生物質利用
生物質能(biomass energy ),就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式,即以生物質為載體的能量.它直接或間接地來源於綠色植物的光合作用,可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料,取之不盡、用之不竭,是一種可再生能源,同時也是唯一一種可再生的碳源.
生物質能的利用主要有直接燃燒、熱化學轉換和生物化學轉換等3種途徑.生物質的直接燃燒在今後相當長的時間內仍將是我國生物質能利用的主要方式.當前改造熱效率僅為10%左右的傳統燒柴灶,推廣效率可達20%-30%的節柴灶這種技術簡單、易於推廣、效益明顯的節能措施,被國家列為農村新能源建設的重點任務之一.生物質的熱化學轉換是指在一定的溫度和條件下,使生物質汽化、炭化、熱解和催化液化,以生產氣態燃料、液態燃料和化學物質的技術.生物質的生物化學轉換包括有生物質-沼氣轉換和生物質-乙醇轉換等.沼氣轉化是有機物質在厭氧環境中,通過微生物發酵產生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣、乙醇轉換是利用糖質、澱粉和纖維素等原料經發酵製成乙醇.
❷ 生物質能的利用主要有哪三種途徑
生物質(biomass)是指通過光合作用而形成的各種有機體,包括所有的動植物和微生物。生物質能則是太陽能以化學能形式儲存在生物質中的能量形式,它一直是人類賴以生存的重要能源之一,是僅次於煤炭、石油、天然氣之後第四大能源,在整個能源系統中佔有重要的地位。生物質種類繁多,分別具有不同特點和屬性,利用技術復雜、多樣,縱觀國內外生物質利用技術,均是將其轉換為固態、液態和氣態燃料加以高效利用,主要途徑有:[2] 1、直接燃燒技術包括戶用爐灶燃燒技術,鍋爐燃燒技術、生物質與煤的混合燃燒技術,以及與之相關的壓縮成型和烘焙技術。 2、生物轉化技術小型戶用沼氣池、大中型厭氧消化。 3、熱化學轉化技術包括生物質氣化、干餾、快速熱解液化技術。 4、液化技術包括提煉植物油技術、製取乙醇、甲醇等技術 5、有機垃圾能源化處理技術。
❸ 生物質的利用現狀
中國對生物質能源利用極為重視,己連續在四個國家五年計劃將生物質能利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目,開展了生物質能利用技術的研究與開發,如戶用沼氣池、節柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質壓塊成型、氣化與氣化發電、生物質液體燃料等,取得了多項優秀成果。政策方面,2005年2月28日,第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過了《可再生能源法》,2006年1月1日起已經正式實施,並於2006年陸續出台了相應的配套措施。這表明中國政府已在法律上明確了可再生能源包括生物質能在現代能源中的地位,並在政策上給予了巨大優惠支持。2007年,國家發展與改革委員會制訂的《中國對應氣候變化國家方案》確認,2010年後每年將通過發展生物質能源減少溫室氣體排放0.3億噸CO2當量。因此,中國生物質能發展前景和投資前景極為廣闊。
中國已經開發出多種固態填充床和流化床氣化爐,以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產燃氣。2006年用於木材和農副產品烘乾的有800多台,村鎮級秸稈氣化集中供氣系統近600處,年生產生物質燃氣2,000萬立方米。
近年來,中國生物油技術的開發取得較大進展。2013年4月24日,中國成功地進行了首次1號生物航空煤油飛機試飛。 這使中國成為繼美國、法國和芬蘭之後,第四個擁有這項技術的國家。該技術以生物質或廢棄食用油為原料,通過轉化和提純製造航空煤油等高附加值產品。它不僅在技術上可行,也為解決所謂「地溝油」迴流餐桌的問題提供了新的技術途徑。目前面臨的成本問題有望在大規模量產時逐步解決。
總體而言,中國生物質能源技術的發展和市場發育還不夠完善,生物質能利用技術的整體技術水平與發達國家還有差距,市場亟需規范。但隨著環保立法的加強和技術進步,生物質能源行業將會得到快速發展。
❹ 生物質能的利用方式
1.生物質氣化集中供氣:秸稈、樹枝等生物質原料通過干餾熱解或部分氧化等工藝,形成可燃氣,通過管道輸送到用戶。特點:清潔、方便、技術相對比較成熟,燃起熱值基本滿足農戶做飯、取暖的需要。但投資相對較大,運行維護需要一定費用,原料制氣過程中產生焦油等副產品,無人回收,很難處理。
2.戶用生物質氣化爐:秸稈、樹枝等切碎後裝添進專用爐具。特點:一次性投資較少,農戶自己操作,原料沒有成本。但爐具質量不穩定,使用也需要一定技術。
