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华体会登录:生物质能开发是动力开发的误区

发布时间:2021-08-08    来源:华体会手机 作者:华体会在线登录入口

  生物质是指来历于植物和动物的有机物质(美国动力部:DOE)。生物质资源丰富,现在是仅次于煤炭、石油和天然气的国际第四大动力消费种类,其消费总量位居六大可再生动力(太阳能、风能、地热能、水能、生物质能和海洋能)之首。并且,生物质被以为是一种CO2零排放的动力(生物质运用过程中排放的CO2量等于其生长过程中吸收的CO2量)。所以,近年来生物质能成为可再生动力开发的热门之一。

  生物质是指来历于植物和动物的有机物质(美国动力部:DOE)。生物质资源丰富,现在是仅次于煤炭、石油和天然气的国际第四大动力消费种类,其消费总量位居六大可再生动力(太阳能、风能、地热能、水能、生物质能和海洋能)之首。并且,生物质被以为是一种CO2零排放的动力(生物质运用过程中排放的CO2量等于其生长过程中吸收的CO2量)。所以,近年来生物质能成为可再生动力开发的热门之一。

  可是从生态学的视点剖析,生物质能具有远远逾越动力价值的生态价值。并且不管在潜在可运用规划,仍是能量转化率等方面,生物质能都不足以成为人类经济与社会长时间开展的首要动力。就现在的知道水平而言,生物质能开发应该是可再生动力开发的误区,而太阳能开发才应该成为可再生动力开发的战略挑选。

  地球生物质资源丰富。现在,全球生态体系生物质能年产值约为全球总能耗量的6~10倍。据计算,全球生物质资源潜力达100亿t干物质,仅森林、草原、犁地的生物质产值就有50亿t干生物质,适当于20亿t标准煤。我国可以开发运用的生物质动力有:各种农业废弃物(秸秆和谷壳等)、薪柴、林业废弃物(树叶和有机废物)和人畜粪便等。计算标明,我国秸秆、薪柴、粪便和废物四项资源别离适当于3.08、1.3、0.77和1.43亿t标准煤,总计约6.58亿t标准煤。[1]

  从以上数据可以看出,我国生物质能规划巨大。可是,跟着我国经济的快速开展和人民日子水平的不断进步,在我国动力消费总量将逐年进步条件下,生物质能终究或许承当什么样的人物呢?2003年我国动力消费总量为16.78亿吨标准煤,比2002年添加10.1%(2003年国民经济和社会开展计算公报)。2004年我国一次动力出产初步计算达18.45亿吨标准煤,比2003年添加15%。另据国家信息中心猜测,2010年我国动力需求将达21.6亿~23.2亿吨标准煤。而依照国家发改委《动力中长时间开展规划》,在充分考虑节能要素的情况下,到2020年我国动力消费总量将到达30亿吨标准煤。

  与我国动力消费需求快速添加的趋势相反,我国生物质作为动力被开发的空间正在不断被紧缩。农业部把施行要点区域农作物秸秆还田作为2003年为农人办的11件实事之一。2003年全国机械化秸秆还田面积到达1459万公顷,比上年添加17.9万公顷,青贮秸秆1.4亿吨,氨化秸秆5650万吨。其间,10个要点省(市)秸秆机械化还田面积到达930万公顷,占10省(市)栽培面积的31%,比上年末添加324万公顷;秸秆综合运用面积到达1450万公顷,占10省(市)栽培面积的48%。从生态健康和环境保护的视点动身,生物质返还生态体系的实践只能持续加强。[2]

  从生物质能潜在可运用规划的不断缩小与我国动力需求数量快速添加的比对联络中,咱们可以看出,即便我国生物质能悉数得到开发运用(是肯定不或许的),它在我国动力消费全体结构中也只能占有越来越低的比重。

  从生态学的视点剖析,生物质在生态体系养分循环中担负着重要的人物,它是维系生态体系养分循环结构完好,以及生态体系平衡、健康的战略资源。生物质具有远远逾越动力价值的生态价值。

  在长时间的天然演化过程中,天然生态体系形成了完好的出产者、顾客、分化者结构,可以自我完结“出产——消费——分化——再出产”为特征的养分物质循环功用,能量流和信息流晓畅,体系对其本身情况可以进行有效地调控,生物圈处于良性开展情况。应该说,生态体系中养分物质的循环、再生是生态体系持续健康、昌盛的物质基础。

