Runājot par atjaunojamo enerģiju, cilvēki vispirms domā par saules enerģiju un vēja enerģiju. Mūsdienās Ķīna enerģiski veicina ekoloģiskās civilizācijas veidošanu, un biomasas izmantošana ir radījusi jaunas attīstības iespējas. Biomasas enerģija ir ar zemu oglekļa saturu un vide. - draudzīgs, kas var būtiski mainīt pašreizējo enerģijas patēriņa situāciju un radīt lielu bagātību.
1. Kopējais biomasas resursu novērtējums
Biomasas resursi galvenokārt iedala 5 kategorijās, kā parādīts 1. tabulā.
1. tabula Ķīnas kopējais biomasas resursu novērtējums
Pirmā veida kultūru stublāji (kukurūzas kātiņa, salmi, salmi, sorgo salmi, pelavas uc), pupiņas, kokvilnas stiebri, šāda veida biomasas resursi, lai gan vairāk (7-900 miljoni tonnu), bet arī jāņem vērā barības un rūpniecisko izejvielu izmantošana u.tml., pārējo var izmantot biomasas enerģētikā un bioloģiskajā ķīmiskajā vielā - 310 miljoni tonnu, kas atbilst 150 miljoniem tonnu.
Otrā kategorija ir mežsaimniecības atkritumi, kas veido apmēram 40 miljonus t / gadā;
Trešais mājlopu un mājlopu ekskrementu veids ir bagāts ar biomasas resursiem, sasniedzot 500 miljonus tonnu sausā barotnē, un tas var radīt 220 miljardus m3 metāna.
Ceturtais veids ir sadzīves notekūdeņi un rūpnieciskie organiskie notekūdeņi, kas satur 25 miljonus tonnu cieto atkritumu atliekas.
Piektā kategorija ir cieto sadzīves atkritumi, kurus var izmantot aptuveni 100 miljonu tonnu apmērā.
Kopā šie pieci veidi veido galveno biomasas resursu sadali Ķīnā, un kopējais apjoms sasniedz 800 miljonus līdz 1 miljardu tonnu standarta ogļu.
Biomasas svarīgākie komponenti ir ogļhidrāti, starp kuriem pārmērīgs skābekļa saturs ir viena no lielākajām biomasas īpašībām (2. tabula).
2. tabula reģistrēta biomasa (sausā bāze)
Skat. No 2. tabulas, fotosintēzes produkts, oglekļa savienojumi proporcionāli skābekļa saturam ūdenī ir tikpat augsti kā 40%, tāpēc ogļhidrātu enerģijas blīvuma dabiskais stāvoklis ir zems, neto siltuma efektivitāte (LHV) ir tikai aptuveni 16%. Tāpēc, izstrādājot efektīvu biomasas resursu izmantošanu, prioritātei jābūt šādiem diviem jautājumiem:
1. Biomasas resursi jāpārvērš materiālos ar lielāku enerģijas blīvumu (ko sauc par ogļūdeņražu bagātināšanu vai deoksigenēšanas procesu), kurus viegli pārvadāt un transportēt;
2. Kad biomasa mainās no tā dabiskā stāvokļa uz materiālu formu ar augstu enerģijas blīvumu, konversijas pakāpes un zudumi tiek samazināti līdz minimumam.
Iespējamais biomasas enerģijas izmantošanas veids
Pašlaik cilvēku attīstībai un biomasas resursu izmantošanas tehnikai ir sešas galvenās kategorijas: tiešā sadedzināšana, anaerobā gremošana (metāns), cukura fermentācija (ražo etanolu), eļļas ekstrakcija un biodīzeļdegviela, pirolīzes eļļa (produkts), gazifikācija (sintaksons) . Šobrīd ir trīs iespējami veidi, kā attīstīt un izmantot biomasas enerģiju ar augstu vērtību.
1. Bioloģiskā metāna ražošana (biogāze) tiek realizēta, izmantojot biogāzes fermentācijas procesu, kas būtībā ir mikroorganismu materiālu vielmaiņa un enerģijas konversijas process. Sadalīšanās procesā un vielmaiņas procesā biogāzes mikrobi iegūst enerģiju un materiālus, lai sasniegtu savu izaugsmi un reprodukcija, un lielākā daļa no tām tiek pārveidotas par metānu un oglekļa dioksīdu.
Zinātniskā analīze liecina, ka apmēram 90% organiskās vielas tiek pārveidotas par biogāzi. 10% biogāzes mikrobi tiek izmantoti pašu patēriņam. Bioloģisko gāzu ražošana no fermentācijas materiāliem tiek faktiski sasniegta, izmantojot virkni sarežģītu bioķīmisku reakciju.
Lai saprastu no enerģijas ražošanas viedokļa, domājiet par to šādi: biogāzes fermentācijas procesa būtība ir mikrobu kopienas vielmaiņas funkcija, caur molekulu un atomu pārkārtošanos, skābekļa saturs ir tikpat augsts kā 40% no tā biomasa (ar formulu ir šāda: CH1.4 O0.6) uz skābekli, oglekli, ūdeņradi, diviem elementiem bagātināšanas procesā, produkts ir enerģijas blīvums ir daudz augstāks par sākotnējo izejvielu (biomasas) ogļūdeņradi - metāns
Tā kā gandrīz 90 procentus organisko vielu var pārvērst metānā, tas ir viens no nedaudzajiem ļoti efektīviem procesiem. Bioloģiskā fermentācijas enerģijas pārveides efektivitātes teorētiskā vērtība ir virs 65%. Tas ir viens no svarīgākajiem iemesliem, kāpēc tehnoloģija nesen tika veicināta starptautiskā mērogā.