3.生物質顆粒燃料:秸稈、樹枝等在加工廠經過粉碎加壓製成比較緊實的燃料塊,通過專用爐具可做飯、取暖。特點:清潔、方便。但和傳統的直接燃燒秸稈比,燃料比較貴,和煤比,熱值低。
此外,還有傳統的沼氣利用方式,有大型沼氣池集中供氣和戶用小型沼氣池兩種
❺ 人們對生物質能的利用都有哪些
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源,它是僅次於煤炭、石油和天然氣而居於世界能源消費總量第四位的能源,在整個能源系統中佔有重要地位。有關專家估計,生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分,到21世紀中葉,採用新技術生產的各種生物質替代燃料將佔全球總能耗的40%以上。
目前人類對生物質能的利用,包括直接用做燃料的有農作物的秸稈、薪柴等;間接作為燃料的有農林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等,它們通過微生物作用生成沼氣,或採用熱解法製造液體和氣體燃料,也可製造生物炭。生物質能是世界上最為廣泛的可再生能源。
據估計,每年地球上僅通過光合作用生成的生物質總量就達1440億~1800億噸(乾重),其能量約相當於20世紀90年代初全世界總能耗的3~8倍。但是尚未被人們合理利用,多半直接當薪柴使用,效率低,影響生態環境。現代生物質能的利用是通過生物質的厭氧發酵製取甲烷,用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭,用生物質製造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技術培育能源植物,發展能源農場。
❻ 如何利用好生物質能
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源,它是僅次於煤炭、石油和天然氣而居於世界能源消回費總量答第四位的能源,在整個能源系統中佔有重要地位。有關專家估計,生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分,到21世紀中葉,採用新技術生產的各種生物質替代燃料將佔全球總能耗的40%以上。
目前人類對生物質能的利用,包括直接用做燃料的有農作物的秸稈、薪柴等;間接作為燃料的有農林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等,它們通過微生物作用生成沼氣,或採用熱解法製造液體和氣體燃料,也可製造生物炭。生物質能是世界上最為廣泛的可再生能源。
據估計,每年地球上僅通過光合作用生成的生物質總量就達1440億~1800億噸(乾重),其能量約相當於20世紀90年代初全世界總能耗的3~8倍。但是尚未被人們合理利用,多半直接當薪柴使用,效率低,影響生態環境。現代生物質能的利用是通過生物質的厭氧發酵製取甲烷,用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭,用生物質製造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技術培育能源植物,發展能源農場。
❼ 生物質的應用是什麼
生物質的應用包括大量至關重要的而且常常可以反映政策的內容,包括能源、環境、農業、全球貿易、交通運輸和土地使用規劃等,這些內容極為復雜。生物質是極為豐富且有多種用途的可再生資源,目前佔全球初級能源供應12%的份額,也佔到了歐洲共同體初級能源供應的4%。各種假設與預測表明,2030—2050年,生物質在全球能源需求中將會達到15%~35%的比重。到2030年,歐洲共同體的初級生物能源潛力總量將達2.5億~2.9億噸石油當量,而在2003年,僅為0.69億噸石油當量。
生物質燃料生產可能的途徑
然而,如果沒有任何補貼,生物質往往會無法與今天廣泛使用的用於發電或汽車燃料的化石燃料競爭。但是,這種缺憾可能會變得並不重要,在能源供給中,生物質將會具有更大的潛能。
用生物質作為一種能量資源是自然碳循環的一部分,因為燃燒時釋放到大氣層中的二氧化碳量基本上等於在光合作用光合作用是指在生物體內從光能轉化為化學能的一系列酶—催化劑過程。它的初始物質是二氧化碳和水,能量來源是光(電磁、輻射);而終端產物是氧(含有能量的)和碳水化合物,如蔗糖、葡萄糖、澱粉。這一過程是可以論證的最重要的生物化學途徑,因為地球上所有的生物都直接或間接地依靠這種作用。這是一種發生在較高等植物、藻類以及細菌(如藍藻)體內的一種復雜的過程。中被生物質所吸收的量。培育和轉化生物質給料(指供送入機器或加工廠的原料)的非能源密集型加工技術具有一種二氧化碳平衡功能。生物質可以提供的能源形式包括熱量、電力、氣體的,液體的或固體的加熱燃料和汽車燃料。三種主要的生物質能轉化加工技術為:(1)熱化學技術,如燃燒、熱解和汽化;(2)生物技術,如發酵和酶的水解;(3)油脂化學技術,如植物油和動物脂肪的煉制。
