能优势,是长城 汽车 氢能战略的技术核心支柱,也是长城 汽车 柠檬平台核心技术路线之一,涵盖了氢燃料电池系统、车载储氢系统及核心关键部件。

氢电平台(HE)、电堆平台(HS)、储氢平台(HP)3大技术平台是氢柠技术的核心。其中氢电平台(HE)具有可靠性、耐久性,安全性,环境适应性、大功率,高功率密度的特点。电堆平台(HS)已开发完成第一代单堆额定功率150kW,峰值功率160kW燃料电池金属板电堆,功率密度达到4.2kW/L以上。储氢平台(HP)包括70MPa IV型储氢瓶、70MPa瓶口阀和减压阀,以及储氢系统的集成和控制。

长城未势能源总裁陈雪松表示:“未来五年,长城 汽车 将重点围绕燃料电池系统全面走向‘五高’,即:高功率(>200kW),高效率(>60%),高温度(>100 ),高耐久(>20000小时)和高互联(新能源+智能网联)。”

在氢柠平台的加持下,长城 汽车 在氢能产业价值链的核心技术和关键环节,实现了燃料电池系统、电堆、膜电极、空压机、氢气循环系统、储氢系统及关键部件等多方面核心技术的实质性突破,支撑氢燃料电池 汽车 真正实现高效率、高性能、长续航、全气候行驶和全领域应用。

高高的白开水
热心的棒棒糖
2025-08-23 06:25:55
第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛以“我敢闯,我会创”为主题,本届大赛进一步回归教育本质,力争从“稚嫩”中突出“不平凡”。新设“本科生创意组”,并设置单独的晋级通道,保障在校大学生深度参赛,让更多创新创业的“未来之星”能脱颖而出。增加了参赛人员年龄不超过35周岁的限制,让更多青年学生有展示机会。大赛同期举办的“创新创业成果展”,将突出展示各地各高校落实立德树人根本任务、培养大众创业万众创新生力军的成果。大赛进程2021年10月12日,第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛在南昌大学开幕。2021年10月15日晚,第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛落下帷幕。 南昌大学的“中科光芯——硅基无荧光粉发光芯片产业化应用”项目夺得冠军、北京航空航天大学的“中发天信——万米高空无人守护者”项目获得亚军。斯坦福大学的“非夕科技——新一代自适应机器人定义者”项目、浙江大学的“多功能智能打印机先行者”项目、牛津大学的“面向未来可再生能源存储的绿色氨技术”项目、哥伦比亚大学的“呼吸氧疗新力量项目”项目获得季军。

俊逸的外套
幸福的鸡翅
2025-08-23 06:25:55
可以用作能源的植物。随着化石能源的不断面临枯竭,人们开始在世界范围内寻找替代能源。

可作为能源的植物种类很多,主要是某些农作物及有机残留物,林木、森林工业残留物,藻类、水生植物也是有待开发的能源植物。使用植物作为能源,可以作为固体燃料,或借助科学方法转换为炭、可燃气或生物原油等。林业能源方面,培植生长快、光合作用效率高、繁殖力强的树木在国外已受到重视。中国林业科学研究院试验研究,列出60余种能源植物。森林能源的利用方法有两种:通过干馏来提取煤气、焦油和炭;直接进行燃烧,石油植物也是近年来开辟的一个新领域。

石油是不可再生的能源,故它的枯竭是不可避免的,必然的。所以许多国家都在进行替代能源的研究,能源植物的研究便应运而生了。美国诺贝尔奖获得者卡尔教授,早在1984年就开发出首个人工石油植物,得到每公顷120-140桶原油的收成。美国现已种植石油植物达几百万亩之多,英国也开发了150万亩,而瑞士更制订计划利用植物石油取代全国半数石油消耗量。

欧洲和北美也大量种植多年生草本植物,作为燃料发电,如象草就是这样一种植物。英国还查明,草原网草,大网茅和高沙草等植物的生长速度快,是种植的重要能源植物。还有大戟科的大戟属,红雀珊瑚属和海漆属,也是理想的燃料植物。

树海桐,又叫石油果 ,是一种潜在的石油代用品。巴西的香波树,在树上挖个洞,油就会流出来。美国的黄鼠草,西海岸的巨型藻,澳大利亚的丛粒藻等也能提炼出石油来。

我国也不乏石油植物,如海南的汕楠树,还有桉树,都能高产石油。经科学家鉴定,有生产价值的能源植物,生长在亚太地区的,就有10多种草本植物,18种灌木,23种乔木和18种灌木。

富含类似石油成分的能源植物

续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡胶树等均属此类植物。例如巴西橡胶树分泌的乳汁与石油成分极其相似,不需提炼就可以直接作为柴油使用,每一株树年产量高达40L。我国海南省特产植物油楠树的树干含有一种类似煤油的淡棕色可燃性油质液体,在树干上钻个洞,就会流出这种液体,也可以直接用作燃料油。

富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水化合物

利用这些植物所得到的最终产品是乙醇。这类植物种类多,且分布广,如木薯、马铃薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高粱、玉米等农作物都是生产乙醇的良好原料。

