生物再生能源技术都有什么?
今天,在传统的工业将被以新的生物学为基础的生物工程产业逐步取代的趋势下,人类利用生物技术创造了种种奇迹。除上面谈到的绿色植物转化成各种形式的新能源外,在矿业开采过程中,也能应用生物工程技术获取多种多样的资源,同时也能节省许多能源。
在这方面,一些国家摸索出了许多成功经验。比较成熟的生物工程再生能源技术有:
常规的开采工艺对地下油层中60%左右粘滞性强的油束手无策,过去把含有这种油的旧井常常被宣判为“废井”。现在采用生物工程新工艺,实现“微生物三级采油”,就可较彻底地开发这一宝贵资源。
利用两种真菌使煤降解为液体,实现煤液化技术突破。
利用“生物冶金技术”,就是利用微生物的特殊本领提取金属的方法。许多微生物具有吸收和富集重金属元素的能力,经过筛选、改良,就可以把这些微生物用于“采矿”,有的可节能、有的可产能。当前世界上正在大力推广“细菌浸矿”方法,约有30个国家开展了这一研究。至今,人们已发现了20多种回收金属的微生物,已有金、银、锰、锌、钛等21种金属可由微生物提取,其中,在低品位硫化铜矿和铀矿的浸出方面,已取得显著效果。美国用细菌浸矿所得的铜,已占全国铜产量的10%以上。加拿大历年来用细菌浸出的铀已达230吨。世界上20个大矿山每年用细菌浸出的铜约有20万吨之多。据估算1982年全世界用这种办法所得铜量,相当于我国当年铜产量的80%。
利用厌氧细菌提硒技术,是美国于1985年研究出来的,用一种厌氧细菌从铀矿废水中回收硒的技术,已取得明显成效。
我国从1965年以来,已先后进行了铜、铀、锰等金属的细菌浸出实验,并已取得一定成绩。
可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。
随着能源危机的出现,人们开始发现可再生能源的重要性。
·太阳能
·地热能
·水能
·风能
·生物质能
·潮汐能
所有人类活动的基本能源都来自太阳,透过植物的光合作用而被吸收。
木材
柴是最早使用的能源,透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要,它让人们在寒冷的环境下仍可生存。
动物牵动
传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。
生物质燃料
此种燃料原为可再生能源,如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳。但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产耗平衡。用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥。用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料。
水力
磨坊就是采用水力的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国这样满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。
风力
人类已经使用了风力几百年了。
太阳能
太阳直接提供了能源给人类已经很久了,但使用机械来将太阳能转成其他能量形式还是近代的事。
潮汐能
潮汐发电利用潮水涨落,世界已有电站容量16GW。
从地球蕴藏的能源数量来看,自然界存在有无限的能源资源。仅就太阳能而言,太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量,大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过,由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力,科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源,可以利用的仅占微乎其微的比例,因而,继续发展的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏至枯竭以及生态环境的日趋恶化,逼迫使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展,依仗能源的可持续供给,这就必须研究开发新能源和可再生能源。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时(3.78×1024J),相当于1.3×106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计,可维持6×1010年。所以可以说它是“取之不尽,用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能,降低开发和转化的成本,是新能源开发中面临的重要问题。
风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的风能开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,有广阔的开发前景。风能是一种自然能源,由于风的方向及大小都变幻不定,因此其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。
对于核电站,人们有许多误解,其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变,核燃料是铀、钚等元素,核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质,例如钍,本身并非核燃料,但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。
近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。
氢是一种二次能源,一种理想的新的含能体能源,在人类生存的地球上,虽然氢是最丰富的元素,但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水,其次就是各种矿物燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。
地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库,仅地下10千米厚的一层,储热量就达1.05×1026焦耳,相当于9.95×1015标准煤所释放的热量。地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力,新技术业已成熟,并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面,未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可根据需要提供使用。
