生物质能源?
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。属再生能源。据计算,生物质储存的能量为270亿千瓦,比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。19世纪后半期以前,人类利用的能源以薪柴为主。当前较为有效地利用生物质能的方式有: (1) 制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸杆、水、人畜粪便,通过厌氧消化产生可燃气体甲烷,供生活、生产之用。(2) 利用生物质制取酒精。当前的世界能源结构中,生物质能所占比重微乎其微。
1.什么是生物质?什么是生物质能?生物质(biomass)可以理解为自然界通过光合作用产生的一切生命体(动、植、微生物)及其代谢的产物(粪便、秸秆)等。
生物质能(biomass energy)则可以简单地理解为这些生命体里所蕴含的能量,是一种能源。2.身边的生物质能利用 就拿国内来说,已经规模化利用方式有主要有沼气池、生物质发电等。(可能还有堆肥之类的,本身作为热能方向的学生不甚了解)3.生物质能里利用方式固体燃料 例如火力发电厂中与煤混燃发电,或是直接的生物质发电厂发电。存在的问题就是生物质在中国的收集运输成本较高。在欧洲一些国家生物质发电发展的很好,而且生物质已经被制作成颗粒燃料,可以简单的用于日常替代煤。液体燃料 液体燃料的话,主要有通过生化转化、热解等技术产生的生物乙醇、生物柴油等等。曾经,美国向墨西哥大量采购玉米作为燃料生产乙醇,而且采购价格比国内食用采购价还高,导致墨西哥国内市场问题。对这个生化转化有兴趣的话有很多相关的书籍可以了解一下。垃圾焚烧 垃圾焚烧也可以算作生物质能的利用范畴,与之前提到的火电厂不同,其主要问题在于会产生剧毒物质二恶英,但作为迄今为止优秀的垃圾处理方式,已经慢慢推广。同学毕业后就有很多去往深圳能源的垃圾焚烧厂。沼气 其本质也属于生物质生化转化范畴,与发酵之类相关。
1.美国的应用现状
1973年,美国建立区域性生物质能计划,并相继出台了一系列的政策法规,加快生物质能源的发展,为拥有先进的生物质能源技术的开发奠定了基础。2000年,美国设立了生物质能源研发部门,专项拨款,加大投入力度;2012年出台的新农业法案,以财政补贴的形式促进生产燃料乙醇的原材料——玉米的产量增长,玉米价格上涨使得支撑农产品高价的手段得到了加强;并于2013年4月发布《生物质创新计划项目》,将生物质能开发运用到飞机和船只上。
美国生物质直接燃烧发电技术在1979年已得到应用,当年装机容量仅有22MW。近年来得到迅速发展,2010年装机容量达到10400MW。截至2012年底,生物质能源发电量的75%属于直接燃烧发电,总装机容量达到22000MW,有望在2020年突破40000MW。燃料乙醇是目前世界上备受关注的石化燃料代替品,美国燃料乙醇生产居世界第一位,生产原料主要有玉米、马铃薯等,年产乙醇40×108m3,与该乙醇混合的汽油占该国总耗油量的三成以上。
2.欧盟的应用现状
20世纪爆发的三次“石油危机”,引起了世界范围内的能源恐慌,由此各国纷纷制订可再生能源计划,建立安全、清洁、可持续的新能源产业。欧盟各成员国政府颁布了相应的政策法规,对生物质能的研究和开发给予财政支持。
目前欧洲生物质能发展迅速,主要应用领域有转化生物柴油和生物质能发电,在生物质能供暖方面也有较高的市场化水平。欧盟能够成为全球最大的生物柴油生产基地,得益于其在原料生产、加工制造等环节给予的优惠政策。原料主要来自于欧盟各国自产的菜籽油以及进口的棕榈油和豆油,目前年产量已达世界总产量的65%。从2011年开始,欧洲生物柴油产量连续两年下滑,2012年跌至低谷。因此为确保欧洲各国生物柴油行业的持续发展,自2013年起,欧洲各国政府决定对国外进口生物柴油征收临时反倾销税,压制阿根廷和印度尼西亚等出口国对欧洲市场的影响,从而促进了本土产能的增长。
在生物质能发电方面,政府通过建立分离支持给付系统,使得劳动生产者享有45欧元/hm2(公顷)资金补贴,保障各国发展生物质能原料的供应。芬兰在欧洲建立了最大的生物质能发电站,德国和丹麦主要开发热电联产业,到2005年底,德国建成140多个区域热电联发电厂。
生物质能就是所谓的破枝烂叶秸秆等等植物经过压缩而成的燃料。
优点:可持续性高,因为就是树枝树叶枯草秸秆,这些本来都是要烧荒烧掉的,现在做成燃料。
本来还有一个优点是成本低,但是,现在看来也不是很低。
燃烧可以更充分,简单来说就是产生更少的烟和粉尘。
缺点:燃烧设备比较贵。
含氢氧比重还是略大,简单来说就是燃值不太高,相对煤和油等化石能源来说。如果能把生物质能燃料做成机制炭反而变废为宝,极大的减少烧炭带来的污染问题,也能大大降低炭的价格,如果再进一步,就可以把制成的炭经过压合变成煤,极大降低煤炭污染问题,当然,成本比较高。
其实,生物质能燃料是折中办法
生物质能是指利用大气、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。
生物质能的广义概念: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。有代表性的如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。
生物质能的狭义概念: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。
