1【原创】生物能源 26 橡树村 2007-06-29 06:04:53
石油涨价，温室效应，等等，使得大家开始关注一种“新”的能源形式：生物能源。

有不少东西已经炒得很热了，生物柴油啦，生物乙醇啦什么的，有的国家已经下了二十几年的功夫。
生物能源的直接来源，是太阳能，使用的能源媒介，是碳。植物通过光合作用积累太阳能，吸收二氧化碳。植物被收割、处理后，以各种不同的方式来提供能源。能源最终消耗后，二氧化碳又被排放到了大气中，完成碳的循环。
这个循环的过程也需要消耗一些能量，比如生物的耕种、运输，生物能源的处理，转化等等。只要工艺合理，循环过程所消耗的能量只是循环过程所提供的能量的小部分，这样就合算了。总不能消耗的能量比提供的能量还多吧？

生物能源究竟都有哪些呢？基本上是生物都能当作能源。不过从实践角度来讲，只有那些适合大规模生产的，产量比较高的植物才适合作为生物能源。
虽然生物原料多种多样，但是有趣的是，其能量密度相差得并不多。能量密度是什么？能量密度就是单位体积或者单位质量原料所能够提供的能量。据个例子，石油的能量密度大约在每公斤45兆焦，是目前易得的能源重能量密度最高的。煤炭基本上在每公斤20-30兆焦的水平。生物能源呢？生物能源的能量密度大约在每公斤干料15-19兆焦的水平。你看，比石油和煤炭少了不少。
虽然按照质量计算的能量密度，不同的生物能源都差不多，但是按照体积计算的能量密度就相差很多了。大家都知道这些生物能源都不大重的。比如木头，不同的树种木头的密度差很多，从每立方米一两百公斤，到一千多公斤都有。
农作物，草本植物，密度就很低了，随便的堆积，一立方米也就是几十公斤的重量。如果是50公斤，那么每升的能量就只有不到1兆焦。经过处理，压缩过了的，打成包，一立方米也就是一百多公斤的重量。按照200公斤计算，每升的能量也就是3-4兆焦。
单位体积的能量低了，使用的时候就受到很多限制，因为运输是需要能量的，如果因为运输而消耗很多的能量，也是非常不划算的。这样使用能量密度低的原料，就不能距离产地太远。

不过要是液体的生物能源呢，植物油动物油之类的，密度就比较高了，每立方米八九百公斤甚至更高，每升的能量，有的能够达到35兆焦。

生物质能源的产量也各有不同。一般的，好的生物能源作物，每公顷的产量在5-15吨干原料的范围内，大部分在7-10干吨的样子。具体要看种类，和种植地点了。

生物能源还有一个问题，就是即使干燥了以后，原料里面也有很多的水。大多数情况下，使用空气干燥的生物质原料，15-20%的水是避免不了的。进一步干燥在技术上是可能的，使用烘箱可以把水含量降低到接近0，但是消耗的能量就比较大了，具体是否合算，就要看具体情况了。

无论生物质能源的来源是什么，其利用的方法都是类似的。

大部分生物质能源的反应性都比较好，也容易点燃，所以比煤更加容易气化，就可以转化成为甲醇、氢气等等能源形式。生物质能源和煤炭比较，也相对干净。生物质也可以直接作为燃料发电。
不过土壤的不同，也导致了生物质的其他杂质含量有很大的不同。这些使用过后的灰烬，目前的提法是把它们放回到原料的土壤中，保持原来土壤的元素平衡。

液体的生物质能源，最有名的就是生物柴油，和传统石油产品相比有很多的优点，已经收到了很多国家的重视。生物质也可以转化成为其他的液体能源，比如乙醇，丁醇等等。

生物能源的价格如何呢？美国在这方面有过很自己的计算。对于生物能源作物，每吨干燥的生物能源，生产成本在15-35美元。煤炭每吨价格在10-40美元，原油呢，现在一吨要450美元。比较起来，好像生物能源还算便宜？原油每兆焦要1美分，煤炭大约在0。1美分，生物能源大约不到0。2美分。
不过生物能源要转化成为和原油一样方便的能源，效率并不高，综合计算下来，比现在的原油价格还是要高一些。如果技术进一步进步，有了更加有效的方法，原油价格能够保持现在的高价，生物能源就真的能占据一定市场了。

常用的（热门的）生物质原料究竟有什么呢？这里列一下主要的生物质原料的能量密度，收割密度，压缩密度。同时也列出了常用能源的数据。
          热值(MJ/kg)收割密度(kg/m3)压缩密度(kg/m3)
玉米秆    18        
甜高粱    15
甘蔗渣    18         50-70
甘蔗叶    17         25-40
硬木      21
软木      20
杂交杨树  19         150
竹子      19
柳枝稷    18         108              105-133
生物乙醇  28                          790
生物柴油  40                          875
低质煤    17-19                       700
优质煤    27-30                       850
石油      40-45                       700-900


