Возобновляемые виды топлива

Возобновляемые виды топлива – это виды топлива , производимые из возобновляемых ресурсов. Примеры включают: биотопливо (например, растительное масло, используемое в качестве топлива , этанол , метанол из экологически чистой энергии и углекислый газ). ^[1] или биомасса и биодизель ), водородное топливо (когда оно производится с использованием возобновляемых процессов) и полностью синтетическое топливо (также известное как электротопливо ), производимое из окружающего углекислого газа и воды. Это контрастирует с невозобновляемыми видами топлива, такими как природный газ , сжиженный нефтяной газ ( пропан ), нефть и другие ископаемые виды топлива , а также ядерная энергия . Возобновляемые виды топлива могут включать топливо, синтезированное из возобновляемых источников энергии , таких как ветер и солнечная энергия. Возобновляемые виды топлива приобрели популярность благодаря своей устойчивости , незначительному вкладу в углеродный цикл и, в некоторых случаях, меньшему количеству парниковых газов . Геополитические последствия этих видов топлива также представляют интерес, особенно для промышленно развитых стран, которые желают независимости от ближневосточной нефти.

Обоснование возобновляемых видов топлива

» Международного энергетического агентства делается В «Перспективах мировой энергетики на 2006 год вывод, что рост спроса на нефть, если его не остановить,усилит уязвимость стран-потребителей перед серьезными перебоями в поставках и последующим ценовым шоком. Возобновляемое биотопливо для транспорта представляет собой ключевой источник диверсификации производства нефтепродуктов . Биотопливо из зерна и свеклы в регионах с умеренным климатом может сыграть свою роль, но оно относительно дорогое, а его преимущества в области энергоэффективности и сокращения выбросов CO ₂ варьируются. Биотопливо из сахарного тростника и других высокопродуктивных тропических культур гораздо более конкурентоспособно и выгодно. Но все биотопливо первого поколения в конечном итоге конкурируют с производством продуктов питания за землю, воду и другие ресурсы. Требуются большие усилия для разработки и коммерциализации технологий биотоплива второго поколения, таких как биоперерабатывающие заводы и лигноцеллюлоза , обеспечивающих гибкое производство биотоплива и других продуктов из несъедобных растительных материалов. ^[2]

Хабберта Теория пика нефти предполагает, что нефть — это ограниченный ресурс , который быстро истощается. Из мировых оставшихся запасов нефти, составляющих примерно 1 277 702 000 000 баррелей (203,1384 км2 ³) (около половины первоначальных первичных запасов) и мировой коэффициент использования 25 000 000 000 баррелей (4,0 км ³) в год, только около 50 лет запасы нефти , по прогнозам, сохранятся с нынешними темпами истощения. Нефть необходима для следующих отраслей: топливо (отопление домов, топливо для реактивных двигателей, бензин, дизельное топливо и т. д.), транспорт , сельское хозяйство , фармацевтика , пластмассы /смолы, искусственные волокна, синтетический каучук и взрывчатые вещества . Если современный мир по-прежнему будет зависеть от нефти как источника энергии, цена на сырую нефть может заметно вырасти, дестабилизируя экономику во всем мире. Следовательно, движущие силы возобновляемого топлива включают в себя: высокие цены на нефть , дисбаланс в торговле, нестабильность в регионах-экспортерах нефти в мире, Закон об энергетической политике 2005 года , возможность получения непредвиденных прибылей для американских фермеров и промышленности, предотвращение экономической депрессии, предотвращение дефицита топлива. продуктов из-за нестабильного сценария « пика нефти », который, как ожидается, начнется уже в 2021 году, ^[3] (хотя пик добычи нефти – не новая идея) и замедление глобального потепления , которое может привести к беспрецедентному изменению климата .