Biomasa ģenerē elektrību
Biomasas elektroenerģijas ražošana attiecas uz biomasas izejvielu izmantošanu ogļu oglekļa nomaiņai pēc sadegšanas, lai vadītu tvaika turbīnas vienības, kas ražo siltuma spēkstacijas elektroenerģijas ražošanā. Biomasas jauda ir vairāk iespējama galvenokārt tāpēc, ka tā var izmantot esošo termoelektrostaciju infrastruktūru un Būtiski samazināt kopējos ieguldījumus. Biomasas elektroenerģijas ražošana Ķīnā galvenokārt attiecas uz biomasu (piemēram, salmiem, meža atkritumu resursiem), kur sadedzina elektroenerģiju. Ārvalstīs izejvielas biomasas elektroenerģijas ražošanai ir sadalītas trīs daļās:
1) biomasa dedzina tieši kā malku;
2) bioloģisko eļļu, kas iegūta no biomasas "pirolīzes", var transportēt uz citām vietām vai arī to var sadedzināt uz vietas, lai vadītu tvaika turbīnu elektroenerģijas ražošanai;
3) syngas (ūdeņradis un oglekļa monoksīds), ko ražo, izmantojot biomasas "gazifikāciju", var sadedzināt, lai vadītu turbīnas, lai radītu elektroenerģiju.
3. Celulozes etanola zema izmaksu ražošana
Pirms nākamās desmitgadēs atrast efektīvu alternatīvu ķīmiskajai vielai, viena no bioloģiskajiem šķidrā kurināmā etanolam joprojām ir pirmā izvēle, jebkura izmetā esošais etanols kā šķidrais kurināmais pašreizējā idejas situācijā ir bērnisks vai vismaz tas nav reālistisks. Degvielas etanols ir sadalīts pirmajā un otrajā paaudzē.
Pirmā paaudze parasti tiek izmantota kā izejviela (graudi, kartupeļi un citi pārtikas produkti). Tā kā pārtikas nodrošinājums ir noteikts, valstis tagad pāriet uz otrās paaudzes degvielas etanolu, kas izgatavots no celulozes. Pašlaik lielākā problēma ir celulozes etanols ir tas, ka izmaksas ir pārāk augstas. Ķīnā izmaksātā cena ir no 9000 juaņa līdz 12000 juaņa. Ir trīs iemesli, kas saistīti ar augsto cenu (izņemot izejmateriālu cenu svārstības un izejvielu transportēšanas izmaksas):
1) augstas celulozes materiālu pirmapstrādes izmaksas;
2) augstas izmaksas celulāzes, līdz 2000-3500 juaņa;
3) zemu cukura saturs celulozes hidrolizātā un zemu alkoholisko dzērienu saturs fermentēta maisījuma šķidrumā palielina destilācijas izmaksas.
Iii. Problēmas, kas jāatrisina, izmantojot biomasas enerģiju ar augstu vērtību
1. Enerģijas konversijas efektivitātes kontrole jebkurā formā un enerģijas izmantošanā tiek pārveidota no vienas formas uz otru, un daļa no enerģijas tiek zaudēta katrā transformācijas posmā. Tas jo īpaši attiecas uz biomasas enerģiju. Biomasas enerģijas galvenais avots ir gaismas enerģijas uztveršana organismos. Tāpēc viena no biomasas enerģijas pamatproblēmām ir konversijas efektivitāte.
Biomasu var pārvērst par enerģiju vai ķīmiskām vielām. Pārveidošanas pamatmetodes ir divas: ķīmiskā un bioloģiskā. Vai ķīmiska vai bioloģiska, kodols ir katalizators. Katalizators ir galvenais enerģijas taupīšanas un efektivitātes uzlabošanas elements.
Piemēram, bioloģiskā metāna ražošanā aktīvāku metāna baktēriju populācija ir attiecībā uz fermentiem, jo mazāk to izmanto. Izmantojot celulozes etanolu, celulozes gazifikācija rada sinusa gāzi (ūdeņraža un oglekļa oksīda maisījumu), kas arī paļaujas uz ļoti efektīvu un īpašu katalizatoru, kas pārvērš šķidro kurināmo.
2. Augu lignocelulozes struktūras un komponentu sastāva izmaiņas
Lignocelulozes struktūras un sastāva galvenā problēma ir tā, kā uzlabot celulozes saturu un samazināt lignīna saturu. Tas ir īpaši izdevīgs celulozes etanola ražošanai. Relatīvā satura izmaiņas ietekmē gan sākotnējo apstrādi, gan alkohola ražošanas apjomus.
secinājums
Biomasas enerģijas izmantošana un izmantošana ir jauna starpnozaru un kodolsintēzes pētniecības joma. Valstī intensīvi veicinājusi biomasas enerģētikas nozari kā strauji augošas nozares Ķīnu, ko raksturo intensīva tehnoloģija, intensīvais kapitāls, intensīvais darbs, rūpnieciskā ražošana ķēdes rūpnīcas un spēcīgs virzītājspēks.