  在自给自足的天然经济社会,规划和强度有限的食物出产在本地进行、本地消费,养分很天然地以家畜和人类排泄物以及秸秆的方法返还土壤。生态体系中“出产—消费—分化—再出产”养分循环的结构完好、功用安稳,生态体系持续健康、昌盛。

  可是,跟着工业化、城市化、市场化以及农业耕耘方法的改动(传统农业转向化石农业),农业资源和产品(粮食等)在更宽广的空间范围内活动,人畜排泄物和秸秆中的养分很难再彻底返还到土壤中去。人类日子体系与天然生态体系(首要是农业出产体系)之间的养分循环链被打断,生态体系的养分循环遭到严峻损坏。一方面,导致土壤有机质含量下降,土地出产潜力下降;农人不得不依赖施用很多化肥来弥补土壤养分素的丢失,以保持土壤出产力,加大了出产成本;农药、化肥的很多施用进一步导致土壤面源污染,危及食物和环境安全以及人类的健康;……等等一系列问题,致使农业出产体系的安全性和可持续性遭到日益严峻应战。另一方面,城市又有必要消耗很多的资金建筑很多的污染处理设备(污水处理厂、废物处理厂等)、对各种污染物(其间大部分可作为土壤的养分物质)进行价值昂扬的环保处理,给城市形成了沉重的财政负担,城市在废物围住、环境退化的窘境中困难开展。

  生态体系养分循环的开裂,严峻要挟着农业生态体系的健康和整个社会的持续开展。而养分循环开裂的直接原因便是作为养分循环物质载体的生物质,没有如数返还生态体系。因为人类出产、日子方法的不合理,导致各种生物质(人畜排泄物、作物秸秆、有机废物等)沦为放错当地的资源,不光没有发挥其应有的生态功用,反而形成了严峻的环境污染。

  很显然,要想完成我国生态体系健康与可持续开展,就有必要康复和重建生态体系的养分循环,其实质是树立和开展以养分平衡为特征的、生态良性循环的、高效生态农业体系。各种生物质(人畜排泄物、作物秸秆、有机废物等)资源有必要发挥其应有的生态功用,还其以原本面目。具体措施包含,(1)改造人类日子体系(改造城市基础设备,完成雨污分流、污污分流),使人类排泄物以及有机废物作为养分物质合理返还农业生态体系;(2)改进农业出产方法,遍及施行秸秆过腹还田,严格控制水土流失,保持土壤肥力;(3)开展生态型畜牧业,畜禽出产的废弃物合理返还农田生态体系;(4)康复区域性天然植被,改进人类日子与农业出产的微观生态环境,完成全球和区域生态体系养分物质的良性循环和全体可持续开展等等。

  以上论说可知,生物质在生态体系中发挥着至关重要的效果,它的生态价值远远逾越了其作为动力的价值。而恰恰是这样一个看似一般的道理,却并没未被人们清醒地知道。生物质(排泄物、秸秆、有机日子废物等)作为重要的生态战略资源,即便在国家环保主管部门发布的《2003年我国环境情况公报》中仍然被列为固体废物。可见,改动咱们社会的观念任重而道远。

  可是,假如咱们不能改动现在生物质资源不合理运用的现状,康复和重建农业生态体系的养分循环,持续把很多生物质作为动力运用,只会进一步打破生态体系的养分循环、下降生态体系的出产潜力、加重损害生态体系的健康与可持续开展。所以,从生态价值的视点剖析,生物质原本就不应该作为动力来运用。生物质在还田处理过程中发生的一些副产品,比方沼气,是可以作为辅佐动力运用的,并且不会对养分循环形成要挟。

  地球生态体系的能量归根到底都来历于太阳能(包含风能、水能、生物质能、化石动力等)。太阳能通过生物转化成为生物质能。

  生物对太阳能的运用功率是很低的。依据太阳辐射的性质、光合效果的特性以及量子功率计算,植物太阳能的最高运用功率约为10%。而在天然环境中,不或许到达这么高的功率。只是因为光呼吸的存在,就会使已固定的化学能损耗1/3左右。此外,照射到生态体系中的大阳能也不或许悉数被植物的绿色器官吸收,总有一部分被反射、散射而丢失掉。一般以为,植物在天然环境中进行光合效果时,实践可到达的太阳能最高运用率约为5%。[3]实践测定成果显现,全球绿色植物均匀太阳能运用率为0.13%,农作物均匀为0.4%,高产稻田为1.2%~1.5%,高产草地2.2%~3.0%。[4]也便是说,植物的太阳能转化功率适当低。而1954年,美国贝尔实验室研制成功的国际第一块太阳能电池,其能量转化功率就到达了4%,远高于全球绿色植物均匀太阳能运用率(0.13%)。因其太阳能的转化功率较低,全球生物质出产规划注定是有限的,并且从全体上进一步进步的潜力也不大。下述的数据可以很好地表现这一点。

