Pokiaľ ide o energiu z obnoviteľných zdrojov, ľudia vždy najskôr myslia na slnečnú energiu a veternú energiu. Dnes Čína dôrazne podporila výstavbu ekologickej civilizácie a využitie biomasy prinieslo nové možnosti rozvoja. Biomasa je nízkouhlíková a životné prostredie - priaznivé, čo môže zásadne zmeniť súčasnú situáciu v oblasti spotreby energie a vytvoriť veľké bohatstvo.
1. Celkový odhad zdrojov biomasy
Zdroje biomasy sa prevažne delia do 5 kategórií, ako je uvedené v tabuľke 1.
Tabuľka 1 celkový odhad zdrojov biomasy v Číne
Prvý druh plodín (kukurica, slama, slama, cirok slamy, plevy atď.), Fazuľa, bavlna, tento druh zdrojov biomasy, aj keď viac (7-900 miliónov ton), ale tiež zohľadňujú rastlinnú slamu na zadnom poli, krmivo a aplikáciu ako priemyselných surovín atď., zvyšok sa môže použiť na výrobu energie z biomasy a biologických chemikálií, 310 miliónov ton, čo zodpovedá 150 miliónom ton.
Druhou kategóriou je lesný odpad, ktorý predstavuje približne 40 miliónov ton za rok;
Tretí druh výkalov dobytka a hydiny je bohatý na zdroje biomasy, dosahuje 500 miliónov ton v suchom prostredí a môže produkovať 220 miliárd m3 metánu.
Štvrtým typom sú domáce kanalizácie a priemyselné organické odpadové vody, ktoré obsahujú 25 miliónov ton zvyškov tuhého odpadu.
Piata kategória je komunálny pevný odpad, ktorý sa dá použiť na približne 100 miliónov ton.
Spolu tieto päť typov predstavuje distribúciu hlavných zdrojov biomasy v Číne, pričom celková suma dosahuje 800 miliónov až 1 miliardu ton štandardného uhlia.
Dôležitými zložkami biomasy sú uhľohydráty, medzi ktorými je nadmerný obsah kyslíka jednou z najväčších vlastností biomasy (tabuľka 2).
Tabuľka 2 zaznamenáva biomasu (v sušine)
Pozrite sa z tabuľky 2, produkt fotosyntézy, uhlíkové zlúčeniny v pomere kyslíka vo vode je až 40%, takže prirodzený stav hustoty energetickej hmotnosti uhľohydrátov je nízky, čistá tepelná účinnosť (LHV) iba asi 16%. Preto pri navrhovaní efektívneho využívania zdrojov biomasy je potrebné uprednostniť tieto dve otázky:
1. Zdroje biomasy by sa mali previesť na materiály s vyššou energetickou hustotou (nazývané obohacovanie uhľovodíkov alebo proces deoxygenácie), ktoré sa ľahko prenášajú a prepravujú;
2. Keď sa biomasa mení z prirodzeného stavu na materiál s vysokou hustotou energie, konverzné kroky a straty sú minimalizované.
Realizovateľný spôsob využitia energie z biomasy s vysokou hodnotou
V súčasnosti má ľudský rozvoj a využitie techniky biologických zdrojov šesť hlavných kategórií: priame spaľovanie, anaeróbne trávenie (metán), fermentácia cukru (produkcia etanolu), extrakcia ropy a bionafta, pyrolýza (výroba), splyňovanie (syngas) . V súčasnosti existujú tri možné spôsoby rozvoja a využívania energie biomasy s vysokou hodnotou.
1. Výroba biologického metánu (bioplyn) sa realizuje procesom fermentácie bioplynu, ktorý je v podstate materiálovým metabolizmom a procesom premeny energie mikroorganizmami. V procese rozkladu a metabolizmu získavajú bioplynové mikróby energiu a materiály na uspokojenie vlastného rastu a reprodukcia a väčšina z nich sa mení na metán a oxid uhličitý.
Vedecká analýza ukazuje, že približne 90% organických látok sa konvertuje na bioplyn. 10% bioplynových mikróbov využíva na vlastnú spotrebu. Výroba bioplynu z fermentačných materiálov sa v skutočnosti dosahuje sériou komplexných biochemických reakcií.
Aby sme pochopili z pohľadu výroby energie, premýšľajte o tom takto: podstatou procesu fermentácie bioplynu je metabolická funkcia mikrobiálnej komunity, preorientovaním molekúl a atómov, obsahom kyslíka až 40% alebo viac. biomasa (prostredníctvom vzorca je nasledovné: CH1.4 O0.6) na kyslík, uhlík, vodík, dva prvky v procese obohacovania, produkt je hustota energie je oveľa vyššia ako východiskové suroviny (biomasa) uhľovodík - metán.
