了解生物质能源

在能源生产领域，生物质是使用动物粪便、木屑等来发电的常见能源生产方式之一。尽管可能存在一些环境因素，但生物质能被称为可再生能源。与其他能源相比，生物质能是否是最环保的能源类型仍在争论中。

多年来，生物质能似乎是有益的，并作为一种替代能源，具有很大的潜力，既可靠又一致。在今天的英国，超过 45% 的可再生能源消耗，生物质能提供约 12%，这相当多。这使其成为仅次于风的第二大贡献者。今天您将了解生物质能的定义、应用、类型、工作、环境影响、优缺点。您还将了解生物质如何转化为能源，以及如何将其用于发电。

什么是生物质能？

生物质只是意味着“有机物质”。也就是说，生物质是任何有生命或有生命的东西，例如动物废物、农作物废物、花园废物等。因此，生物质可再生能源是通过使用生物质物质的方法获得的能量。生物质从太阳中获取和储存能量，植物在称为光合作用的过程中吸收太阳的能量。植物中的化学能传递给动物，然后人们吃掉它们。

植物和动物材料也可以是甘蔗、玉米作物、木屑，甚至是粪便。这些材料在用作生物质时称为原料。

根据欧盟和联合国的说法，生物质是一种可再生能源，因为它可以通过种植更多的树木和植物来更新。然而，它可能不像人们希望的那样绿色，因为燃烧生物质会产生碳债，可能需要长达 104 年才能重新吸收。但它仍然被认为是可再生能源，原因如下：

• 来自森林资源、磨坊和废木料的废弃物将永远不复存在。
• 森林因其益处而得到妥善管理。

生物质能源包括：

• 木材和木材加工废料 - 木柴、木屑和木屑、木材和家具厂的锯末和废料，以及来自纸浆和造纸厂的黑液
• 农作物和废料 - 玉米、大豆、甘蔗、柳枝稷、木本植物和藻类，以及作物和食品加工残渣
• 城市固体废物中的生物材料 - 纸张、棉花和羊毛制品，以及食品、庭院和木材废物
• 动物粪便和人类污水

生物质能源的应用

生物质能源的应用如此广泛，但生物质原料可用于制造三种能源；热、电和生物燃料，如生物柴油。大多数生物质发电厂都是多任务的，因为它们既能产生热量又能产生电力。这些工厂通常被称为 CHP（热电联产）工厂。他们只是通过燃烧原料来产生热量，就像几千年来所做的那样。

生物质能的应用可以从家庭使用的小型炉灶到集中式公用事业用于发电的大型发电厂。在住宅应用中，生物质主要用于烹饪和取暖。木材是最常见的燃料资源，但也可以使用其他材料。新设计的木炉可以提高冷却或加热系统的效率，减少所需的燃料量。

在工业和商业中，生物质能的使用包括空间供暖、热水供暖和发电。大多数工业设施，如木材厂，自然会产生有机废物。

2020 年，生物质能提供约 4,532 万亿英热单位 (TBtu) 或约 4.5 万亿 (Btu)，约占美国一次能源消耗总量的 4.9%。约 2,101 TBtu 来自木材和木材衍生的生物质，2,000 TBtu 来自生物燃料（主要是乙醇），430 TBtu 来自城市垃圾中的生物质。

生物质能源的种类

以下是各类生物质能源：

木材和木材废料

这些是最常见的生物质能源形式。它通过燃烧木材用于取暖和烹饪已经使用了数千年。生物质仍然是当今的主要能源来源，美国使用的木材和木材废料燃料中约有 84% 被工业、商业企业和电力生产商消耗。其余的主要是木材，用于家庭取暖和烹饪。

最常见的木材废料包括树皮、锯末、木屑和木屑。它们仅提供当今使用的能源的 2% 左右。许多木材和造纸行业使用木材废料来生产自己的蒸汽和电力。这为公司节省了更多的钱，而且他们不必处理废物，也不必消耗同样多的电力。

城市固体废物、垃圾填埋气和沼气

城市固体废物 (MSW) 是垃圾或垃圾，例如食物残渣、草坪剪报和树叶。 MSW 可以通过在垃圾焚烧发电厂中燃烧 MSW 或通过捕获生物质来成为能源。在第一个中，垃圾被燃烧产生蒸汽，用于加热或发电。