從廣義上講,生物燃料(可以培育或栽培的稱為「農業燃料」)定義為由源自死亡不久的生物體(絕大部分為植物)構成的固體、液體或氣體燃料。據此,可以與化石燃料區別開來,後者源自死亡已久的生物質。從理論上講,生物燃料可以產自任何(生物學的)碳源。最常見的植物都是具有能夠俘獲太陽能的光合作用的植物。許多不同的植物和源自植物的物質都可被用於生物燃料的製造。生物燃料的應用已經遍布全球,在歐洲、亞洲和美洲的生物燃料工業正在蓬勃發展,最常見的用途是車用液體燃料。所以,可再生的生物燃料的使用可以減少人們對石油的依賴性並提高能源的安全性。生物燃料的生產與使用的各種當代的要素有緩解石油價格的壓力、食品與燃料之爭、碳排放的水平、可持續性生物燃料生產、森林的濫伐與土壤流失的影響、人權方面的內容、減少貧困的潛力、生物燃料價格、能源的平衡與效率以及集中於分散生產的模式等。
最大的技術挑戰之一,就是研發一些用特殊手段將生物質能轉化為可供車用的液態燃料的方式。為達此目的,有兩種最常用的戰略:(1)增加糖類作物(甘蔗、甜菜、甜高粱等)或澱粉(玉米、穀物等)的產量,然後將其做發酵處理,生成乙醇(酒精);(2)增加那些能夠(自然地)生產油脂的植物,如油棕櫚樹、大豆或藻類的產量。當這些油料被加熱時,它們的黏度就會下降,這樣就可以在柴油發動機內進行直接燃燒,也可以將這些油經過化學處理後產生燃料(如生物柴油);木材和木材的副產品可以被轉化為生物燃料,如木(煤)氣、甲醇或乙醇燃料。
從2006年的石油價格來看,一些生物燃料已經具備了競爭力(參見下表),如果石油價格長期保持高位的話,研究與開發工作將會使更多的生物燃料投入使用。隨著人們對農作物關注的增加,有三種植物都可供利用:草、樹木和藻類。草和樹生長在乾燥的土地上,但加工處理工藝比較復雜。目前的觀點是將樹的所有生物質(特別是由樹的細胞壁構成的纖維素)轉化為燃料。
與油類和油類產品價格相比的生物燃料價格
發展中國家的生物燃料
許多發展中國家都在建立自己的生物燃料工業。這些國家擁有極為豐富的生物質資源,而隨著人們對生物質和生物燃料需求量的增加,生物質正在變得更有價值。世界各地的生物燃料開發的進度不盡相同,印度和中國等國正在大力發展生物乙醇和生物柴油技術。印度正在擴大麻風樹屬的種植,這是一種可用於生產生物柴油的產油作物。印度的糖酒精研究的目標是在車用燃料中達到5%的份額。中國是一個重要的生物乙醇生產國。開發生物燃料的成本也是非常高昂的。在發展中國家,生物質能可以為生活在農村的人們提供加熱和做飯的燃料。牲畜的糞便和農作物的殘余物常常被用作燃料。國際能源署的數據表明,在發展中國家初始能源中約30%是由生物質提供的。全球20多億人用生物燃料作為他們的初始能源來源,用於戶內做飯的生物燃料的使用往往會產生健康問題和污染。據國際能源署2006年的《世界能源展望》,生物質燃料使用時不通風現象已經造成了全球130萬人的死亡。解決這一問題的方法是改進爐灶和使用替代燃料。然而,燃料具有對生物(尤其是人)的傷害性,而可替代燃料則又過於昂貴。從1980年或更早以來,人們就開始設計生產出極低成本、較高燃燒效率且低污染的生物質能灶具。
「生物燃料的生產一直頗受質疑,因為生物燃料的生產肯定會提高農作物的價格,進而從整體上影響食品安全!」
問題在於教育與分配的缺乏、腐敗橫生以及外國的投資過少等。在沒有幫助或資助(如小額信貸)的情況下,發展中國家的人們往往不能解決這些問題。一些組織,如中間技術開發集團(Intermediate Technology Development Group)的工作就是為那些無法得到生物燃料的人們建立使用這種燃料和替代燃料的設施。
目前生物燃料生產與使用的問題。人們認為生物燃料的優點在於:減少溫室氣體的排放,減少化石燃料的使用,增加國家能源的安全性,加快了農村的發展並為未來提供可持續性能源。生物燃料的局限性在於:生物燃料生產的原材料必須迅速得到補充,而且必須對生物燃料的生產過程進行創新性設計和不斷補充,這樣方能以最低的價格獲得最多的燃料,而且能夠獲得最大的環境效益。廣義而言,第一代生物燃料的生產加工僅能為我們提供極少的份額,造成這種現象的原因如下所述。第二代加工技術能夠為我們提供更多的生物燃料和更好的環境效益,但其加工技術的主要障礙是投資成本:預計建立第二代生物燃料生產加工的成本高達5億歐元。目前,關於生物燃料的有利與不利之間的爭議時常出現。政治學家和大型企業正在推動以農作物為原料的乙醇生物燃料的進程,並以此為石油的替代品。實際上,這一措施正在加速全球糧食價格的飛速上漲,使得亞馬孫河流域的叢林被毀滅,並使全球變暖加劇。
石油價格的調節
