Jeśli chodzi o energię odnawialną, ludzie zawsze myślą najpierw o energii słonecznej i energii wiatru. W dzisiejszych czasach Chiny energicznie promowały budowę cywilizacji ekologicznej, a wykorzystanie biomasy wprowadziło nowe możliwości rozwoju. Energia biomasy jest niskoemisyjna, a środowisko przyjazne, co może fundamentalnie zmienić obecną sytuację zużycia energii i stworzyć wielkie bogactwo.
1. Całkowita ocena zasobów biomasy
Zasoby biomasy są głównie podzielone na 5 kategorii, jak pokazano w tabeli 1.
Tabela 1 całkowite oszacowanie zasobów biomasy w Chinach
Pierwszy rodzaj łodyg zbożowych (łodyga kukurydzy, słoma, słoma, sorgo słoma, plewy itp.), Fasola, trzon bawełny, tego rodzaju zasoby biomasy, choć więcej (7-900 milionów ton), ale także uwzględniają słoma uprawna w polu zaplecza, pasza i zastosowanie jako surowców przemysłowych itd., reszta może być wykorzystana w energii z biomasy i biokompatybilnych substancjach chemicznych, 310 milionów ton, co odpowiada 150 milionom tek.
Druga kategoria to odpady leśne, które pochłaniają około 40 milionów ton / rok;
Trzeci rodzaj odchodów żywego inwentarza i drobiu jest bogaty w zasoby biomasy, osiągając 500 milionów ton w suchym środowisku i może wytworzyć 220 miliardów m3 metanu.
Czwarty typ to ścieki komunalne i przemysłowe ścieki organiczne, które zawierają 25 milionów ton pozostałości stałych.
Piąta kategoria to komunalne odpady stałe, które mogą być wykorzystane na około 100 milionów ton.
Łącznie te pięć typów stanowi dystrybucję głównych zasobów biomasy w Chinach, a całkowita ich liczba osiąga 800 milionów do 1 miliarda ton standardowego węgla.
Ważnymi składnikami biomasy są węglowodany, wśród których nadmierna zawartość tlenu jest jedną z największych cech biomasy (tabela 2).
Tabela 2 zarejestrowana biomasa (sucha baza)
Patrz tabela 2, produkt fotosyntezy, związki węgla w proporcji tlenu w wodzie są tak wysokie, jak 40%, więc naturalny stan gęstości energetycznej węglowodanów jest niski, wydajność cieplna netto (LHV) tylko około 16%. Dlatego przy projektowaniu efektywnego wykorzystania zasobów biomasy należy priorytetowo potraktować następujące dwie kwestie:
1. Zasoby biomasy powinny zostać przekształcone w materiały o wyższej gęstości energii (tzw. Wzbogacanie węglowodorów lub proces odtleniania), które są łatwe do przenoszenia i transportu;
2. Gdy biomasa zmienia się ze stanu naturalnego na postać materialną o wysokiej gęstości energii, etapy konwersji i straty są minimalizowane.
Możliwy sposób wykorzystania energii z biomasy o wysokiej wartości
Obecnie, rozwój człowieka i wykorzystanie techniki zasobów biomasy ma sześć głównych kategorii, odpowiednio: bezpośrednie spalanie, fermentacja beztlenowa (metan), fermentacja cukru (produkcja etanolu), ekstrakcja oleju i biodiesel, olej do pirolizy (produkcja), gazyfikacja (syngaz) Obecnie istnieją trzy możliwe sposoby opracowania i wykorzystania energii z biomasy o wysokiej wartości.
1. Produkcja metanu biologicznego (biogazu) jest realizowana poprzez proces fermentacji biogazu, który jest w istocie procesem metabolizmu materiałowego i procesu przemiany energii mikroorganizmów. W procesie rozkładu i metabolizmu drobnoustroje biogazowe pozyskują energię i materiały, aby sprostać własnemu wzrostowi i rozmnażanie, a większość z nich jest przekształcana w metan i dwutlenek węgla.
Analiza naukowa wykazuje, że około 90% materii organicznej jest przekształcane w biogaz. 10% jest wykorzystywane przez mikroorganizmy biogazowe do własnego spożycia. Wytwarzanie biogazu z materiałów fermentacyjnych jest faktycznie osiągane poprzez szereg złożonych reakcji biochemicznych.
Aby zrozumieć z perspektywy wytwarzania energii, pomyśl o tym w ten sposób: istotą procesu fermentacji biogazu jest funkcja metaboliczna społeczności drobnoustrojów, poprzez przegrupowanie cząsteczek i atomów, zawartość tlenu tak wysoką, jak 40% lub więcej biomasa (według następującego wzoru: CH1,4 O0,6) na tlen, węgiel, wodór, dwa pierwiastki w procesie wzbogacania, produkt jest gęstością energii jest znacznie wyższa niż wyjściowy surowiec (biomasa) węglowodór - metan.
