วิธีการตระหนักถึงการใช้พลังงานชีวมวลในระดับสูง?

เมื่อพูดถึงพลังงานหมุนเวียนผู้คนมักคิดถึงพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเป็นอันดับแรกทุกวันนี้ประเทศจีนได้ให้ความสำคัญกับการสร้างอารยธรรมนิเวศวิทยาและการใช้ประโยชน์จากสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ได้นำไปสู่โอกาสในการพัฒนาใหม่ ๆ พลังงานจากชีวมวลคือคาร์บอนต่ำและสิ่งแวดล้อม - มิตรซึ่งพื้นฐานสามารถเปลี่ยนสถานการณ์ปัจจุบันของการใช้พลังงานและสร้างความมั่งคั่งที่ดี

1. การประมาณค่าแหล่งชีวมวลทั้งหมด

ทรัพยากรชีวมวลแบ่งออกเป็น 5 ประเภทดังตารางที่ 1

ตารางที่ 1 ประมาณการแหล่งชีวมวลทั้งหมดในประเทศจีน

ชนิดแรกของก้านพืช (ก้านข้าวโพด, ฟาง, ฟาง, ฟางข้าวฟ่าง, แกลบ, ฯลฯ ), ถั่ว, ก้านฝ้าย, ชนิดของแหล่งชีวมวลชนิดนี้แม้ว่ามากขึ้น (7-900 ล้าน - t) แต่ยังคำนึงถึง ฟางพืชในด้านหลังฟีดและการใช้เป็นวัตถุดิบอุตสาหกรรม ฯลฯ ส่วนที่เหลือสามารถนำมาใช้ในพลังงานชีวมวลและสารเคมีชีวภาพ 310 ล้านตันเทียบเท่ากับ 150 ล้าน TCE

ประเภทที่สองคือขยะจากป่าไม้คิดเป็นประมาณ 40 ล้านตันต่อปี

ชนิดที่สามของปศุสัตว์และสัตว์ปีกที่อุดมไปด้วยทรัพยากรชีวมวลถึง 500 ล้านตันในแห้งกลางและสามารถผลิต 220 พันล้าน m3 ของมีเทน

ประเภทที่สี่คือน้ำเสียจากโรงงานผลิตน้ำเสียและน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมซึ่งมีขยะเหลือทิ้ง 25 ล้านตัน

ประเภทที่ห้าคือขยะมูลฝอยของเทศบาลซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ประมาณ 100 ล้านตัน

รวมกันทั้งหมดห้าชนิดนี้เป็นการกระจายทรัพยากรชีวมวลที่สำคัญในประเทศจีนโดยมีปริมาณรวมทั้งสิ้น 800 ล้านถึง 1 พันล้านตันของถ่านหินมาตรฐาน

ส่วนประกอบที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่คือคาร์โบไฮเดรตซึ่งเนื้อหาของออกซิเจนมากเกินไปเป็นลักษณะที่สำคัญที่สุดของชีวมวล (ตารางที่ 2)

ตารางที่ 2 บันทึกชีวมวล (แบบแห้ง)

ดูจากตารางที่ 2 ผลิตภัณฑ์ของการสังเคราะห์สารประกอบคาร์บอนในสัดส่วนของออกซิเจนในน้ำจะสูงถึง 40% ดังนั้นรัฐธรรมชาติของคาร์โบไฮเดรตความหนาแน่นของพลังงานอยู่ในระดับต่ำประสิทธิภาพความร้อนสุทธิ (LHV) เพียงประมาณ 16% ดังนั้นเมื่อมีการออกแบบการใช้แหล่งชีวมวลอย่างมีประสิทธิภาพต้องให้ความสำคัญสองประเด็นต่อไปนี้:

1. ทรัพยากรชีวมวลควรได้รับการแปลงเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง (เรียกว่ากระบวนการเสริมสมรรถนะของไฮโดรคาร์บอนหรือกระบวนการออกซิเจนออกซิเจน) ซึ่งง่ายต่อการพกพาและขนส่ง

2. เมื่อสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่เปลี่ยนแปลงจากสภาพธรรมชาติไปเป็นแบบวัสดุที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงขั้นตอนการแปลงและความสูญเสียจะลดลง