生物燃料使用的全球安全意義。如果石油需求量的增加未被抑制,則會使石油消費國更易受到傷害,嚴重時會使石油供給中斷並會導致油價劇烈波動。有報道表明,生物燃料可能終有一天會成為一種可替代能源,但是,生物燃料的使用對全球能源安全的意義,經濟的、環境的和公共健康的意義還有待於進一步評估。經濟學家不同意生物燃料生產規模的擴大會影響石油價格的說法。在交易市場上,如果不使用生物燃料的話,石油價格將會比目前的還要高15%,汽油價格也會高出25%。可替代能源的有序供給將有助於平抑汽油價格。生物燃料的使用規模受到了極大的限制,而且成本昂貴,這使得它的價格與石油價格之間存在著極大的差異,由於這種能源成本的基本要素之一就是食品的價格,所以生物燃料的生產也代表著對食品價格的調節作用。
「來源於植物的生物燃料轉化為能量,從本質上講是植物通過光合作用獲得的太陽能的再利用。太陽與可用能(與總量的換算)轉化效率比較表明,太陽能發電板的能量效率是穀物乙醇的100倍,是最好的生物燃料的10倍之多。」
上漲的食品價格——「食品與燃料」之爭。這是一個引起全球爭論的話題。對此,美國國家穀物生產者聯合會(National Corn Growers Association)就認為生物燃料並不是主要原因。一些人認為,問題在於政府對生物燃料支持的結果。另一些人則認為,原因在於石油價格的上漲。食品價格上漲的影響對於較貧窮的國家尤甚。在一些國家中,凍結生物燃料生產的呼聲高漲,那裡的人們認為生物燃料不應與食品生產展開競爭,更不能「人口奪食」!生物燃料生產所追求的目的應該在於不會影響到1億多目前因食品價格上漲而處於危險邊緣的人們的生活。
能源效率在物理學與工程學,包括機械與電子工程學中,能量效率是一個量綱一級量,其值介於0到1之間,當用100相乘時,以百分比表示。在一個處理過程中的能量效率以eta表示,其定義為:效率η=輸出/輸入,式中輸出為機械工作的量(以瓦計),或是處理工程中釋放出來的能量(以焦耳計),而輸入則指輸入供加工處理所使用的能量或工作量。根據能量轉換原理,在一個密閉體系內的能量效率永遠不會超過100%。與生物燃料的能源平衡。用原材料進行生物燃料的生產需要能量(如農作物的種植、最終產品的轉化與運輸以及化肥、滅草劑和殺真菌劑的生產與使用),而且也會對環境產生影響。生物燃料的能量平衡是由燃料生產過程中所輸入的能量與它在汽車發電機內燃燒時所釋放出能量的比較,這會因輔料和預計的使用方式而變化。從向日葵籽生產出來的生物柴油可以產生0.46倍於化石燃料的輸出效率;從大豆產生的生物柴油所產生的輸出效率則可達化石燃料的3.2倍。與從石油煉制的汽油和柴油的輸出效率相比,生物柴油分別是前者的0.805倍,後者的0.84倍。
對於生物燃料來說,生產每英熱單位的能量所需輸入的能量要大於化石燃料:石油可以用泵從地下抽到地面,而且其能量效率要高於生物燃料。然而,這並不是一個用石油取代生物燃料的必需條件,而使用生物燃料也並不會對環境產生影響。人們已經進行了關於生物燃料生產能源平衡計算方面的研究,結果顯示,因所採用的生物質和生產地點不同將會導致能源平衡的極大差異。生物燃料生產的生命周期評估表明,在某些條件下,生物燃料的生產僅僅限制了能量的儲存和溫室氣體的排放。化肥輸入和遠距離的生物質運輸能夠減少溫室效應氣體(GHG)的儲存。
人們可以設計生物燃料生產工廠的位置,以便盡量減少所需運輸的距離,建立農業管理制度,以限制用於生物生產所使用的化肥量。一項關於歐洲溫室氣體排放的研究發現,用農作物種子(如歐洲油菜籽)所製成的生物柴油的「油井—車輪」(WTW)CO2排放量可能幾乎與從化石燃料製取的柴油的CO2排放量相當。這表明一個簡單的結果:產自澱粉類農作物的生物乙醇所產生的CO2排放量幾乎與產自化石燃料的汽油的一樣多。這項研究表明,第二代生物燃料具有低CO2排放量的特點。其他獨立的LCA研究表明,同等當量的生物燃料與化石燃料相比,前者的CO2排放量是後者的50%左右。如果使用了第二代生物燃料生產技術或者減少化肥的生產,則可以減少80%~90%的CO2排放量。通過使用副產品提供熱量(如用甘蔗渣生產乙醇),溫室效應氣體的排放量還將下降。
具有相互依存作用的植物的搭配能夠提高效率。一個實例就是利用來自工業產生的廢熱進行乙醇的生產,然後進行冷卻和循環,用於替代能夠使大氣升溫的水熱蒸發。
水力能由流動的水體產生的能量。
水力能或水動力能是活動著的水產生的力或能量。它可以被聚集起來供人類使用。在進行大規模的商業用電之前,水力能被用於灌溉和多種機械,如水磨坊、紡織機械的運轉、鋸木廠等。在一個工廠(作坊)里,可以通過下落的水產生壓縮空氣,然後利用這種壓縮空氣去推動遠離水源的機械運行。
