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生物燃料減少對石油依賴和溫室氣體排放的雙重作用

2010-12-24 09:48:28 國際能源網(wǎng)   作者: 錢伯章  

1.減少對石油的依賴

用生物燃料如生物柴油、乙醇和生物丁醇替代部分石油基汽油或柴油己成為美國的國策。美國提出的目標(biāo)是到2025年通過大量使用生物燃料,替代從中東進(jìn)口石油的75%以上。

據(jù)美國能源情報(bào)署(EIA)發(fā)布的能源展望報(bào)告,美國可再生燃料消費(fèi)量將從2005年6.5×1015BTU增加到2030年10.2×1015BTU。到2030年,生物燃料將可望供應(yīng)美國道路運(yùn)輸燃料的10%~25%,即可達(dá)850億~1950億加侖/年。

加拿大制訂汽油和柴油中采用可再生生物燃料目標(biāo)。投資3.45億加元(2.99億美元)支持生物燃料和其他生物產(chǎn)品的開發(fā)。加拿大環(huán)境部要求到2010年汽油中平均可再生燃料含量為5%。到2012年柴油和采暖用油中可再生燃料含量為2%。到2010年汽油的5%將需要約21億升(5.55億加侖)/年可再生燃料;到2012年柴油和采暖用油的2%將需要約6億升(1.59億加侖)/年可再生燃料。

法國石油天然氣工業(yè)支持政府的生物燃料計(jì)劃,已使汽油和柴油中生物燃料含量從2005年1.2%增加到2008年5.75%。并將使生物燃料所占份額增加到2010年7%和2015年10%。2008年,法國生產(chǎn)300萬噸生物燃料,其中220萬噸為生物柴油。

德國生物燃料法自2007年開始已使汽油中生物燃料的比例為1.2%、柴油中生物燃料的比例為4.4%。

西班牙于2005年制定了可再生能源計(jì)劃,到2010年生物燃料將總的燃料消費(fèi)量5.83%。

巴西是世界上領(lǐng)先的生物燃料生產(chǎn)國,其甘蔗作物的一半用于生產(chǎn)該國非柴油運(yùn)輸燃料的40%以上。在美國,谷物作物的15%用于生產(chǎn)非柴油運(yùn)輸燃料的約2%,乙醇生產(chǎn)以更快的速度在增長。據(jù)估算,巴西和美國現(xiàn)生產(chǎn)的乙醇已低于目前的汽油成本。2007~2011年間巴西石油公司在可再生燃料方面投資將超過3億美元。根據(jù)規(guī)劃,西班牙到2010年末成為最大的生物燃料生產(chǎn)國之一。

據(jù)國際能源局(IEA)發(fā)布的報(bào)告顯示,雖然生物燃料將增大滿足運(yùn)輸行業(yè)的能源需求,但到2030年,生物燃料所占份額僅能達(dá)到4%,因?yàn)槭称沸枨髮⑴c之競爭。然而,報(bào)告指出,新的生物燃料技術(shù)如纖維素乙醇的發(fā)展可望使生物燃料發(fā)揮更大的作用。

世界瞭望學(xué)會(huì)稱,采用新技術(shù)后,在今后25年內(nèi)生物燃料可望占美國運(yùn)輸燃料的37%,在這25年內(nèi),歐盟使用生物燃料也可望替代20%~30%的石油。
據(jù)分析,生物燃料長期的發(fā)展?jié)摿υ谟谑褂梅鞘秤迷希ㄞr(nóng)業(yè)、城市和林業(yè)廢棄物,以及高速增長的富含纖維素的能源作物如換季的牧草。

2.有助于減少溫室氣體排放

美國明尼蘇達(dá)大學(xué)研究人員的研究認(rèn)為兩種生物燃料都屬清潔能源,且生物柴油的環(huán)境效益更明顯。生物柴油較普通柴油的溫室氣體排放量低41%,生物乙醇較汽油的溫室氣體排放量低12%。而種植大豆與種植玉米相比,所需的氮肥和農(nóng)藥都要少得多。

運(yùn)輸業(yè)占世界溫室氣體排放的25%,而且這一比例還在上升。生物燃料在減少溫室氣體排放方面擁有很大潛力,尤其是開發(fā)使用以農(nóng)業(yè)廢物和纖維素作物如換季牧草為原料的先進(jìn)生物質(zhì)技術(shù)。

據(jù)諾維信(Novozymes)公司估算,到2022年約有150億加侖/年的乙醇將采用第二代技術(shù)來生產(chǎn)。第二代技術(shù)的效益之一是不與食品爭糧,與汽油相比,淀粉基生物燃料可減少二氧化碳(CO2)排放30%~70%,而第二代纖維素乙醇可使二氧化碳(CO2)排放減少90%。

據(jù)英國運(yùn)輸部稱,至2010年,英國所有汽車燃料銷售量的5%來自可再生能源,據(jù)計(jì)算,到2010年可削減約100萬噸二氧化碳的排放。據(jù)稱,這相當(dāng)于行駛在道路上的汽車將減少100萬輛。未來幾年內(nèi)二氧化碳排放可望減少,這將有助于使運(yùn)輸對氣候變化的影響減小。