生物质能的优点可分为以下几点
①生物质能可再生,生物质能根本就是来源于太阳能,而太阳能是无穷无尽的,并且通过植物的光合作用,将太阳能转化成化学能,然后储存在生物体内,因此只要确保植物光合作用顺畅进行,就能生产出源源不断的能量。所以说生物质能是可以再生的。
②环境污染小,通常生物质能中含有对环境有害物质的含量非常低,而在植物光合作用过程中,又吸收了大量的二氧化碳,减少了温室气体,并且释放氧气,因此,提倡生物质能的应用,一定程度上促进了大自然的碳循环,对自然界就要很大的益处。
③原料丰富。生物质能源资源丰富,分布广泛。根据世界自然基金会的预计,全球生物质能源潜在可利用量达350EJ/年(约合82.12 亿吨标准油,相当于2009年全球能源消耗量的73%)。
虽然说生物质能的优点如此突出,但是缺点也不是说没有的。
首先,生物质能的生产周期很长,依靠生物自己来获取能源,这个时间本来就不短,而且在后期加工处理中,经常是通过发酵提取等耗时耗力的手段来最终生成能源物质。样的生产效率远远比不上挖掘石油和采集天然气。
其次,生物质能的生产过程复杂,为什么这么说呢,就比如像生产乙醇,使用的是废弃的农作物进行发酵,首先要收购(最好是已经超过了保质期的)农作物,然后再将其放置于发酵罐中进行发酵,在这期间要实时监控发酵罐中的温湿度,发酵出来的原液还需进行多次过滤,提纯,最终才得到目标产物,这样看来,生产过程比单纯的采集天然气等传统的能源生产更加复杂。所以相应的资金投入就会大大增长。
还有,生物质能受地域限制,像一些农业并不太发达的地区,所能利用起来的生物质能就很少,相应的在该地区推广使用生物质能就困难重重,而且又想要在该地区用上生物质能,所需的运输成本也会大大提高。
总的来说,现在大面积推广生物质能还是有很大的困难,但相信在以后 科技 日益发展的情况下,像生物质能这类清洁能源一定会普及到千家万户的。
生物质能是可再生能源,并且最大的优势是变废为宝。如果不处理,秸秆废弃物和畜禽粪污会污染环境,处理好了,可以变成清洁能源以及有机肥。有机肥还田之后实现循环经济。缺点方面就是从经济性角度,如果没有补贴,还不足以实现盈利。当然主要还是因为环保意识以及环保处罚力度不足导致的。
地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃~1300 ℃,天然温泉的温度大多在60 ℃以上,有的甚至高达100℃~户40 ℃。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能,地热由此产生。
我也是抄的 ^-^
问题二:地热能是什么? 地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公英里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公哩的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
划分
离地球表面5000米深,15℃以上的岩石和液体的总含热量,据推算约为14.5×1025焦耳(J),约相当于4948万亿吨(t)标准煤的热量。地热来源主要是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能。按照其储存形式,地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。
地热资源按温度的划分。中国一般把高于150℃的称为高温地热,主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热,通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。截止1990年底,世界地热资源开发利用于发电的总装机容量为588万千瓦,地热水的中低温直接利用约相当于1137万千瓦。
分布
地热能集中分布在构造板块边缘一带,该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度,那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计,每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW・h。不过,地热能的分布相对来说比较分散,开发难度大。
据美国地热资源委员会(GRC)1990年的调查,世界上18个国家有地热发电,总装机容量5827.55兆瓦,装机容量在100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资源也很丰富,但开发利用程度很低。主要分布在云南、 *** 、河北等省区。
世界地热资源主要分布于以下5个地热带:
①环太平洋地热带。世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界,即从美国的阿拉斯加、加利福尼亚到墨西哥、智利,从新西兰、印度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本。世界许多地热田都位于这个地热带,如美国的盖瑟斯地热田,墨西哥的普列托、新西兰的怀腊开、中国台湾的马槽和日本的松川、大岳等地热田。
