主题:【原创】生物质 物质能源与电动汽车 -- 橡树村
我没有吵架的意思,我只是觉得燃油系统的效率太低了。
汽油机为例, 从汽油开始最后到传动系输出到轮胎的动力也就是15%,因为内燃机效率在那不超过50%,那还是理想工况下的效率,然后经过传动系统,还有怠速,启动等等等等的损耗。
一个燃煤火力电厂的效率可以到40%,当然烧生物质的效率肯定要低一些,我从你的文章里面没有找到把生物质炼成油的转换效率,我觉得高不过40%,菜籽油来炼柴油可能有这个效率了,可是拿粮食炼油这一条现在可以剔除了。
但是电网-电池-动力 这些环节的能量转换效率都是高于90%的,更是省掉了传动系统的损耗,而且电动机效率对转速扭矩啥的不敏感,启动的时候效率不低,刹车的时候能量还能回收。
综合到最后就是你说三度电合一升汽油可以跑13公里, 比亚迪还没有量产的F3e三度电可以跑25公里,是你的两倍距离,这还是匀速行驶,城市路况不停启动刹车肯定还要有优势。
当然啦,电动汽车还不成熟,问题还很多,但这并不妨碍我敢于未来汽车的最后做功环节会统一到电动的结论。
电池就可以啊,比如用电低谷的夜里面电价低,电动汽车正好充电来平谷。
抽水蓄能电站也是用来存储电能的。
就看电池技术了
记得有河友说过比亚迪的铁电池有希望
你有这个概念就说明你根本不了解什么是生物能源。
电动汽车效率当然要比内燃的高。要是不高,发展电动汽车干什么?
一般公认BEV,每公里消耗0.1-0.23度,或者说每度电4-10公里,其中一半的能量消耗在电池效率上面,也就是说进步的余地还有。生物质转化燃油的效率比你想象的高很多,比燃烧高,原因也很简单,燃油还需要再燃烧才能够最终使用,要是转化成燃油的效率不比直接发电高几倍,那就亏死了。3度电,能量是10.8MJ,目前国内的技术等量生物质可以合成一升合成油,能量是35-40MJ。这个效率你自己计算。
电力汽车一统江湖?我想你只是对这个目标有很高的期望,自己没认真琢磨过。电力汽车普及的过程是很复杂的,我的原文里面写了不少了,我认为电力汽车与内燃汽车会在很长的时间内并存,而所谓的充电的汽车,与携带物质能源的汽车,并存的时间会更加久远,甚至不看好需要充电的汽车有可能完全取代物质能源汽车。
物质能源同样可以使用电,燃料电池就是,已经快进入商业阶段氢燃料电池,正在开发的甲醇、乙醇燃料电池,比需要充电的电动汽车优势也多不少。
物质能源是不可能被电完全替代的。
上一部分,讲的是生物质的物理化学利用方法,这部分讲生物质的生物利用方法。
甲烷发酵是最古老的生物利用方法。甲烷发酵也叫做厌氧型消化,是在无氧(厌氧)条件下,通过微生物作用,讲含有机物的生物质分解,最终生成甲烷和二氧化碳的过程。这种方法已经很久了,普遍用于处理生物废弃物和有机废水,用来回收能量。
甲烷发酵的过程,首先是纤维素,蛋白等有机物被各种厌氧型微生物分解,得到有机酸和氢气,然后,醋酸和氢气再被另外一种厌氧型微生物转化成为甲烷。这个过程只需要厌氧条件,人工即使不控制也可以发生。反应是在常温常压。和目前商业上使用的酒类发酵的区别,是酒类发酵目前主要是发酵淀粉和糖类,而甲烷发酵可以利用纤维素,扩大了原料来源。
目前甲烷发酵使用的底物,包括食品废弃物,畜业废弃物,农产品废弃物,植物废弃物,废水处理污泥,有机废水,粪尿等。具体工艺有高温发酵(55度),中温发酵(35度)和低温发酵,具体有不同的用处。得到的气体低位发热量是21-23MJ/cum,可以作为燃气使用。