與化石燃料相比,英國使用生物燃料將可減少溫室氣體排放53%,英國使用小麥生產(chǎn)生物丁醇將可減少溫室氣體排放64%。

瑞典隆德(Lund)大學(xué)的研究人員于2010年5月26日發(fā)布的一項(xiàng)研究指出,發(fā)現(xiàn)瑞典的生物燃料與汽油和柴油相比,可減少溫室氣體排放65%~148%,甚至將直接和間接的土地利用變化也考慮在內(nèi)也是如此。在這項(xiàng)研究中,在各種類型的沼氣、乙醇和生物柴油中,從糞肥產(chǎn)生的沼氣減排溫室氣體的效果最好。研究認(rèn)為,從糞肥、食品工業(yè)廢棄物和有機(jī)生活垃圾生產(chǎn)的生物氣體(沼氣),與化石燃料相比,它們減排溫室氣體的效應(yīng)分別為148%、 119%和103%。它們減排溫室氣體的效應(yīng)超過100%,是因?yàn)橥ㄟ^增加肥料養(yǎng)分的循環(huán)減少了對化肥的需求,而取得的間接效應(yīng),并且增加了有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的循環(huán)。與化石燃料相比,利用其他生物燃料的溫室氣體減排效應(yīng)包括:1.小麥乙醇、甜菜乙醇和巴西甘蔗乙醇分別為71%、80%和79%。2. 生物柴油為68%。3.從牧草作物、甜菜和玉米生產(chǎn)的生物燃料分別為86%、85%和75%。

挪威科技大學(xué)(Norwegian University of Science and Technology ,NTNU)研究人員于2010年6月1日在美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志《能源與燃料》上發(fā)布研究報(bào)告指出,麻瘋樹生物柴油(JBD)與費(fèi)-托合成柴油(FT)的調(diào)合油,與純費(fèi)-托合成柴油(FT)相比,可降低CO、THC、煙塵和PM等污染物排放。但是,氮氧化物(NOx)排放量較高,發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率也比較高的 JBD調(diào)合油稍低。研究人員測試了JBD與FT燃料進(jìn)行的調(diào)合性能,調(diào)合體積比為,0:100, 25:75, 50:50, 75:25, 和100:0 (B0, B25, B50, B75, 和B100)。

測試表明:1. 與石油柴油(DF)相比,F(xiàn)T燃料具有相似的燃料消耗量(BSFC)和熱效率。與FT燃料相比,較高的JBD調(diào)合物具有更高BSFC和較低的熱效率。2. 采用FT燃料與DF相比,CO、煙塵、THC、TPM 和NOx排放均有減少。排放減少是由于在FT燃料中有較高的十六烷值、低含硫和極低的芳香族化合物。采用B50、 B25、 B75,以及B100,與FT燃料相比,達(dá)到顯著較低的排放,包括CO、黑煙、THC和TPM。這些排放的減少,主要是由于在調(diào)合燃料分子中存在氧。較高的十六烷值也是低排放的其他原因。然而,采用JBD調(diào)合燃料,氮氧化物(NOx)排放在高負(fù)荷下有增加。

美國谷物乙醇生產(chǎn)商POET公司于2010年6月16日宣布,該公司在其LIBERTY項(xiàng)目第一套商業(yè)化纖維素乙醇裝置生產(chǎn)的纖維素乙醇與汽油相比,可減少溫室氣體(GHG)排放111%,,獨(dú)立生命周期分析(LCA)由美國空氣改善資源公司(Air Improvement Resource, Inc.)所作,認(rèn)為纖維素乙醇將可抵消更多的溫室氣體排放。分析認(rèn)為,使用生物化學(xué)過程從谷物秸桿生產(chǎn)纖維素乙醇,減排量稍小于美國環(huán)保局(EPA)計(jì)算的130%。從生物化學(xué)乙醇煉油廠得到的關(guān)鍵聯(lián)產(chǎn)品是生物氣體,生物氣體可用于替代POET公司谷物基煉油廠中的天然氣,該谷物基煉油廠的年產(chǎn)量為5000萬加侖。分析發(fā)現(xiàn),所有投入到 LIBERTY項(xiàng)目的供入量將排放41.8 g二氧化碳當(dāng)量/每產(chǎn)生megajoule(Mj)能量(41.8gCO2eq/MJ)。生物氣體輸出作為聯(lián)產(chǎn)品,可彌補(bǔ)49.8 gCO2eq/MJ。據(jù)美國環(huán)保局(EPA)估算,土地利用和農(nóng)業(yè)變更可再彌補(bǔ)1.7 gCO2eq/MJ,從而使LIBERTY項(xiàng)目總排放為-9.7 gCO2eq/MJ。美國環(huán)保局的汽油排放標(biāo)準(zhǔn)為92.9 gCO2eq/MJ。




責(zé)任編輯: 中國能源網(wǎng)

標(biāo)簽:生物 燃料 減少