②地中海、喜马拉雅地热带。欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界,从意大利直至中国的滇藏。如意大利的拉德瑞罗地热田和中国 *** 的羊八井及云南的腾冲地热田均属这个地热带。
③大西洋中脊地热带。大西洋板块的开裂部位,包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。
④红海、亚丁湾、东非裂谷地热带。包括肯尼亚、乌干达、扎伊尔、埃塞俄比亚、吉布提等国的地热田。
⑤其他地热区。除板块边界形成的地热带外,在板块内部靠近边界的部位,在一定的地质条件下也有高热流区,可以蕴藏一些中低温地热,如中亚、东欧地区的一些地热田和中国的胶东、辽东半岛及华北平原的地热田。
问题三:地热能是什么 地球内核的熔融岩浆所具有的热量,一般以温泉的形式释放和利用,火山喷发暂时利用不了
问题四:地热是什么/ 地热是来自地球内部的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃~1300℃,天然温泉的温度大多在60 ℃以上,有的甚至高达100 ℃~140 ℃。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表,于是就有了地热。地热能是一种清洁能源,是可再生能源。
地热来源主要是地球内部长寿命放射性元素(主要是铀238 、铀235 、钍232 和钾40等)衰变产生的热能。地热在地球上有不同的呈现形式。按照其储存形式,地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。
在离地球表面5000米深,15℃以上的岩石和液体的总含热量,据推算约为14.5×1025焦耳(J),约相当于4948万亿吨(t)标准煤的热量。地热资源按温度的高低划分为高中低三种类型。中国一般把高于150℃的称为高温地热,主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热,通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。
问题五:什么是地热能? 这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引发火山爆发及地展的能量。地热能集中分布在构造板块边缘一带,该区域也是火山和地震多发区。
地热能也是太阳能、生物质能等新能源家族中的重要成员,是一种无污染或极少污染的清洁绿色能源。地热资源集热、矿、水为一体,除可以用于地热发电以外,还可以直接用于供暖、洗浴、医疗保健、休闲疗养、农业养殖、纺织印染、食品加工等。此外,地热资源的开发利用可带动地热资源勘查、地热井施工、地热装备生产、水处理、环境工程及餐饮、旅游度假等产业的发展。我国地热资源丰富,开发地热这种新的清洁能源刻不容缓。
地热开发需谨慎地热能的分布相时来说比较分散,开发难度大,开发地热不当也会引发灾难。通常人们认为,地震是由于地球板块的运动引起的,但发生在巴塞尔的一系列轻量级地震表明,人为的原因也能导致地震。瑞士巴塞尔在钻井开采地热过程中引发了里氏3.4级的地震,造成了当地居民的恐慌。由于人类对岩策层附近液体的构成还一无所知,因此至少需要10年的研究才有可能将上述地热能转化成可利用的能量。尽管如此,巨大的地热能前景广阔。
问题六:地热能的优点是什么? 与地热发电相比,地热能的直接利用有三大优点:一是热能利用效率高达50%~70%,比传统地热发电5%~20的热能利用效率高出很多;二是开发时间短得多,且投资也远比地热发电少;三是地热直接利用,既可利用高温地热资源也可利用中低温地热资源,因之应用范围远比地热发电广泛。当然,地热能直接利用也受到热水分布区域的限制,因为地热蒸汽与热水难以远距离输送
问题七:说说地热能有什么用途 代替煤炭做地暖使用,望采纳
问题八:地热能是什么? 地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公英里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公哩的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
划分
离地球表面5000米深,15℃以上的岩石和液体的总含热量,据推算约为14.5×1025焦耳(J),约相当于4948万亿吨(t)标准煤的热量。地热来源主要是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能。按照其储存形式,地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。
地热资源按温度的划分。中国一般把高于150℃的称为高温地热,主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热,通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。截止1990年底,世界地热资源开发利用于发电的总装机容量为588万千瓦,地热水的中低温直接利用约相当于1137万千瓦。
分布
地热能集中分布在构造板块边缘一带,该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度,那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计,每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW・h。不过,地热能的分布相对来说比较分散,开发难度大。
