Возобновляемое топливо - Renewable fuels

Возобновляемое топливо находятся топливо производится из возобновляемых ресурсов. Примеры включают: биотопливо (например. Растительное масло, используемое в качестве топлива, этиловый спирт, метанол из чистая энергия и углекислый газ[1] или биомасса, и биодизель) и Водородное топливо (при производстве с использованием возобновляемых источников энергии). Это в отличие от невозобновляемый топливо, такое как натуральный газ, СУГ (пропан ), нефть и другие ископаемое топливо и ядерная энергия. Возобновляемые виды топлива могут включать топлива, синтезированные из Возобновляемая энергия источники, такие как ветер и солнце. Возобновляемые виды топлива приобрели популярность благодаря устойчивость, низкие взносы к цикл углерода, а в некоторых случаях меньшее количество парниковые газы. Геополитические разветвления этих видов топлива также представляют интерес, особенно для промышленно развитых стран, которые хотят независимость из Ближневосточный масло.

Обоснование использования возобновляемых видов топлива

В Международное энергетическое агентство с Обзор мировой энергетики, 2006 г. приходит к выводу, что рост спроса на нефть, если его не сдерживать, усилит уязвимость стран-потребителей перед серьезным нарушением предложения и, как следствие, ценовым шоком. Возобновляемое биотопливо для транспорта представляет собой ключевой источник диверсификации от нефтяные продукты. Биотопливо из зерна и свеклы в умеренные регионы могут сыграть свою роль, но они относительно дороги, а их преимущества в области энергоэффективности и экономии CO2 могут быть разными. Биотопливо из сахарного тростника и других высокопродуктивных тропических культур гораздо более конкурентоспособно и выгодно. Но все виды биотоплива первого поколения в конечном итоге конкурируют с производством продуктов питания за землю, воду и другие ресурсы. Требуются большие усилия для разработки и коммерциализации технологий биотоплива второго поколения, таких как биоперерабатывающие заводы и лигноцеллюлозы, что позволяет гибко производить биотопливо и другие продукты из непищевых растительных материалов.[2]

Хабберта теория пика нефти предполагает, что нефть - это конечный ресурс который быстро истощается. Из мировых общих остаточных запасов нефти примерно 1 277 702 000 000 баррелей (203,1384 км3) (около половины исходных первичных запасов) и мировой уровень использования 25000000000 баррелей (4,0 км3) в год, всего около 50 лет нефть прогнозируется сохранение текущей скорости истощения. Нефть необходима для следующих отраслей: топливо (отопление дома, авиакеросин, бензин, дизельное топливо и т. д.) транспорт, сельское хозяйство, фармацевтический, пластмассы / смолы, искусственные волокна, синтетическая резина, и взрывчатка. Если современный мир по-прежнему будет полагаться на нефть как на источник энергии, цена на сырую нефть может заметно вырасти, что дестабилизирует экономику во всем мире. Следовательно, к факторам возобновляемого топлива относятся: высокие цены на нефть, дисбаланс в торговле, нестабильность в экспортирующих нефть регионах мира, Закон об энергетической политике 2005 г., потенциал сверхприбылей для американских фермеров и промышленных предприятий, предотвращение экономической депрессии, предотвращение дефицита продуктов из-за нестабильности "пик добычи нефти »Ожидается, что начнется уже в 2021 году,[3] (хотя пиковая нефть - не новая идея) и замедление глобальное потепление что может привести к беспрецедентному изменение климата.

Кроме того, вывод о том, что антропогенные выбросы парниковых газов вызывают изменение климата, наряду с региональной геополитической нестабильностью, вынудили страны действовать для разработки как альтернативных, так и углеродно-нейтральный источники энергии. Таким образом, возобновляемые виды топлива становятся привлекательными для многих правительств, которые начинают видеть устойчивые энергетическая независимость как ценный актив.