Keďže takmer 90 percent organickej hmoty môže byť prevedené na metán, jedná sa o jeden z mála vysoko účinných procesov. Teoretická hodnota účinnosti konverzie energie pri fermentácii bioplynu je viac ako 65%. To je jeden z najdôležitejších dôvodov, prečo technológia bola nedávno podporovaná na medzinárodnej úrovni.
Biomasa vytvára elektrickú energiu
Výroba elektrickej energie z biomasy sa týka použitia surovín na výrobu biomasy, ktoré nahrádzajú uhoľný uhlík po spaľovaní na pohon jednotiek parných turbín tepelných elektrární na výrobu elektrickej energie. Biomasa je viac vhodná najmä preto, že môže využívať existujúcu infraštruktúru tepelných elektrární a znížiť celkovú investíciu podstatne. Výroba biomasy v Číne sa týka najmä biomasy (ako je slama, lesné odpadové zdroje) spaľovaním elektrickej energie. V cudzích krajinách sú suroviny na výrobu energie z biomasy rozdelené na tri časti:
1) biomasa spaľuje priamo ako palivové drevo;
2) biologický olej získaný z pyrolýzy biomasy sa môže prepravovať na iné miesta alebo sa môže spaľovať na mieste, aby poháňal parnú turbínu na výrobu elektrickej energie;
3) syngas (vodík a oxid uhoľnatý) vyrábaný "splyňovaním" biomasy sa môže spaľovať na pohon turbín na výrobu elektriny.
3. Nízkonákladová výroba celulózového etanolu
Pred nájdením efektívnej alternatívy k chemikáliám v nasledujúcich desaťročiach je jedno z biologických kvapalných etanolových palív prvou voľbou, akýkoľvek vyradený etanol ako kvapalné palivá v súčasnej situácii myšlienky je detinský alebo aspoň nie je realistický. rozdelené na prvú a druhú generáciu.
Prvá generácia používala hlavne škrob (obilie, zemiaky a iné potraviny pre ľudí) ako suroviny. Vzhľadom na potravinovú bezpečnosť krajiny teraz prechádzajú na etanol z druhej generácie, ktorý je vyrobený z celulózy. V súčasnosti je najväčším problémom celulózového etanolu je, že náklady sú príliš vysoké. Cena za tonu v Číne sa pohybuje medzi 9 000 a 12 000 juan. Existujú tri príčiny vysokých nákladov (okrem kolísania cien surovín a dopravných nákladov na suroviny):
1) vysoké náklady na predúpravu celulózových materiálov;
2) vysoké náklady na celulázu až do výšky 2000 až 3500 juanov;
3) nízky obsah cukru v hydrolyzáte celulózy a nízky obsah kvapaliny vo fermentovanej kvapaline vedú k zvýšeným nákladom na destiláciu.
III. Problémy, ktoré treba vyriešiť pri vysokej hodnote využitia energie z biomasy
1. Kontrola efektívnosti konverzie energie akúkoľvek formu a využitie energie sa transformuje z jednej formy na druhú a časť energie sa stratí v každom transformačnom kroku. Platí to najmä pre energiu z biomasy. Základným zdrojom energie z biomasy je zachytávanie svetelnej energie organizmami. Preto je jedným zo základných problémov energie z biomasy účinnosť konverzie.
Biomasa sa môže premeniť na energiu alebo chemické látky. Základné metódy transformácie sú dva: chemické a biologické. Čiže chemické alebo biologické, jadro je katalyzátorom. Katalyzátor je kľúčom k úsporám energie a zlepšeniu účinnosti.
Napríklad pri výrobe biologického metánu je aktívnejšia populácia metánových baktérií z hľadiska enzýmov, tým menej enzýmov, ktoré používajú. Pri výrobe celulózového etanolu produkuje splyňovanie celulózy syngas (zmes vodíka a oxidu uhoľnatého), ktorý tiež spolieha na vysoko účinný a špecializovaný katalyzátor, ktorý sa premení na kvapalné palivo.
2. Modifikácia rastlinnej lignocelulózovej štruktúry a zloženia zložiek
Hlavným problémom štruktúry a zloženia lignocelulózy je, ako zlepšiť obsah celulózy a znížiť obsah lignínu. To je obzvlášť výhodné pre výrobu celulózového etanolu. Zmeny v relatívnom obsahu majú pozitívny vplyv na predbežnú úpravu aj na mieru produkcie alkoholu.
záver
Využívanie a využívanie energie z biomasy je novou oblasťou výskumu interdisciplinárnej a fúznej výroby. Energia z biomasy ako strategicky sa rozvíjajúceho priemyslu v Číne energicky podporuje štát charakterizovaný intenzívnou technológiou, intenzívnym kapitálom, intenzívnou prácou, priemyselným reťazové továrne a silnú hnaciu silu.
