Типичная Системная Работа

У одиноких систем есть низкие урожаи, потому что они работают с почти постоянным грузом в течение года, и их модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ должны быть измерены, чтобы обеспечить достаточно энергии зимой даже при том, что они будут негабаритны в течение лета. У типичных профессиональных систем в Европе есть среднегодовые урожаи 200 - 550 kW_p.

 

У гибридных систем есть более высокое исполнительное отношение, потому что они могут быть измерены, чтобы встретить необходимый груз летом и могут быть поддержаны другими системами как ветер или дизель зимой и в плохой погоде. Типичный среднегодовой урожай 500 - 1250 kWh/kW_p в зависимости от потерь, вызванных контроллером обвинения и батареей.

 

Сетка соединилась, у систем есть самое высокое Исполнительное Отношение, потому что вся энергия, которую они производят, может или использоваться в местном масштабе или экспортирована в сетку. Типичный ежегодный урожай 800 - 1400 kWh/kW_p.

Барьеры

Несмотря на острое снижение в затратах, клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ в настоящее время стоят 5 USD/W_p. Затраты поколения электричества в настоящее время 0,5 - 1 USD/кВтч, который выше чем от других возобновляемых источников энергии. В будущем затраты ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, как ожидают, упадут с увеличивающимся использованием. Несмотря на его высокую стоимость, электричество ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может быть более дешевым чем другие источники в отдалённых районах без электрической сетки и где производство электричества другими средствами как дизель является трудным или экологически недопустимым (горные области).

ЛИТЕРАТУРА - СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

AIain Borden, Адриан Лимен, Мариана Аткинс. Энергосберегающий Дизайн, Публикация Организации Объединенных Наций, Нью-Йорк, 1991.

Опытный образец Руководства дизайна на Пассивном Солнечном Нагревании и Естественном Охлаждении Зданий. Центр Организации Объединенных Наций Населенных пунктов. Найроби, 1990.

Джон А. Баллинджер. Пассивная Солнечная Архитектура. Аспирантура Искусственной среды, Способность Архитектуры, университет Нового Южного Уэльса, 1979.

Спруилл Брэйден. Графические Стандарты Солнечной энергии. CBI Publishing company, Inc. США 1977.

Исследование AIA, 1996.

Sklar, Скотт, и Sheinkopf, Руководство потребителя по Солнечной энергии, Bonus Books, Inc., 1995.

Используя Солнечную энергию к... Вода высокой температуры для Коммерческих Зданий. Брошюра SEIA.

Солнечный Промышленный Журнал. Вторая четверть 1996. Издание 7, Выпуск 2.

Солнечный Промышленный Журнал. Первая четверть 1996. Издание 7, Выпуск 1.

Каталог Успешных Операционных Солнечных Систем Высокой температуры Процесса. SEIA.

Солнечная энергия: Умный Выбор для Туристической индустрии. Брошюра SEIA (1996).

Sklar, Скотт и Кеннет Шеинкопф. Руководство потребителя по Солнечной энергии. (Иллинойс, Bonus Books, Inc.: 1995).

Используя Солнечную энергию к... Нагрейте Бассейны. Брошюра SEIA.

Солнечное Тепловое Водное Нагревание. Брошюра SEIA.

Уильямс, Сьюзен и Бренда Бэйтман. Давления. Исследовательский центр Ответственности инвестора: 1995.

Thayer, Разделлитесь, ”Интегрированный Солнечный дом Заводского изготовления”, Солнечный Сегодня. Сентябрь/октябрь. 1995.

Greengard, Сэмюэль. "Восходящее солнце", Домой. Март 1997.

”Строя Интерес к Солнечной энергии”, Солнечный Промышленный Журнал. Четвертая Четверть, 1996.

Sklar, Скотт, и Sheinkopf, Руководство потребителя по Солнечной энергии, Bonus Books, Inc., 1995.

Г Linckh (1993) мех Тэрмодинэмиша Оптимирунга фон Люфтколлекторена solare Trocknungsanlagen. Forschungsbericht Agrartechnik der Коммерческое предприятие Макса Эита, Франкфурт, № 207.

