生物能源

生物能源

生物能源主要指以澱粉質生物,如糧食、薯類、作物秸稈等為原料生產的石油替代油料,而其中燃料乙醇和生物柴油尤被看好。發展生物能源,既能控制環境污染,減輕對石油資源的依賴,同時又能推動農業產業鏈的發展,被認為是解決全球能源危機的最理想途徑之一。

概述

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生物柴油是清潔的可再生能源,可以選擇的原料包括:亞麻大豆菜籽橡膠籽膏桐籽蓖麻花生棕櫚棉花籽等油料水生植物,以及動物油脂廢餐飲油地溝油等;還可以工程微藻等為媒介進行生產。生物柴油是優質的石油柴油代用品。

與普通柴油相比,生物柴油以下優異性能:1.優良的環保特性:硫含量低,二氧化硫硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高達98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大減輕意外泄漏時對環境的污染;2.較好的低溫發動機啟動性能;3.較好的潤滑性能;4.較好的安全性能:閃點高,運輸、儲存、使用方面安全;5.良好的燃料性能:燃燒性能好於柴油;6.可再生性;7.無須改動柴油機,可直接添加使用;8.生物柴油以一定比例與石化柴油調和使用,可以降低油耗、提高動力性,並降低尾氣污染。

燃料乙醇是指以雅津甜高粱、玉米、小麥、薯類、高粱、甘蔗、甜菜等糧食作物和非糧食作物為原料,經過發酵、蒸餾製得乙醇,脫水後再添加變性劑,成為變性的燃料乙醇。

發展

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生物柴油突出的環保性和可再生性,引起了世界已開發國家(尤其是資源貧乏國家)的高度重視。隨著生物柴油的初步標準DINV51606的建立,生物柴油的產品質量參數都予以了明確的規定,生物柴油已經得到國際社會的正式承認。

歐盟國家

歐洲是世界上生物柴油發展最快的地區之一。1992年針對歐洲農業剩餘的共同農業政策改革提出了預留地政策,這些預留地種植生物柴油原料,可以得到最高的預留地補貼。隨著生物柴油生產用的工業油籽需求的增長,出於工業目的種植油菜籽的預留地據估計從1995~1996年已經增加了50%,將近90萬公頃。另外,歐洲國家的高額燃油稅一般要占柴油燃料零售價格的50%甚至更多,1994年2月,歐洲議會決定免除生物柴油90%的稅收。目前,生物柴油的生產在法國、德國、義大利和奧地利免稅,在英國部分免稅。歐盟推廣生物柴油的目標是:2010年達到830萬噸。

德國凱姆瑞亞·斯凱特公司自1991年起開發研製了用植物油如菜籽油生產生物柴油的工藝和設備。目前利用該公司的工藝和設備已在德國和奧地利等歐洲國家建起了多個生物柴油生產廠,最大產量達300t/d。德國現有23家生物柴油生產廠,生產生物柴油110萬噸/年,建立了近1600個生物柴油加油站,占總量的1/10。1同時,制定了生物柴油標準DINV51606。事實上,生物柴油已成為德國第一個以散裝貨物的形式覆蓋全國銷售的替代燃料。

從2005年開始,歐洲實行Ⅳ號汽車尾氣強制排放標準,從2008年開始達到歐洲V號汽車尾氣強制排放標準。發動機內部的調節措施對於最佳化生物柴油和生物柴油/柴油燃料混合物的燃燒過程非常必要。為達到生物柴油的最佳化利用,FAL(德國聯邦農業研究中心)會同德國大眾汽車公司(Volkswagen)聯合研製出了一種燃料感測器,它可以從常規的柴油機油箱中分離出生物柴油,並根據不同的燃料組分確定發動機的調時。套用此種燃料感測器可保證生物柴油的使用按照排放減少和燃料燃燒效率的要求實現最佳化。這是生物柴油未來在燃料市場上的一個突破。

生物能源生物柴油
在國際市場上,生物柴油使用最多的是歐洲,份額已占到成品油市場的5%。目前在歐洲用於生產生物柴油的原料主要為菜籽油,因此生物柴油標準也主要是參照菜籽油的生物柴油標準品質制訂的。目前在歐洲生產生物柴油可享受到政府的稅收政策優惠,其零售價低於普通柴油。此外,政府對生物柴油的銷售也提出了要求,如德國規定在主要交通要道只準銷售生物柴油(如在跨國高速公路設定的加油站)。