Более того, вывод о том, что антропогенные выбросы парниковых газов вызывают изменение климата , наряду с региональной геополитической нестабильностью, заставил страны принять меры по развитию как альтернативных, так и углеродно-нейтральных источников энергии. Поэтому возобновляемые виды топлива становятся привлекательными для многих правительств, которые начинают рассматривать устойчивую энергетическую независимость как ценный актив.

19 декабря 2007 года президент Буш подписал Закон об энергетической независимости и безопасности , устанавливающий требование о том, чтобы не менее 36 миллиардов галлонов США (140 000 000 м3) ³) возобновляемого топлива будет использоваться на рынке к 2022 году. ^[4]

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), коммерциализация целлюлозного этанола может позволить этанольному топливу играть гораздо большую роль в будущем, чем считалось ранее. ^[5] Целлюлозный этанол можно производить из растительного сырья, состоящего в основном из несъедобных целлюлозных волокон, которые образуют стебли и ветви большинства растений. Специализированные энергетические культуры , такие как просо, также являются многообещающими источниками целлюлозы, которые можно производить во многих регионах Соединенных Штатов. ^[6]

Биотопливо

Информация о насосе для топливной смеси этанола до 10%, Калифорния

Биотопливо – это вид топлива, энергия которого получается за счет биологической фиксации углерода . Биотопливо включает топливо, полученное в результате переработки биомассы , а также твердую биомассу , жидкое топливо и различные биогазы . ^[7] Хотя ископаемое топливо берет свое начало в результате древней фиксации углерода , по общепринятому определению оно не считается биотопливом, поскольку содержит углерод, который в течение очень долгого времени находился «вне» углеродного цикла. Биотопливо привлекает повышенное внимание общественности и науки, что обусловлено такими факторами, как скачки цен на нефть , необходимость повышения энергетической безопасности , обеспокоенность по поводу выбросов парниковых газов из ископаемого топлива и поддержка со стороны государственных субсидий .

Биоэтанол – это спирт , полученный путем ферментации , в основном из углеводов, полученных из сахара или крахмальных культур, таких как кукуруза или сахарный тростник . Целлюлозная биомасса , полученная из непищевых источников, таких как деревья и травы, также разрабатывается в качестве сырья для производства этанола. Этанол можно использовать в качестве топлива для транспортных средств в чистом виде, но обычно его используют в качестве к бензину присадки для повышения октанового числа и снижения выбросов транспортных средств. Биоэтанол широко используется в США и Бразилии . Существующая конструкция установки не предусматривает превращение лигнинной части растительного сырья в компоненты топлива путем брожения.

Биодизель производится из растительных масел и животных жиров . Биодизель можно использовать в качестве топлива для транспортных средств в чистом виде, но обычно его используют в качестве присадки к дизельному топливу для снижения уровня твердых частиц, окиси углерода и углеводородов в транспортных средствах с дизельным двигателем. Биодизель производится из масел или жиров методом переэтерификации и является наиболее распространенным биотопливом в Европе.

В 2010 году мировое производство биотоплива достигло 105 миллиардов литров (28 миллиардов галлонов США), что на 17% больше, чем в 2009 году, и биотопливо обеспечило 2,7% мирового топлива для автомобильного транспорта, причем этот вклад в основном состоит из этанола и биодизеля. ^[8] В 2010 году мировое производство этанолового топлива достигло 86 миллиардов литров (23 миллиарда галлонов США), при этом США и Бразилия являются ведущими мировыми производителями, на долю которых вместе приходится 90% мирового производства. Крупнейшим в мире производителем биодизеля является Европейский Союз , на долю которого в 2010 году пришлось 53% всего производства биодизеля. ^[8] По состоянию на 2011 год мандаты на смешивание биотоплива существуют в 31 стране на национальном уровне и в 29 штатах/провинциях. ^[9] По данным Международного энергетического агентства , биотопливо может удовлетворить более четверти мирового спроса на транспортное топливо к 2050 году. ^[10]