据美国地热资源委员会(GRC)1990年的调查,世界上18个国家有地热发电,总装机容量5827.55兆瓦,装机容量在100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资源也很丰富,但开发利用程度很低。主要分布在云南、 *** 、河北等省区。
世界地热资源主要分布于以下5个地热带:
①环太平洋地热带。世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界,即从美国的阿拉斯加、加利福尼亚到墨西哥、智利,从新西兰、印度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本。世界许多地热田都位于这个地热带,如美国的盖瑟斯地热田,墨西哥的普列托、新西兰的怀腊开、中国台湾的马槽和日本的松川、大岳等地热田。
②地中海、喜马拉雅地热带。欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界,从意大利直至中国的滇藏。如意大利的拉德瑞罗地热田和中国 *** 的羊八井及云南的腾冲地热田均属这个地热带。
③大西洋中脊地热带。大西洋板块的开裂部位,包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。
④红海、亚丁湾、东非裂谷地热带。包括肯尼亚、乌干达、扎伊尔、埃塞俄比亚、吉布提等国的地热田。
⑤其他地热区。除板块边界形成的地热带外,在板块内部靠近边界的部位,在一定的地质条件下也有高热流区,可以蕴藏一些中低温地热,如中亚、东欧地区的一些地热田和中国的胶东、辽东半岛及华北平原的地热田。
问题九:地热能是什么 地热是来自地球内部的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200oC~1300 oC,天然温泉的温度大多在60 oC以上,有的甚至高达100 oC~140 oC。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表,于是就有了地热。地势能是一种清洁能源,是可再生能源,其开发前景十分广阔。
地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃~1300 ℃,天然温泉的温度大多在60 ℃以上,有的甚至高达100℃~户40 ℃。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能,地热由此产生。
我也是抄的 ^-^
问题十:地热能的优点是什么? 与地热发电相比,地热能的直接利用有三大优点:一是热能利用效率高达50%~70%,比传统地热发电5%~20的热能利用效率高出很多;二是开发时间短得多,且投资也远比地热发电少;三是地热直接利用,既可利用高温地热资源也可利用中低温地热资源,因之应用范围远比地热发电广泛。当然,地热能直接利用也受到热水分布区域的限制,因为地热蒸汽与热水难以远距离输送
非洲拥有良好的太阳能、水能、生物质能的发展条件。居各大洲第二位,第一位为亚洲。
非洲拥有较好的清洁能源资源,如风能、水能、地热能、生物质能和太阳能,完全未经开发。目前,只有1%的地热和10%的水电潜力被开发。
在地球上面,我们之前的“蒸汽时代”,靠的是煤作为燃料。但是,缺点很明显,比如说煤的数量有限,属于不可再生能源,而且燃烧后会产生污染环境的气体,对我们的地球家园影响十分地不好。所以,我们发现出了一种清洁能源,那么它就是生物质能,它有很多优点,当然也有许多缺点,下面我就来列举一下。
优点:
1、取之不尽,用之不竭。
生物质能是一种十分清洁的能源,它是如何形成地呢?它就是将太阳能以化学能地形式储存在生物体内的一种能量形式。太阳能,我们都知道,取之不尽用之不竭,地球上的生物也有很多,所以这种能源是无穷无尽的,它不像煤一样,总有一天会用完。
2、是一种很清洁的能源。
生物质能由于它独特的特性,使用后不会产生有害气体。而且它是植物通过光合作用而产生的一种能源,使用后产生的二氧化碳能够参与到光合作用当中,能够在自然界中循环,不会对自然界产生伤害。生物质能的使用,符合绿色发展的理念,是一种十分清洁的能源。
但是,任何事物都有利弊,生物质能除了以上优点以外,还有以下缺点。
1、热值低。
与煤炭产生的热量相比,生物质能产生的热值实在是低。燃烧相同质量的煤与生物质,生物质产生的能量或许只有煤的三分之一。
2、建造成本高。
不像燃烧煤炭或其他物质一样,只需要一把火即可。但是要想生物质能投入使用,需要建设很多措施,所以,使用生物质能建设成本很高。
总之,我认为,我们还是要大力发展生物质能的,尽管它现在依然有许多缺点,但是,随着技术的提高,我相信这些缺点会被解决。