水力能的利用已有數百年的歷史。在印度,建起了水輪機和水磨坊;在羅馬帝國,人們用水力機械磨麵粉,還用於鋸開木材和石料。從蓄水池內釋放出的水波浪能被用於提取金屬礦——這就是所謂的「水清洗(礦石)法」。水清洗法在中世紀的英國得到了廣泛的應用,後來的人們用此法萃取鉛和鋅。再後來,該法演化為水力選礦法,廣泛應用於美國加利福尼亞州的黃金礦的淘選工藝中。在中國和其他遠東地區,人們用水力作為「水輪機」,將水從地下抽到地表,引入灌溉的水渠中去。19世紀30年代是世界上運河的修築高峰期,人們利用一種傾斜面的鐵路藉助水的能量在陡峭的上坡、下坡上拉動河裡的駁船行駛。直接的機械能傳遞需要利用當地的瀑布,如19世紀後半葉,在美國密西西比河的聖安東尼(Saint Anthony)瀑布,水的落差可達50英尺,人們在那裡建起了許多代客加工的磨坊,這些磨坊的建立促進了明尼阿波利斯(美國明尼蘇達州東南部城市)的發展。水力能的利用也呈現網狀發展,利用多條管線從源頭將具有壓力的液體(如泵)輸往終端用戶,以供機械的運行。如今,水力能的最大用途就是發電,它可以使人們用上來自水力的廉價能量。
❽ 生物質能的利用
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源,它是僅次於煤炭、石油和天然氣而居於世界能源消費總量第四位的能源,在整個能源系統中佔有重要地位。有關專家估計,生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分,到下世紀中葉,採用新技術生產的各種生物質替代燃料將佔全球總能耗的40%以上。
人類對生物質能的利用,包括直接用作燃料的有農作物的秸稈、薪柴等;間接作為燃料的有農林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等,它們通過微生物作用生成沼氣,或採用熱解法製造液體和氣體燃料,也可製造生物炭。生物質能是世界上最為廣泛的可再生能源。據估計,每年地球上僅通過光合作用生成的生物質總量就達1440~1800億噸( 乾重 ),其能量約相當於20世紀90年代初全世界總能耗的3~8倍。但是尚未被人們合理利用,多半直接當薪柴使用,效率低,影響生態環境。現代生物質能的利用是通過生物質的厭氧發酵製取甲烷,用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭,用生物質製造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技術培育能源植物,發展能源農場。 2006年(丙戌年)底全國已經建設農村戶用沼氣池1870萬口,生活污水凈化沼氣池14萬處,畜禽養殖場和工業廢水沼氣工程2,000多處,年產沼氣約90億立方米,為近8000萬農村人口提供了優質生活燃料。
中國已經開發出多種固定床和流化床氣化爐,以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產燃氣。2006年用於木材和農副產品烘乾的有800多台,村鎮級秸稈氣化集中供氣系統近600處,年生產生物質燃氣2,000萬立方米。
發展生物質能源重在解決「五難」
面對全球性的減少化石能源消耗,控制溫室氣體排放的形勢,利用生物質能資源生產可替代化石能源的可再生能源產品,已成為我國應對全球氣候變暖和控制溫室氣體排放問題的重要途徑之一,國家出台了具體的補貼措施,並且規劃到2015年,生物質能發電將達1300萬千瓦的目標。然而受原料收集難、政策補貼不到位等難題,生物質能源產業的發展規模和水平遠遠低於風能、太陽能的利用。如何發揮生物質能企業的生產積極性,盡快解決這些難題,為此,記者采訪了中國農村能源行業協會生物質專委會秘書長肖明松,國家發展和改革委員會能源研究所研究員秦世平教授,以及可再生能源學會生物質能專業委員會秘書長袁振宏。
一難:認識不夠
生物質能源正處在一個很尷尬的境地。國家發展和改革委員會能源研究所秦世平研究員開門見山地告訴本刊記者:「要說重要,在可再生能源中生物質能源是最重要的,但相比而言,它的產業化程度,發展規模都是最差的。這其中有一些客觀原因,也有一些屬於認識問題。」
生物質能源的重要性體現在以下四點,秦世平介紹:第一,我國是地少人多的國家,農林剩餘物、城市垃圾等廢棄物是生物質資源的主要來源,以往農民處理秸稈大多是一把火點著,城市垃圾多是填埋,但廢棄物的處理是個剛性需求,隨著國家對CO2的排放限制的提高,生物質的能源化利用成為更為先進和有效的方法;第二,我國化石能源短缺,其中液體燃料是最缺少的,而液體燃料只有利用生物質可以轉化;第三,生物質能的各個生產階段都是可以人為干預的,而風能、太陽能只能靠天吃飯,發電必須配合調峰,而生物質能源則不需要,甚至可以為其他能源提供調峰;第四,生物質原料需要收集,這樣能夠增加農民收入,刺激當地消費,可以有效促進農村經濟的發展。一個2500萬~3000萬千瓦的電廠,在原料收集階段農民獲得的實惠約有五六千萬元。「三農」問題解決好了,對於整個社會發展將起到非常重要的作用。
除了客觀上發展規模受限以外,秦世平認為:對生物質能的認識各不相同,對其投資的額度,與地方的GDP增長是不相符的,資源的分散性導致生物質能源在一地的投資,最多也就2億多;這在某些政府官員那來看,生物質能源有點像「雞肋」,有呢吃不飽,丟了又有點可惜,並且地方政府還要幫助協調農民利益、禁燒等「麻煩事」。由此導致生物質能源整體項目規模較小,技術投入不足,盡管它是利國利農的好事,卻處於發展欠佳的尷尬地位。