Пиролизное масло – еще один вид топлива, получаемый из лигноцеллюлозной фракции биомассы. Путем быстрого нагрева биомассы в отсутствие кислорода ( пиролиз ) можно получить жидкую нефть, которую можно далее переработать в пригодную для использования бионефть. В отличие от других видов биотоплива, пиролизные масла используют несъедобную фракцию биомассы и могут происходить в течение миллисекунд и без необходимости использования больших реакторов ферментации. ^[11]

Водородное топливо

Водородное топливо подразумевает использование газообразного водорода (H ₂ ) в качестве энергоносителя. В общих чертах, производство возобновляемого водородного топлива можно разделить на две основные категории: производство биологического происхождения и химическое производство. ^[12] Это область текущих исследований, и новые разработки и технологии приводят к быстрому развитию этой области.

Биологическое производство водородного топлива было предметом исследований по крайней мере с 1970-х годов. Газообразный водород можно производить из источников биомассы, таких как сельскохозяйственные и лесные отходы, потребительские отходы и другие конкретные сельскохозяйственные культуры. ^[12] В частности, водородное топливо производится с помощью процесса, называемого газификацией , при котором биомасса перерабатывается в горючий газ, а затем сжигается, или с помощью пиролиза , родственного процесса, который может привести к получению газообразного водорода, пригодного для применения в топливных элементах. Одним из постоянных предметов исследований является образование нежелательных побочных продуктов в обоих этих процессах. Присутствие других загрязняющих газов часто зависит от конкретного состава источника биомассы, который сложно контролировать. ^[12] Еще одним источником биологического производства водородного топлива являются водоросли . В конце 1990-х годов было обнаружено, что если лишить водоросли серы, они перейдут от производства кислорода, как при обычном фотосинтезе, к производству водорода. ^[13] Экспериментальные фермы по выращиванию водорослей пытаются сделать водоросли экономически целесообразным источником энергии. ^[14]

Существует также несколько физико-химических методов получения водорода; большинство этих методов требуют электролиза воды. Когда этот процесс черпает энергию из возобновляемых источников энергии, таких как ветряные турбины или фотоэлектрические элементы , производство требует небольшого потребления невозобновляемых ресурсов. Водородное топливо, производимое с помощью возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, является возобновляемым топливом. ^[12] известный как зеленый водород .

Синтетическое топливо (электротопливо)

Электротопливо, также известное как электронное топливо или синтетическое топливо, представляет собой тип заменяющего топлива. Они производятся с использованием улавливаемого углекислого газа или угарного газа, а также водорода, полученного из устойчивых источников электроэнергии, таких как энергия ветра, солнца и атома.

В этом процессе при производстве используется углекислый газ, и при сгорании топлива в воздух выделяется примерно такое же количество углекислого газа, что обеспечивает общий низкий углеродный след. Таким образом, электротопливо является вариантом сокращения выбросов парниковых газов от транспорта, особенно при грузовых перевозках на дальние расстояния, морском и воздушном транспорте. Несколько новых компаний разрабатывают продукты в этой сфере, в том числе британская компания Zero , которая строит опытно-производственное предприятие в Bicester Heritage недалеко от Оксфорда.