目前,生物燃料主要被用于替代化石燃油作为运输燃料,如替代汽油的燃料乙醇和替代石油基柴油的生物柴油。在化石燃料储量逐步下降、环境保护日益严峻的背景下,生物燃料受到各国政府的高度重视。欧盟委员会积极推进生物燃料发展,制定了2015年生物燃料占运输燃料消费总量8%的目标。美国通过法律手段强制在运输燃料中添加生物燃料,具体比例是柴油中添加2%的生物柴油,汽油中添加5%的燃料乙醇。据调查数据统计,2011年8月16日,美国白宫宣布推出一项总额为5.1亿美元的计划,由农业部、能源部和海军共同投资推动美国生物燃料产业的发展。英国政府从2006年起要求生产运输燃油的能源企业必须有3%的原料是来自可再生资源,并且比例将逐年提高。根据国际能源机构(IEA)的数据,2010年全球生物燃料日产量为182.2万桶,2011年降至181.9万桶。 作为应对气候变化战略的一部分,西欧和北美政府强制要求,在未来15年里汽油和柴油中要添加更多的生物燃料组分。修改后的欧盟燃料质量法规定,欧盟汽油中可再生乙醇的含量将从5%倍增至10%,欧盟各国将在加油站出售这种命名为E10的汽油。
世界对生物柴油的需求量有望从2006年的690万吨增长至2010年的4480万吨。到2010年,亚洲有望超过北美、中欧和东欧,成为仅次于西欧的世界第二大生物柴油生产地区。全球生物柴油工业呈现快速增长,2000~2005年产能、产量及消费量年均增长率约为32%,而到2008年产能和需求增速更快,年均增速将分别达到115%和101%,甚至更高。2005~2010年全球生物柴油生产模式也将发生变化,2005年西欧生物柴油产量占全球总产量的75%,2010年将减少至低于40%,主要原因是以亚洲为首的其他地区产量增速加快,亚洲将可能成为第二大生物柴油生产地区,其次是北美地区。从消费情况来看,2005年德国占全球消费量的61%,其他消费国家主要包括法国、美国、意大利和巴西,其消费总和只占到全球消费量的11%。2010年,美国可能成为全球最大的生物柴油市场,占全球消费量的18%,新的大型消费市场将出现在中国和印度,其他国家的消费总和将占到全球消费量的44%。生物燃料的原料来源成为生物燃料可持续发展的重要课题。
东南亚正在崛起成为一个主要的生物柴油生产基地,到2010年更有望成为世界上领先的供应地区。东南亚各国政府和企业纷纷斥巨资发展生物柴油工业,在建的生物柴油工厂遍及各地,也因此成为未来西欧和北美地区生物柴油的主要供货地。棕桐油是东南亚最丰富的自然资源之一,将成为该地区发展生物柴油工业的主要原料。同时,该地区还计划将大量土地开发为新的油棕种植园。东南亚生物柴油工业发展最快的是马来西亚,然后是泰国和印尼,马来西亚和印尼的粗棕榈油合计产量大约占到全球产量的85%。
泰国能源部去年5月份开始实施一项到2012年使生物柴油产量达到255万吨的计划。马来西亚政府表示,2007年,该国生物柴油产量将翻一番多,达到110万吨,工厂将由3家增加至今年的22家,到2008年将达到29家,到2010年,马来西亚生物柴油产量将达到330万吨,成为仅次于美国和德国,与印度并列的世界第三大生物柴油生产国。印尼政府表示,该国生物柴油产量有望从2006年的18万吨增长至2007年的75万吨,到2008年将达到120万吨,该国的生物柴油工厂将由4家增加至今年的15家,到2008年将达到23家。到2010年,印尼和泰国的生物柴油年产量都将达到约130万吨。 目前,巴西所有车用汽油均添加20%~25%的燃料乙醇,并且已有大量使用纯燃料乙醇的汽车。除在本国大力发展生物乙醇工业之外,巴西还积极开展国际“乙醇外交”。今年3月,巴西与美国签订了在西半球鼓励生产和消费乙醇的协定。此外,还同意大利和厄瓜多尔签订了共同开发乙醇项目的合作协定。中国限制使用玉米加工生物燃料之后,引起了巴西工业界的广泛关注,巴西农业部1995年就表示关注中国推广使用乙醇汽油的行动,希望与中国在发展乙醇燃料方面进行广泛的合作。
美国从上世纪70年代开始利用其耕地多、玉米产量大的优势,发展燃料乙醇,目前以玉米为原料生产燃料乙醇的生产工艺已经基本成熟。今年年初布什表示,美国到2012年法定的可再生和替代性能源的总量目标是要达到75亿加仑,到2017年达到350亿加仑,而当前的替代能源每年产量是40亿加仑。因此美国玉米价格节节攀升。随着对燃料汽油需求的不断增加,美国的乙醇加工项目也不断上马,2004—2005被用于生产乙醇的玉米总量是13.23亿蒲式耳,2005~2006达到21.5亿蒲式耳,美国农业部预计,2007年将会有约32亿蒲式耳玉米用于加工成燃料乙醇。
一些企业正在致力于将非粮食类或废弃生物质如秸秆等转化为乙醇,以帮助解决原料供应问题。以木质纤维素为原料生产生物乙醇是技术开发的焦点。木质纤维素来源于农业废弃物(如麦草、玉米秸秆、玉米芯等)、工业废弃物(如制浆和造纸厂的纤维渣)、林业废弃物和城市废弃物(如废纸、包装纸等)。目前世界各国研究利用木质纤维素发酵生产乙醇的科研机构都围绕着这几大关键技术进行攻关,但是目前世界上还没有一家工业规模利用纤维质原料生产燃料乙醇的企业。其主要障碍是酶解成本过高、缺乏经济可行的发酵技术。因此,技术路线的优化组合问题、生产过程中成本降低的问题以及乙醇废糟的综合利用等问题,需要解决。
养殖藻类是另一个潜在的生物燃料原料。一些企业正在开发从藻类中产业化生产合成气和氢气的体系。绿色燃料技术公司与亚利桑那公共服务公司合作,利用以天然气为原料的发电厂排出的二氧化碳养殖可以转化为生物柴油或生物乙醇的藻类。绿色燃料技术公司的技术去年在亚利桑那州的一个发电厂进行了中试并获得了巨大成功。公司计划将该项目范围扩大,并于2008年在亚利桑那州开始商业化生产,然后扩展至澳大利亚和南非。 我国玉米资源比较丰富,2006年产量1.44亿吨,居世界第二位,玉米秸秆年产量达6亿多吨。在全球高度关注能源危机,关注可再生资源开发利用的大背景下,以玉米为原料生产的燃料乙醇、玉米乙烯及其衍生物、可降解高分子材料等,成为企业竞相开发和投资的热点。2006年,我国可再生能源年利用量已达到1.8亿吨标准煤,约为一次能源消费总量的7.5%。掺入10%燃料乙醇的乙醇汽油成为中国能源替代战略的着力点之一。