วิธีการที่เป็นไปได้ในการใช้ประโยชน์พลังงานชีวมวลที่มีมูลค่าสูง

ปัจจุบันการพัฒนาและการใช้ทรัพยากรชีวมวลของมนุษย์มี 6 ประเด็นหลักคือการเผาไหม้โดยตรงการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ก๊าซมีเทน) การหมักน้ำตาล (การผลิตเอทานอล) การสกัดน้ำมันและไบโอดีเซลน้ำมันปิโตรเลียม (การผลิต) ก๊าซ (ซิงเจน) ปัจจุบันมีสามวิธีที่เป็นไปได้ในการพัฒนาและใช้พลังงานชีวมวลที่มีมูลค่าสูง

1. การผลิตชีวภาพมีเทน (ก๊าซชีวภาพ) จะถูกรับรู้ผ่านกระบวนการหมักก๊าซชีวภาพซึ่งเป็นกระบวนการเผาผลาญของวัสดุและกระบวนการแปลงพลังงานของจุลินทรีย์ในขั้นตอนการสลายตัวและการเผาผลาญอาหารจุลินทรีย์ที่เกิดจากก๊าซชีวภาพจะได้พลังงานและวัสดุเพื่อตอบสนองการเจริญเติบโตของตัวเอง และการสืบพันธุ์และส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์

การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าประมาณ 90% ของสารอินทรีย์ถูกแปลงเป็นก๊าซชีวภาพ 10% ใช้ก๊าซชีวภาพสำหรับการบริโภคของตัวเองการผลิตก๊าซชีวภาพจากวัสดุหมักจะได้รับจากปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ซับซ้อน

เข้าใจจากมุมมองของการผลิตพลังงานคิดอย่างนี้: สาระสำคัญของกระบวนการหมักก๊าซชีวภาพเป็นหน้าที่การเผาผลาญของชุมชนจุลินทรีย์ผ่านการจัดเรียงของโมเลกุลและอะตอมเนื้อหาออกซิเจนสูงถึง 40% หรือดังนั้นของ ชีวมวล (ผ่านสูตรดังต่อไปนี้: CH1.4 O0.6) กับออกซิเจนคาร์บอนไฮโดรเจนสององค์ประกอบในกระบวนการเสริมสมรรถนะของผลิตภัณฑ์คือความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าวัตถุดิบเริ่มต้น (ชีวมวล) ไฮโดรคาร์บอน - มีเทน

เนื่องจากเกือบ 90 เปอร์เซ็นต์ของสารอินทรีย์สามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซมีเทนได้นี่เป็นหนึ่งในกระบวนการที่มีประสิทธิภาพสูงน้อยมากค่าทางทฤษฎีของประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานของการหมักก๊าซชีวภาพมากกว่า 65% นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่สำคัญที่สุดว่าทำไมเทคโนโลยี เพิ่งได้รับการส่งเสริมในระดับสากล

ชีวมวลผลิตกระแสไฟฟ้า

การผลิตพลังงานชีวมวลหมายถึงการใช้วัตถุดิบชีวมวลเพื่อทดแทนถ่านหินคาร์บอนหลังจากการเผาไหม้เพื่อขับเคลื่อนหน่วยกังหันไอน้ำของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าพลังงานชีวมวลจะเป็นไปได้มากขึ้นเนื่องจากสามารถใช้โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและ (เช่นฟางทรัพยากรป่าไม้) การผลิตไฟฟ้าการเผาไหม้ในต่างประเทศวัตถุดิบในการผลิตไฟฟ้าชีวมวลถูกแบ่งออกเป็นสามส่วน:

1) ชีวมวลเผาไหม้โดยตรงเช่นฟืน

2) น้ำมันไบโอเอสที่ได้จากการเผาผลาญ "pyrolysis" สามารถขนส่งไปยังสถานที่อื่นหรือสามารถเผาไหม้ได้ในจุดเพื่อขับเคลื่อนกังหันไอน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

3) สามารถผลิตก๊าซซิงเจน (ไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์) ที่ผลิตโดยชีวมวล "gasification" เพื่อขับเคลื่อนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