关于替代能源的文章：

【原创】科普一下煤变油
【原创】生物能源
【半原创】煤液化与二战时期的日本
【半原创】生物丁醇
【半原创】石油没有了用什么
【原创】生物柴油

关键词(Tags): 生物能源
爱莲 选转。最后于2007-07-01 11:56:38改,共1次;

2柳枝稷，名字好听，长得也还行： 丁不二 2008-04-21 15:29:35

3Panicum virgatum-switchgrass 忘言 2008-05-01 17:41:59
我在的学校有人做这个...好像他们要自己架一个小的refinery

我看看能不能偷点成品出来用在自己的车上

最后于2008-05-02 15:57:33改,共2次;

2送花得宝~ 1 北京阿新 2007-09-19 19:26:08

2生物能源也是来自太阳能 1 蜡笔小新 2007-09-19 08:43:10
那直接利用太阳能应该更有效才对啊？难道人类还无法造出达到那些植物储能效率的电池或类电池？


个人以为生物能源应该是一种辅助手段，说白了就是废物利用。为找能源而大力发展生物能源，似乎有点本末倒置了。

3一种新型能源方式吧 1 橡树村 2007-09-19 09:15:39
各有各的好处。
比如运输用的液体燃料，指望太阳能就有一些难度。完全淘汰现在的汽车也不大现实，大资本家也不干呀！
从目前的技术发展来看，显然生物能源相对成熟一些。等到油价再高，生物能源的确有可行性。
太阳能的应用范围有限制，一些地方使用不方便。技术发展相对不成熟。作为固定能源，太阳能是不错的。
各有所长么。
能源问题的解决肯定是一揽子方案，不是某个单一能源为主的。
最终能源的来源都是太阳么。
看这个：橡树村:【半原创】石油没有了用什么

4大资本家已经开始动手了 1 蜡笔小新 2007-09-19 09:25:49
俺觉得最近流行的Hybird就是一种过渡。

既然油电可以混合使用，那么不久的将来，乙醇（或者生物柴油）+ 太阳能电池的方式也是可行的，因为电池已经被用上了，电动的马达和发动机也能配合工作得很好。

所以从经济角度来看，生物能源还是有前途的。至于俺前面说的，估计只能出现在科幻片里。

5混合动力刚出来的时候并不被看好 1 橡树村 2007-09-19 09:28:33
被很多人认为是过渡产品，没多大生命力。
现在看来，混合动力是好东西呀。
              

6以前要靠免费充电才卖得动， 1 蜡笔小新 2007-09-19 10:26:35
现在连SUV都Hybird了鸟。

另外一个好处是马达的噪音小了很多，估计还带动了汽车音响产业。

7觉得SUV弄个hybrid纯粹是瞎凑热闹 1 橡树村 2007-09-19 10:28:36
有多大意义呀？

8真正的越野车,还是需要hybrid的 1 末三马甲 2008-04-21 16:20:19
比如大切/LC/陆虎这样设计来就是要有很强offroad能力的车,油耗是怎么也小不下去的,加个hybrid,还是能省些油的,毕竟这样的车,需求还是不小的.用sedan底盘改出来的城市suv,本身就有点定位不正的问题.

8可能更看重的是技术积累， 蜡笔小新 2007-09-19 10:37:07
说不定二十年后，人人都Hybird了也未必啊。

2中国农村的沼气池 1 PBS 2007-06-29 07:03:36
60年代就有了，点灯，烧饭。

3其实现在很多东西都回到六七十年前了 1 橡树村 2007-06-29 07:44:36
在石油便宜之前，农作物的下游产品非常多的。
二战后，中东地区廉价的石油导致很多产品价格下跌，以农产品为原料就不再合适了。
现在石油贵了，以前的那些东西就又回来了。只不过六七十年了，工艺有新方法了，效率也高了。

4生物能源是不错 1 东方海岸线 2007-07-03 08:31:20
既环保同时还解决了能源危机. 应该大力发展,可惜这东西目前还需要国家在经济方面的扶持,同时更需要在舆论上宣传

4绝对正确 1 PBS 2007-06-29 07:52:27
晨老大是搞自动控制的，如果开发出一套沼气池自动运行控制系统，也许可以加快Biomass推广呢？

5农村用的沼气池可能还用不上自动控制 橡树村 2007-06-29 07:55:50
这个东西要求成本尽可能的低，否则普及困难。
自控是需要到一定规模才能玩的东西。

6十多年前手机也是绝对奢侈品啊。 1 PBS 2007-06-29 08:01:45
简单回路吧，没有很多参数吧。液位，压力，甲烷浓度，安全控制等等。