2001年国内酒精原料中玉米占原料总量的比重为59%,到2006年,这一比重已经上升到79%。目前有关部门正着手研究、开发汽车用甘蔗燃料乙醇。目前我国甘蔗年产量在8500万吨左右,仅产食用酒精50多万吨。若技术攻关成功,成本控制得当,用甘蔗生产燃料乙醇,将会有很好的发展前景。但问题在于,我国甘蔗种植面积十分有限,主要集中在广西、云南等少数几个省份,而且随着国内食糖消费量大幅增加,价格也将一路上扬,生产成本将可能大大高于玉米制造燃料乙醇。国家发改委相关人士也表示,继续推广乙醇汽油是大势所趋,非粮生物能源如红薯、木薯、甜高粱、纤维质乙醇是今后发展的重点,将加大这方面的科研投入力度。而另一方面,相关部委紧急叫停玉米加工乙醇后,政府仍会继续“适度”发展燃料乙醇行业,坚持能源与粮食双赢,在确保粮食安全的前提下,国家会采取一些财税扶持政策,支持燃料乙醇的生产和使用。
(一)我国大型集团公司积极进行生物燃料的研究开发及生产
2006年11月,中国石油集团与四川省签订合作开发生物质能源框架协议,双方将以甘薯和麻疯树为原料发展生物质能源,“十一五”期间将建成60万吨/年燃料乙醇、10万吨/年生物柴油项目。2006年12月,中石油又与云南省签署框架协议,在以非粮能源作物为原料制取燃料乙醇、以膏桐等木本油料植物为原料制取生物柴油等方面进行合作。2007年初,中石油与国家林业局就发展林业生物质能源签署合作框架协议,并正式启动云南、四川第一批能源林基地建设。作为我国石油能源行业的巨头,中石油在生物质能源的频频出手令人瞩目,充分显示了生物质能源对中石油集团发展的战略重要性。中石油总经理蒋洁敏表示,“十一五”末,中石油非粮乙醇年生产能力将超过200万吨/年,达到全国产量的40%以上,同时形成林业生物柴油每年20万吨/年的商业化规模,并建设生物质能源原料基地40万公顷以上。
无独有偶,中粮集团近年也将生物质能源发展提到了战略重地的高度,一时间与中石油并驾齐驱,成鏖战之势。2007年4月6日,紧随中石油之后,中粮集团与国家林业局签署《关于合作发展林业生物质能源框架协议》,双方将重点建设一批能源林基地,开发利用林业生物柴油、燃料乙醇和木本食用油三大产品。
中粮集团在燃料乙醇、生物柴油等方面频频重拳出击,进行企业并购。目前,国家发改委先后批准建设的4套燃料乙醇生产装置。2006年国家审批第5个燃料乙醇生产装置,也是唯一的一个非粮作物燃料乙醇装置——广西15万吨/年木薯乙醇项目正在建设中。
2006年7月,中石化在攀枝花建设了一座10万吨/年的生物柴油装置,配套的能源林基地为40万~50万亩。同月,中石化总投资约1800万元、规模为2000吨/年生物柴油的试验装置在河北建成。2007年4月13日,中石化与中粮集团签订《关于发展中国生物质能源及生物化工的战略合作协议书》,共同发展生物质能源及生物化工,双方将在未来5年内合作建设100万~120万吨/年燃料乙醇的生产装置。
尤其值得注意的是,在政府的帮助下,一些中国公司在海外开办生物燃料加工厂。例如,一家中国企业在尼日利亚投资9000万美元开生物乙醇加工厂,以木薯作原料,年产15万吨,北京出资85%,15%由尼日利亚政府负担。2007年4月12日,国家科技部与意大利环境国土与海洋部签署协议:武汉的生物柴油公司与意大利有关单位合作,在武汉兴建一条将餐馆产生的潲水油、地沟油等废弃油脂,加工成为生物柴油的生产线。这条生产线建成投产后每年可生产3万吨生物柴油,生产成本在5000元/吨左右,与石油柴油相当,发展前景看好。该项目在武汉实施成功后还将向我国的其他大中城市推广。
(二)国家鼓励以非粮食作物进行生物燃料的研发及生产,企业积极响应
国家发改委2006年12月18日下发的《关于加强玉米加工项目建设管理的紧急通知》明确提出,我国将坚持非粮为主积极稳妥推动生物燃料乙醇产业发展,并立即暂停核准和备案玉米加工项目,对在建和拟建项目进行全面清理。通知要求,“十五”期间建设的4家以消化陈化粮为主的燃料乙醇生产企业,未经国家核准不得增加产能。
相关部委鉴于目前危及粮食安全的严峻形势对国内一些地方盲目发展玉米加工乙醇能力的态势实施紧急刹车,令生产企业猝不及防。粮食问题直接关系到整个社会与国家经济的稳定,这也许是国家部委对发展玉米加工乙醇能力紧急刹车的最根本原因。去年玉米和大豆的国际期货价格大幅飙升,受此影响,国内市场的玉米价格也一路走高,国内四大定点乙醇生产厂全部亏损,为了不进一步刺激玉米需求,国家发改委此前已经叫停了一些中小乙醇生产项目。
国家现在和将来都不会鼓励用玉米大规模发展燃料乙醇和工业酒精,但我国有6亿多吨的农作物秸秆,应该展开规模化利用,还有北方的甜高粱及南方的木薯等非粮作物都在国家鼓励利用之列。寻找玉米替代资源,企业已经开始行动。
中粮集团正努力发展木薯、甜高粱和纤维素乙醇,中粮集团的广西15万吨/年木薯乙醇项目正在建设中,计划在今年投产;甜高粱乙醇正在中试阶段,分别在广西桂林和内蒙古五原建设了液态发酵和固态发酵中试装置;在黑龙江肇东建立了500吨/年的纤维素乙醇中试装置,目前正改造生产装置,优化工艺流程,为万吨级工业示范装置的建设奠定基础。到2010年,中粮集团将年产燃料乙醇310万吨,其中玉米乙醇占42%、木薯乙醇占26%、红薯及甜高粱等为原料的乙醇占32%。 诚然,我国有丰富的非粮生物质资源有待开发利用,除了有农作物秸秆、甜高粱、木薯、红薯处,还有甘蔗、甜菜、芒草、柳枝稷等。但这些作物普遍存在收集、贮运的难题,生产中又有技术、工艺、设备不成熟等诸多问题,另外农业生产的季节性和工业化生产连续性的矛盾也是制约非粮食乙醇发展的主要因素。