可再生能源學會生物質能專業委員會秘書長袁振宏也在電話里向記者表示,相比於煤炭、石油、天然氣這些傳統能源,生物質能源在技術上的投入顯然要低得多。對於生物質能源發展,首先要從上層統一思想,提高對生物質能源重要性的認識,並要在技術上加大投入。
二難:補貼門檻過高
對生物質能源的支持,國家採取了多種補貼手段。但補貼門檻過高,手續繁瑣、先墊付後補貼也困擾著不少企業。財政部財建[2008]735號文件規定,企業注冊資本金要在1000萬元以上,年消耗秸稈量要在1萬噸以上,才有條件獲得140元/噸的補助。對此,中國農村能源行業協會生物質專委會秘書長肖明松認為:1000萬元的注冊資金,是國家考慮防範企業經營風險時的必要手段,這對大企業無所謂,但對一些中小公司則很難達到。而1萬噸秸稈的年消耗量,需要相當規模的貯存場地,由此帶來的火災隱患,成本增加問題也是企業不得不考慮的事情。事實上,如果擴大鼓勵面的話,三五千噸也是適用的。受制於這些現實難題,財政部的萬噸補貼政策遭遇落地難。
而參與國家補貼政策制定的秦世平對此解釋說,國家制訂政策的初衷並不鼓勵生物質能源企業因陋就簡,遍地開花,而是鼓勵企業專門從事生物質能源,培養骨幹型企業,這就需要一定的物質基礎。一萬噸的廠子,固定資產就大概需要400萬元,加上流動資金,1000萬元並不算多。而萬噸規模在能源化利用上,剛稱得上有點規模,只要是同一個業主,生產點可以分散,如果規模太小,補貼監管成本也太高。對於補貼方式上,秦世平承認存在一定缺陷,整個機制缺乏能源主管部門、技術部門的參與。制度怎樣更有利於監管,公平公開還有待於進一步完善。而該行業的快速發展,補貼政策功不可沒,但不能因為出現一些問題,因噎廢食,取消這個補貼政策,那將會對剛剛起步的生物質能源化利用產業造成重大的打擊。因為國家補貼不僅僅是提供資金,還表明國家對該行業的支持態度,對企業和投資具有強力的引導作用。
除此之外,固定電價也是補貼的重要一塊。生物質發電是0.75元/度,垃圾和沼氣發電是0.65元/度。增值稅實行即征即退,所得稅按銷售收入的90%來計算。袁振宏則指出政府鼓勵生產,生產完了沒有銷路,這個產業還是發展不起來。所以生產者和用戶兩頭都要鼓勵,為企業開拓市場。產業發展了國家才有政策,反過來不給政策,企業也難有市場。
三難:布局不好要吃虧
到底企業要建多大產能的好?秦世平經常碰到有企業負責人向他請教。
「沒有最好,只有最適合的,適合的就是最好的。比如蘇南地區每人只有幾分地,那就沒法收,這些地方就沒法建大廠,但東北墾區就比較適合建大型電廠,有條件上規模,成本才越低,效益才越高。一定要因地制宜。密集地區可以建氣化發電,做成型燃料,不一定去建發電廠。」
肖明松也建議企業要多方考慮,合理布局,否則很容易陷入發展困局。建生物質能電廠首先要考慮可持續發展,原料分散,就需要分散性利用,要考慮水資源、電力、人文環境是不是可以支撐這個項目。
四難:成本價格難控
受耕作制度的限制,我國農村土地高度分散,從資源的收集儲存運輸帶來很大不利因素,在後續的環節上會放大很多倍。「有些人認為收集半徑的擴大就是多一個油錢,實際上運輸工具、人力成本都不一樣。」秦世平解釋說,「裝機容量3萬千瓦的生物質電廠,一年大概需要25萬-30萬噸秸稈,按我國戶均10畝耕地計算,需要大約20萬農戶來完成,那麼收購時你要帶秤,光開票都需要20萬張。還要一個個裝車,不能實現高效的機械化。」
肖明松也非常理解企業的苦楚。「生物質能源要依賴農業,資源掌握在老百姓手裡,農民的市場意識很好,完全隨行就市。如果收集半徑過大,需要農民花費大量時間收集、運輸,那農民就會要求按外出打工時計算人力成本,如此一來,企業為原料支出的成本就會大大提高。如果企業堅持不抬價,就可能造成企業吃不飽,縮量生產,影響經濟效益。每度電原料成本如果超出一定范圍,無論怎麼發電都是賠錢。加上人工費用近年來的快速增加,成本成了扼住企業脖子的一道枷鎖。」
「所以准備入行的企業首先要考慮的是原料資源的可獲得性,如果不成熟千萬不要貿然進入。」肖明松認為地方政府可以進行協調,比如利用示範效應,鼓勵農民種植秸稈作物,做好企業加農戶的結合,平衡好企業和農戶之間的利益。
五難:技術投入小
「我國的生物質能源技術與國外有一定的差距,但目前的技術加上國家的補貼可以維持產業化經營。技術進步永無止境,國外的技術、設備成本太高並不一定適合我們,轎車科技水平高,但要是去農田就不如拖拉機。」秦世平笑著向記者打了個比方。科研部門每年都在做前端的研究,力度並不大。從實驗室到田間再到工業企業的規模化生產,技術的創新需要一個較長的時間。企業可以一邊生產一邊進行探索。
「目前存在的問題是,有些研究成果與生產有些脫節,並沒有轉化為生產力,推向社會。」肖明松說,一方面技術部門因缺少資金,無法進行規模化生產,另一方面為了盡可能多地收回技術成本,企業有意拉長新技術向市場投放的周期。「但是,我們現在面臨的是國際化的市場,如果抱著老的技術不放,一旦有新技術投放市場,企業始終面臨著效率低下,最終難以維持。」
