⑴ 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。
⑵ 生物資源多樣性的價值和意義
生物多樣性的意義和價值 生物多樣性的價值是巨大的.人類從生物多樣性中得到了所需的全部食品、許多葯物和工業原料.例如,物種為人類提供了食物的來源,作為人類基本食物的農作物、家禽和家畜等均源自野生型.野生物種是培育新品種不可缺少的原材料,特別是隨著近代遺傳工程的興起和發展,物種的保存有著更深遠的意義.物種是多種葯物的來源,隨著醫學研究的深入,越來越多的物種被發現可作葯用.另外,自然界的物種資源也為人類提供大量的工業原料如皮毛、皮革、纖維、油料、香料、膠脂等. 生物多樣性的生態價值也是巨大的,它在維系自然界能量流動、物質循環、改良土壤、涵養水源及調節小氣候等諸多方面發揮著重要的作用,生物多樣性也是維持生態系統平衡的必要條件,某(些)物種的消亡可能引起整個系統的失衡,甚至崩潰.而且,豐富多彩的生物和它們所賴以生存的無機環境共同構成了人類賴以生存的生物支撐系統. 同樣,千姿百態的生物也給人以美的享受,是藝術創造和科學發明的源泉.物種多樣性對科學技術的發展是不可或缺的,如仿生學的發展離不開豐富而奇異的生物世界.甚至,人類文化的多樣性在很大程度上起源於生物及其環境的多樣性.
生物多樣性的價值是巨大的.人類從生物多樣性中得到了所需的全部食品、許多葯物和工業原料.例如,物種為人類提供了食物的來源,作為人類基本食物的農作物、家禽和家畜等均源自野生型.野生物種是培育新品種不可缺少的原材料,特別是隨著近代遺傳工程的興起和發展,物種的保存有著更深遠的意義.物種是多種葯物的來源,隨著醫學研究的深入,越來越多的物種被發現可作葯用.另外,自然界的物種資源也為人類提供大量的工業原料如皮毛、皮革、纖維、油料、香料、膠脂等. 生物多樣性的生態價值也是巨大的,它在維系自然界能量流動、物質循環、改良土壤、涵養水源及調節小氣候等諸多方面發揮著重要的作用,生物多樣性也是維持生態系統平衡的必要條件,某(些)物種的消亡可能引起整個系統的失衡,甚至崩潰.而且,豐富多彩的生物和它們所賴以生存的無機環境共同構成了人類賴以生存的生物支撐系統. 同樣,千姿百態的生物也給人以美的享受,是藝術創造和科學發明的源泉.物種多樣性對科學技術的發展是不可或缺的,如仿生學的發展離不開豐富而奇異的生物世界.甚至,人類文化的多樣性在很大程度上起源於生物及其環境的多樣性.
⑶ 研究微生物資源有什麼意義
微生物是一大群小生物的總稱,因其形體小而得名。投入少、收效快的微生物基因組研究,是當今世界基因組研究中的前沿領域。我國地理環境復雜,含有豐富的微生物資源,研究這些微生物,無論對於生物進化研究,還是特殊酶以及蛋白質的結構和功能研究都有重要意義。
1998年初,我國科研人員在雲南騰沖地區考察時在沸泉中發現了一種嗜熱細菌,最適合在75度左右高溫下生長。在進行分類、形態方面的研究後,研究人員發現,國內第一個被發現的這種極端嗜熱菌,是國際上從未報道過的新菌種。
科研人員從培養的細菌中提取了基因組DNA,構建了測序模板文庫,還建立了反映測序進展與存在問題以及用於組裝、注釋、尋找基因的軟體。在基因測序中,獲得了單機日產、序列讀長、准確率等指數與國際同行並駕齊驅的好結果。
⑷ 分析發展生物質能源產業有什麼戰略意義和現實意義
進一步防範和減輕農業風險生物質產業發展對農業生產有哪些影響在農業生產過程中。遵循自然規律和經濟規律、食品安全,採取綜合措施,存在多種自然風險和市場風險、防治並舉的原則,按照以防為主,也有利於糧食安全,既有利於建立農民收入穩步增長的長效機制,具有重要的現實意義和戰略意義、生物安全和生態安全,還有利於保護城鄉廣大農產品消費者的利益
⑸ 為什麼要發展生物質能源
發展生物質能源的主要原因有:生物質能具有資源豐富、可再生、清潔環保、低碳排放、儲存和運輸便利等特點,並且在一定程度上可以減輕霧霾。
生物質能是以農林等有機廢棄物和邊際性土地種植的能源植物為原料生產的綠色能源。
⑹ 生物質特點,特徵與意義
生物質能具有以下特點:
1.燃燒過程對環境污染小。生物質中有害物質含量低,灰分、氮、硫等有害物質都遠遠低於礦物質能源。生物質含硫一般不高於0.2%,燃燒過程放出CO2又被等量的生物質吸收,因而是CO2零排放能源。
2.儲量大,可再生。 只要有陽光照射,光合作用就不會停止。
3.生物質能源具有普遍性、易取性。不分國家和地區,價廉、易取、加工簡單。
4.是唯一可以運輸和儲存的可再生能源。
5.揮發性組分高、炭活性高,容易著火。燃燒後灰渣少且不易粘結。
6.能量密度低,體積大,運輸困難。
生物質能是來源於太陽能的一種可再生能源,具有含碳量低的特點;加之在其生長過程中吸收大氣中的CO2而成為元素的匯。因而用新技術開發利用生物質能不僅有助於減輕溫室效應和生態良性循環,而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料,成為解決能源與環境問題的重要途徑之一。
