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

生物能源

 

生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。从广义上讲,生物质是植物通过光合作用生成的有机物,它的能量最初来源于太阳能,所以生物质能是太阳能的一种,它的生成过程如下:

  叶绿素

  CO2+H2O+太阳能(CH2O+O2

  每个叶绿素都是一个神奇的化工厂,它以太阳光作动力,把CO2和水合成有机物,它的合成机理目前人类仍未清楚。研究并揭示光合作用的机理,模仿叶绿素的结构,生产出人工合成的叶绿素,建成工业化的光合作用工厂,是人类的梦想。如果这一梦想能实现,它将根本上改变人类的生产活动和生活方式,所以研究叶绿素的机理一直是激动人心的科学活动

  生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器。太阳能照射到地球后,一部分转化为热能,一部分被植物吸收,转化为生物质能;由于转化为热能的太阳能能量密度很低,不容易收集,只有少量能被人类所利用,其他大部分存于大气和地球中的其他物质中;生物质通过光合作用,能够把太阳能富集起来,储存在有机物中,这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础。基于这一独特的形成过程,生物质能既不同于常规的矿物能源,又有别于其他新能源,兼有两者的特点和优势,是人类最主要的可再生能源之一。

  生物质具体的种类很多,植物类中最主要也是我们经常见到的有木材、农作物(秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等)、杂草、藻类等。非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。

 

可观的数目

  由于地球上生物数量巨大,由这些生命物质排泄和代谢出许多有机质,这些物质所蕴藏的能量是相当惊人的。根据生物学家估算,地球上每年生长的生物能总量约1400—1800亿吨(干重),相当于目前世界总能耗的10倍。我国的生物质能也极为丰富,现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨,到2010年将达7.26亿吨,相当于5亿吨标煤。柴薪和林业废弃物数量也很大,林业废弃物(不包括炭薪林),每年约达3700m3,相当于2000万吨标煤。

 

地位

  随着人类大量使用矿物燃料带来的环境问题日益严重,各国政府开始关心重视生物质能源的开发利用。虽然各国的自然条件和技术水平差别很大,对生物质能今后的利用情况将千差万别,但总的来说,生物质能今后的发展将不再像最近200多年来一样日渐萎缩,而是重新发挥重要作用,并在整个一次能源体系中占据稳定的比例和重要的地位。

 

影响生物质能开发利用的因素

  影响生物质能开发利用的因素很多,所以不同的预测方法结果差别很大,从100300EJ,但不论哪种预测方法都说明了生物质在未来的能源体系中有特别重要的意义,不论那个时间,生物质能总是总能耗的10-30%之间。

  由于我国目前的生物质能主要是在农村经济中利用,所以农村未来能源需求和消耗情况对生物质能的开发利用量影响很大,有关资料对我国农村今后能源使用情况作了预测,这个指标可以较大程度上反映我国今后生物质能消耗的趋势。它的预测按两种,第一种是常规方案预测,即建立在现时生物质能发展情况的基础之上的预测,其结果是各时段(2000201020302050)的生物质利用量的增长速度分别为8.9%7.7%8.0%3.6%;第二种是加强方案预测,即以突出强调生物质能对化石能源的替代为依据的预测,其结果是各时段的发展速度分别为9.6%8.0%7.4%4.5%

 

展望未来

  由预测可知,随着社会的发展,传统利用生物质能的比例将越来越少,到2050年,农村生物质能的利用中传统利用方法不到1%,但是,生物质能的现代化利用技术的比例将越来越高,到2050年可能达到农村总能耗的13%。另外,从预测中可以看出天然生物质能在农村能源的比例随时间推移将越来越少,从30%降到13.7%左右,但是不管那个时期,也不管那个方案,生物质能在农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),这可以充分说明生物质能在今后几十年内在我国农村能源,甚至于我国能源体系的重要地位。

 

生物质能与常规能源的相似性及可获得性

  生物质能的载体是有机物,所以这种能源是以实物的形式存在的,是唯一一种可储存和可运输的可再生能源。而且它分布最广, 不受天气和自然条件的限制,只要有生命的地方即有生物质存在。从利用方式上看,生物质能与煤、石油内部结构和特性相似,可以采用相同或相近的技术进行处理和利用,利用技术的开发与推广难度比较低。另外,生物质可以通过一定的先进技术进行转换,除了转化为电力外,还可生成油料、燃气或固体燃料,直接应用于汽车等运输机械或用于柴油机,燃气轮机、锅炉等常规热力设备,几乎可以应用于目前人类工业生产或社会生活的各个方面,所以在所有新能源中,生物质能与现代的工业化技术和目前的现代化生活有最大的兼容性,它在不必对已有的工业技术做任何改进的前提下即可以替代常规能源,对常规能源有很大的替代能力,这些都是今后生物质能发挥重要作用的依据。

  从化学的角度上看,生物质的组成是C-H化合物,它与常规的矿物燃料,如石油、煤等是同类。由于煤和石油都是生物质经过长期转换而来的,所以生物质是矿物燃料的始祖,被喻为即时利用的绿色煤炭。正因为这样,生物质的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性,可以充分利用已经发展起来的常规能源技术开发利用生物质能。但与矿物燃料相比,它的挥发组分高,炭活性高,含硫量和灰分都比煤低,因此,生物质利用过程中SO2NOx的排放较少,造成空气污染和酸雨现象会明显降低;这也是开发利用生物质能的主要优势之一。

 

生物质能源之美

  生物质能源的至美之处在于其既是保障能源安全的重要途径之一,又兼具减轻环境污染的特点。在这一点上,作为生物质能源家族一员的能源作物更是表现得淋漓尽致。如甜高粱,不仅可以通过能量转换替代化石液体燃料,保障能源安全,同时还能保障粮食安全,而且还能吸收二氧化碳,加工过程中无污染,原料得以物尽其用。

  生物质能源的还在于它是可再生能源领域唯一可以转化为液体燃料的能源。它不仅具有资源再生、技术可靠的特点,而且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。

生物质能源的还在于它可以有效促进能源农业的发展,能够助推社会主义新农村建设的发展。能源作物的大面积种植可以开发利用闲置的荒漠地、盐碱地,有利于这些质地差的土壤逐渐改良,更有利于农业产业结构调整,还可以培育出致力于可再生能源利用领域的新型农民。不仅如此,它还可以吸纳农村剩余劳动力,增加农民收入,农民的收入来源也变得更加多元化。

2008-12-20 来源: 责任编辑: