生物柴油和生物乙醇

雄心勃勃的生物燃料主要汽车市场已就目标达成一致。在美国,提出了到2017年生产350亿加仑生物燃料的目标,取代大约五分之一的石油运输燃料。目前的产量只有42亿加仑。欧盟(EU)生物燃料指令要求,到2010年,5.75%的欧洲燃料来自生物质,到2020年增加到10%。人们正在讨论更雄心勃勃的目标(Doornbosch和Steenblik, 2007)。

生物乙醇在交通运输中使用最广泛的生物燃料占全球的94%以上吗生物燃料生产,其余的大部分生物柴油来自各种油料植物,如棕榈油、大豆和油菜籽(IEA, 2008, p 161)。全球约60%的生物乙醇来自甘蔗,40%来自其他作物。德国是生物柴油市场的领导者,而生物乙醇则微不足道。生物柴油的销量约为150万吨,目前满足了柴油需求的4%以上。如果计划将生物柴油产量增加到200万吨,将能够满足目前约6%的需求。德国目前有约75万公顷的生物柴油生产用地;然而,可用于生产生物柴油的土地不能扩大到100万公顷以上。生物柴油的国际贸易才刚刚开始。

另一个问题是,植物油是否必须被提炼成柴油。车辆也可以使用纯植物油。来自边缘土地上的麻疯树等多年生植物的纯植物油的能量(和农业)平衡要好得多,特别是当用于农村柴油发电机的电气化时。

选择的生物燃料显然是由甘蔗制成的巴西乙醇,因为无论是在生产成本还是温室气体平衡方面,它都超过了目前使用的大多数其他生物燃料。巴西是迄今为止最大的生物乙醇生产国,也是最大的出口国,约占全球市场的一半。然而,尽管巴西政府发表了大量出口的言论,但巴西甘蔗生产商自己认为,在不久的将来,他们的出口潜力将增加,比目前水平高出20% (Carvalho, 2007)。

巴西生产乙醇主要是为了国内市场。欧洲和美国正以高额关税和补贴来保护本国的生物燃料行业,以对抗更廉价的进口产品。与此同时,巴西生产的生物乙醇比美国生产的玉米生产的生物乙醇更具竞争力,而且巴西的能源和温室气体平衡也要好得多。那么问题来了,为什么要在国际竞争中保护经济和环境效率低下的美国或欧洲生产商呢?

重组流动

无论是生物乙醇还是生物柴油都不是减少运输行业排放和石油依赖的最佳选择。以生物乙醇和生物柴油为基础的液体运输燃料在当今全球市场上的主要份额是不可能的。不仅这些燃料的生产效率太低,而且交通系统本身也是如此。如果不解决当今流动性的组织方式,就无法摆脱石油的控制。应该指出的是,欧盟到2020年10%的生物燃料目标可以通过减少消耗来实现化石燃料在运输部门,因此,自动增加生物燃料的份额,而不实际增加它们的绝对数量。

这就要求运输部门转变模式。以汽车为中心的交通运输系统是低效的,不能推广到全世界。以可持续的方式生产这一运输系统所需的大量燃料是不可能的。取消对航空和公路运输的许多适得其反的补贴是减少绝对运输需求的先决条件,因为不鼓励过度分散的生产周期和定居模式。现代和有吸引力的公共交通系统,包括客运和货运铁路的大规模扩建,是未来可持续运输系统的基石。

考虑到所有这些因素,机动车辆仍然需要生物燃料。严格的燃油效率标准和政策将把耗油量大的汽车赶出市场,在加州和中国等地越来越多地实施,这将是不可避免的。这对减少交通部门的石油消耗的影响,将远远大于任何转向可替代燃料.说白了,1000人使用传统电力驱动的公共交通工具所排放的温室气体要比1000人驾驶生物燃料驱动的运动型多用途车(suv)少得多。

沼气:生物燃料的选择

对于替代燃料,我们需要超越乙醇或生物柴油。越来越多的研究表明,沼气比甘蔗(巴西)生产的生物乙醇更有效,甚至比玉米或甜菜生产的生物乙醇更有效。当比较每公顷净能源产量时,沼气(生物甲烷)作为燃料更令人印象深刻。生物燃料的总产量为1公顷农业用地沼气相当于4977升燃料,巴西甘蔗生产的乙醇相当于4179升燃料,甜菜生产的乙醇相当于4054升燃料,生物质转化为液体(BTL,所谓的第二代液体生物燃料),从玉米中提取的生物乙醇只有可怜的1660升,从油菜籽中提取的生物柴油只有1408升。

当你看到净能量平衡时,当你考虑到获得生物能源中储存的能量所需的能量时,这种情况就更加明显了。如今,从青贮玉米、苏丹草和其他高产能源植物中提取的沼气已经产生了每公顷42,000至62,000千瓦时(kWh)的净能量。相比之下,BTL只能产生大约33,600千瓦时。从任何来源提取生物乙醇的能源密集型过程通常产生的净能量产量更不令人印象深刻,这取决于输入的能量类型。就节约二氧化碳成本而言,沼气是所有生物燃料中最有利的。此外,第二代生物燃料是通过将生物质在高温(能源密集型)化学工业过程中转化为液体燃料而生产的。这是不允许的回收植物材料化肥,因此需要化肥和相应的额外能量投入。第二代生物燃料的残留物基本上是工业废料.相比之下,沼气生产将碳从农业循环中带走,而含有所有营养物质的残留物可以循环到农业系统中。原则上,沼气生产是兼容的有机农业.与生物乙醇和生物柴油以及第二代液体生物燃料相比,沼气的效率更高。因此,选择的生物燃料应该是生物甲烷/沼气,生物燃料的配额应该主要满足沼气。

用于运输的沼气是一项世界范围内已经可用的技术,因为生物甲烷在物理上与天然气.如今,全球已经有超过600万辆天然气/压缩天然气(CNG)车辆投入使用。沼气生产也是卫生系统中一个有趣的组成部分。将卫生系统与沼气生产相结合可以为沼气生产提供必要的水(在干旱地区很重要),并在能源和卫生之间建立一个重要的有吸引力的联系。

电动汽车

最近更多的注意力被放在电动汽车.取决于运行它们的电力是如何产生的;从长远来看,它们可能是机动车辆最有希望的选择。然而,在未来的电力结构中,相当大的一部分将来自生物质能,因此即使是电动汽车也将有大量的生物能源成分。向沼气和电动汽车的转变将产生巨大的经济和政治后果,因为这种转变将由强者主导石油公司完全脱离燃料生产甚至可能没有燃料供应。这也不是大多数汽车公司的最佳选择,因为他们已经投资了其他选择。沼气的选择将意味着农民和天然气公司的作用将大大增强,而石油公司则要付出代价。向电动汽车的转变将不再给石油公司留下任何角色。如果这个行业对这些选择有很大的阻力,不要感到惊讶。

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