發展生物新能源的意義與展望

王 敏

摘 要:生物質能源是貯存在生物質中并以其為載體的能量。生物質能源是重要的可再生能源,世界各國把發展生物質能源等新能源作為能源發展的優先選擇。中國生物質能源開發已進入實質性階段,可開發的生物質資源到2010年可達3億噸,發展生物質能源,對于優化廣大農村地區的能源結構十分可行且勢在必行。對發展生物質能源的技術問題和能源效益問題也進行了討論。

關鍵詞:新能源;生物質;生物質能;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展的巨大障礙。開發新能源,成為人們普遍關心的重大課題。風能、太陽能、核能、生物質能等新能源的開發以及節能環保技術的研發,成為世界各國政府發展能源的主要方向。基于我國的基本國情,發展生物新能源,具有廣闊的前景。

2 關于生物質新能源

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

自古以來,生物質能就是人類賴以生存的重要能源,進入現代社會,依然是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣,在整個能源系統中占有重要地位,極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分。根據生物學家測算,地球每年產生1800多億噸生物質,其中陸地每年產生1000～1250億噸生物質,海洋每年產生500～600億噸生物質。生物質能源的年生產量,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。我國可開發為能源的生物質資源到2010年可達3億噸。隨著農林牧業的發展,特別是炭薪林的推廣,生物質資源還將越來越多。

目前人類對生物質能的利用,包括直接用作燃料的,有農作物的秸稈、木屑、薪柴等;間接作為燃料的,有農林廢棄物、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。生物質能是世界上最為廣泛的可再生能源。據估計,每年地球上僅通過光合作用生成的1800多億噸生物質儲藏的能量,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,影響生態環境,我們必須對過去的種種生物質能使用方式進行改造,用現代高科技手段,更加有效地利用生物質能,如通過生物質的厭氧發酵制取甲烷、用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭、用生物質制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技術培育能源植物等等。

有關專家估計,到下世紀中,采用新技術生產的各種生物質替代燃料,將占全球總能耗的百分之五十。目前,生物質能技術的研究與開發,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“能源農場”和巴西的“酒精能源計劃”等,其中生物質能源的開發利用,占有相當的比重。目前,國外的生物質能技術和裝置,大多已達到商業化應用程度,實現了規模化、產業化經營。以美國、瑞典和奧地利三國為例,生物質轉化為高品位能源利用已具有相當可觀的規模,分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和10%。在美國,生物質能發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,用于發電,同時生產肥料。巴西是乙醇燃料開發應用最有特色的國家,實施了世界上規模最大的乙醇開發計劃,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。美國開發出利用纖維素廢料生產酒精的技術,建立了1MW的稻殼發電示范工程,年產酒精2500t。

3 我國發展生物質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電場、乙醇汽油、生物柴油、速生熱效(能源)草發電項目并取得成功,標志著生物質新能源的開發已經進入實質性階段。

中國是一個人口大國,又是一個經濟迅速發展的國家,尤其是近30年的快速發展,付出了能源過度消耗和環境破壞的巨大代價,進入21世紀,將面臨著經濟增長、能源短缺和環境保護的多重壓力,而且由于國際上正在制定各種有關環境問題的公約,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,改變能源生產和消費方式,開發利用生物質能等可再生的清潔能源,對建立可持續的能源系統,促進國民經濟發展和環境保護具有重大意義。

我國農村地區廣大,是生物質的主要分布區域,開發利用生物質能,對中國具特殊意義。中國百分之八十的人口生活在農村,秸稈和薪柴等生物質能是農村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農村的使用迅速增加,但生物質能仍占有主要地位。1998年農村生活用能總量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%。因此發展生物質能技術,為農村地區提供生活和生產用能,是幫助這些地區脫貧致富,實現小康目標的一項重要任務。1991年至1998年,農村能源消費總量從5.68億噸標準煤發展到6.72億噸標準煤,增加了18.3%,年均增長2.4%。到2008年底,我國用上沼氣的農戶不到3000萬,而同期農村使用液化天然氣和電炊具的農戶由1578萬戶發展到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,隨著農村經濟發展和農民生活水平的提高,農村對于優質燃料的需求日益迫切。傳統能源利用方式,已經難以滿足農村現代化需求,生物質能優質化轉換利用勢在必行。

生物質能高新轉換技術,不僅能夠大大加快村鎮居民實現能源現代化進程,滿足農民富裕后對優質能源的迫切需求,同時也可在鄉鎮企業等生產領域中得到應用,甚至向城市工業生產、居民生活供應能源。由于中國地廣人多、生物資源豐富,常規能源不可能滿足廣大農村日益增長的能源需求,立足于農村現有的生物質資源,研究新型轉換技術,開發新型裝備既是農村發展的迫切需要,又是減少排放、保護環境、實施可持續發展戰略的需要。如果沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產燃氣、氣化發電、生產燃料酒精、熱裂解生產生物柴油等生物質能在我國得到廣泛應用,將產生巨大的能源效益。

4 結 語

自20世紀末以來,能源危機困擾各國政府,可再生能源和節能技術成為了各國積極發展的優先選擇,對于發展中的中國,解決能源問題更顯迫切,而發展生物質新能源,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].中國太陽能產業聯盟網,2008-10-30.