中國生物質(zhì)燃料乙醇項目能量生產(chǎn)效率評估

第21卷第11期農業(yè)工程學(xué)報Vol 21 No 11205年11月Transactions of the CSAENov.2005121中國生物質(zhì)燃料乙醇項目能量生產(chǎn)效率評估戴杜,劉榮厚,浦耿強1,王成燾1(1.上海交通大學(xué)機械與動(dòng)力工程學(xué)院,上海20003012.上海交通大學(xué)農業(yè)與生物學(xué)院,上海201101)摘要:為了對玉米和木薯乙醇的能量和可再生能量生產(chǎn)效率進(jìn)行評估,該文統計了玉米和木薯乙醇生命周期能耗,并用市場(chǎng)價(jià)值量法按照主副產(chǎn)品的能耗進(jìn)行了分配。計算出玉米和木薯燃料乙醇的凈能量和凈可再生能量。并計算了單產(chǎn)和化肥用量變化時(shí)的凈能量和凈可再生能量的變化。計算結果顯示,玉米、木薯乙醇的凈能量分別為1.472MJ/L和2.417MJ/L,凈可再生能量分別為1.474MJ/L和2,459M/L,使用玉米、木薯生產(chǎn)燃料乙醇在能量生產(chǎn)和再生能量生產(chǎn)上都是可行的,木薯乙醇比玉米乙醇可行性更高,單產(chǎn)和化肥用量是提高能源利用和再生能源的關(guān)鍵因素,加強副產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和使用有機肥代替化肥有利于提高系統的能效,提高系統的可再生性。關(guān)詞:燃料乙醇;凈能量;可再生能源中圖分英號:S216.2文讞標識碼:A文章編號:1002-6819(2005)11-0121-03敵杜,劉榮厚浦耿強等.中國生物質(zhì)燃料乙醇項目能量生產(chǎn)效率評估[]農業(yè)工程學(xué)報,2005,21(11):121-123.Dai Du, Liu Ronghou, Pu Gengqiang, et al. Evaluation of energy production efficiency of biomass based fuel ethanolprogram[J]. Transactions of the CSAE, 2005, 21(11): 121-123. in Chinese with English abstract)0引言生能量的關(guān)鍵因素。燃料乙醇是用作燃料的無(wú)水乙醇是一種可再生的1玉米木薯燃料乙醇生命周期生物質(zhì)能。燃料乙醇可在專(zhuān)用的發(fā)動(dòng)機中使用,也可以玉米、木薯燃料乙醇生命周期是從玉米、木薯種植按照一定的比例添加到汽油中,在普通汽油發(fā)動(dòng)機中使到燃料乙醇在發(fā)動(dòng)機氣缸內燃燒為止的一個(gè)系統過(guò)程用。它能增加汽油的含氧量,使燃燒更充分,并降低CO2見(jiàn)圖1。整個(gè)過(guò)程消耗了化肥除草劑、殺蟲(chóng)劑、電、煤等污染物的排放燃料乙醇的生產(chǎn)不僅有助于緩解能源柴油、天然氣等。本文對生命周期過(guò)程中的5大過(guò)程的短缺,保證能源安全,保護生態(tài)環(huán)境,還能拓寬農業(yè)服務(wù)能耗進(jìn)行了統計,包括種植、乙醇生產(chǎn)、乙醇變性、運輸領(lǐng)域,也為農民增收開(kāi)辟了新途徑2和配送。其中“變性”是指按照國家標準10在99.5%的燃料乙醇的凈能量( Net Energy Value,NEv,以乙醇中加入1.96%~4.96%的汽油下簡(jiǎn)稱(chēng)“凈能量”)定義為燃料乙醇系統的能量產(chǎn)出與消耗的差值3,是考察燃料乙醇項目能量生產(chǎn)效率的重要指標。凈能量大于0,說(shuō)明燃料乙醇生產(chǎn)有凈的能量剩余,是有效的凈能量小于0,說(shuō)明燃料乙醇所含的熱土墻準備/播種灌溉液化/糖化量少于生產(chǎn)過(guò)程的能量消耗燃料乙醇生產(chǎn)是沒(méi)有效率肥/除草的后處理本文研究目的是評估黑龍江玉米、廣西木薯燃料乙醇從種植到最終乙醇燃燒整個(gè)生命周期過(guò)程中的能料殘料粒改影肌物產(chǎn)品匿水,變性燃量和再生能量效率,為中國燃料乙醇項目的決策提供參考。文中定義燃料乙醇系統的可再生能量產(chǎn)出與不可再農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程業(yè)生產(chǎn)過(guò)程生能耗的差值為凈可再生能量( Net Renewable Energy困1燃料乙醇生命周期Value,NREV,以下簡(jiǎn)稱(chēng)“凈可再生能量”),并把凈能ig. 1 Life cycle of fuel ethanol量和凈可再生能量組合成一對評估指標NEV和NREV,用市場(chǎng)價(jià)值量法對生產(chǎn)過(guò)程的主副產(chǎn)品生產(chǎn)玉米、木薯燃料乙醇數據來(lái)源于黑龍江省肇東市和能耗進(jìn)行分配。另外還討論分析了影響凈能量和凈可再廣西壯族自治區南寧市扶綏縣、欽州市實(shí)地收集的數據,主要特性見(jiàn)表1。在中國目前條件下無(wú)法得到的部收稿日期:2005-01-05修訂日期:2005-09-05分能耗數據,參考了美國阿岡國家實(shí)驗室( Argonne基金項目:歐盟第五框架項日“中國燃料乙醇生產(chǎn)對城郊農業(yè)和中 National Lab)的 GREET模型),并根據國內能效情小規模工業(yè)的影響研究”資助(CA-2002-1003);國家自然科學(xué)況m1:12進(jìn)行修正基金資助項目(50175070)作者筒介:戴杜(1976-),南長(cháng)抄人,博土生,從事產(chǎn)品生命周2凈能量和凈可再生能量期分析、項目評估、綠色設計等方面的研究。上海上海交通大學(xué)機燃料乙醇凈能量計算公式為122農業(yè)工程學(xué)報2005年NEv=EF-d·E1(1)低化肥用量,增加有機肥用量,能減少化肥使用的能耗。式中Er—燃料乙醇所含能量,1L99.5%燃料乙表3生命周期5個(gè)過(guò)程的能耗醇熱值為21.185MJ;Er—在燃料乙醇生命周期過(guò)Table 3 Energy consumptions of five processes程中的總能量投入。由于燃料乙醇生產(chǎn)中會(huì )同時(shí)產(chǎn)生如during life cycle植物油和蛋白飼料DGs等產(chǎn)品,在生產(chǎn)中也消耗了能項目玉米乙醇/MI·L1木薯乙醇/M·L-1量。所以全部能量消耗要按照主副產(chǎn)品進(jìn)行分配,d(06.79615.5485.541