⑺ 生物能源意義
人類使用的三大主要能源是原油、天然氣和煤炭,但它們都是不可再生的能源。據國際能源機構的統計,這三種能源還能供開採的年限,分別只有40年、50年和240年。開發新能源已成為人類發展中的緊迫課題,核能還將有所發展,太陽能、風能、地熱能、波浪能和氫能這五種新能源,今後將會優先獲得開發利用。另一個值得重視的新能源是可再生的生物能源。
數百年來在燃料王國里唱「主角」的煤和石油都是遠古時代的動植物生成的,那麼能否種植能源作物,直接從能源作物生產燃料?這是21世紀普遍關注的一個新問題。理想的生物燃料作物應具有高效光合能力,到目前為止,科學家們已發現了40多種能夠生產「石油」的植物。正在進行品種的選擇和質量的優化,並准備盡快實行商業化生產。下面介紹幾種理想的生物燃料作物。
芒——原產於中國華北和日本。其優點:1.生長迅速:一季可長3米高,人稱「象草」。 2.生長潑辣:可在從亞熱帶到溫帶的廣闊地區生長,在強日照和高溫條件下生長茂盛,肥水利用率高。生長期間不施化肥和農葯,憑它根狀莖上的強大根系能有效地吸取養料。 3.燃燒完全:「芒」在收割時植株只含20%-30%水分,它在生長過程中從大氣吸收多少二氧化碳,燃燒時就釋放多少二氧化碳,不增加大氣中的二氧化碳含量。4.成本低:其投入小於種植油菜的1/3。5.產量高:每公頃產量高達44噸。公頃平均年收獲12噸石油,比其他現有任何能源植物都高,而且可連續收獲多年。
海帶和巨藻——原產美國加利福尼亞。從這種巨型海帶中,可提取大量合成天然氣,還可提取氯化鉀和化妝品中的乳化劑。其特點:生長迅速,每天可長2英尺(l英尺= 0. 3048米),在不到 5個月的時間內,它可以長到200英尺(即60.96米)。美國政府在加州外海開辟了一片面積400平方公里的海底農場,專門種植巨型海帶,以特殊的採收船採收,經自然發酵或人工加速發酵,一年可產生合成天然氣達220多億立方英尺,可供5萬人口的城市一年之用。我國台灣科學家的試驗結果,投資和操作成本都較低:每立方米的「海帶天然氣」價格為台幣1.5元,而工業天然氣是每立方米台幣9元。僅此就可說:巨型海帶夠資格成為能源救星。巨型海帶生長溫度在15一20℃之間,且需要海流不大。我國澎湖及馬祖附近的海灣適合巨型海帶的生長。但因為巨型海帶需要在海水深度為150-300米處才能得到足夠的養分,矛盾是採收不易,陽光無法穿透而使光合作用難以進行。只有突破這個難題巨型海帶的前途才能勝過其他各種生物能源。
巨型海帶還可用來年產氯化鉀、肥料,提煉出化妝品用乳化劑,並使魚類和蚝類養殖增產。
美國西海岸附近海域盛產的一種巨型海藻,可提煉汽油和柴油作為石油的代用品。美國能源科學家正在試驗,如試驗成功,這海生植物的汽油的售價將低於一般汽油。巨藻一般有70-80米長,最長的可達到500米。巨藻還可提煉藻膠,製造塑料、纖維板,也是制葯工業的原料。它含有豐富的甲烷成分,可以用來製造煤氣。這一新的綠色能源具有誘人的前景。巨藻可以在大陸架海域大規模養殖。葉片較集中於海水表面,便於機械化收割。其生長速度驚人,每晝夜可長30厘米,一年可收割3次。
日本出光興產中央研究所的生物化學研究所等成功地從一種淡水藻類中提取出了石油。這種藻類在吸收二氧化碳進行光合作用的過程中體內蓄集了石油。在研究過程中發現,這種藻類不僅二氧化碳的吸收率高,而且其石油生成能力遠遠超過預想的程度。這種淡水藻類廣泛分布在世界各地的湖泊沼澤中。2克重的藻塊在10天內就可增生到10克,其中約含5克的石油。與特殊的溶劑攪拌混合然後除去溶劑剩下石油。其發熱量可與重油相當,其氮的含量只是重油的1/2,硫的含量僅為重油的1/190。燃燒後的灰中含有豐富的鉀,可用來作肥料。但其對雜菌敏感,提取較為困難。科研負責人打算用湖泊進行大量培養等方法進一步探索實用化的途徑。
生物燃料作物作為未來的一種新能源,與其他能源比有許多優點:l)它是一種綠色潔凈能源,在當今全世界環境污染嚴重的情況下,應用它對保護環境十分有利。2)分布面積廣,能因地制宜地進行種植,不需勘探、鑽井、采礦,也減少了長途運輸,成本低廉,易於普及推廣。3)可以迅速生長,能通過規模化種植,保證產量,而且是一種可再生的種植能源,而非一次能源。4)使用起來要比核電等能源安全得多,不會發生爆炸,泄漏等安全事故。5)開發生物燃料作物,將逐步加強世界各國在能源方面的獨立性,減少對石油市場的依賴,可以在保障能源供應、穩定經濟發展方面發揮積極作用。
歐洲一些國家已在大規模種植芒屬植物,英國擬種植150萬英畝的芒屬植物;德國已興建了一座發電能力為12萬千瓦的發電廠,其燃料就是芒屬植物、白楊、柳的混合物和秸稈。