Переработанное инженерное топливо

Переработанное инженерное топливо (PEF) ^{[ нужны разъяснения ]} является частичной заменой ископаемого топлива в цементных печах . Он имеет значительную теплотворную способность и может использоваться в качестве заменителя угля и газа на установках высокой степени сгорания. Установки PEF обычно отводят отходы со свалки , снижая спрос на невозобновляемый уголь и сокращая количество отходов, отправляемых на свалку. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ «Технология» . Международная организация по переработке углерода. 2011. Архивировано из оригинала 17 июня 2013 г. Проверено 11 июля 2012 г.
^ Вклад возобновляемых источников энергии в энергетическую безопасность
^ Биомасса для биотоплива того не стоит.
^ Обновление проблемы: Ответственность розничного торговца возобновляемыми видами топлива
^ Международное энергетическое агентство (2006). World Energy Outlook 2006. Архивировано 28 сентября 2007 г. в Wayback Machine, стр. 8.
^ Организация биотехнологической промышленности (2007). Промышленная биотехнология совершает революцию в производстве этанола, транспортного топлива. Архивировано 12 февраля 2006 г. в Wayback Machine, стр. 3-4.
^ Демирбас, А. . (2009). «Политическое, экономическое и экологическое воздействие биотоплива: обзор». Прикладная энергетика . 86 : S108–S117. Бибкод : 2009ApEn...86.S108D . doi : 10.1016/j.apenergy.2009.04.036 .
^ Jump up to: ^а ^б «Биотопливо возвращается, несмотря на тяжелые экономические условия» . Всемирный институт наблюдения . 31 августа 2011 г. Проверено 31 августа 2011 г.
^ РЕН21 (2011). «Возобновляемые источники энергии, 2011 г.: Отчет о глобальном состоянии» (PDF) . стр. 13–14. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ «МЭА утверждает, что к 2050 году биотопливо может заменить 27% транспортного топлива, Вашингтон» . Платтс . 20 апреля 2011 г.
^ Хубер, Джордж (2007). «Разрушение химических и инженерных барьеров на пути к лигноцеллюлозному биотопливу: заводы по биопереработке углеводородов нового поколения». {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Новые горизонты для водорода (PDF) , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, 2003 г., заархивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г.
^ Wired, Оно пришло из болота: реинжиниринг водорослей для подпитки водородной экономики , по состоянию на 17 сентября 2007 г.
↑ The Register, Жизнь в пруду: будущее энергетики , по состоянию на 17 сентября 2007 г.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с возобновляемыми видами топлива, на Викискладе?

[1] «Технология» . Международная организация по переработке углерода. 2011. Архивировано из оригинала 17 июня 2013 г. Проверено 11 июля 2012 г.

[IEA-2] Вклад возобновляемых источников энергии в энергетическую безопасность

[3] Биомасса для биотоплива того не стоит.

[4] Обновление проблемы: Ответственность розничного торговца возобновляемыми видами топлива

[5] Международное энергетическое агентство (2006). World Energy Outlook 2006. Архивировано 28 сентября 2007 г. в Wayback Machine, стр. 8.

[6] Организация биотехнологической промышленности (2007). Промышленная биотехнология совершает революцию в производстве этанола, транспортного топлива. Архивировано 12 февраля 2006 г. в Wayback Machine, стр. 3-4.

[7] Демирбас, А. . (2009). «Политическое, экономическое и экологическое воздействие биотоплива: обзор». Прикладная энергетика . 86 : S108–S117. Бибкод : 2009ApEn...86.S108D . doi : 10.1016/j.apenergy.2009.04.036 .

[Biofuels2010-8] Jump up to: ^а ^б «Биотопливо возвращается, несмотря на тяжелые экономические условия» . Всемирный институт наблюдения . 31 августа 2011 г. Проверено 31 августа 2011 г.

[ren212011-9] РЕН21 (2011). «Возобновляемые источники энергии, 2011 г.: Отчет о глобальном состоянии» (PDF) . стр. 13–14. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[10] «МЭА утверждает, что к 2050 году биотопливо может заменить 27% транспортного топлива, Вашингтон» . Платтс . 20 апреля 2011 г.

[11] Хубер, Джордж (2007). «Разрушение химических и инженерных барьеров на пути к лигноцеллюлозному биотопливу: заводы по биопереработке углеводородов нового поколения». {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[nrelH2production-12] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Новые горизонты для водорода (PDF) , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, 2003 г., заархивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г.

[wiredSwamp-13] Wired, Оно пришло из болота: реинжиниринг водорослей для подпитки водородной экономики , по состоянию на 17 сентября 2007 г.

[registerAlgae-14] The Register, Жизнь в пруду: будущее энергетики , по состоянию на 17 сентября 2007 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]