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生物能源
打印 2008-12-20 01:50 字體: [大] [中] [小]

生物能源

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生物質包括植物、動物及其排泄物、垃圾及有機廢水等幾大類。從廣義上講,生物質是植物通過光合作用生成的有機物,它的能量最初來源于太陽能,所以生物質能是太陽能的一種,它的生成過程如下:

  葉綠素

  CO2+H2O+太陽能(CH2O+O2

  每個葉綠素都是一個神奇的化工廠,它以太陽光作動力,把CO2和水合成有機物,它的合成機理目前人類仍未清楚。研究并揭示光合作用的機理,模仿葉綠素的結構,生產出人工合成的葉綠素,建成工業化的光合作用工廠,是人類的夢想。如果這一夢想能實現,它將根本上改變人類的生產活動和生活方式,所以研究葉綠素的機理一直是激動人心的科學活動

  生物質是太陽能最主要的吸收器和儲存器。太陽能照射到地球后,一部分轉化為熱能,一部分被植物吸收,轉化為生物質能;由于轉化為熱能的太陽能能量密度很低,不容易收集,只有少量能被人類所利用,其他大部分存于大氣和地球中的其他物質中;生物質通過光合作用,能夠把太陽能富集起來,儲存在有機物中,這些能量是人類發展所需能源的源泉和基礎?;谶@一獨特的形成過程,生物質能既不同于常規的礦物能源,又有別于其他新能源,兼有兩者的特點和優勢,是人類最主要的可再生能源之一。

  生物質具體的種類很多,植物類中最主要也是我們經常見到的有木材、農作物(秸稈、稻草、麥稈、豆稈、棉花稈、谷殼等)、雜草、藻類等。非植物類中主要有動物糞便、動物尸體、廢水中的有機成分、垃圾中的有機成分等。

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可觀的數目

  由于地球上生物數量巨大,由這些生命物質排泄和代謝出許多有機質,這些物質所蘊藏的能量是相當驚人的。根據生物學家估算,地球上每年生長的生物能總量約1400—1800億噸(干重),相當于目前世界總能耗的10倍。我國的生物質能也極為豐富,現在每年農村中的秸稈量約6.5億噸,到2010年將達7.26億噸,相當于5億噸標煤。柴薪和林業廢棄物數量也很大,林業廢棄物(不包括炭薪林),每年約達3700m3,相當于2000萬噸標煤。

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地位

  隨著人類大量使用礦物燃料帶來的環境問題日益嚴重,各國政府開始關心重視生物質能源的開發利用。雖然各國的自然條件和技術水平差別很大,對生物質能今后的利用情況將千差萬別,但總的來說,生物質能今后的發展將不再像最近200多年來一樣日漸萎縮,而是重新發揮重要作用,并在整個一次能源體系中占據穩定的比例和重要的地位。

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影響生物質能開發利用的因素

  影響生物質能開發利用的因素很多,所以不同的預測方法結果差別很大,從100300EJ,但不論哪種預測方法都說明了生物質在未來的能源體系中有特別重要的意義,不論那個時間,生物質能總是總能耗的10-30%之間。

  由于我國目前的生物質能主要是在農村經濟中利用,所以農村未來能源需求和消耗情況對生物質能的開發利用量影響很大,有關資料對我國農村今后能源使用情況作了預測,這個指標可以較大程度上反映我國今后生物質能消耗的趨勢。它的預測按兩種,第一種是常規方案預測,即建立在現時生物質能發展情況的基礎之上的預測,其結果是各時段(2000、2010、2030、2050)的生物質利用量的增長速度分別為8.9%、7.7%、8.0%、3.6%;第二種是加強方案預測,即以突出強調生物質能對化石能源的替代為依據的預測,其結果是各時段的發展速度分別為9.6%、8.0%、7.4%、4.5%。

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展望未來

  由預測可知,隨著社會的發展,傳統利用生物質能的比例將越來越少,到2050年,農村生物質能的利用中傳統利用方法不到1%,但是,生物質能的現代化利用技術的比例將越來越高,到2050年可能達到農村總能耗的13%。另外,從預測中可以看出天然生物質能在農村能源的比例隨時間推移將越來越少,從30%降到13.7%左右,但是不管那個時期,也不管那個方案,生物質能在農村能源中的比例都很大(高于14%),而且是最主要的可再生能源(占可再生能源的50%以上),這可以充分說明生物質能在今后幾十年內在我國農村能源,甚至于我國能源體系的重要地位。

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生物質能與常規能源的相似性及可獲得性

  生物質能的載體是有機物,所以這種能源是以實物的形式存在的,是唯一一種可儲存和可運輸的可再生能源。而且它分布最廣, 不受天氣和自然條件的限制,只要有生命的地方即有生物質存在。從利用方式上看,生物質能與煤、石油內部結構和特性相似,可以采用相同或相近的技術進行處理和利用,利用技術的開發與推廣難度比較低。另外,生物質可以通過一定的先進技術進行轉換,除了轉化為電力外,還可生成油料、燃氣或固體燃料,直接應用于汽車等運輸機械或用于柴油機,燃氣輪機、鍋爐等常規熱力設備,幾乎可以應用于目前人類工業生產或社會生活的各個方面,所以在所有新能源中,生物質能與現代的工業化技術和目前的現代化生活有最大的兼容性,它在不必對已有的工業技術做任何改進的前提下即可以替代常規能源,對常規能源有很大的替代能力,這些都是今后生物質能發揮重要作用的依據。

  從化學的角度上看,生物質的組成是C-H化合物,它與常規的礦物燃料,如石油、煤等是同類。由于煤和石油都是生物質經過長期轉換而來的,所以生物質是礦物燃料的始祖,被喻為即時利用的綠色煤炭。正因為這樣,生物質的特性和利用方式與礦物燃料有很大的相似性,可以充分利用已經發展起來的常規能源技術開發利用生物質能。但與礦物燃料相比,它的揮發組分高,炭活性高,含硫量和灰分都比煤低,因此,生物質利用過程中SO2、NOx的排放較少,造成空氣污染和酸雨現象會明顯降低;這也是開發利用生物質能的主要優勢之一。

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生物質能源之美

  生物質能源的至美之處在于其既是保障能源安全的重要途徑之一,又兼具減輕環境污染的特點。在這一點上,作為生物質能源家族一員的能源作物更是表現得淋漓盡致。如甜高粱,不僅可以通過能量轉換替代化石液體燃料,保障能源安全,同時還能保障糧食安全,而且還能吸收二氧化碳,加工過程中無污染,原料得以物盡其用。

  生物質能源的還在于它是可再生能源領域唯一可以轉化為液體燃料的能源。它不僅具有資源再生、技術可靠的特點,而且還具有對環境無害、經濟可行、利國利農的發展優勢。

生物質能源的還在于它可以有效促進能源農業的發展,能夠助推社會主義新農村建設的發展。能源作物的大面積種植可以開發利用閑置的荒漠地、鹽堿地,有利于這些質地差的土壤逐漸改良,更有利于農業產業結構調整,還可以培育出致力于可再生能源利用領域的新型農民。不僅如此,它還可以吸納農村剩余勞動力,增加農民收入,農民的收入來源也變得更加多元化。

2008-12-20 來源: 責任編輯:
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