在垃圾填埋场，生物质腐烂并释放甲烷气体，也称为沼气或垃圾填埋气。大多数垃圾填埋场都有收集用作燃料来源的甲烷气体的系统。一些奶农从被称为“消化器”的罐中获取沼气，他们将谷仓中的所有渣土和粪便放在其中。

生物燃料

有两种常见的生物燃料，包括乙醇和生物柴油。这些燃料由生物质材料制成，通常与汽油和柴油等石油燃料混合。虽然它们可以单独使用。然而，使用乙醇或生物柴油消除了化石燃料的大量燃烧。这些生物燃料通常比化石燃料更昂贵，但它们是燃烧更清洁的燃料，产生的空气污染物更少。

乙醇是一种酒精燃料，由玉米、高粱和小麦等谷物以及马铃薯皮、大米、甘蔗、甜菜和庭院剪草中的糖制成。关于如何通过使用植物和树木的所有部分使乙醇更便宜的研究仍在进行中。另一方面，生物柴油是一种由植物油、脂肪或油脂（如回收的餐厅油脂）制成的燃料。它用于柴油发动机而不改变它们。生物柴油是一种可再生燃料，安全、可生物降解，可减少大部分空气污染物的排放。

生物质的环境影响

生物质在燃烧时会污染空气，尽管不是化石燃料。生物质燃料燃烧时不会产生硫等污染物，但会释放温室气体二氧化碳。然而，当种植生物质作物时，通过光合作用捕获几乎等量的二氧化碳。不同类型的生物质资源和用途以不同方式影响环境。例如，燃烧木材产生的烟雾含有一氧化碳和颗粒物等污染物，该国大部分地区在高污染日不允许使用燃木壁炉或炉灶。此外，收集和使用垃圾填埋场和沼气可以减少释放到空气中的甲烷量。甲烷是与全球气候变化相关的温室气体之一。

生物质如何转化为能源

将生物质转化为能源可以通过各种过程进行，例如：

• 直接燃烧（燃烧）产生热量。
• 用于生产固体、气体和液体燃料的热化学转化。
• 化学转化以生产液体燃料。
• 生物转化以生产液体和气体燃料。

直接燃烧是将生物质转化为有用能源的最常见形式。生物质可以直接燃烧用于加热建筑物和水、用于工业过程以及用于在蒸汽轮机中发电。在称为酯交换的化学转化过程中，它用于将植物油、动物脂肪和油脂转化为脂肪酸甲酯。用于生产生物柴油。

生物转化包括将生物质转化为乙醇的发酵和厌氧消化以生产可再生天然气。这种可再生的天然气也称为沼气或生物甲烷。

当生物质燃烧时，它以热量的形式释放能量，用于产生蒸汽。来自蒸汽的能量通过管道引导涡轮机运转。蒸汽上升以运行涡轮机，最终为家庭和工业发电或供热。

观看下面的视频，详细了解生物质如何转化为能源：

生物质能源的优缺点

优点：

以下是生物质能在各种应用中的优势。

• 生物质是一种清洁能源。
• 这对大自然和商业都有好处。
• 生物质会排放二氧化碳并将其捕获回来以供自身生长。
• 最大限度地减少填埋场的可能性
• 将有害废物转化为有用的能源。
• 生物质资源的排放无害。
• 生物质能是完全天然的，使用时不会产生任何副作用。
• 生物质资源生命周期已完成。
• 它们是可再生资源。
• 生物质能源减少对化石燃料的依赖。
• 生物质资源可用于开发多种产品。

缺点：

尽管生物质能源资源具有良好的效益，但仍然存在一些局限性。以下是生物质能在各种应用中的缺点。

• 与化石燃料相比，乙醇等生物柴油的效率相对较低。
• 它们有时会与化石燃料混合以提高性能。
• 生物质的燃烧需要大量空间。
• 燃烧生物质资源时，甲烷等气体会排放到环境中。
• 使用生物质能源会导致环境退化。
• 这可能对大自然有害。

结论

根据欧盟和联合国的说法，生物质是一种可再生能源，因为它可以通过种植更多的树木和植物来更新。生物质可再生能源是通过使用生物质物质的方法获得的电力。生物质原料可用于产生 3 种能源；热、电和生物燃料，如生物柴油。这就是本文的全部内容，其中生物质能的定义，应用，类型，工作，优缺点。您还了解了生物质如何转化为能源，以及如何用于发电。

我希望你从阅读中得到很多，如果有，请与其他学生分享。感谢阅读，我们下期再见！