  在可再生动力中,我国陆地每年接纳的太阳能总量适当于24000亿t标准煤。我国2/3以上区域的年日照时间大于2000h,年均辐射量约为5900MJ/m2。青藏高原、内蒙古、宁夏、甘肃北部、陕西、河北西北部、新疆南部、东北以及陕甘宁部分区域的光照尤为杰出。假如按陆地面积的1%、太阳能电池的转化功率均匀按20%计,每年太阳能可提供适当于48亿吨标准煤的能量。这一能力气供应水平约为我国2020年动力需求预期的160%;而我国生物质能总量只适当于6.58亿吨标准煤。

  从以上数据可知,与我国生物质能情况比较,太阳能不只规划巨大(24000亿吨标准煤vs6.58亿吨标准煤),并且现在太阳能电池的转化功率也远远大于全球绿色植物的太阳能转化功率(20%vs0.013%)。可以预言,跟着化石动力的逐步耗竭以及太阳能技能和工业规划的进一步开展,太阳能将终究替代其他动力,成为人类最首要的动力。太阳能开发应该成为我国国家动力战略的首选。

  从工业开展的视点剖析,不管是我国、仍是全国际,太阳能工业都正处于迅猛开展的阶段。1998~2001年我国太阳能电池及其组件销售额以年均26%的起伏高速添加。到2001年末我国太阳能电池累计配备容量到达23.5MWp。2002年因为国家发改委“送电到乡”工程的施行,太阳能电池及其组件当年销售量到达16MWp,比2001年激增4.5倍。而依据StrategiesUnlimited调研公司的调研成果显现,2004年全球太阳能电池销售量估量超过了990兆瓦,较2003年添加47%;2000-2004年5年间,全球太阳能电池销售量年均添加率超过了40%。

  从技能层面上剖析,太阳能电池的能量转化功率也在不断进步。依据美国国家再生动力实验室的丈量成果,最近SunPower公司开发成功的A-300太阳能电池光电转化功率到达了21.5%。而现在正处于开发阶段的第三代太阳能电池,其太阳能转化成电能的卡诺循环功率理论上可以到达95%。无限添加太阳能电池的层数,理论上层叠电池(TandemCells)可获得的最高功率为86.8%。最简略的多能带电池(MultipleBandCells)是3能带电池,其极限功率可以到达63.2%,跟着能带数的增大,功率还可以进一步进步。冲击离子化电池(又名量子点电池(QuantumDotSolarCells))的极限转化功率为85.9%。热载流子电池(HotCarrierCells)极限功率约为85.8%,热太阳电池(Themo-photo-voltaicsSolarCells)的功率可达85.4%。这说明进步太阳能电池的功率还有很大的空间。[5]

  从能量转化功率方面剖析,生物的太阳能转化功率原本就很低,生物质再通过进一步转化成电能、油、生物煤等也有转化功率的问题。也便是说,把地球生态体系有限的生物质再出产值,作为支撑人类经济与社会长时间开展的重要动力是不现实的。而太阳能不只流量规划巨大,并且太阳能电池的能量转化功率也大大高于生物,太阳能应该成为人类新动力开发的要点。跟着太阳能技能的不断进步,其出产成本会逐步下降,发电规划也会快速扩展,预期的战略动力位置会得到逐步稳固的开展,并将终究成为人类未来最首要的动力支柱。

  总归,关于生态严峻退化和生物质存量有限的我国,特别不适于开展生物质能。应该更多地把科研力气投入到开发太阳能、风能、潮汐能等其他非生物质动力。大力开发生物质能只能进一步加重我国的生态环境损坏。

  [1]贾振航。第四讲:绿色的生物质能。节能与环保[J],2004(5):53~54。

  [3]沈允纲著。地球上最重要的化学反应:光合效果[M]。北京:清华大学出版社;广州:暨南大学出版社,2000,75。

  [4]全国生态农业县建造领导小组主编。我国生态农业[M]。北京:我国农业出版社,1996,9。

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