(一)乙醇燃料的推广促使粮食价格上涨
让人担忧的迹象频频出现。世界一些积极推广乙醇燃料的国家粮食已在上涨,比如美国、巴西、墨西哥和中国等国家。以美国为例,用玉米生产乙醇对粮价上涨起到了促进作用。2006年8月,购买1蒲式耳(等于35.238升)玉米要付2.09美元,但2006年9月、10月、11月和12月,这个价格分别上涨到2.2美元、2.54美元、2.87美元和3美元。2006年美国乙醇燃料工业消耗了美国20%左右的玉米,今年预计增加至25%以上。
在中国,掺入10%乙醇的乙醇汽油成为中国能源替代战略的重要目标,但是粮食和粮食产品与乙醇燃料的争夺也日趋白热化。专业研究机构预测,“十一五”期间,中国玉米缺口在350万吨左右,将由玉米的净出口国转变为净进口国,而加工企业抢购粮源必然会使玉米价格扶摇直上。此外,与其他国家不同的是,中国的玉米都是非转基因,非常适合人畜食用,用来生产乙醇燃料显然大材小用。
(二)反对声音渐起,有研究认为乙醇燃料加剧了环境污染
世界范围内已经有多项研究表明,被标榜为绿色的乙醇燃料并非如人所愿可以保环境,而是更加剧了环境污染。美国斯坦福大学大气科学家马克·雅各布森等人的研究结果表示,乙醇燃料对人和生物健康损害比人们以前想象的还要大,以乙醇为燃料的车辆可能导致更多人罹患或死于呼吸系统疾病。如果用以乙醇为燃料的车辆替代所有的轿车和卡车,美国死于空气污染的人数将增加4%。证明乙醇燃料不“绿”反“黑”的研究结果并非孤例。美国华盛顿州立大学的生物学家伯顿·沃恩的研究小组通过实际调查发现,生产乙醇的过程中造成了另一种环境污染,减少生物多样性和增加土壤的侵蚀。另外,即使用非粮食作物甘蔗来生产乙醇,也要消耗很多的水,每处理1吨甘蔗需要用水3900升(3.9吨水),对环境又增加了负担。
(三)生物乙醇产出效率较低
目前世界上普遍用玉米生产生物乙醇,但是产出效率比较低。即使技术最先进的工厂用100kg玉米也只能生产出约45L乙醇,而且在生产乙醇和栽培玉米等原料作物过程中消耗的能量相当于所产乙醇产生能量的80%,同时也会排放二氧化碳。科学家经过系统测算之后,对生物燃料的经济性产生了疑问。
生物燃料在生产过程中所消耗的能源比它们所能够产生的能源要多,并且生产成本高于它们所替代的石油燃料。能源成本首先包括种植作物所需的化肥,也包括进行转化所需的水、蒸汽及电力。经济成本包括人工、除草剂、灌溉与机械以及化肥。与汽油相比能量密度较低的乙醇还增加了运输成本,并降低了发动机效率。玉米、柳枝稷、木质纤维素、大豆及葵花油等多种生物燃料原料植物的能源与经济性逆差是相似的。所有植物生长都需要二氧化碳,当这些植物作为燃料或者转化为其他用于燃烧用途的燃料时会被再次释放出来。从这个意义上说,生物质对碳吸收与排放的影响是中性的。不过,这没有将耕种、施肥、施杀虫剂、运输、干燥以及转化为可用燃料的过程中的能源消耗考虑进去。其中,化肥是消耗能源的主要方面,工业固氮生产氨的Haber-Bosch工艺需要消耗大量能源,大约每吨氨需要3100万英热单位的能源,如果原料不是天然气,而是煤,或者采用需部分氧化的其他工艺,则每吨氨需要4100万英热单位的能源。磷肥与钾肥生产过程中所消耗的能源要低许多(主要是在机械开采、粉碎、干燥等环节)。化肥在生物乙醇、生物柴油生产过程所消耗的能源中分别占45%、24%。在生物柴油的生产过程中,需要与甲醇进行酯交换反应,而这也要占到所消耗能源的35%。 我国正在拟订生物能源替代石油的中长期发展目标,到2020年,生物燃料生产规模达到2000万吨,其中生物乙醇1500万吨、生物柴油500万吨。如果进展顺利,到2020年,达到3000万吨以上。2006年我国进口石油1.4亿吨,预计2010年进口2亿吨,2020年进口3亿吨。这就能够在2020年以前把我国石油的对外依存度控制在50%以下,提高我国能源安全。中国的生物燃料很丰富,秸秆和林业采伐加工剩余物有10亿吨,合5亿吨标准煤,还有900万公顷木本油料林和薪碳林,30多种油料树种。
“十一五”我国将投入1010亿美元,到2020年实现生物能源占交通能源需要的15%,即1200万吨。我国还计划到2010年种植1300万公顷麻疯树,从中提取600万吨生物柴油。柴油机燃料调合用生物柴油(BDl00)生产标准近日正式颁布,于2007年5月1日实施。这必将大大促进我国生物燃料产业的发展。
但是为避免对粮食生产威胁,我国发展燃料乙醇也正在从粮食为主的原料路线向非粮转变,当然,作为调节粮食供需余缺的手段,玉米燃料乙醇仍将保持适度的规模。从大方向来看,不能再用粮食做燃料乙醇。用非粮物质替代石油将是长远的方向。我国农村劳动力丰富,在田头地角都可以种植纤维素原料植物,更有条件发展。
当2008年国际油价重挫曾一度冲破40美元之时,作为替代能源之一的燃料乙醇的发展前景也令人担心。但燃料乙醇拥有清洁、可再生等特点,可以降低汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放。未来我国燃料乙醇行业的重点是降低生产成本、减少政府补贴,为此,制定生物燃料乙醇生产过程的消耗控制规范,及产品质量技术标准,统一燃料乙醇生产消耗定额标准,包括物耗、水耗、能耗等,是降本增效的有力手段。而未来我国燃料乙醇行业发展的方向是如何实现非粮乙醇的规模化。因此,决定未来燃料乙醇发展前景的关键是成本和技术。