發達國家推廣種植能源作物,不僅是國際環保的大勢所趨,使能源可再生和綜合利用,而且也為農業經濟的復甦和改善土壤的要求所致。現代農業的高度生產、單一作物的種植以及過度機械化的結果,導致嚴重的土壤流失,在某些發展中國家,不當的耕種方式、種植對土壤有害的作物,造成對環境的不良影響。種植能源作物,不僅可阻止土壤的流失,還可幫助土壤建立新土壤層。科學家們認為:普通植物對於陽光的利用效率不到4%,如果通過研究使新型能源作物的陽光利用率提高到5%,那麼只要世界農田面積的1/10,就可提供相當於目前人類使用的全部化石燃料的能源。到10-20年後,農民很有可能轉而生產能源作物並在農場里建立發電站,廣泛利用「生物燃料」。生物燃料作物的開發,是解決未來能源的有效新途徑之一。
⑻ 什麼是生物質能源
生物質能是由植物的光合作用固定於地球上的太陽能,最有可能成為21世紀主要的新能源之一。據估計,植物每年貯存的能量約相當於世界主要燃料消耗的10倍;而作為能源的利用量還不到其總量的l%。這些未加以利用的生物質,為完成自然界的碳循環,其絕大部分由自然腐解將能量和碳素釋放,回到自然界中。事實上,生物質能源是人類利用最早、最多、最直接的能源,至今,世界上仍有15億以上的人口以生物質作為生活能源。生物質燃燒是傳統的利用方式,不僅熱效率低下,而且勞動強度大,污染嚴重。通過生物質能轉換技術可以高效地利用生物質能源,生產各種清潔燃料,替代煤炭,石油和天然氣等燃料,生產電力。而減少對礦物能源的依賴,保護國家能源資源,減輕能源消費給環境造成的污染。專家認為,生物質能源將成為未來持續能源重要部分,到2015年,全球總能耗將有40%來自生物質能源。
1.2能源與環境
人類正面臨著發展與環境的雙重壓力。經濟社會的發展以能源為重要動力,經濟越發展,能源消耗多,尤其是化石燃料消費的增加,就有兩個突出問題擺在我們面前:一是造成環境污染日益嚴重,二是地球上現存的化石燃料總有一天要掘空。按消費量推算,世界石油資源在今後50年到80年間將最終消耗殆盡。到2059年,也就是世界上第一口油井開鑽二百周年之際,世界石油資源大概所剩無幾。另一方面,由於過度消費化石燃料,過快、過早地消耗了這些有限的資源,釋放大量的多餘能量和碳素,打破了自然界的能量和碳平衡,是造成臭氧層破壞,全球氣候變暖,酸雨等災難性後果的直接因素。這就是說,如果不發展出新的能源來取代化石常規能源在能源結構中的主導地位,在21世紀必將發生嚴重的、災難性的能源和環境危機,是人類在下一世紀所面臨的三大最可能發生的災難之一。
1.3國家安全
固然,發展生物質能源不是獲得新的能源的唯一途徑,人類可以採用高技術手段獲得核能源,甚至從外太空獲得能源,但其中的危害也是有目共睹的。首先,核能源的發展極可能給已經不安的世界帶來新的不穩定因素,甚至直接威脅到人類的生存環境;其次,各國或各集團在人類下世紀技術水平下所能到達的有限外太空區域內進行的能源開發,將不可避免地引發新的爭奪或爭端,其禍福不言自明。而生物質能源則不僅是最安全、最穩定的能源,而且通過一系列轉換技術,可以生產出不同品種的能源,如固化和炭化可以生產因體燃料,氣化可以生產氣體燃料,液化和植物油可以獲得液體燃料,如果需要還可以生產電力等等。目前,世界各國,尤其是發達國家,都在致力於開發高效、無污染的生物質能利用技術,保護本國的礦物能源資源,為實現國家經濟的可持續發展提供根本保障。
2.國外生物質能技術的發展狀況
生物質能源的開發利用早已引起世界各國政府和科學家的關注。有許多國家都制定了相應的開發研究計劃,在日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃等發展計劃。其它諸如丹麥、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國,多年來一直在進行各自的研究與開發,並形成了各具特色的生物質能源研究與開發體系,擁有各自的技術優勢。
2.1沼氣技術
主要為厭氧法處理禽畜糞便和高濃度有機廢水,是發展較早的生物質能利用技術。80年代以前,發展中國家主要發展沼氣池技術,以農作物秸稈和禽畜糞便為原料生產沼氣作為生活炊事燃料。如印度和中國的家用沼氣池;而發達國家則主要發展厭氧技術,處理禽畜糞便和高濃度有機廢水。目前,日本、丹麥、荷蘭、德國、法國、美國等發達國家均普遍採取厭氧法處理禽畜糞便,而象印度、菲律賓、泰國等發展中國家也建設了大中型沼氣工程處理禽畜糞便的應用示範工程。採用新的自循環厭氧技術。荷蘭IC公司已使啤酒廢水厭氧處理的產氣率達到10m3/m3.d的水平,從而大大節省了投資、運行成本和佔地面積。美國、英國、義大利等發達國家將沼氣技術主要用於處理垃圾,美國紐約斯塔藤垃圾處理站投資2000萬美元,採用濕法處理垃圾,日產26萬m3沼氣,用於發電、回收肥料,效益可觀,預計10年可收回全部投資。英國以垃圾為原料實現沼氣發電18MW,今後10年內還將投資1.5億英鎊,建造更多的垃圾沼氣發電廠。