Muhlbauer W (1986) Настоящее положение солнечного высыхания урожая. Энергия в сельском хозяйстве, Vol 5. p. 121 - 137.

Мюллер Дж (1992) Трокнунг фон Арцнайпфланцен mit Солэренерги Алмер Верлэг Статтгарт, Германия.

”Солнечные Факты: СНИМКИ”. SEIA, 1993.

Солнечный Тепловой Электрический. Национальная Лаборатория Возобновляемого источника энергии для американского Министерства энергетики. Март 1995.

Солнечный Тепловой Электрический Краткий обзор Программы. Американское Министерство энергетики. Апрель 1995.

Доклад о положении дел на Солнечных Тепловых Электростанциях. Pilkington Solar International GmbH: Кельн, Германия, 1996.

Дженкинс, Алек Ф., и. al.. ”Налоговые Барьеры для Четырех Renewable Electric Generation Technologies”. 30 января 1996.

Доклад о положении дел на Солнечных Тепловых Электростанциях, Pilkington Solar International: Отчет 1996 года. Кельн, Германия, 1996.

Holl, R.J., Статус Солнечно-тепловой Электрической Технологии, Научно-исследовательского института Электроэнергии: декабрь 1989. Сообщите о GS-6573.

Манчини, T., G.J. Kolb, и М. Прерии, ”Солнечная Тепловая Власть”, Авансы в Солнечной энергии: An Annual Review Научных исследований, Издания 11, отредактированного Карлом В. Боером, американским Обществом Солнечной энергии, Boulder, CO, 1997.

OVE-EkOWATT: Варианты Возобновляемого источника энергии в районах Градец-Кралове и Пардубице, Восточной Богемии. Ганнэр Бой Олезен и Иржи Берановский. OVE & Ekowatt/Brontosaurus 1993.

ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ: Photovoltaic Technologies и их Будущий Потенциал. Действие Программы Thermie. Европейская комиссия, ДЕЦИГРАММ XVII / сеть OPET, 1993.

 

БИОМАССА

ВВЕДЕНИЕ

Биомасса как солнечная энергия, сохраненная в химической форме в материалах растений и животных, среди самых драгоценных и универсальных ресурсов на земле. Это обеспечивает не только еду, но также и энергию, строительные материалы, бумагу, ткани, лекарства и химикаты. Биомасса использовалась в энергетических целях с тех пор, как человек обнаружил огонь. Сегодня, топливо биомассы может быть использовано для задач в пределах от нагревания дома, производя электричество для заправки автомобиля.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БИОМАССЫ

Химический состав биомассы изменяется среди разновидностей, но заводы состоит приблизительно из 25%-ых лигниновых и 75%-ых углеводов или сахара. Фракция углевода состоит из многих сахарных молекул, соединенных в длинных цепях или полимерах. Две больших категории углевода, у которых есть существенная ценность, являются целлюлозой и hemi-целлюлозой. Лигниновая фракция состоит из несахарных молекул типа. Природа использует длинные полимеры целлюлозы, чтобы построить волокна, которые дают заводу ее силу. Лигниновая фракция действует как "клей", который скрепляет волокна целлюлозы.

 

КУДА БИОМАССА ПРИБЫВАЕТ ИЗ?

Углекислый газ от атмосферы и вода от земли объединены в фотосинтетическом процессе, чтобы произвести углеводы (сахар), который формирует стандартные блоки биомассы. Солнечная энергия, которая стимулирует фотосинтез, сохранена в химических связях структурных компонентов биомассы. Если мы горим, биомасса эффективно (извлеките энергию, сохраненную в химических связях), кислород от объединений атмосферы с углеродом на заводах, чтобы произвести углекислый газ и воду. Процесс цикличен, потому что углекислый газ тогда доступен, чтобы произвести новую биомассу.