「生物質能源的技術投入還很小,從宏觀方面來說,現有能源還沒有用盡。壟斷企業控制著部分能源的終端,也限制了中小企業的技術投入。中石油若投入生物質能源,生產乙醇汽油很容易,因為燃料乙醇按標准要求添加到汽油里形成乙醇汽油,整個產業鏈他們可以控制,別人加不進去。當大能源還能夠持續的時候,就不會在生物質能源上下太大的力氣。」此外,國際石油、煤炭,天然氣價格有一個聯動關系,當他們的價格逼近生物質能源的產品價格時,企業就會有更多的利潤,當化石能源資源枯竭到一定程度的時候,生物質能源的優勢就體現出來了。 1. 直接燃燒
生物質的直接燃燒和固化成型技術的研究開發主要著重於專用燃燒設備的設計和生物質成型物的應用。現已成功開發的成型技術按成型物形狀主要分為大三類:以日本為代表開發的螺旋擠壓生產棒狀成型物技術,歐洲各國開發的活塞式擠壓制的圓柱塊狀成型技術,以及美國開發研究的內壓滾筒顆粒狀成型技術和設備。
2. 生物質氣化
生物質氣化技術是將固體生物質置於氣化爐內加熱,同時通入空氣、氧氣或水蒸氣,來產生品位較高的可燃氣體。它的特點是氣化率可達70%以上,熱效率也可達85%。生物質氣化生成的可燃氣經過處理可用於合成、取暖、發電等不同用途,這對於生物質原料豐富的偏遠山區意義十分重大,不僅能改變他們的生活質量,而且也能夠提高用能效率,節約能源。
3. 液體生物燃料
由生物質製成的液體燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。雖然利用生物質製成液體燃料起步較早,但發展比較緩慢,由於受世界石油資源、價格、環保和全球氣候變化的影響,20世紀70年代以來,許多國家日益重視生物燃料的發展,並取得了顯著的成效。
4.沼氣
沼氣是各種有機物質在隔絕空氣(還原)並且在適宜的溫度、濕度條件下,經過微生物的發酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣的主要成分甲烷類似於天然氣,是一種理想的氣體燃料,它無色無味,與適量空氣混合後即可燃燒。
1) 沼氣的傳統利用和綜合利用技術
我國是世界上開發沼氣較多的國家,最初主要是農村的戶用沼氣池,以解決秸稈焚燒和燃料供應不足的問題,後來的大中型沼氣工程始於1936年,此後,大中型廢水、養殖業污水、村鎮生物質廢棄物、城市垃圾沼氣的建立擴寬了沼氣的生產和使用范圍。
自20世紀80年代以來,建立起的沼氣發酵綜合利用技術,以沼氣為紐帶,將物質多層次利用、能量合理流動的高效農業模式,已逐漸成為我國農村地區利用沼氣技術促進可持續發展的有效方法。通過沼氣發酵綜合利用技術,沼氣用於農戶生活用能和農副產品生產加工,沼液用於飼料、生物農葯、培養料液的生產,沼渣用於肥料的生產,我國北方推廣的塑料大棚、沼氣池、氣禽畜舍和廁所相結合的「四位一體」沼氣生態農業模式,中部地區以沼氣為紐帶的生態果園模式,南方建立的「豬-果」模式,以及其他地區因地制宜建立的「養殖-沼氣」、「豬-沼-魚」和「草-牛-沼」等模式,都是以農業為龍頭,以沼氣為紐帶,對沼氣、沼液、沼渣的多層次利用的生態農業模式。沼氣發酵綜合利用生態農業模式的建立使農村沼氣和農業生態緊密結合,是改善農村環境衛生的有效措施,也是發展綠色種植業、養殖業的有效途徑,已成為農村經濟新的增長點。
2)沼氣發電技術
沼氣燃燒發電時隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,它將厭氧發酵處理產生的沼氣用於發動機上,並裝有綜合發電裝置,以產生電能和熱能。沼氣發電具有高效、節能、安全和環保等特點,是一種分布廣泛且價廉的分布式能源。沼氣發電在發達國家已收到廣泛重視和積極推廣。生物質能發電並網電量在西歐一些國家占能源總量的10%左右。
3) 沼氣燃料電池技術
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的裝置。當源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時,它可以連續發電。依據電解質的不同,燃料電池分為鹼性燃料電池(AFC)、質子交換膜(PEMFC)、磷酸(PAFC)、溶融碳酸鹽(MCFC)及固態氧化物(SOFC)等。
燃料電池能量轉換效率高、潔凈、無污染、雜訊低,既可以集中供電,也適合分散供電,是21世紀最有競爭力的高效、清潔的發電方式之一,它在潔凈煤炭燃料電站、電動汽車、移動電源、不間斷電源、潛艇及空間電源等方面,有著廣泛的應用前景和巨大的潛在市場。
5.生物制氫
氫氣是一種清潔、高效的能源,有著廣泛的工業用途,潛力巨大,來生物制氫究逐漸成為人們關注的熱點,但將其他物質轉化為氫並不容易。生物制氫過程可分為厭氧光合制氫和厭氧發酵制氫兩大類。
6. 生物質發電技術