2.2生物質熱裂解氣化
早在70年代,一些發達國家,如美國、日本、加拿大、歐共體諸國,就開始了以生物質熱裂解氣化技術研究與開發,到80年代,美國就有19家公司和研究機構從事生物質熱裂解氣化技術的研究與開發;加拿大12個大學的實驗室在開展生物質熱裂解氣化技術的研究;此外,菲律賓、馬來西亞、印度、印尼等發展明家也先生開展了這方面的研究。芬蘭坦佩雷電力公司開始在瑞典建立一座廢木材氣化發電廠,裝機容量為60MW,產熱65MW,1996年運行:瑞典能源中心取得世界銀行貸款,計劃在巴西建一座裝機容量為20-3OMW的發電廠,利用生物質氣化、聯合循環發電等先進技術處理當地豐富的蔗渣資源。
2.3生物質液體燃料
另一項令人關注的技術,因為生物質液體燃料,包括乙醇、植物油等,可以作為清潔燃料直接代替汽油等石油燃料。巴西是乙醇燃料開發應用最有特色的國家,70年代中期,為了擺脫對進口石油的過度依賴,實施了世界上規模最大的乙醇開發計劃,到1991年,乙醇產量達到130億升,在980萬輛汽車中,近400萬輛為純乙醇汽車,其餘大部分燃用20%的乙醇-汽油混合燃料,也就是說乙醇燃料已佔汽車燃料消費量的50%以上。1996年,美國可再生資源實驗室已研究開發出利用纖維素廢料生產酒精的技術,由美國哈斯科爾工業集團公司建立了一個1MW稻殼發電示範工程:年處理稻殼12,000噸,年發電量800萬度,年產酒精2,500噸,具有明顯的經濟效益。
2.4其它技術
此外,生物質壓縮技術可書固體農林廢棄物壓縮成型,製成可代替煤炭的壓塊燃料。如美國曾開發了生物質顆粒成型燃料:泰國、菲律賓和馬來西亞等第三世界國家發展了棒狀成型燃料。
3.我國的生物質能源
我國基本上是一個農業國家農村人口占總人口的70%以上,生物質一直是農村的主要能源之一,在國家能源構成中也佔有益要地位。
3.1生物質能資源
我國現有森林、草原和耕地面積41.4億公頃,理論上生物質資源理可達650億噸/年以上(在但第平方公里土地面積上,植物經過光合作用而產生的有機碳量,每年約為158噸)。以平均熱值為15,000千焦/公斤計算,摺合理論資源最為33億標准煤,相當於我國目前年總能耗的3倍以上.
實際上,目前可以作為能源利用的生物質主要包括秸稈、薪柴、禽畜糞便、生活垃圾和有機廢渣廢水等。據調查,目前我國秸稈資源量已超過7.2億噸,約3.6億噸標准煤,除約1.2億噸作為飼料、造紙、紡織和建材等用途外其餘6億噸可作為能源用途:薪柴的來源主要為林業採伐、育林修剪和薪炭林,一項調查表明:我國年均薪柴產量約為1.27億噸,摺合標准煤0.74億噸:禽畜糞便資源量約1.3億噸標准煤;城市垃圾量生產量約1.2億噸左右,並以每年8%-10%的速度增,據估算,我國可開發的生物質能資源總量約7億噸標准煤。
3.2生物質能源和利用
我國生物質的能源利用絕大部分用於農村生活能源,極少部分用於鄉鎮企業的工業生產:而利用方式長期來一直以直接燃燒為主,只是近年來才開始採用新技術利用生物質能源,但規模較小。普及程度較低,在國家,甚至農村的能源結構中佔有極小的比例。
生物質直接燃燒方式不僅熱效率低下,而且大量的煙塵和余灰的排放使人們的居住和生活環境日益惡化,嚴重損害了婦女、兒童的身心健康。此外,還對生態、社會和經濟造成極其不利的影響:
1.在必須使用生物質能源而利用方式不合理的情況下,必然對森林等自然資源進行不合理採伐,破壞了自然植被和生態平衡;
2.對於有機垃圾、有機廢水、有機廢渣、禽畜糞便以及部分農業廢棄物等資源沒有充分加以利用,不僅造成資源浪費,而且使其成為主要的有機污染源,除造成嚴重的大氣和水污染之外,還排放大量的溫室氣體,加劇了全球溫室效應;
3.同時,隨著經濟的迅速發展和人民生活水平的提高,能源短缺問題必將成為21世紀阻礙國家經濟的持續發展的重大問題,必須予以足夠的重視,並採取有效措施著力加以解決。
事實上,大力開發和利用生物質能源,對於緩解21世紀的能源、環境和生態問題具有重要意義,產生諸多利益;
4.減少污染,改善人民生活條件。不管是有機污水處理、城鎮垃圾能源的利用還是秸稈熱解利用中一個重要的共同點解決環境污染問題,這也是大部分生物質利用的首要目標。
5.解決農村能源供應問題,提高農民生活水平。
我國農村能源供應緊張,而生物質源豐富,所以可利開展利用生物質能,可以改善農村的能量供應。提高他們的生活水平。
6.改善能源結構,減輕對對環境的壓力。我國可開發的生物資源達7億噸,如果能充分開發,可以在我國的能源消費中占重要的地方,這對改善我國能源結構,減少我國對石化燃料的依賴,進而減少我國CO2和SO2等污染物的排放,最終緩解能源消耗給環境造成的壓力有重要的意義。
3.3市場需求
可以預計,隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高,生物質能利用技術和裝置的市場前景將會越來越廣闊。主要依據:
1.目前,絕大部分農作物秸稈因得不到有效利用而就地焚燒於農田,不僅浪費了大量的能源,而成了嚴重的環境污染,給社會生活和經濟發展造成了一定程度的負面影響。如發生在成都雙流機場和首都機場的煙塵事件。逐漸富裕起來的農民,隨著生活水平的提高,迫切改變原來直接燃用秸稈薪柴煙薰火燎的炊事取暖局面,以生物質可燃氣作為他們的生活能源,就會改善其衛生環境,提高生活質量,減輕勞動強度。
2.眾多糧食、木材、茶葉、果類等加工廠,每天都有大量的谷殼、鋸末、木屑、果殼等廢棄物產出堆放,利用生物質氣化技術將其轉換成可燃氣,生產出優質能源,變廢為寶,可謂一舉兩得。
3.禽畜糞便既是極為有害大環境污染源泉又是重要的生物質能資源,隨著大型畜牧場的不斷建成和發展,所產生的環境污染也日趨嚴重。應用厭氧技術處理禽畜糞便更具有能源與環境雙重意義。
4.隨著我國社會經濟的迅速發展,城市人口的增多和居民生活的改善,城市的垃圾處理問題便顯得日益突出。我國的以北京為例,1995年,年垃圾產量均已突破400萬噸,1996年北京的垃圾量則達485萬噸。採用厭氧技術處理有機垃圾,不僅可獲得能源,而且達到低費用治理污染的目的。
5.我國的邊遠地區,生物質資源豐富,多屬於缺電、少電地區,可將生物質氣化發電,或供熱可自產自用。
6.事買上,生物質能源技術之所以具有廣闊的市場前景,其優勢在於開發利用生物質能源不僅可以獲得取之不盡的能源,而且具有保護環境,節省資源的功能。
3.4我國生物質能技術發展現狀與問題
我國政府及有關部門對生物質能源利用極為重視,國家幾位主要領導人曾多次批示和指示加強農作物秸稈的能源利用。國家科委已連續在三個國家五年計劃中將生物質能技術的研究與應用列為重點研究項目,涌現出一大批優秀的科研成果和成功的應用範例,如產用沼氣池、禽畜糞便沼氣技術、生物質氣化發電和集中供氣、生物壓塊燃料等,取得了可觀的社會效益和經濟效益。同時,我國已形成一支高水平的科研隊伍,包括國內有名的科研院所和大專院校:擁有一批熱心從事生物質熱裂解氣化技術研究與開發的著名專家學者。
a.沼氣技術是我國發展最早、曾晉遍推廠的生物質能源利用技術。70年代,我國為解決農村能源短缺的問題,曾大力開發和推廣戶用沼氣地技術,全國已建成525萬戶用沼氣池。在最近的連續三個五年計劃中,國家都將發展新的沼氣技術列為重點科技攻關項目,計劃實施了一大批沼氣及其利用的研究項目和示範工程。至今,我國已建設了大中型沼氣池3萬多個,總容積超過137萬m3,年產沼氣5,500萬m3,僅100m3以上規模的沼氣工程就達630多處,其中集中供氣站583處,用戶8.3萬戶,年均用氣量431m3,主要用於處理禽畜糞便和有機廢水。這些工程都取得了一定程度的環境效益和社會效益,對發展當地經濟和我國厭氧技術起到了積極作用。在「九五」計劃中,應用於處理高濃度有機廢水和城市垃圾的高效厭氧技術被列為科技攻關重點項目,分別由中科院成都生物研究所和杭州能源環境研究所承擔實施,現已取得預期的進展。
我國厭氧技術及工程中存在的主要問題:相關技術研究少、輔助設備配套性差、自動化程度低、非標設備加工粗糙、工程造價高、開放式前後處理的二次污染嚴重等。
b.我國的生物質氣化技術近年有了長足的發展,氣化爐的形式從傳統上吸式、下吸式到最先進的流化床、快速流化床和雙床系統等,在應用上除了傳統的供熱之外,最主要突破是農村家庭供氣和氣化發電上。「八五」期間,國家科委安排了「生物質熱解氣化及熱利用技術」的科技攻關專題,取得了相當成果:採用氧氣氣化工藝,研製成功生物質中熱值氣化裝置;以下吸式流化床工藝,研製成功l00戶生物質氣化集中供氣系統與裝置:以下吸式固定床工藝,研製成功食品與經濟作物生物質氣化烘乾係統與裝置;以流化床干餾工藝,研製成功1000戶生物質氣化 集中供氣系統與裝置。「九五」期間,國家科委安排了「生物質熱解氣化及相關技術」的科技攻關專題,重點研究開發1MW大型生物質氣化發電技術和農村秸稈氣化集中供氣技術。目前全國已建成農村氣化站近200多個,谷殼氣化發電100多台套,氣化利用技術的影響正在逐漸擴大。
c.「八五」期間,我國開始了利用纖維素廢棄物製取乙醇燃料技術的探索與研究,主要研究纖維素廢棄物的稀酸水解及其發酵技術,並在「九五」期間進入中間試驗階段。我國已對植物油和生物質裂解油等代用燃料進行了初步研究:如植物油理化特性、酯化改性工藝和柴油機燃燒性能等方面進行了初步試驗研究。「九五」期間,開展了野生油料植物分類調查及育種基地的建設。我國的生物質液化也有一定研究,但技術比較落後,主要開展高壓液化和熱解液化方面的研究。
d.此外,在「八五」期間,我國還重點對生物質壓縮成型技術進行了科技攻關,引進國外先進機型,經消化、吸收,研製出各種類型的適合我國國情的生物質壓縮成型機,用以生產棒狀、塊狀或顆粒生物質成型燃料。我國的生物質螺旋成型機螺桿使用壽命達500小時以上,屬國際先進水平。