В дополнение к эстетической ценности флоры планеты биомасса представляет полезный и ценный ресурс человеку. В течение многих тысячелетий люди эксплуатировали солнечную энергию, сохраненную в химических связях горящей биомассой как топливо и еда заводов для пищевой энергии их сахара и содержания крахмала. Позже, через последние немного сотен лет, люди эксплуатировали фоссилизируемую биомассу в форме угля. Это ископаемое топливо - результат очень медленных химических преобразований, которые преобразовывают сахарную фракцию полимера в химический состав, который напоминает лигниновую фракцию. Таким образом, дополнительные химические связи в угле представляют более сконцентрированный источник энергии как топливо. Все ископаемое топливо, которое мы потребляем - уголь, нефтяной и природный газ - является просто древней биомассой. Более чем миллионы лет, земля похоронила старый возрастами материал завода и преобразовала его в это ценное топливо. Но в то время как ископаемое топливо содержит те же самые элементы - водород и углерод - как найденные в новой биомассе, их не считают возобновимыми, потому что они занимают такое долгое время, чтобы создать.

Воздействия на окружающую среду излагают другое существенное различие между биомассой и ископаемым топливом. Когда завод распадается, он выпускает большую часть своего химического вопроса назад в атмосферу. Напротив, ископаемое топливо заперто глубоко в земле и не затрагивает атмосферу земли, если они не сожжены.

Лес может быть самым известным примером биомассы. Когда сожжено, лес выпускает энергию дерево, захваченное от лучей солнца. Но лес - только один пример биомассы. Различные ресурсы биомассы, такие как сельскохозяйственные остатки (например, выжимки от сахарного тростника, волокна зерна, рисовой соломы и корпусов, и ореховых скорлуп), деревянная трата (например, опилки, разрез древесины, и отходы завода), бумажный хлам и городские обрывы ярда в муниципальной трате, энергетические зерновые культуры (быстро выращивающий деревья как тополи, ивы, и травы как switchgrass или трава слона), и метан, захваченный от закапывания мусора, муниципального обращения сточных вод, и удобрения от рогатого скота или домашней птицы, могут также использоваться.

Биомасса, как полагают, является одним из ключевых возобновимых ресурсов будущего и в маленьком - и в крупномасштабные уровни. Это уже поставляет 14 % основного потребления энергии в мире. Но поскольку три четверти населения в мире, живущего в биомассе развивающихся стран, самый важный источник энергии. С увеличениями населения и требования на душу населения, и истощения ресурсов ископаемого топлива, спрос на биомассу, как ожидают, увеличится быстро в развивающихся странах. В среднем, биомасса производит 38 % основной энергии в развивающихся странах (90 % в некоторых странах). Биомасса, вероятно, останется важным глобальным источником в развивающихся странах хорошо в следующее столетие.

Даже в развитых странах, биомасса все более и более используется. Много развитых стран используют этот источник вполне существенно, например, в Швеции и Австрии, 15 % их основного потребления энергии покрыты биомассой. У Швеции есть планы увеличить дальнейшее использование биомассы, поскольку это поэтапно осуществляет вниз заводы ядерного и ископаемого топлива в следующее столетие.

В США, которые получают 4 % его полной энергии от биомассы (почти столько, сколько это происходит из ядерной энергии), теперь электроэнергия на БОЛЬШЕ ЧЕМ 9000 МВТ установлена в средствах, запускающих биомассу. Но биомасса могла легко поставлять на 20 % больше чем 20 % американского потребления энергии. Другими словами, из-за доступной земли и аграрной инфраструктуры эта страна имеет, биомасса могла, жизнеспособно, заменить все ядерные установки власти, производят без главного воздействия на цены на продовольственные товары. Кроме того, биомасса, используемая, чтобы произвести этанол, могла уменьшить также импорт нефти до 50 %.

 

БИОМАССА - НЕКОТОРЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1 Полная масса живущего вопроса (включая влажность) - 2000 миллиардов тонн

2 Полная масса в наземных растениях - 1800 миллиардов тонн

3 Полная масса в лесах-1600 миллиардов тонн

4 Земная биомасса на душу населения - 400 тонн

5 Энергия сохранила в земной биомассе 25 000 ЭДЖА

6 Сеть ежегодное производство земной биомассы - 400.000 миллиона тонн

7 Темп аккумулирования энергии биомассой земли - 3000 EJ/y (95 ТВТ)

8 Полное потребление всех форм энергии - 400 EJ/y (12 ТВТ)

