發(fā)展生物新能源的意義與展望

王 敏

摘 要:生物質(zhì)能源是貯存在生物質(zhì)中并以其為載體的能量。生物質(zhì)能源是重要的可再生能源,世界各國把發(fā)展生物質(zhì)能源等新能源作為能源發(fā)展的優(yōu)先選擇。中國生物質(zhì)能源開發(fā)已進入實質(zhì)性階段,可開發(fā)的生物質(zhì)資源到2010年可達3億噸,發(fā)展生物質(zhì)能源,對于優(yōu)化廣大農(nóng)村地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)十分可行且勢在必行。對發(fā)展生物質(zhì)能源的技術(shù)問題和能源效益問題也進行了討論。

關鍵詞:新能源;生物質(zhì);生物質(zhì)能;可再生能源

中圖分類號:TK6 文獻標識碼:A 文章編號:1005-569X(2009)10-0031-02

1 引 言

現(xiàn)代社會,人類每天都在大量消耗著煤炭、石油、天然氣,而這些能源具有不可再生性。因而,能源的巨大需求與供給的嚴重不足形成尖銳矛盾,并成為人類社會向前發(fā)展的巨大障礙。開發(fā)新能源,成為人們普遍關心的重大課題。風能、太陽能、核能、生物質(zhì)能等新能源的開發(fā)以及節(jié)能環(huán)保技術(shù)的研發(fā),成為世界各國政府發(fā)展能源的主要方向。基于我國的基本國情,發(fā)展生物新能源,具有廣闊的前景。

2 關于生物質(zhì)新能源

顧名思義,生物質(zhì)指所有的動、植物和微生物,是通過光合作用而形成的各種生命有機體。生物質(zhì)能源,就是貯存在生物質(zhì)中的、以其為載體的能量。它直接或間接來源于植物的光合作用,可轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料,取之不盡、用之不竭、可再生。生物質(zhì)能來源于太陽,所以,從廣義上講,生物質(zhì)能是太陽能的一種存在形式。

自古以來,生物質(zhì)能就是人類賴以生存的重要能源,進入現(xiàn)代社會,依然是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣,在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位,極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分。根據(jù)生物學家測算,地球每年產(chǎn)生1800多億噸生物質(zhì),其中陸地每年產(chǎn)生1000～1250億噸生物質(zhì),海洋每年產(chǎn)生500～600億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量,遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的十倍,人類只利用了其中的不到二十分之一。我國可開發(fā)為能源的生物質(zhì)資源到2010年可達3億噸。隨著農(nóng)林牧業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質(zhì)資源還將越來越多。

目前人類對生物質(zhì)能的利用,包括直接用作燃料的,有農(nóng)作物的秸稈、木屑、薪柴等;間接作為燃料的,有農(nóng)林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等,它們通過微生物作用生成沼氣,或采用熱解法制造液體和氣體燃料,也可制造生物炭。生物質(zhì)能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù)估計,每年地球上僅通過光合作用生成的1800多億噸生物質(zhì)儲藏的能量,約相當于20世紀90年代初全世界總能耗的3～8倍。但是遠遠未被人們合理利用,多半直接當薪柴使用,效率低下,影響生態(tài)環(huán)境,我們必須對過去的種種生物質(zhì)能使用方式進行改造,用現(xiàn)代高科技手段,更加有效地利用生物質(zhì)能,如通過生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵制取甲烷、用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭、用生物質(zhì)制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技術(shù)培育能源植物等等。

有關專家估計,到下世紀中,采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料,將占全球總能耗的百分之五十。目前,生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā),已成為世界重大熱門課題之一,受到世界各國政府與科學家的關注。許多國家都制定了相應的開發(fā)研究計劃,如日本的“陽光計劃”、印度的“綠色能源工程”、美國的“能源農(nóng)場”和巴西的“酒精能源計劃”等,其中生物質(zhì)能源的開發(fā)利用,占有相當?shù)谋戎亍Ｄ壳?國外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置,大多已達到商業(yè)化應用程度,實現(xiàn)了規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營。以美國、瑞典和奧地利三國為例,生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源利用已具有相當可觀的規(guī)模,分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和10%。在美國,生物質(zhì)能發(fā)電的總裝機容量已超過10000MW,單機容量達10～25MW;美國紐約的斯塔藤垃圾處理站,投資2000萬美元,采用濕法處理垃圾,回收沼氣,用于發(fā)電,同時生產(chǎn)肥料。巴西是乙醇燃料開發(fā)應用最有特色的國家,實施了世界上規(guī)模最大的乙醇開發(fā)計劃,目前乙醇燃料已占該國汽車燃料消費量的百分之五十以上。美國開發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術(shù),建立了1MW的稻殼發(fā)電示范工程,年產(chǎn)酒精2500t。