19 декабря 2007 г. президент Буш подписал закон Закон об энергетической независимости и безопасности, устанавливая требование, чтобы не менее 36 миллиардов галлонов США (140 000 000 м3) возобновляемого топлива будет использоваться на рынке к 2022 году.[4]

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), коммерциализация целлюлозного этанола мог бы позволить этанольное топливо играть гораздо большую роль в будущем, чем считалось ранее.[5] Целлюлозный этанол можно получить из растительного вещества, состоящего в основном из несъедобных целлюлозных волокон, которые образуют стебли и ветви большинства растений. Преданный энергетические культуры такие как просо, также являются многообещающими источниками целлюлозы, которые могут производиться во многих регионах Соединенных Штатов.[6]

Биотопливо

Основная статья: Биотопливо
Информация о насосе относительно этанол топливо смесь до 10%, Калифорния
Автобус, заправленный биодизель

Биотопливо - это вид топлива, энергия которого получается из биологических фиксация углерода. Биотопливо включает топливо, полученное из биомасса конверсия, а также твердая биомасса, жидкое топливо и различные биогазы.[7] Несмотря на то что ископаемое топливо происходят из древних фиксация углерода, они не считаются биотопливом по общепринятому определению, потому что они содержат углерод, который уже очень долгое время находится «вне» углеродного цикла. Биотопливо привлекает к себе все большее внимание общественности и ученых, чему способствуют такие факторы, как скачки цен на нефть, потребность в увеличении энергетическая безопасность, беспокойство по поводу парниковый газ выбросы из ископаемое топливо и поддержка со стороны государственные субсидии.

Биоэтанол является алкоголь сделан ферментация, в основном из углеводы произведено в сахар или же крахмал такие культуры, как кукуруза или же сахарный тростник. Целлюлозная биомасса, полученные из непродовольственных источников, таких как деревья и травы, также разрабатываются как сырье для производства этанола. Этанол можно использовать в качестве топлива для автомобилей в чистом виде, но обычно его используют как бензин добавка для увеличения октанового числа и улучшения выбросов транспортных средств. Биоэтанол широко используется в Соединенные Штаты Америки И в Бразилия. Текущий проект завода не предусматривает преобразование лигнин доля растительного сырья в топливных компонентах путем ферментации.

Биодизель сделан из растительные масла и животные жиры. Биодизель можно использовать в качестве топлива для автомобилей в чистом виде, но обычно он используется как дизель добавка для снижения уровня твердых частиц, монооксид углерода, и углеводороды от дизельных автомобилей. Биодизель производится из масел или жиров с использованием переэтерификация и является наиболее распространенным биотопливом в Европе.

В 2010 году мировое производство биотоплива достигло 105 миллиардов литров (28 миллиардов галлонов США), что на 17% больше, чем в 2009 году, а биотопливо обеспечивало 2,7% мирового топлива для автомобильного транспорта, в основном за счет этанола и биодизеля.[8] Глобальный этанол топливо в 2010 году производство достигло 86 миллиардов литров (23 миллиарда галлонов США), при этом Соединенные Штаты и Бразилия являются ведущими мировыми производителями, на которые в совокупности приходится 90% мирового производства. Крупнейший в мире производитель биодизеля - Евросоюз, что составляет 53% всего производства биодизеля в 2010 году.[8] По состоянию на 2011 год предписания по смешиванию биотоплива существуют в 31 стране на национальном уровне и в 29 штатах / провинциях.[9] Согласно Международное энергетическое агентство, биотопливо может удовлетворить более четверти мирового спроса на транспортное топливо к 2050 году.[10]

Пиролизное масло это еще один вид топлива, полученный из лигноцеллюлозный фракция биомассы. Путем быстрого нагревания биомассы в отсутствие кислорода (пиролиз ) может быть образована жидкая сырая нефть, которая может быть далее переработана в пригодное для использования бионефть. В отличие от других видов биотоплива, пиролизные масла используют непищевую фракцию биомассы и могут образовываться с точностью до миллисекунд и без необходимости в больших реакторах ферментации.[11]

Водородное топливо

Водородное топливо требует развития специальной инфраструктуры для переработки, транспортировки и хранения.
Основная статья: Водородная экономика

Водородное топливо относится к использованию водород газ (H2) как энергоноситель. Вообще говоря, производство возобновляемых источников энергии водородное топливо можно разделить на две общие категории: производство, получаемое биологическим путем, и производство химическое.[12] Это область текущих исследований, и новые разработки и технологии вызывают быстрое развитие этой области.

