以植物、菌(jun)藻(zao)和(he)動(dong)物(wu)等(deng)有(you)機(ji)質(zhi)為(wei)質(zhi)料(liao),提(ti)煉(lian)氫(qing)並(bing)使(shi)其(qi)與(yu)氧(yang)反(fan)應(ying)產(chan)生(sheng)能(neng)量(liang),用(yong)於(yu)熱(re)源(yuan)和(he)動(dong)力(li),稱(cheng)為(wei)生(sheng)物(wu)質(zhi)氫(qing)能(neng)。從(cong)出(chu)產(chan)的(de)大(da)規(gui)模(mo)和(he)經(jing)濟(ji)性(xing)看(kan),其(qi)質(zhi)料(liao)主(zhu)要(yao)來(lai)自(zi)於(yu)甘(gan)蔗(zhe)、甜高粱、甜菜和木薯等植物。
生物質質料,自身因可焚燒等特性便是生物質動力,經過“生物質加工提醇—醇類製氫—氫氧反應”過程構成氫能。生物質動力從碳排放程度變化看,可分為直接燃用動物油及植物、菌藻植物提取乙醇燃用和乙醇等重整製氫運用三個階段。人類生物質動力的出產和消費,在第一階段中直接焚燒,汙染和碳排放量很大;第二階段生物質精細加工及運用,汙染及碳排放削減;第三階段經過深化加工,轉製氫能,完成出產和運用的低汙染和零排放。
作為第三階段的生物質氫能,其優點在於:它屬於綠氫,由植物成長吸收陽光照熱、土壤水分和二氧化碳,並將成熟後的果實和秸稈發酵提取乙醇,再重整製氫而構成,加工轉化排碳量細小;從(cong)生(sheng)物(wu)質(zhi)質(zhi)料(liao)到(dao)加(jia)工(gong)提(ti)取(qu)的(de)乙(yi)醇(chun)動(dong)力(li),發(fa)酵(jiao)蒸(zheng)餾(liu)取(qu)得(de)乙(yi)醇(chun)轉(zhuan)化(hua)用(yong)能(neng)不(bu)多(duo),並(bing)且(qie)可(ke)來(lai)自(zi)於(yu)部(bu)分(fen)秸(jie)稈(gan)或(huo)酒(jiu)糟(zao)焚(fen)燒(shao)加(jia)溫(wen)或(huo)者(zhe)光(guang)電(dian)風(feng)電(dian)加(jia)熱(re),動(dong)力(li)轉(zhuan)化(hua)次(ci)數(shu)少(shao),轉(zhuan)化(hua)耗(hao)費(fei)動(dong)力(li)低(di);生物質直接發酵提取乙醇,並由化學反應取得氫氣,削減了風能、光能、電解水製氫需求先儲能的環節,節省了本錢和動力轉化損耗。
從世界範圍來看,當前各國主要經過石化質料加工製氫,而風能、光能、電解水製氫和生物發酵重整製氫的產值不到總產值的1%,其中生物氫產能不到綠氫產能的1%,生物質氫能開展還處於萌發階段。現在生物質動力出產和消費大國主要是巴西、美國。巴西甘蔗出產的生物質乙醇等動力占其總動力消費的17.4%,輕型乘用車燃料總耗費中,生物乙醇占48.3%;美國2020年出產生物乙醇5050萬噸,70%左右用於轎車動力,大部分地區運用摻加10%的生物乙醇汽油,近期為應對俄烏衝突提高到了15%。我國2020年生物燃料乙醇出產能力為300萬噸左右,質料主要為玉米,乙醇摻入汽油比為10%,可加注運用的地區為黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽和廣西,以及內蒙古、山東、湖北和河北等省區的部分盟地市。
從我國國情和生物質動力特色來看,未來15年到20年nian,應ying當dang先xian走zou完wan生sheng物wu質zhi動dong力li開kai展zhan的de第di二er階jie段duan,為wei第di三san階jie段duan生sheng物wu氫qing動dong力li開kai展zhan打da好hao根gen底di。現xian階jie段duan應ying大da力li開kai展zhan生sheng物wu乙yi醇chun動dong力li,生sheng物wu質zhi氫qing能neng是shi生sheng物wu乙yi醇chun動dong力li的de製zhi作zuo再zai加jia工gong和he工gong業ye再zai深shen化hua,因yin此ci乙yi醇chun出chu產chan難nan點dian,也ye是shi未wei來lai生sheng物wu質zhi氫qing能neng出chu產chan和he工gong業ye鏈lian的de難nan點dian。從cong上shang下xia流liu工gong業ye來lai看kan,集ji儲chu裝zhuang運yun卸xie環huan節jie還hai存cun在zai諸zhu多duo堵du點dian。例li如ru,在zai上shang遊you出chu產chan方fang麵mian,現xian在zai提ti醇chun和he製zhi氫qing技ji能neng現xian已yi攻gong克ke,主zhu要yao麵mian臨lin儲chu運yun本ben錢qian較jiao高gao問wen題ti;下流工業開展主要是生物氫能出產地與運用地之間的多次罐儲、裝卸、運輸、分銷和加注等物流服務本錢高;較經濟的儲運裝卸氫能技能需求在資料和方式方麵突破,新技能需考慮本錢水平是否為市場需求承受;等等。
推動生物乙醇動力市場化,建議先開展植物乙醇,使其栽培、集儲、提(ti)醇(chun)完(wan)成(cheng)經(jing)濟(ji)性(xing)出(chu)產(chan),將(jiang)乙(yi)醇(chun)的(de)本(ben)錢(qian)降(jiang)下(xia)來(lai),構(gou)成(cheng)製(zhi)氫(qing)用(yong)質(zhi)料(liao)規(gui)模(mo)化(hua)供(gong)應(ying),完(wan)成(cheng)儲(chu)裝(zhuang)運(yun)卸(xie)和(he)終(zhong)端(duan)運(yun)用(yong)方(fang)麵(mian)關(guan)鍵(jian)性(xing)技(ji)能(neng)的(de)突(tu)破(po),構(gou)成(cheng)生(sheng)物(wu)乙(yi)醇(chun)轉(zhuan)製(zhi)氫(qing)能(neng)的(de)需(xu)求(qiu)市(shi)場(chang)。以(yi)質(zhi)料(liao)市(shi)場(chang)保(bao)證(zheng)氫(qing)能(neng)出(chu)產(chan)供(gong)應(ying),以(yi)需(xu)求(qiu)市(shi)場(chang)平(ping)衡(heng)供(gong)應(ying)和(he)拉(la)動(dong)出(chu)產(chan)。這(zhe)方(fang)麵(mian)可(ke)借(jie)鑒(jian)美(mei)國(guo)和(he)巴(ba)西(xi)的(de)經(jing)曆(li),普(pu)及(ji)摻(chan)加(jia)15%乙醇汽油和20%乙醇柴油的運用。
應當經過農業與工業交融,統籌糧食和動力開展。用土地和勞動力要素密集型投入路途,既出產乙醇和未來製氫,又構成“副產品飼料—養殖家畜—產出肉奶—有機糞肥—生態蔬菜”,助力農村工業交融。考慮到甜高粱等植物特性,栽培規模上以3000畝到15000畝麵積為宜。如果有一體化機械作業、路途條件優越和更低本錢的集儲運模式,那麼乙醇加工規模能夠相應擴大。來曆:經濟日報
(作者係首都經貿大學特大城市開展研究院教授)周天勇
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生物質氫能
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