3 我國發(fā)展生物質(zhì)新能源的意義與展望

近年來,我國許多地方投資興建城市垃圾焚燒發(fā)電場、乙醇汽油、生物柴油、速生熱效(能源)草發(fā)電項目并取得成功,標志著生物質(zhì)新能源的開發(fā)已經(jīng)進入實質(zhì)性階段。

中國是一個人口大國,又是一個經(jīng)濟迅速發(fā)展的國家,尤其是近30年的快速發(fā)展,付出了能源過度消耗和環(huán)境破壞的巨大代價,進入21世紀,將面臨著經(jīng)濟增長、能源短缺和環(huán)境保護的多重壓力,而且由于國際上正在制定各種有關環(huán)境問題的公約,限制二氧化碳等溫室氣體排放,這對以煤炭為主要能源的中國是很不利的,因此,改變能源生產(chǎn)和消費方式,開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源,對建立可持續(xù)的能源系統(tǒng),促進國民經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護具有重大意義。

我國農(nóng)村地區(qū)廣大,是生物質(zhì)的主要分布區(qū)域,開發(fā)利用生物質(zhì)能,對中國具特殊意義。中國百分之八十的人口生活在農(nóng)村,秸稈和薪柴等生物質(zhì)能是農(nóng)村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增加,但生物質(zhì)能仍占有主要地位。1998年農(nóng)村生活用能總量3.65億噸標準煤,其中秸稈和薪柴為2.07億噸標準煤,占56.7%。因此發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù),為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能,是幫助這些地區(qū)脫貧致富,實現(xiàn)小康目標的一項重要任務。1991年至1998年,農(nóng)村能源消費總量從5.68億噸標準煤發(fā)展到6.72億噸標準煤,增加了18.3%,年均增長2.4%。到2008年底,我國用上沼氣的農(nóng)戶不到3000萬,而同期農(nóng)村使用液化天然氣和電炊具的農(nóng)戶由1578萬戶發(fā)展到4937萬戶,增加了2倍多,年增長率達17.7%,增長率是總量增長率的6倍多。可見,隨著農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高,農(nóng)村對于優(yōu)質(zhì)燃料的需求日益迫切。傳統(tǒng)能源利用方式,已經(jīng)難以滿足農(nóng)村現(xiàn)代化需求,生物質(zhì)能優(yōu)質(zhì)化轉(zhuǎn)換利用勢在必行。

生物質(zhì)能高新轉(zhuǎn)換技術(shù),不僅能夠大大加快村鎮(zhèn)居民實現(xiàn)能源現(xiàn)代化進程,滿足農(nóng)民富裕后對優(yōu)質(zhì)能源的迫切需求,同時也可在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等生產(chǎn)領域中得到應用,甚至向城市工業(yè)生產(chǎn)、居民生活供應能源。由于中國地廣人多、生物資源豐富,常規(guī)能源不可能滿足廣大農(nóng)村日益增長的能源需求,立足于農(nóng)村現(xiàn)有的生物質(zhì)資源,研究新型轉(zhuǎn)換技術(shù),開發(fā)新型裝備既是農(nóng)村發(fā)展的迫切需要,又是減少排放、保護環(huán)境、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。如果沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產(chǎn)燃氣、氣化發(fā)電、生產(chǎn)燃料酒精、熱裂解生產(chǎn)生物柴油等生物質(zhì)能在我國得到廣泛應用,將產(chǎn)生巨大的能源效益。

4 結(jié) 語

自20世紀末以來,能源危機困擾各國政府,可再生能源和節(jié)能技術(shù)成為了各國積極發(fā)展的優(yōu)先選擇,對于發(fā)展中的中國,解決能源問題更顯迫切,而發(fā)展生物質(zhì)新能源,應是解決我國能源難題的刻不容緩的行動策略!

參考文獻:

[1] 法律出版社.中華人民共和國可再生能源法[S],北京:法律出版社,2006.

[2] 新能源志:1958年-2008年[EB/OL].中國太陽能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟網(wǎng),2008-10-30.