美國

美國自從20世紀90年代初就開始將生物柴油投入商業套用,美國能源部(DOE)稱,生物柴油是美國成長最快的替代燃料。原因在於能源部已經承認生物柴油作為車輛的替代燃料,這點已經在《能源政策法令》中明確規定,這也同車輛使用生物柴油的優勢有密切關係。生物柴油業已通過美國《清潔空氣法案》嚴格的健康影響測試。

在美國,生物柴油的市場化主要集中在環保的敏感部門,比如生物柴油被用於大城市地區以及純生物柴油套用於航運等。美國1999年只有3個主要的汽車運輸公司使用生物柴油,而到目前美國國內大約有350個部門車輛正式使用生物柴油,包括美國軍隊各軍種、國家公園服務局、公共設施公司、校區和市政當局等。在美國,生物柴油主要用於具有集中加油站的大巴和卡車運輸公司。行政法令13149是美國政府轉而使用生物柴油的主要原因。該法令規定,美國國內凡擁有20輛以上機動車的政府機構的石油年消費量到.2005財年末將比1999財年的石油消費水平降低至少20%。
2003年,在能源稅收綜合決策案議定增加各種能源稅收之際,美國參議院財政委員會通過了一項給予生物柴油的稅收激勵政策。這項法案規定:對於生物柴油與石油柴油混合使用的柴油,每摻人1%的生物柴油就免去柴油燃料營業稅1美分,實施免稅的最高比例額度為20%。
這項綠色能源法案包括了美國盛產大豆作物資源的各州新獲得的所得稅抵稅,以及含有生物柴油的混合燃料所獲得的營業稅稅率優惠等多方面的益處。這一稅收激勵措施將促進美國農業經濟的多樣化,同時可以加快對於推動綠色能源(使用天然農產品作原料)的生產而言所必不可少的研究、開發與投資。
有關生物柴油的稅收條款不僅沒有減少美國國家公路信託基金的收入,相反,它還通過生物柴油的生產刺激了美國經濟的發展。美國國家生物柴油委員會(NBB)認為,這項法案是幫助美國提高對國產燃料依賴性的一個關鍵措施,與此同時,還可以獲得生物柴油為公眾健康帶來的多種重大益處。NBB表示,生物柴油目前已經成為美國發展最快的替代能源之一,但它依然要比石油柴油昂貴。這項稅收激勵政策無疑是使生物柴油更具價格競爭力的一種平衡措施。

巴西

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巴西東北部塞阿拉聯邦大學的教授帕倫特經20年研究,生產出一種以蓖麻油為原料的污染程度低、可再生的生物柴油。研究人員以氫氧化鈉催化劑,對蓖麻油進行脂基轉換,研製出生物柴油。在這種化學反應中產生的丙三醇也可為工業所用。經巴西各汽車製造廠的實驗證明,這種柴油可用於各種發動機,也可用於發電機,而且無需對發動機進行改裝。但由於蓖麻油的黏度比較大,在使用時需將20%的生物柴油混入80%的普通柴油。研究還發現,除蓖麻外,任何植物油如豆油葵花油玉米油以及動物油如魚油等,都可製成生物柴油。研究人員目前正在大力推廣生物柴油的生產,以便減少石油進口。
聖十字州立大學日前開發出利用炸食品殘油生產汽車燃料的新技術,不僅解決了亂倒殘油污染環境的問題,而且還能產生很好的經濟效益。這家大學的試驗工廠每周從市內的飯店回收炸完各種食品後需要扔掉的殘油,其中的90%可轉換成代替柴油的燃料,另外的10%還可、以提煉用於生產化妝品的甘油。這種生物柴油燃燒後產生的二氧化碳氣體比普通柴油少80%,基本不產生二氧化硫。其價格比普通柴油低10%。
里約熱內盧聯邦大學日前已與麥當勞連鎖店簽署了利用回收殘油進行生產汽車燃料試驗的協定。根據協定,麥當勞每月向該大學無償提供1.5萬升炸食品的殘油,聯邦大學則將提煉出的燃料供里約熱內盧州政府的汽車進行試驗。