雖然我國在生物質能源開發方面取得了巨大成績,技術水平卻與發達國家相比仍存在一定差距,如:
a.新技術開發不力,利用技術單一。我國早期的生物質利用主要集中在沼氣利用上,近年逐漸重視熱解氣化技術的開發應用,也取得了一定突破,但其他技術開展卻非常緩慢,包括生產酒精、熱解液化、直接燃燒的工業技術和速生林的培育等,都沒有突破性的進展。
b.由於資源分散,收集手段落後,我國的生物質能利用工程的規模很小;為降低投資,大多數工程採用簡單工藝和簡陋設備,設備利用率低,轉換效率低下。所以,生物質能項目的投資回報率低,運行成本高,難以形成規模效益,不能發揮其應有的、重大的能源作用。
c.相對科研內容來說,投入過少,使得研究的技術含量低,多為低水平重復研究,最終未能解決一些關鍵技術,如:厭氧消化產氣率低,設備與管理自動化程度較差;氣化利用中焦油問題沒有徹底解決,給長期應用帶來嚴重問題;沼氣發電與氣化發電效率較低,相應的二次污染問題沒徹底解決。導致許多工程系統常處於維修或故障的狀態,從而降低了系統運行強度和效率。
此外,在我國現實的社會經濟環境中,還存在一些消極因素制約或阻礙著生物質能利用技術的發展、推廣和應用,主要表現為:
a.在現行能源價格條件下,生物質能源產品缺乏市場竟爭能力,投資回報率低挫傷了投資者的投資積極性,而銷售價格高又挫傷了消費者的積極性。
b.技術標准未規范,市場管理混亂。在秸桿氣化供氣與沼氣工程開發上,由於未有合適的技術標准和嚴格的技術監督,很多未具備技術力量的單位和個人參與了沼氣工程承包和秸桿氣化供氣設備的生產,引起項目技術不過關,達不到預期目標,甚至帶來安全問題,這給今後開展生物質利用工作帶來很大的負面影響。
c.目前,有關扶持生物質能源發展的政策尚缺乏可操作性,各級政府應盡快制定出相關政策,如價格補貼和發電上網等特殊優惠政策。
d.民眾對於生物質能源缺乏足夠認識,應加強有關常識的宣傳和普及工作。
e.政府應對生物質能源的戰略地位予以足夠重視,開發生物質能源是一項系統工程,應視作實現可持續發展的基本建設工程。
4.發展方向與對策
4.1發展方向
我國的生物質能資源豐富,價格便宜,而經濟環境和發展水平對生物質技術的發展處於比較有利的階段。根據這些特點,我國生物質的發展既要學習國外先進經驗,又要強調自己的特色,所以,今後的發展方向應朝著以下幾方面:
a.進一步充分發揮生物質能作為農村補充能源的作用,為農村提供清潔的能源,改善農村生活環境及提高人民生活條件。這包括沼氣利用、秸桿供氣和小型氣化發電等實用技術。
b.加強生物質工業化應用,提高生物質能利用的比重,提高生物質能在能源領域的地位。這樣才能從根本上擴大生物質能的影響,為生物質能今後的大規模應用創造條件,也是今後生物質能能否成為重要的替代能源的關鍵。
c.研究生物質向高品位能源產品轉化的技術,提高生物質能的利用價值。這是重要的技術儲備,是未來多途徑利用生物質的基礎,也是今後提高生物質能作用和地位的關鍵。
d.同時,利用山地、荒地和沙漠,發展新的生物質能資源,研究、培育、開發速生、高產的植物品種,在目前條件允許的地區發展能源農場、林場,建立生物質能源基地,提供規模化的木質或植物油等能源資源。
4.2對策
根據上面的主要發展方向,今後我國生物質利用技術能否得到迅速發展,主要取決於以下幾個方面:
a.在產業化方面:加強生物質利用技術的商品化工作,制定嚴格的技術標准,加強技術監督和市場管理,規范市場活動,為生物質技術的推廣創造良好的市場環境。
b.在工業化生產與規模化應用方面:加強生物質技術與工業生產的聯系,在示範應用中解決關鍵的技術在技術研究方面:既重點解決推廣應用中出現的技術難題,在生產實踐中提高並考驗生物質能技術的可靠性和經濟性,為大規模使用生物質創造條件。
c.在技術研究方面:既重點解決推廣應用中出現的技術難題,如焦油處理,寒冷地區的沼氣技術等,又要同時開展生物質利用新技術的探索,如生物質制油,生物質制氧等先進技術的研究。
d.制定一項生物質能源國家發展計劃,引進新技術、新工藝,進行示範、開發和推廣,充分而合理地利用生物質能資源。在21世紀,逐步以優質生物質能源產品(固體燃料、液體燃料、可燃氣、由、執等形式)取代部分礦物燃料,解決我國能源短缺和環境污染等問題。
4.3優先領域
.秸稈能源利用
.有機垃圾處理及能源化
.工業有機廢渣與廢水處理及能源化
.生物質液體燃料
4.4重大關鍵技術
.高效生物質氣化發電技術
.有機垃圾IGCC發電技術
.高效厭氧處理及沼氣回收技術
.纖維素製取酒精技術
.生物質裂解液化技術
.能源植物培育及利用技術
5.結語