9 Потребление энергии биомассы - 55 EJ/y (1,7 ТВТ)

 

БИОМАССА В РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАНАХ

Несмотря на его широкое использование в развивающихся странах, энергия биомассы обычно используется настолько неэффективно, что только небольшой процент ее полезной энергии получен. Полная эффективность в традиционном использовании составляет только приблизительно 5-15 процентов, и биомасса часто менее удобна, чтобы использовать по сравнению с ископаемым топливом. Это может также быть опасность для здоровья при некоторых обстоятельствах, например, плиты могут выпустить макрочастицы, КО, формальдегид NOx, и другие органические соединения в плохо проветренных домах, часто далеко превышая рекомендовали, КТО выравнивается. Кроме того, традиционное использование биомассы, то есть, горение леса часто связывается с увеличивающимся дефицитом собранного вокруг руки леса, питательного истощения, и проблем вырубки леса и опустынивания. В начале 1980-ых, почти 1,3 миллиарда человек удовлетворяли свои потребности древесного топлива, исчерпывая деревянные запасы.

Акция биомассы на потреблении полной энергии.

Страна

Полная энергия от биомассы

Непал

95 %

Малави

94 %

Кения

75 %

Индия

50 %

Китай

33 %

Бразилия

25 %

Египет

20 %

 

Есть огромный потенциал биомассы, который может быть выявлен, улучшая использование существующих ресурсов и повышая производительность завода. Биоэнергия может быть модернизирована через заявление передовой технологии преобразовать сырую биомассу в современные, удобные в работе авиакомпании (такие как электричество, жидкое или газообразное топливо, или обработал твердое топливо). Поэтому, намного более полезная энергия могла быть извлечена из биомассы чем в настоящее время. Это могло принести очень существенную социально-экономическую выгоду и сельским районам и городским территориям. Существующая нехватка доступа к удобным источникам ограничивает качество жизни миллионов людей во всем мире, особенно в сельских районах развивающихся стран. Рост биомассы является сельской, трудоемкой деятельностью, и может, поэтому, создать рабочие места в сельских районах и помочь остановить сельское-к-городскому перемещение, пока, в то же самое время, предоставляя удобным авиакомпаниям, чтобы помочь продвинуть другие сельские отрасли промышленности.

ЕДА ИЛИ ТОПЛИВО?

Главная критика, часто выровненная против биомассы, особенно против крупномасштабного топливного производства, состоит в том, что это могло отклонить сельскохозяйственное производство далеко от продовольственных зерновых культур, особенно в развивающихся странах. Основной аргумент - то, что программы энергетического урожая конкурируют с продовольственными зерновыми культурами многими способами (сельскохозяйственные, сельские инвестиции, инфраструктура, вода, удобрения, квалифицированный труд и т.д.) и таким образом нехватка продовольствия причины и повышения цен. Однако, эта так называемая ”еда против топлива” противоречие, кажется, была преувеличена во многих случаях. Предмет намного более сложен, чем было вообще представлено, так как сельскохозяйственная и экспортная политика и политика продовольственной доступности - факторы намного большей важности. Аргумент должен быть проанализирован на фоне в мире (или отдельная страна или область) реальная продовольственная ситуация поставки продовольствия и требования (постоянно увеличивающиеся продовольственные излишки в наиболее индустрализированном и многих развивающихся странах), использование еды как корм, недостаточно использованный потенциал сельскохозяйственного производства, увеличенный потенциал для сельскохозяйственной производительности, и преимущества и неудобства производства биотоплива.