3. การผลิตเอทานอลเซลลูโลสต้นทุนต่ำ

ก่อนที่จะหาทางเลือกที่มีประสิทธิภาพทางเคมีในทศวรรษต่อ ๆ มาเอทานอลเหลวทางชีวภาพของเชื้อเพลิงชนิดหนึ่งยังคงเป็นตัวเลือกแรกเอทานอลที่ทิ้งเป็นเชื้อเพลิงเหลวในสถานการณ์ปัจจุบันของความคิดนั้นดูอ่อนเยาว์หรืออย่างน้อยก็ไม่เป็นไปตามความเป็นจริงเอทานอลเป็นเชื้อเพลิง แบ่งออกเป็นรุ่นที่หนึ่งและที่สอง

แป้งข้าวโพดมันฝรั่งและอาหารมนุษย์อื่น ๆ เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตแป้งมันสำปะหลังเป็นครั้งแรกโดยในปัจจุบันประเทศกำลังเปลี่ยนเป็นเอทานอลเอทานอลรุ่นที่สองซึ่งทำจากเซลลูโลสปัจจุบันเป็นปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของเอทานอลเซลลูโลส คือค่าใช้จ่ายสูงเกินไป ต้นทุนต่อตันในจีนอยู่ระหว่าง 9,000 หยวนและ 12,000 หยวนมี 3 เหตุผลที่ทำให้ต้นทุนสูง (ไม่รวมความผันผวนของราคาวัตถุดิบและต้นทุนการขนส่งวัตถุดิบ):

1) ค่าใช้จ่ายในการบำบัดเบื้องต้นสูงของวัสดุเซลลูโลส

2) ค่าใช้จ่ายสูงของเซลลูเลสได้ถึง 2000-3500 หยวน;

3) ปริมาณน้ำตาลต่ำของไฮโดรไลเสตเซลลูโลสและปริมาณแอลกอฮอล์ต่ำในน้ำหมักที่หมักทำให้ต้นทุนการกลั่นเพิ่มขึ้น

Iii ปัญหาที่จะแก้ไขได้ในการใช้พลังงานชีวมวลที่มีมูลค่าสูง

1. การควบคุมประสิทธิภาพการแปลงพลังงานทุกรูปแบบและการใช้พลังงานจะต้องเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งและจะสูญเสียพลังงานส่วนหนึ่งไปในแต่ละขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพลังงานชีวมวลแหล่งพลังงานชีวมวลขั้นพื้นฐาน คือการจับภาพของพลังงานแสงโดยสิ่งมีชีวิตดังนั้นหนึ่งในปัญหาพื้นฐานของพลังงานชีวมวลเป็นประสิทธิภาพการแปลง

ชีวมวลสามารถกลายเป็นพลังงานหรือสารเคมีวิธีการพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงเป็นสอง: สารเคมีและชีวภาพไม่ว่าทางเคมีหรือชีวภาพหลักเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นกุญแจสำคัญในการประหยัดพลังงานและการปรับปรุงประสิทธิภาพ

ตัวอย่างเช่นในการผลิตก๊าซมีเทนทางชีวภาพปริมาณเชื้อแบคทีเรียมีเทนที่ใช้งานมากขึ้นในแง่ของเอนไซม์น้อยลงเอนไซม์ที่พวกเขาใช้ในการผลิตเอทานอลเซลลูโลลการผลิตก๊าซเซลลูโลสจะผลิตซินเจน (มีส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์) ที่ ยังอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพและทุ่มเทเพื่อแปลงเป็นเชื้อเพลิงเหลว

2. การปรับโครงสร้างและองค์ประกอบของลิกโนเซลลูโลสของพืช

ปัญหาหลักของโครงสร้างและองค์ประกอบของ lignocellulosic คือการปรับปรุงเซลลูโลสและลดปริมาณลิกนินซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการผลิตเอทานอลเซลลูโลสการเปลี่ยนแปลงในเนื้อหาสัมพัทธ์มีผลดีต่ออัตราการผลิตและอัตราการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์

ข้อสรุป

การใช้ประโยชน์และการใช้พลังงานชีวมวลเป็นสาขาการวิจัยใหม่ของสหวิทยาการและฟิวชั่นอุตสาหกรรมพลังงานชีวมวลเป็นอุตสาหกรรมยุทธศาสตร์ที่เกิดขึ้นใหม่ในประเทศจีนได้รับการส่งเสริมอย่างจริงจังโดยรัฐด้วยเทคโนโลยีที่เข้มข้นทุนเข้มข้นแรงงานเข้มข้นอุตสาหกรรม โรงงานผลิตโซ่และแรงขับเคลื่อนที่แข็งแกร่ง