Ponieważ prawie 90 procent materii organicznej można przekształcić w metan, jest to jeden z niewielu wysoce wydajnych procesów. Teoretyczna wartość efektywności konwersji biogazu wynosi ponad 65%. Jest to jeden z najważniejszych powodów, dla których technologia został ostatnio promowany na arenie międzynarodowej.
Biomasa wytwarza energię elektryczną
Produkcja energii z biomasy odnosi się do wykorzystania surowców biomasowych w celu zastąpienia węgla węglowego, po spaleniu w celu napędzania jednostek turbin parowych elektrociepłowni w celu wytwarzania energii. Energia biomasy jest bardziej realna, ponieważ może wykorzystywać istniejącą infrastrukturę elektrociepłowni i znacznie zmniejszyć całkowitą wartość inwestycji. Wytwarzanie biomasy w Chinach odnosi się głównie do biomasy (takiej jak słoma, odpady leśne) generującej energię palną. W innych krajach surowce do produkcji energii z biomasy są podzielone na trzy części:
1) biomasa pali się bezpośrednio jak drewno opałowe;
2) biopaliwo otrzymywane z "pirolizy" biomasy może być transportowane do innych miejsc lub może być spalane na miejscu w celu napędzania turbiny parowej w celu wytworzenia energii elektrycznej;
3) gaz syntezowy (wodór i tlenek węgla) wytwarzany przez "zgazowanie" biomasy może być spalany w celu napędzania turbin do wytwarzania energii elektrycznej.
3. Niskokosztowa produkcja celulozowego etanolu
Przed znalezieniem skutecznej alternatywy dla chemii w nadchodzących dziesięcioleciach, jeden z biologicznych etanolu na paliwo ciekłe jest nadal pierwszym wyborem, każdy odrzucony etanol jako paliwo płynne w obecnej sytuacji idei jest dziecinny, a przynajmniej nie jest realistyczny. Etanol na paliwo to podzielona na pierwszą i drugą generację.
Pierwsza generacja wykorzystywała głównie skrobię (zboża, ziemniaki i inne produkty żywnościowe dla ludzi) jako surowce. Z powodu bezpieczeństwa żywnościowego, kraje przechodzą obecnie na etanol paliwowy drugiej generacji, który jest wytwarzany z celulozy. Obecnie największym problemem jest etanol celulozowy jest to, że koszt jest zbyt wysoki. Koszt za t w Chinach wynosi od 9.000 yuanów do 12.000 yuanów. Istnieją trzy powody wysokich kosztów (wyłączając fluktuację cen surowców i koszty transportu surowców):
1) wysokie koszty wstępnej obróbki materiałów celulozowych;
2) wysoki koszt celulazy, do 2000-3500 juanów;
3) mała zawartość cukru w hydrolizacie celulozy i niska zawartość alkoholu w sfermentowanym zacierze prowadzą do wzrostu kosztów destylacji.
Iii. Problemy do rozwiązania przy wysokiej wartości wykorzystania energii z biomasy
1. Kontrola efektywności konwersji energii, każda forma i wykorzystanie energii są przekształcane z jednej formy w drugą, a część energii jest tracona w każdym etapie transformacji. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku energii z biomasy. Podstawowe źródło energii z biomasy jest wychwytywaniem energii świetlnej przez organizmy. Dlatego jednym z podstawowych problemów energii z biomasy jest sprawność konwersji.
Biomasę można przekształcić w energię lub substancje chemiczne. Podstawowe metody transformacji to dwie: chemiczna i biologiczna. Substancja chemiczna lub biologiczna, rdzeń jest katalizatorem. Katalizator jest kluczem do oszczędzania energii i poprawy wydajności.
Na przykład, przy wytwarzaniu metanu biologicznego, im bardziej aktywna jest populacja bakterii metanowych pod względem enzymów, tym mniej enzymów one używają. Przy wytwarzaniu celulozowego etanolu, gazyfikacja celulozy wytwarza gaz syntezowy (mieszaninę wodoru i tlenku węgla), który opiera się również na wysoce wydajnym i dedykowanym katalizatorze, który przekształca się w płynne paliwo.
2. Modyfikacja struktury lignocelulozowej i składu rośliny
Podstawowym problemem struktury i składu lignocelulozowego jest poprawa zawartości celulozy i zmniejszenie zawartości ligniny. Jest to szczególnie korzystne w przypadku produkcji etanolu celulozowego. Zmiany w zawartości względnej mają pozytywny wpływ zarówno na szybkość wstępnego przygotowania, jak i produkcję alkoholu.
wniosek
Wykorzystanie i wykorzystanie energii z biomasy jest nową dziedziną badań interdyscyplinarnych i syntezy jądrowej. Przemysł energetyczny wykorzystujący biomasę, jako strategiczny wschodzący przemysł w Chinach, został energicznie promowany przez państwo, które charakteryzuje się intensywną technologią, intensywnym kapitałem, intensywną pracą, przemysłem. fabryki łańcuchów i silna siła napędowa.