富含油脂的能源植物

这类植物既是人类食物的重要组成部分,又是工业用途非常广泛的原料。对富含油脂的能源植物进行加工是制备生物柴油的有效途径。世界上富含油的植物达万种以上,我国有近千种,有的含油率很高,如桂北木姜子种子含油率达64.4%,樟科植物黄脉钓樟种子含油率高达67.2%。这类植物有些种类存储量很大,如种子含油达15%~25%的苍耳子广布华北、东北、西北等地,资源丰富,仅陕西省的年产量就达1.35万吨。集中分布于内蒙、陕西、甘肃和宁夏的白沙蒿、黑沙蒿,种子含油16%~23%,蕴藏量高达50万t。水花生、水浮莲、水葫芦等一些高等淡水植物也有很大的产油潜力。

用于薪炭的能源植物

这类植物主要提供薪柴和木炭。如杨柳科、桃金娘科桉属、银合欢属等。目前世界上较好的薪炭树种有加拿大杨、意大利杨、美国梧桐等。近来我国也发展了一些适合作薪炭的树种,如紫穗槐、沙枣、旱柳、泡桐等,有的地方种植薪炭林3~5年就见效,平均每公顷薪炭林可产干柴15t左右。美国种植的芒草可燃性强,收获后的干草能利用现有技术轻易制成燃料用于电厂发电。

可再生能源的发展前景随着越来越多的国家采取鼓励可再生能源的政策和措施,可再生能源的生产规模和使用范围正在不断扩大,2007年全球可再生能源发电能力达到了24万兆瓦,比2004年增加了50%。2007年至少有60多个国家制订了促进可持续能源发展的相关政策,欧盟已建立了到2020年实现可持续能源占所有能源20%的目标,而中国也确立了到2020年使可再生能源占总能源的比重达到15%的目标。

自2006年1月可再生能源法实施以来,中国可再生能源已经进入快速发展时期。2007年中国可再生能源项目的投资总额已达到120亿美元,名列世界第二。2008年11月起陆续公布的4万亿投资计划中,也毫无悬念地出现了发展新型清洁能源的投资计划,天然气、核能、水能已经成为优先发展的目标。

根据中国中长期能源规划,2020年之前,中国基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要,到2020年全国可再生能源利用总量将相当于6亿吨标准煤,对中国能源结构调整,减少温室气体排放,保护生态环境将发挥更大作用。

生产技术

生物柴油生产

化学法

国际上生产生物柴油主要采用化学法,即在一定温度下,将动植物油脂与低碳醇在酸或碱催化作用下,进行酯交 换反应,生成相应的脂肪酸酯,再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用,生产设备与一般制油设备相 同,生产过程中副产10%左右的甘油。但化学法生产工艺复杂,醇必须过量;油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油 得率及质量;产品纯化复杂,酯化产物难于回收,成本高;后续工艺必须有相应的回收 装置,能耗高,副产物甘油回收率低。使用酸碱催化对设备和管线的腐蚀严重,而且使用酸碱催化剂产生大量的废水,废碱(酸)液排放容易对环境造成二次污染等。

生物酶法

针对化学法生产生物柴油存在的问题,人们开始研究用生物酶法合成生物柴油,即利用脂肪酶进行转酯化反应,制备相应的脂肪酸甲酯乙酯。酶法合成生物柴油对设备要求较低,反应条件温和、醇用量小、无污染排放。需以大豆油为原料,采用固定化酶的工艺,酶用量为 油的30%,甲醇与大豆油摩尔比为12:1,反应温度40℃,反应10h生物柴油得率为92%。因酶成本高、保存时间短,使得生物酶法制备生物柴油的工业化仍不能普及。此外,还有些问题是制约生物酶法工业化生产 生物柴油的瓶颈,如脂肪酶能够有效地对长 链脂肪醇进行酯化或转酯化,而对短链脂肪醇转化率较低(如甲醇或乙醇一般仅为40%—60%);短链脂肪醇对酶有一定的毒性,酶易失活;副产物甘油难以回收,不但对产物形成抑制,而且甘油也对酶也有毒性。

超临界法

即当温度超过其临界温度时,气态和液态将无法区分,于是物质处于一种施加任何压力都不会凝聚的流动状 态。超临界流体密度接近于液体,粘度接近于气体,而导热率和扩散系数则介于气体和 液体之间,所以能够并导致提取与反应同时 进行。超临界法能够获得快速的化学反应和很高的转化率。Kusdiana和Saka发现用 超临界甲醇的方法可以使油菜籽油在4min 内转化成生物柴油,转化率大于95%。但反 应需要高温高压,对设备的要求非常严格,在大规模生产前还需要大量的研究工作。

生物乙醇生产

生物乙醇的生产是以自然界广泛存在的纤维素、淀粉等大分子物质为原料,利用 物理化学途径和生物途径将其转化为乙醇的一种工艺,生产过程包括原料收集和处理、糖酵解和乙醇发酵、乙醇回收等三个主要部分。发酵法生产燃料酒精的原料来源很多,主要分为糖质原料、淀粉质原料和纤维素类物质原料,其中以糖质原料发酵酒精的 技术最为成熟,成本最低。木质纤维原料要先经过预处理再酶解发酵,其中氨法爆破(ammonia fiber explosion)技术, 被认为是最有前景的预处理方法。随着耐高温、耐高糖、耐高酒精的酵母的选育和底物流加工艺,发酵分离耦合技术的完善,工业 发酵酒精的成本还将越来越低。