Биологическое производство водородного топлива является предметом исследований, по крайней мере, с 1970-х годов. Газообразный водород можно производить из источников биомассы, таких как сельскохозяйственные и лесные остатки, бытовые отходы и другие конкретные сельскохозяйственные культуры.[12] В частности, водородное топливо производится с помощью процесса, называемого газификация, где биомасса перерабатывается в горючий газ, а затем сжигается, или пиролиз, связанный процесс, который может привести к газообразному водороду, пригодному для применения в топливных элементах. Один из постоянных объектов исследований касается производства нежелательных побочных продуктов в обоих этих процессах. Присутствие других загрязняющих газов часто зависит от конкретного состава источника биомассы, который может быть трудно контролировать.[12] Еще одним источником биологического производства водородного топлива является водоросли. В конце 1990-х было обнаружено, что, если водоросли лишены серы, они переключатся с производства кислорода, как при обычном фотосинтезе, на производство водорода.[13] Экспериментальный фермы по выращиванию водорослей пытаются сделать водоросли экономически целесообразным источником энергии.[14]

Существует также несколько физико-химических методов получения водорода; большинство этих методов требует электролиза воды. Когда этот процесс использует возобновляемые источники энергии, такие как Ветряные турбины или же фотоэлектрические элементы, производство требует небольшого потребления невозобновляемых ресурсов. Водородное топливо, когда оно производится из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, является возобновляемым топливом.[12]

Обработанное инженерное топливо

PEF является частичной заменой ископаемого топлива в цементных печах. Он имеет значительную теплотворную способность и может использоваться как заменитель топлива для угля и газа в установках с высоким сгоранием. Объекты PEF обычно отводят отходы со свалок, снижая спрос на невозобновляемый уголь и уменьшая количество отходов на свалках.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Технологии". Carbon Recycling International. 2011. Архивировано с оригинал на 2013-06-17. Получено 2012-07-11.
  2. ^ Вклад возобновляемых источников энергии в энергетическую безопасность
  3. ^ Биомасса для биотоплива того не стоит
  4. ^ Обновленная информация о проблеме: ответственность продавца возобновляемого топлива
  5. ^ Международное энергетическое агентство (2006 г.). Обзор мировой энергетики, 2006 г. В архиве 2007-09-28 на Wayback Machine п. 8.
  6. ^ Организация биотехнологической промышленности (2007 г.). Промышленная биотехнология революционизирует производство топлива для транспорта на основе этанола В архиве 2006-02-12 в Wayback Machine С. 3-4.
  7. ^ Демирбас, А. (2009). «Политические, экономические и экологические последствия биотоплива: обзор». Прикладная энергия. 86: S108 – S117. Дои:10.1016 / j.apenergy.2009.04.036.
  8. ^ а б «Биотопливо возвращается, несмотря на жесткую экономику». Институт Worldwatch. 2011-08-31. Получено 2011-08-31.
  9. ^ REN21 (2011). «Возобновляемые источники энергии 2011: Отчет о состоянии дел в мире» (PDF). С. 13–14.
  10. ^ «МЭА заявляет, что биотопливо может заменить 27% транспортного топлива к 2050 году Вашингтон». Platts. 20 апреля 2011 г.
  11. ^ Хубер, Джордж (2007). «Преодоление химических и инженерных барьеров для лигноцеллюлозного биотоплива: биоперерабатывающие заводы нового поколения». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  12. ^ а б c d Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии 2003 г. Обзор исследований: "Новые горизонты для водорода В архиве 2016-03-04 в Wayback Machine."
  13. ^ Проводной, Оно пришло с болота: реинжиниринг водорослей для подпитки водородной экономики, доступ 17 сентября 2007 г.
  14. ^ Регистр, Жизнь в пруду: будущее энергетики, доступ 17 сентября 2007 г.

внешняя ссылка