海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年,法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气,推动风力发动机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。
此外,还有生物质能,是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细蜜成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。
可再生能源有:
1、水能
水能是清洁能源,是绿色能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。这种可再生能源主要用于水力发电。水力发电将水的势能和动能转换成电能。另外,磨坊也是采用水能的好例子。
2、风能
人类已经使用了风力几百年了。如风车,帆船等。风能是空气流动所产生的动能,是太阳能的一种转化形式。风能利用是综合性的工程技术,通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。
3、太阳能
自古人类懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。而在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,可以利用光热转换和光电转换两种方式,如太阳能发电。另外,广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。
4、地热能
人类在很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖,以及烘干谷物等。
5、海洋能
海洋能,就是利用海洋运动过程来生产的能源。这种能源包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能和海水盐差能等,比如一些沿海国家的海岸线,就可以用海洋能来进行潮汐发电。
6、生物质能
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。许多的植物都被用来生产生物质能,包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和沼气(甲烷)牛粪等。当前较为有效地利用生物质能的方式有: (1) 制取沼气。(2) 利用生物质制取酒精。只是生物质能所占比重微乎其微。
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制造企业如何利用可再生能源
制造业历来便未达到其所应有的绿色环保水平,其产生的废气、废旧化学品、金属或材料排放会污染水源,破坏地球。
尽管这并不意味着有大量公司在非法倾倒工业垃圾,但制造企业在其他方面也导致全球变暖。事实上,从空气污染,到使用化石燃料和过度用水,这一切都让制造业背负上了伤害大自然的恶名。
然而,随着阻止气候变化的时间已所剩无几,许多公司已经开始反思自己的经营方式。对于制造企业而言,利用可再生能源是扭转这一局面的一种方式。本文将简述其主要原因。
为什么使用环保能源很重要
使用可再生能源是减少对环境影响最重要的举措,对企业来说尤其如此。
通常情况下,工厂需要大量电力、水资源和天然气来供电,而电力是全球温室气体的最大来源之一。这是由于燃烧化石燃料会释放二氧化碳,对地球造成极大的破坏。环保能源不仅能拯救地球,还有益于企业。
可再生能源的成本随时间而降低,原因不仅在于其价格更为低廉,还在于石油泄漏风险和相关成本也有所下降。此外,政府也采取了一些措施,帮助推广绿色能源。
环保能源的分类
首先应区分清洁能源、可再生能源和绿色能源。清洁能源是不会污染空气的能源;绿色能源来源于太阳能、风能等自然资源;可再生能源来源于生物燃料等可回收资源。然而,环保能源的来源可能超出你的想象。
1 太阳能
如果太阳从未升起,世界便不会存在。因此,太阳能值得人类依赖。
太阳能指吸收太阳的能量来发电。特别是在炎热的气候条件下,地球吸收的太阳能足够为人类供电。
2 风能
风能是另一种常见的环保能源。由于大风天气颇多,所以风力发电场在英国很常见,在该国国家电网中占有很大比例。
3 水能
水力发电经常用于商业活动,因为比起风能和太阳能,利用水力发电为工厂等商业场所提供能源更具可行性。
水力发电需要建造水坝和水库,以控制驱动涡轮机的水流,产生电力。比起潮汐能或河流能源,水能的持续性更强,能够成为更加可靠的企业能源来源。
4 生物质能
生物质能通过燃烧有机材料生产能源,这比燃烧化石燃料清洁得多。通过将农业、工业和生活废弃物转化为能源,企业能以更具吸引力的价格获得电力。
例如,如果农场产生大量动物粪便,那么还有什么方法能比将这些粪便作为生物燃料更好呢?事实上,不仅是农业部门正在转向生物质能,许多制造业企业也在进行这种转变。
5 潮汐能
潮汐能利用潮汐的涨落来生产能源。海洋中的洋流使得涡轮机和桨叶在水下旋转,从而产生电力。
尽管利用天然资源是很好的方法,但潮汐能目前仍处于起步阶段。因此,完全依靠潮汐能为企业供电可能尚需时日。
环保能源的优势
人们通常认为,推广绿色环保会给企业带来额外的开支,然而情况恰恰相反。事实上,可再生能源有益于 健康 ,对企业的利润和生产率也会产生积极的影响。
除了能减少温室气体排放量和臭氧层空洞之外,使用绿色能源也有助于改善空气质量。
空气质量低下是大多呼吸道疾病(如哮喘)、心血管疾病(CVD)和肺癌的罪魁祸首。通过改善空气质量,可以减少员工由于空气质量低下而遭受的痛苦,提高员工工作效率和企业生产率。
环保能源对企业的有益之处
推广绿色环保不仅能让工作者愈发 健康 快乐,还能帮助企业更轻松地规划其财务状况。
与石油、天然气和汽油等化石燃料的成本波动不同,绿色能源往往更易获得,因此其市场价值更稳定。这意味着企业能更轻松预测并规划其利润与亏损。
此外,可再生能源(尤其是生物质能)无须长途运输,这意味着与运输相关的成本也会降低。
更重要的是,企业还可以提升自身的品牌影响力,用绿色形象吸引更多顾客。随着越来越多消费者对制造商及其产品的期待值增高,走向绿色环保对利润的影响可能超越人类的想象。
什么是能源净化
能源净化(energy scrubbing)是在释放废气之前去除其中的有害化学物质的过程。
因此,良好的工业气体净化和热力系统能够净化能源,清除高达99% 的有害化学物质,也可冷却气流。
对于无法转向环保能源的企业来说,这是一个很好的选择,可以帮助减少有害化学物质的负面影响。
什么是碳补偿
除了能源洗涤,另一种减少企业对环境影响的方法是碳补偿(carbon offsetting)。
碳补偿是指通过一种活动来平衡碳排放量的过程,这一过程有助于减少工厂的碳排放量。
尽管这可能意味着企业产品可能不得不以更高的价格或更低的利润出售,但是碳补偿有助于减缓全球变暖,保护栖息地,甚至可能在吸引具有新型环保意识的消费者方面大有助益。