未来,中国政府还将继续适度发展燃料乙醇行业。“十一五”期间,中国燃料乙醇的潜在市场规模将急剧扩大。以中国四家燃料乙醇生产企业的产能来看,远远不能满足未来国内对燃料乙醇的需求,燃料乙醇装置产能扩张不可避免。因此计划到“十一五”末,国内乙醇汽油消费量占全国汽油消费量的比例将上升到50%以上,这意味着届时中国燃料乙醇的产能和产量将会有一个质的飞跃。 中国在生物燃料方面的政策扶持相对较晚,近年随着政府的重视,生物燃料技术迅速提高,市场竞争日趋激烈。截至2010年底,我国生物质固体成型燃料年利用量为50万吨左右,非粮原料燃料乙醇年利用量增加20万吨,生物柴油年产量为50万吨左右。根据《可再生能源中长期发展规划》和《可再生能源发展“十一五”规划》,国家确定的“十一五”生物质能的发展目标为:到2010年,生物质固体成型燃料年利用量达到100万吨,增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万吨,生物柴油年利用量达到20万吨。可见我国生物燃料的发展规模距离之前的规划相去甚远,生物质固体成型燃料只完成了1/2,非粮燃料乙醇则仅完成了既定目标的10%左右。总的来说,我国“十一五”期间生物质能源的利用出现“虎头蛇尾”的情况,究其原因主要是国家产业扶持政策没有跟上。截至2012年4月中旬,《可再生能源发展“十二五”规划》已上报国务院,但仍未正式发布。《规划》已初定我国2015年生物燃料乙醇年利用量达到500万吨,与“十一五”的规划目标相比翻了一倍多生物柴油年利用量为100万吨。
为了“十二五”期间不重蹈覆辙,我国有关部门正在积极制定应对措施。根据《可再生能源中长期发展规划》,到2020年,我国生物柴油年利用量达到200万吨,生物燃料乙醇年利用量达1000万吨。而由于化石能源的有限性,开发新型能源已上升为各国的能源战略。目前全球原油可采年限约为46年,而我国石油可采年限仅为15.62年。发展替代能源是解决我国能源供应紧张问题的有效途径。虽然由于原料短缺及价格高涨等原因,目前我国生物柴油的产能利用率较低,有些企业处于部分停产甚至完全停产状态,但随着国家产业扶持政策的出台,“十一五”期间生物燃料“先热后冷”的局面将不再出现,生物柴油行业必将得到长远的发展。
生物质能的特性包括如下:
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SOpNOi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。
生物质能是指能够当作燃料或者工业原料,活着或刚死 去的有机物。生物质能最常见于动植物所制造的生物燃料,或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。也包括以生物可降解的废弃物制造的燃料。但那些已经变质成为煤炭或石油等的有机物质除外。
许多的植物都被用来生产生物质能,包括芒草、柳枝 稷、麻、玉米、杨树、柳树、甘蔗和棕榈树。一些特定采用的植物通常都不是非常重要的终端产品,但却会影响原料的处理过程。因为对能源的需求持续增长,生物质能的工业也随着水涨船高。
虽然化石燃料原本为古老的生物质能,但是因为所含的碳已经离开碳循环太久了,所以并不被认为是生物质能。燃烧化石燃料会排放二氧化碳至大气中。
生物质能的主要利用形式包括直接燃烧和发电、生物质裂解与干馏、生物质致密成型、生物质气化及发电、生物质热解液化、燃料乙醇、生物柴油 、能源作物。
1、直接燃烧和发电:直接燃烧大致可分炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾焚烧和致密成型燃料燃烧四种情况。我国小型生物质燃烧发电也已商业化,南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东、广西两地共有小型发电机组380台,总装机容量达800兆瓦,云南省也有一些此类电厂。
2、生物柴油:目前我国生物柴油研究开发尚处于起步阶段。先后有上海内燃机研究所和贵州山地农机所、中国农业工程研究设计院、辽宁省能源研究所、中国科技大学、河南科学院化学所、华东理工大学、云南师范大学农村能源工程重点实验室等单位都对生物柴油作了不同程度的研究,并取得可喜的成绩。
3、生物质致密成型:致密成型燃料燃烧是把生物质固化成型后再采用传统的燃煤设备燃用,主要优点是将分散和疏松的生物燃料进行集中和加密,以便于储存和运输,使之成为便捷和清洁高效的能源。主要缺点是生产成本偏高。
4、生物质气化及发电:我国已开发出多种固定床和流化床小型气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝等为原料生产燃气,热值为4~10兆焦/立方米。
目前用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处。兆瓦级生物质气化发电系统已推广应用20多套。“十五”期间,按照国家高科技发展计划(863计划)已建成4兆瓦规模生物质气化发电的示范工程。
5、能源作物:能源作物种植是近期发展起来的新型产业,是随着生物质能开发与利用的不断深入和扩大逐步形成的。能源作物是指各种用以提供能源的植物,通常包括速生薪炭林、能榨油或产油的植物、可供厌氧发酵用的藻类和其它植物等。
许多能源作物是自然生长的,收集比较困难。现在人们有意识地培育一些能源作物,经过嫁接、驯化、繁殖,不断提高产量,以满足对能源不断增长的需要。甜高粱就是一种很好的能源作物。