生物質發電技術是將生物質能源轉化為電能的一種技術,主要包括農林廢物發電、垃圾發電和沼氣發電等。作為一種可再生能源,生物質能發電在國際上越來越受到重視,在我國也越來越受到政府的關注和民間的擁護。
生物質發電將廢棄的農林剩餘物收集、加工整理,形成商品,及防止秸稈在田間焚燒造成的環境污染,又改變了農村的村容村貌,是我國建設生態文明、實現可持續發展的能源戰略選擇之一。如果我國生物質能利用量達到5億噸標准煤,就可解決目前我國能源消費量的20%以上,每年可減少排放二氧化碳中的碳量近3.5億噸,二氧化硫、氮氧化物、煙塵減排量近2500萬噸,將產生巨大的環境效益。尤為重要的是,我國的生物質能資源主要集中在農村,大力開發並利用農村豐富的生物質能資源,可促進農村生產發展,顯著改善農村的村貌和居民生活條件,將對建設社會主義新農村產生積極而深遠的影響。
7.原電池
通過化學反應時電子的轉移製成原電池,產物和直接燃燒相同但是能量能充分利用。 脂肪燃料快艇(說明:本詞條頂部圖片即為脂肪燃料快艇)
紐西蘭業余航海家和環境保護家皮特·貝修恩宣布,他將駕駛以脂肪為動力的快艇「地球競賽」號,進行一次環球航行。據悉,貝休恩將於2008年3月1日從西班牙的瓦倫西亞出發,開始全長約4.5萬公里的環球航行。貝休恩表示,他打算挑戰英國船隻「有線和無線冒險」號於1998年創造的75天環球航行的世界紀錄。
脂肪當燃料「地球競賽」號被稱為世界上最快的生態船,造價240萬美元,融合多項高科技。「地球競賽」號長約23.8米,形似一隻展翅欲飛的天鵝。船身有三層外殼保護,內有兩個功能先進的發動機,最高時速可達每小時40節(約74公里),即使航行在巨浪中,速度也不會減慢。
雖然動物脂肪種類豐富,但貝修恩計劃只利用人類脂肪轉化成的生物燃料作為「地球競賽號」的動力來源,百分之百採用生物燃料完成一次環游世界的環保之旅。
為了能募集到足夠的脂肪生物燃料,貝修恩身先士卒,主動躺到了手術台上。然而整形醫生盡管做了很大努力,從他體內抽出的脂肪也只夠製造100毫升的生物燃料。他的兩名助手抽出的10升脂肪能夠製成7升生物燃料,可供「地球競賽」號航行15公里。
而皮特進行「綠色」環游世界之旅,以打破英國「有線和無線冒險者」號於1998年創造的75天環游世界的紀錄,總共需要7萬升的生物燃料,也就是說,皮特需要胖子志願者們捐贈出大約7萬公斤的脂肪。
❾ 什麼是生物質生物質能的開發利用有哪幾種形式
生物質(biomass)是指通過光合作用而形成的各種有機體,包括所有的動植物和微生物版。生物質能權則是太陽能以化學能形式儲存在生物質中的能量形式,它一直是人類賴以生存的重要能源之一,是僅次於煤炭、石油、天然氣之後第四大能源,在整個能源系統中佔有重要的地位。生物質種類繁多,分別具有不同特點和屬性,利用技術復雜、多樣,縱觀國內外生物質利用技術,均是將其轉換為固態、液態和氣態燃料加以高效利用,主要途徑有:[2]
1、直接燃燒技術包括戶用爐灶燃燒技術,鍋爐燃燒技術、生物質與煤的混合燃燒技術,以及與之相關的壓縮成型和烘焙技術。
2、生物轉化技術小型戶用沼氣池、大中型厭氧消化。
3、熱化學轉化技術包括生物質氣化、干餾、快速熱解液化技術。
4、液化技術包括提煉植物油技術、製取乙醇、甲醇等技術
5、有機垃圾能源化處理技術。
❿ 生物質能利用是怎樣的
生物質能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量。人類最早使用的能源就是生物質能。直到第一次產業革命之前,世界各國的能源需求大部分都是通過薪柴來實現的。目前,它們依然佔全世界能源構成的12%。對於發展中國家來說,它們主要靠木柴和木炭的形式獲取能量。聯合國的一項統計資料顯示,一些發展中國家生物質燃料占其全部能源消費的構成約為35%,居其他各種能源之首。
專家們估計,今後生物質能的利用肯定會有所發展,但發展的方向和以前不同。今後的發展方向主要是依靠熱化學轉換技術、生物化學轉換技術、生物質壓塊細密成型技術和化學轉換技術等新技術提取或置換出木柴和森林工業廢棄物、農業廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業有機廢棄物和動物糞便中所蘊藏的能量,變廢為寶,化腐朽為神奇,而不是靠繼續燃燒薪柴來獲取能量。
發展生物質能新技術的前景是誘人的。地球表層生物質資源十分豐富,每年全球僅光合作用就可產生生物質1200億噸,其中所含的能量約為當前全球能耗總量的5倍。因此,發展高效生物質燃燒爐的前景是可以肯定的。此外,生物質在微生物的發酵作用下生成沼氣、酒精等能源產品的行業在未來將會得到進一步的發展。另外一項值得推薦的做法是在那些未用於(主要是不適於)生產糧食的邊際土地上種植能源作物。專家們認為這是一種十分有前途的做法,它將帶來多方面的收益。首先,它可以彌補能源供給之不足;其次,大多數土地被綠樹所覆蓋,還會帶來固碳效益;第三,它可以替代目前的薪柴消費量,從而有利於保護森林資源和生態環境。