中國

生物能源
2007年,中國燃料乙醇的生產達到160萬噸,80%以上的生產採用玉米作為原料,按照1:3.3比例計算,消耗玉米超過400萬噸。

2008年燃料乙醇產能的相繼投產將使中國燃料乙醇產能快速增長。預計到2010年,中國燃料乙醇產量將達到500萬噸/年。乙醇汽油的使用率將達到50%以上。此外,糧食乙醇的發展受到國家政策限制,其中玉米乙醇已經停止擴大產能,發展非糧食乙醇已經成為了必然趨勢。

國內企業加快生物柴油開發力度,2006—2007年中石油中糧油中海油等企業已經完成了生物柴油的中試,開始進行大規模的生產建設。預計2008、2009年中國生物柴油產量將快速增長,到2010年中國生物柴油產量將達到200萬噸/年。

中國生物質能發電快速發展,生物質能發電累計裝機容量220萬kW,其中蔗渣熱電聯產170萬kW;農林廢棄物、農業沼氣、垃圾直燃和填埋氣發電50萬kW。但總體來說,生物質開發力度還很小,未來發展潛力十分巨大。

中國具有充足的生物能源原料。僅農業廢棄物就相當於每年產生約為5億噸標準煤的能量,相當於3.5億噸原油,折契約25億桶原油。中國政府對生物能源開發給予大力支持,對於相關企業給予稅收等方面優惠,對於部分產品的生產直接給予補貼。根據國家統計局、上市公司等公布和提供的大量資料,對中國生物能源行業的現狀、主要種類、政策、發展潛力、行業重點公司進行了研究,並分析了燃料乙醇、生物柴油、生物質發電在中國的發展特點,對不同原材料生產燃料乙醇的盈利情況進行了計算對比。另外,本報告預測了中國生物能源行業的發展趨勢。

前景

生物能源生物柴油
用大豆或其他植物油做柴油汽車的燃料已不是幻想,目前世界上許多國家正大力開發這種生物柴油技術並推進其產業化進程。生物柴油是用含油植物或動物油脂作為原料的可再生能源,是優質的石油柴油代用品。它和傳統的柴油相比,具有潤滑性能好,儲存、運輸、使用安全,抗爆性好,燃燒充分等優良性能。目前世界各國大多使用20%生物柴油與80%石油柴油混配,可用於任何柴油發動機和直接利用現有的油品儲存、輸運和分銷設施。

近年來,歐美國家政府大力推進生物柴油產業,給予巨額財政補貼和優惠稅收政策支持,使生物柴油價格與石油柴油相差無幾,從而使之具有較強的市場競爭力。2001年,歐盟國家生物柴油產量突破100萬噸,美國從3年前的1500噸高速增長到2001年的6萬噸。加拿大、巴西、日本等國家也在積極發展生物柴油。

發展生物柴油產業對中國意義重大。2006年-2008年中國農村出現了賣糧難、賣果難。種植油料作物生產生物柴油,走的是農產品向工業品轉化之路,產品市場廣闊,是一條強農富農的可行途徑,它還可創造大量就業機會,帶動農村及區域的經濟發展,為國家和地方增加稅收。

發展生物柴油產業可增強中國石油安全。2001年中國的原油產量為1.65億噸,而石油產品消費2億多噸。今後長期大量進口石油已成定局。發展立足於本國的生物柴油替代液體燃料,是保障中國石油安全的重大戰略措施之一。中國柴油消費2000年達6600萬噸,大於汽油消費的3600萬噸,專家預測,二者差距將繼續擴大。發展生物柴油在近期能夠緩解柴油供應緊張,長期可大量替代進口。如果中國2010年生物柴油產量達到千萬噸以上,將對中國石油安全做出重大貢獻。而且,生物柴油是資源永續的可再生能源,而石油資源是可耗盡的。

發展生物柴油有益於保護生態環境:生產生物柴油的能耗僅為石油柴油的1/4,可顯著減少燃燒污染排放;生物柴油無毒,生物降解率高達98%,降解速率是石油柴油的兩倍,可大大減輕意外泄漏時對環境的污染;生物柴油和石油柴油相比,可減少燃燒時的所有主要污染物排放,尾氣排放指標滿足嚴格的歐洲3號標準;生物柴油生產使用的植物還可將二氧化碳轉化為有機物固化在土壤中,因此,可以減少溫室氣體排放;利用廢食用油生產生物柴油,可以減少骯髒的、含有毒物質的廢油排入環境或重新進入食用油系統;在適宜的地區種植油料作物,可保護生態,減少水土流失。

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