生物質能源在未來世紀將成為可持續能源重要部分。我國幅員遼闊,但化石能源資源有限,生物質資源豐富,發展生物質能源具有重要的戰略意義和現實意義。採用高新技術將秸稈、禽畜糞便和有機廢水等生物質轉化為高品位能源,開發生物質能源將涉及農村發展、能源開發、環境保護、資源保護、國家安全和生態平衡等諸多利益。希望得到社會各界、各級政府、專家學者的廣泛關注與支持,為我國的生物質能源事業創造有益的發展環境。
參考資料:我弄得好辛苦噠.分給我啦
⑼ 我國發展和利用生物質能源的意義有哪些
中國是一個人口大國,又是一個經濟迅速發展的國家,21世紀將面臨著經濟增長和環境保護的雙重壓力。因此改變能源生產和消費方式,開發利用生物質能等可再生的清潔能源資源對建立可持續的能源系統,促進國民經濟發展和環境保護具有重大意義。 開發利用生物質能對中國農村更具特殊意義。中國80%人口生活在農村,秸稈和薪柴等生物質能是農村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農村的使用迅速增加,但生物質能仍佔有重要地位。1998年農村生活用能總量3.65億噸標煤,其中秸稈和薪柴為2.07億噸標煤,佔56.7%。因此發展生物質能技術,為農村地區提供生活和生產用能,是幫助這些地區脫貧致富,實現小康目標的一項重要任務。 1991年至1998年,農村能源消費總量從5.68億噸標准煤發展到6.72億噸標准煤,增加了18.3%,年均增長2.4%。而同期農村使用液化石油氣和電炊的農戶由1578萬戶發展到4937萬戶,增加了2倍多,年增長達17.7%,增長率是總量增長率的6倍多。可見隨著農村經濟發展和農民生活水平的提高,農村對於優質燃料的需求日益迫切。傳統能源利用方式已經難以滿足農村現代化需求,生物質能優質化轉換利用勢在必行。 生物質能高新轉換技術不僅能夠大大加快村鎮居民實現能源現代化進程,滿足農民富裕後對優質能源的迫切需求,同時也可在鄉鎮企業等生產領域中得到應用。由於中國地廣人多,常規能源不可能完全滿足廣大農村日益增長的需求,而且由於國際上正在制定各種有關環境問題的公約,限制二氧化碳等溫室氣體排放,這對以煤炭為主的我國是很不利的。因此,立足於農村現有的生物質資源,研究新型轉換技術,開發新型裝備既是農村發展的迫切需要,又是減少排放、保護環境、實施可持續發展戰略的需要。
⑽ 開發利用可再生資源有什麼重要意義
可再生能源是重要的能源資源,開發利用可再生能源具有以下重要意義:
1、開發利用可再生能源是落實科學發展觀、建設資源節約型社 會、實現可持續發展的基本要求。充足、安全、清潔的能源供應是經 濟發展和社會進步的基本保障。我國人口眾多,人均能源消費水平低, 能源需求增長壓力大,能源供應與經濟發展的矛盾十分突出。從根本 上解決我國的能源問題,不斷滿足經濟和社會發展的需要,保護環境, 實現可持續發展,除大力提高能源效率外,加快開發利用可再生能源 是重要的戰略選擇,也是落實科學發展觀、建設資源節約型社會的基 本要求。
2、開發利用可再生能源是保護環境、應對氣候變化的重要措施。 目前,我國環境污染問題突出,生態系統脆弱,大量開采和使用化石 能源對環境影響很大,特別是我國能源消費結構中煤炭比例偏高,二 氧化碳排放增長較快,對氣候變化影響較大。可再生能源清潔環保, 開發利用過程不增加溫室氣體排放。開發利用可再生能源,對優化能源結構、保護環境、減排溫室氣體、應對氣候變化具有十分重要的作用。
3、開發利用可再生能源是建設社會主義新農村的重要措施。農 村是目前我國經濟和社會發展最薄弱的地區,能源基礎設施落後,全 國還有約 1150 萬人沒有電力供應,許多農村生活能源仍主要依靠秸 稈、薪柴等生物質低效直接燃燒的傳統利用方式提供。農村地區可再 生能源資源豐富,加快可再生能源開發利用,一方面可以利用當地資 源,因地制宜解決偏遠地區電力供應和農村居民生活用能問題,另一 方面可以將農村地區的生物質資源轉換為商品能源,使可再生能源成 為農村特色產業,有效延長農業產業鏈,提高農業效益,增加農民收 入,改善農村環境,促進農村地區經濟和社會的可持續發展。
4、開發利用可再生能源是開拓新的經濟增長領域、促進經濟轉 型、擴大就業的重要選擇。可再生能源資源分布廣泛,各地區都具有 一定的可再生能源開發利用條件。可再生能源的開發利用主要是利用 當地自然資源和人力資源,對促進地區經濟發展具有重要意義。同時, 可再生能源也是高新技術和新興產業,快速發展的可再生能源已成為 一個新的經濟增長點,可以有效拉動裝備製造等相關產業的發展,對 調整產業結構,促進經濟增長方式轉變,擴大就業,推進經濟和社會 的可持續發展意義重大。
當前,國際石油價格一再飆升,能源消費大國苦不堪言,因此發展可再生能源成為許多國家關切的問題。
到如今為止,可再生能源在全世界的研究熱潮方興未艾,其原因之一,是能源危機日益臨近,照2003年的煤炭開采速度,中國的煤炭還可以開采80多年,而中國,是世界上煤炭儲藏量最多的國家。海灣地區的石油,在不足四十年之內,也將枯竭。我們設想,如果這一天到來,我們人類會怎麼辦呢?