甲烷发酵在国内应用很普及,也就是农村推广过的沼气,这种廉价的装置的推广,应该说是很有意义的。优于甲烷发酵温度低,原料不需要除水,所以对于含水量很多的生物质的利用,甲烷发酵是个非常好的选择。不过甲烷发酵的效率也不是很理想,大规模的甲烷发酵工厂,大约得到的能量的20-40%需要消耗在前处理和后处理上,这方面的进步潜力仍然很大。
甲烷发酵得到的气体,一般含有甲烷55-70%,二氧化碳30-45%,还有0.02-0.04%的硫化氢。硫化氢本身恶臭,剧毒,也对设备有腐蚀性,所以在利用之前一定要除掉,目前推广的廉价除硫化氢的方法,是使用氧化铁脱硫。
生物气体除了给民用灶具供气,给锅炉供气,也可以推动小型气体涡轮机,或者改质之后作为氢燃料电池的原料,这个技术在一些啤酒厂里面有应用,发电余热用于发酵罐的保温。
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在用电量和电网电压固定的情况下,还就是需要那么大的电流才能在给定的时间内充满电。高电流充电本身是危险的,高电流电网也是安全和污染的源泉,电离极化可能造成电磁场污染和有毒气体,这些也是问题。电动汽车的问题没有那么简单,这是一个方向,但不能在不看清方向的时候就一头扎进去。50年前,核动力汽车被认为是一个方向,虽然有很多汽油甚至电动都不能比拟的优点,但历史证明这是一个错误的方向。电动汽车在现在看来依然是一个正确的方向,但历史是经常开玩笑的。
这对农村能源有重大意义。在城市里,沼气可能主要用作垃圾处理,再生能源的作用相对降低。
一起算进去,再来看看到底谁效率更高。
如果经常看看《新闻联播》就知道了,这个东西是经常上前几条的。事实上,整个可再生能源的范畴都是如此,土共办事,方向一旦定了,执行通常很有力度,很见效果。
我们家的房子(99年的)都有2条20安的,4条10安的接口,大不了多充两个小时
如果电压是民用电压,只是大电流不至于有很强的电离效果,
国内也不是每家都能买得起汽车,买电动车的也只是更小的一部分,我觉得这个问题不是特别大
电动车当然有很多问题,不过我觉得试验检验真理么,先试一试好了,因为不需要大规模改造基础设施,就算失败了,代价也不大么
生物质厌氧发酵不是只会得到甲烷。厌氧条件下,葡萄糖和果糖等汤类物质,在酵母等微生物的作用下,会分解生成乙醇和二氧化碳,这个过程就是乙醇发酵。
乙醇发酵就是酒精发酵,应该是人类发现并开始利用的最古老的发酵过程,酿酒过程就是人类进行不断优化的乙醇发酵过程,应该至少有几千年的历史了吧?
理论上,100克糖可以得到51克乙醇,质量减少了一半,但是保留了91%的能量。不过发酵的实际过程要复杂多了,乙醇是产物,同时还生成异丙醇,正丁醇,丙三醇等等,不同的微生物,不同的反应条件,这些产物的比例不同。以生产乙醇为目的的,就是乙醇发酵,如果以生产丙醇,丁醇为目的,就是丙醇,丁醇发酵了。实际上,由于现在生物技术的发展,目前已经有了发酵得率比酿酒酵母高的细菌,也有了专门生产丙醇,丁醇的微生物。
传统的乙醇发酵只能使用葡萄糖,果糖等六碳糖,也就是只能使用蔗糖,淀粉作为原料,而同样在化学概念上也属于糖类的纤维素就被浪费掉了。目前生物技术已经在开发新的微生物,可以发酵构成纤维素的五碳糖,这样,就可以利用大量的纤维素资源,也就不再和人抢粮食了。这种工艺得到的乙醇,被称为非粮乙醇,是目前世界各国利用生物能源的一个重要方向,不过距离工业化还有不小的距离。
