光電少年
Sol - Juv
生物能源
------------------ 植物 ----------------
水 + 二氧化碳 -----> 有機體 + 氧
----------------- 太陽能 ---------------
生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質?載體的能量，它直接或間接地來源於植物的光合作用，在各種可再生能源中，生物質是獨特的， 它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料。生物質所含能量的多少與下列諸因素有密切的關係：品種、生長周期、繁殖與種值方法、 收穫方法、抗病抗災性能、日照的時間與強度、環境的溫度與濕度、雨量、土壤條件等，在太陽能直接轉換的各種過程中，光合作用是效率最低的，光合作用的轉化率約為0.5％-5％， 據估計溫帶地區植物光合作用的轉化率按全年平均計算約為太陽全部輻射能的0.5％-2.5％，整個生物圈的平均轉化率可達3％-5％。生物質能潛力很大，世界上約有250000種生物， 在提供理想的環境與條件下，光合作用的最高效率可達8∼15%，一般情況下平均效率為0.5%左右。據估計地球上每年植物光合作用固定的碳達2x1011t，含能量達3x1021J， 因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能，相當於全世界每年耗能量的10倍。生物質遍佈世界各地，其蘊藏量極大，僅地球上的植物，每年生產量就像當於目前 人類消耗礦物能的20倍，或相當於世界現有人口食物能量的160倍。雖然不同國家單位面積生物質的產量差異很大，但地球上每個國家都有某種形式的生物質，生物質能是熱能的來源， 為人類提供了基本燃料。
生物能具備下列優點:
* 提供低硫燃料；
* 提供廉價能源(於某些條件下)；
* 將有機物轉化成燃料可減少環境公害(例如，垃圾燃料)；
* 與其他非傳統性能源相比較，技術上的難題較少。
至於其缺點有:
*小規模利用；
*植物僅能將極少量的太陽能轉化成有機物；
*單位土地面的有機物能量偏低；
*缺乏適合栽種植物的土地；
*有機物的水分偏多(50%∼95%)。
生物能大致可以分為兩類——傳統的和 現代的。現代生物能是指那些可以大規模用於代替常規能源亦即礦物類固體、液體和氣體燃料的各種生物能。 巴西、瑞典、美國的生物能計劃便是這類生物能的例子。現代生物質包括：
1、木質廢棄物（工業性的）；2、甘蔗渣（工業性的）；
2、城市廢物；
3、生物燃料（包括沼氣和能源型作物）。
傳統生物能主要限於發展中國家、廣義來說它包括所有小規模使用的生物能，但它們也並不總是置於市場之外。第三世界農村燒飯用的薪柴便是其中的典型例子。 傳統生物質包括：1、家庭使用的薪柴和木炭；2、稻草，也包括稻殼；3、其他的植物性廢棄物；4、動物的糞便。
世界上生物質資源數量龐大，形式繁多，其中包括薪柴，農林作物，尤其是為了生產能源而種植的能源作物，農業和林業殘剩物，食品加工和林產品加工的下腳料， 城市固體廢棄物，生活污水和水生植物等等（中國生物質資源主要是農業廢棄物及農林產品加工業廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮生活垃圾等四個方面），下面舉一些例子說明：
薪柴:至今仍為許多發展中國家的重要能源，仍需依賴柴薪來滿足大部分能量需求.不過由於日益增加薪柴的需求，將導致林地日減，需適當規劃與植林方可解決這一問題。
農作物殘渣:農作物殘渣遺留於耕地上也有水土保持與土壤肥力固化的功能，因此，農作物殘渣不可毫無限制地供作能源轉換。
牲畜糞便:牲畜的糞便，經乾燥可直接燃燒供應熱能。若將糞便經過厭氧處理，會?生甲烷和可供肥料使用之淤渣。若用小型厭氧消化糟，僅需三至四頭牲畜之的糞便即能滿足發展中國家中小家庭每天能量的需要。
製糖作物:對具有廣大未利用土地的國家而言，如將製糖作物轉化成乙醇將可成為一種極富潛力的生物能。製糖作物最大的優點，在於可直接發酵變成乙醇。
水生植物:如一些水生藻類，主要包括海洋生的馬尾藻、巨藻、海帶等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等。利用水生植物化成燃料也?增加能源供應方法之一。
光合成微生物：如硫細菌、非硫細菌等等。
城市垃圾:將城市垃圾直接燃燒可產生熱能,或是經過熱解體處理而製成燃料使用。
城市污水:一般城市污水約含有0.02∼0.03%固體與99%以上的水分。下水道污泥有望成為厭氧消化槽的主要原料。
生物質不同的用途使生物質有不同的價值，因此如要統一確定生物質的經濟性是十分困難，大規模商業化應用生物質會對其他市場，如食品市場和造紙市場?生重大影響。 在評價生物質的經濟性時，必須考慮生?生物質的成本和能源投資，所需的水和肥料以及開發利用生物質對土地利用和人口分佈形式的總體影響等。生物質常常最適於分散應用， 如在人口密度低的地區使用。典型的生物質能開發利用設備均比較小。生物質是到2020年唯一能極大地影響運輸行業（不包括電車）燃料利用狀況的可再生能源，然而，若大規模開發利用生物質資源， 必須注意保護生物多樣性，保護自然風景區和環境敏感區，同時還要注意控制廢水和廢氣。 生物能的開發和利用具有巨大的潛力。下面的技術手段目前看來是最有前途：
直接燃燒生物質來產生熱能、蒸汽或電能。
利用能源作物生產液體燃料。目前具有發展潛力的能源作物，包括：快速成長作物樹木、糖與澱粉作物（供製造乙醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。
生?木炭和炭。
生物質（熱解）氣化後用於電力生?，如集成式生物質氣化器和噴氣式蒸汽燃氣輪機（BIG/STIG）聯合發電裝置。
對農業廢棄物、糞便、污水或城市固體廢物等進行厭氧消化，以生產沼氣和避免用錯誤的方法處置這些物質，以免引起環境危害。 而根據生物質能的作用和我國的現狀，目前重點發展的專案如下： （1）近期優先發展專案· 生物質氣化供氣 · 生物質氣化發電 · 大型沼氣工程 · 生物質直接燃燒供熱 .
（2）中長期化發展專案· 生物質高度氣化發電專案（BIG/CC） · 生物質制氫等優質燃氣 · 生物質熱解液化制油 .
---- 編 寫 中----
 |
|
 |
|
光 電 少 年
|
中華太陽能聯誼會
您的意見請寄給:
e-mail: sol@solar-i.com
會長: 查丁壬 收
FAX: 02-27320009