所以,無論那個國家,都在瞄準這一方向努力,希望獲得技術突破,從而在真正的危機來臨之前,擺脫被動的局面。獲得世界的主導權。這是一個國家的戰略的問題。有一個西方的政治元老說的好,「二十一世紀的能源科技,將會極大的改變世界的政治格局和地緣政治。」
可再生能源的意義遠不止此,它還將改變人們的觀念。可再生能源是大自然賦予我們的慷慨的禮物,它能極大的擺脫資源的限制,從而減少資源爭奪的爭斗,給世界帶來和平。天鳳海雨,取之不盡,用之不竭。並且能從此擺脫人類發展工業帶來的環境困擾。它的意義,無論怎樣形容,都是毫不過分的。將會給人類帶來不僅是生活方式並且還有觀念上的新的革命。
再生能源目前取得突破性進展的是風力發電。我國起步較早,但現在落後了。可以看我的《我國風力發電落後的原因》。目前我國的風力發電機組單機容量不大,而國外正在開發的已經達到了7500千瓦,投入運行的德國的風力發電機組已經達到單機容量5000千瓦。落後了不只一代。這兩年我國一窩蜂的上風力發電機組,其主機都是從國外進口的,目前發電的成本還高於火電,要靠國家的財政補貼才能度日,就算這樣,完全收回成本,也需要十年時間。也就是說,十年之中,我們是給洋鬼子扛活。做洋奴。
除了風力發電,生物質能發電也方興未艾,主要是直接燃燒生物質,例如秸稈發電,目前國電集團有很多小熱電機組投產,效益不錯。它的發電方式和常規火電差不多,使用的是鏈條爐。沒有多少技術創新之處。另外的主要是沼氣發電,利用細菌發酵產生沼氣,燃燒後推動燃氣輪機,發電效率較高。但是造價不菲,光一個發酵容器就需要很大的投資。並且發酵效率就不是那麼高了,最好用半發酵的原料,比如用牛糞。國內有一些養殖場建有小型的發電廠,但是技術也主要是引進的,光菌種的使用專利,就是不小的費用。太能能發電,在我國近年也有較快的發展,單晶硅、多晶硅的發電效率有望在較短的時間內,把發電效率提高到百分之二十以上。但目前來說,盡管太陽能電池板價格下降比較快,它發電的成本竟然是火電的五倍多,投入商業運營還有漫長的路要走。
上面說的幾種發電方式,其最大的缺點是在電力系統中無法做主力機組,不能滿足電力的大量使用,並且穩定性差。比如風力發電,盡管我國的風力資源很豐富,但是由於風力發電的不穩定性,它的電量經過潮流計算,大約只能佔到總發電量的百分之十,如果機組過多,就會影響整個電網的穩定運行,因為風力是不可控的。而另外形式的發電機組,發電量又比較小,難以滿足需求。
另外,還有潮汐發電,世界上最大的潮汐電站裝機容量達到了20多萬千瓦,已經十分可觀了。以中國的海岸條件來說,能量密度不大。潮頭最高的是浙江、廣東沿海。最高的地區潮頭達到了8.5米左右。另外還有必須建攔海大壩,施工相當復雜、困難。壩體的維護、機器的防海水腐蝕都需要不菲的費用。費用不說,壩址的選擇多有困難。目前我國的海洋局作了海水的能源考察報告,認為我國目前可以開發的潮汐電站大約有一千萬千瓦。那麼這么一點電量,是遠遠不能滿足需求的。
我國的能源政策,以前寫入教科書的是:「大力開發水電,適當發展核電,控制發展火電。」主要是關停小的火電機組。熱電例外。我國的電網實際狀況是:火電發電量佔百分之八十,水電佔百分之二十。其餘是核電,還占不上個零頭。別的發電方式基本可以忽略不計。最近的政策我盡管不了解,但是大力發展核電肯定是提上了日程。因為我國的小水電開發的還不錯,能夠被利用開發的水電資源也不會很多了。火電日益向大機組、大容量發展。目前已經投產運行的最大的火電機組是100萬千瓦。
核電的問題大家盡管不太了解,我個人了解的也不是很深入,但是我想誰也不願意生活在一個原子彈旁邊。這是不得已而為之的一種舉措。前蘇聯的切爾諾貝利電站的泄露事件依然讓世人心有餘悸。
既然那麼多發電方式都有問題,難道能源問題就沒有出路了嗎?答案是否定的,車到山前必有路。能源的短缺其實是相對的。一方面是燃料價格的不斷上揚,一方面隨著科學的進步,可再生能源的價格在不停的下降。當二者持平的時候,投資必然向後者傾斜。一個新時代就到來了。但是完全滿足電力的需要,除核電外,別的只能作為補充。而不能擔任主力機組。這是我們面臨的主要問題。也就是說,不發展核電,我們是不是另有出路,這是個問題。
目前顯現曙光的是海水的波浪能發電和海流發電。這是比較好的發電方式。不僅國家的研究機構,民間的研究機構和個人也都在一直不停的探索。這種探索甚至可以追溯到三十年前,一位福建的農民用波浪發電船發出了7千瓦功率的電。它的大規模實驗還是較近的事。英國投入了大量的資金搞這方面的研究,這個國家地域狹小,資源貧乏,但是四面環海,海洋能十分豐富。另外研究波浪能走在前面的是日本鬼子。
全世界波浪利用的機械設計數以千計,獲得專利證書的也達數百件。波浪能利用被稱為「發明家的樂園」。
最早的波浪能利用機械發明專利是1799年法國人吉拉德父子獲得的。1854-1973年的119年間,英國登記了波浪能發明專利340項,美國為61項。在法國,則可查到有關波浪能利用技術的600種說明書。
60年代,日本研製成功用於航標燈浮體上的氣動式波力發電裝置。此種裝置已經投入批量生產,產品額定功率從60瓦到500瓦不等。產品除日本自用外,還出口,成為僅有的少數商品化波能裝備之一。
該產品發電的原理就像一個倒置的打氣筒,靠波浪上下往復運動的力量吸、壓空氣,推動渦輪機發電。
日本「海明」波浪發電試驗船取得年發電19萬度的良好成績,實現了海上浮體波浪電站向陸地小規模送電。日本已將「海明」波浪發電船列為「離島電源」的首選方案,繼續研究改進。
但是我國政府的重視程度明顯是不夠的,在三十年的時間里,投入的研究經費才一千萬多,夠幾個幹部買幾輛轎車的錢。而英國在五年的時間里,就投入了數十億英鎊。
波浪能發電的好處顯而易見,就是規律性強,能量周期性變化短,如果有大規模的蓄能裝置,(比如水庫)是可以大規模發電並且作為主力機組的。如果獲得突破,取代火電的地位是完全有可能的。
如果要想使波浪能發電取代火電的話,蓄能環節必不可少,最便宜的蓄能方式就是水庫,所以,我個人認為,岸上蓄水庫加常規水輪發電機組的模式應該是研究方向。也就是說,利用海水的波浪能提水,送到岸邊建立的蓄水庫里。理由無他,主要是蓄水庫蓄能最經濟,並且不象常規攔河壩蓄水庫一樣需要建立很大的大壩。因為河水隨著季節變化很大,有豐水期和枯水期。而大海水面幾乎是不變化的。另外的理由是在岸上建立蓄水庫施工極為方便,沒有工程難度,並且維護費用比攔河壩節省多了。對海水腐蝕的影響也比較小。參考資料:網路