За нехватку продовольствия и повышения цен, которые Бразилия перенесла несколько лет назад, возложили ответственность на программу ProAlcool. Однако, более близкая экспертиза не поддерживает представление, что производство биоэтанола оказало негативное влияние на производство пищевых продуктов, так как Бразилия - один из самых больших в мире экспортеров сельскохозяйственных предметов потребления, и сельскохозяйственное производство опередило прирост населения: в 1976 производство хлебных злаков составляло 416 кг на душу, и в 1987 - 418 кг на душу. Из 55 миллионов ха земельной площади, посвященной основным продовольственным зерновым культурам, только 4,1 миллиона ха (7,5 процентов) использовались для сахарного тростника, который представляет только 0.6 процента общей площади, зарегистрированной для экономического использования (или 0.3 процента общей площади Бразилии). Из этого только 1,7 миллиона ха использовались для производства этанола, таким образом, соревнование между едой и зерновыми культурами не является существенным. Кроме того, севооборот в областях сахарного тростника привел к увеличению определенных продовольственных зерновых культур, в то время как некоторые побочные продукты, такие как гидролизируемые выжимки и сухие дрожжи используются в качестве корма. Нехватка продовольствия и повышения цен в Бразилии следовали из комбинации политики, которая склонялась к товарным экспортным зерновым культурам и большим увеличениям площади земли в акрах таких зерновых культур, гиперинфляции, девальвации валюты, регулирования цен внутреннего продовольствия и т.д. В пределах этой действительности любые отрицательные эффекты, которые, возможно, имело производство биоэтанола, нужно рассмотреть как часть полной проблемы, не проблемы.

Важно упомянуть, что развивающиеся страны стоят перед и едой и с топливными проблемами. Принятие сельскохозяйственных методов должно, поэтому принять во внимание эту действительность и развить эффективные методы использования доступной земли и других ресурсов, чтобы встретить и еду и топливные потребности (помимо других продуктов), например, от систем агролесничества.

ДОСТУПНОСТЬ ЗЕМЛИ

Биомасса отличается существенно от других форм топлива, так как она требует, чтобы земля выросла на, и поэтому подвергается диапазону независимых факторов, которые управляют, как, и кем, та земля должна использоваться. Есть в основном два главных подхода к выбиранию землепользования для биомассы. "Технократические" запуски подхода от потребности в, затем идентифицирует биологический источник, место, чтобы вырастить это, и затем рассматривает возможные воздействия на окружающую среду. Этот подход вообще проигнорировал многие из местных и более отдаленных побочных эффектов плантаций биомассы и также проигнорировал экспертизу местных фермеров, которые знают местные условия. Это привело ко многим отказам проекта биомассы в прошлом. Подход "мультииспользования" спрашивает, как земля может лучше всего использоваться для устойчивого развития, и рассматривает то, что смесь образцов землепользования и подрезания сделает оптимальным использованием особого земельного участка встретить многократные цели еды, топлива, фуража, социальные потребности и т.д. Это требует полного понимания сложности землепользования.

Вообще можно сказать, что производительность биомассы может быть улучшена, с тех пор во многих место мира низко, будучи намного меньше чем 5 t/ha/yr. для древесных разновидностей без хорошего управления. Повышенная производительность - ключ и к обеспечению конкурентоспособных затрат и к лучшему использованию доступной земли. Авансы включали идентификацию быстрорастущих разновидностей, успехов размножения и многократных возможностей разновидностей, нового физиологического знания процессов роста завода, и манипуляции заводов через заявления биотехнологии, которые могли поднять производительность 5 - 10 раз по естественным темпам роста на растениях или деревьях.

Теперь возможно с хорошим управлением, исследованием, и установкой отобранных разновидностей и клонов на соответствующих почвах получить 10 - 15 t/ha/yr. в умеренных областях и 15 - 25 t/ha/yr. в тропических странах. Рекордные урожаи 40 t/ha/yr. (сухой вес), были получены с эвкалиптом в Бразилии и Эфиопии. Высокие выработки также выполнимы с травяными (недревесными) зерновыми культурами, где агроэкологические условия являются подходящими. Например, в Бразилии, средний урожай сахарного тростника повысился с 47 до 65 t/ha (собранный вес) за прошлые 15 лет, в то время как по 100t/ha/yr распространены во многих областях, таких как Гавайи, Южная Африка, и Квинсленд в Австралии. Должно быть возможно с различными типами производства биомассы подражать тройному увеличению урожаев зерна, которые были достигнуты за прошлые 45 лет, хотя это потребует тех же самых высоких уровней развития инфраструктуры и входов. Однако, в испытаниях на Гавайях, урожаях 25 t/ha/yr. были достигнуты без удобрений азота, когда эвкалипт посеян в междурядье с установкой азота деревья Albizia.