目前乙醇发酵规模最大的在巴西。巴西的乙醇工业与制糖业界和紧密,利用蔗糖汁进行发酵,得到的乙醇价格低廉。这些蔗糖汁在其他国家往往还需要再进行重结晶提取糖分,这样就增加了杂质含量,降低了糖的等级。巴西这种制糖业与乙醇工业结合的方法,使得巴西可以提供廉价高品质的蔗糖,同时提供廉价的乙醇,一举两得,有不少蔗糖种植大国都很眼热。
中国的工业乙醇原料主要是甘薯,工业乙醇的品质要求不高,所以工艺比较粗糙。作为燃料使用,需要在传统的工业乙醇装置后面加上提纯装置,提高乙醇的纯度。这几年生物乙醇国内很火,搞精馏的不少人都发了财。
美国的乙醇燃料使用的原料主要是玉米,美国是玉米出口大国,很多国家的粮食和饲料都依赖美国玉米的出口。最近两年美国提倡使用玉米进行生物乙醇生产,降低了出口量,导致世界玉米价格上升,直接加重了贫穷国家的灾难,使得人们开始反思这条路线的问题,同时所谓第二代生物能源,主要包括非粮乙醇和利用生物质气化得到的合成气合成燃料油,开始引起人们重视。非粮乙醇生产的能量效率大约在50%。
第一代生物能源于第二代生物能源之间,还有一个一代半的生物能源,是通过丙醇丁醇发酵得到的,这个过程叫做丙醇丁醇发酵。
丙醇丁醇发酵虽然听说过的人不多,但是这也是个很古老的工艺,也早就工业化了。
1912年,英国就建立了淀粉发酵制备丁醇的生产线。在一次世界大战期间,由于丙醇是无烟火药的原料,需求量激增,欧洲很多国家都建立了大量的丙醇-丁醇发酵生产线。一战后丁醇又找到了出路,用于涂料溶剂。二战后,丁醇又成为提高军用飞机使用的汽油辛烷值的添加剂被广泛使用。因此,在很长时间内,丙醇丁醇生产都有很重要的军事意义。不过在1960年代后,丁醇的战略地位下降,干这样的就越来越少了,也就是南非由于特殊原因不得不接着干。1990年代南非种族隔离结束,世界上最后一条丙醇丁醇发酵生产线关闭。现在,在使用生物柴油的时候,发现混入丁醇可以改善发动机的点火性能,防止黑烟产生,所以丁醇又引起重视。而最早开始工业化丙醇丁醇发酵的英国,索性把生物丁醇列为了生物能源的发展方向之一,视为一代半的生物能源。2008年应该有一个生物丁醇试验厂完工。
丙醇丁醇发酵使用的是偏性厌氧型的一种产孢子细菌,在培养液中生产丙醇,丁醇,同时有少量的乙醇是代谢副产物。所谓的偏性厌氧型细菌,是要求在完全没有氧气的情况下才能够繁殖的细菌,相对应的,叫通性厌氧型细菌,可以在有微量氧气存在的情况下繁殖。具体的过程要涉及到严格灭菌,无菌培养等技术,这些技术的开发奠定了现代发酵工业的基础,所以说丙醇丁醇发酵实际上是现代发酵产业的鼻祖。如果没有这些技术进行铺垫,青霉素的工业化生产会遇到很大的问题,由此可见丙醇丁醇发酵的地位。
传统的丙醇丁醇发酵工艺不能满足目前的生产要求,要把这个古老的技术重新使用,需要解决的问题也很多,比如需要利用生物废弃物,而不是马铃薯,玉米,蜜糖作为原料,比如需要对工艺进行进一步改进提高效率,比如如果降低丁醇提纯的能量损失等等。
使用葡萄糖为原料,丙醇丁醇发酵过程的总能量回收率大约在70%。
其他关于这两种发酵的介绍在
转一个维基百科的数据。算一下三度电可以跑13-30公里,取一个中间值也有21公里了,这是包含充电损耗的。
南非的猪肉涨价就是这个借口。
不过南非的猪肉还不算贵,我家刚买了四公斤半的带皮五花肉,花了100兰特,基本上相当于100块人民币。好像比国内便宜?