Альтернативные виды топлива для транспортировки

Дорожное движение сегодня зависит почти полностью от транспортных средств, приведенных в действие ископаемым топливом. Больше чем 99 % сегодняшнего энергоснабжения для транспорта прибывают из нефти. Однако автомобили могут бежать на альтернативных видах топлива, основанных на возобновляемых источниках энергии - главным образом, биомасса. Первый автомобиль Генри Форда был сделан бежать на этаноле. Так был первый автомобильный двигатель воспламенения искры, развитый немецким Николасом Отто во второй половине 19-ого столетия. Первый дизельный двигатель, развитый Рудольфом Диселем, использовал арахисовое масло. Во время Второй мировой войны США, Бразилия и много европейских стран полагались на этанол или газ, произведенный из деревянной газификации, которая заменяла разрушенные нефтяные ресурсы. В послевоенный период, однако, нефть была настолько многочисленна и дешева, что биотопливо потеряло свою привлекательность. Сегодня мировая нефтяная ситуация с рынком изменяется. Цены окаменелости базировались, топливо повышается и таким образом еще раз открывает путь к альтернативным видам топлива - главным образом, биотопливо.

Потребление топлива в транспортировке устойчиво растет. Число легковых автомобилей во всем мире в 1985 было 375 миллионами плюс 109 миллионов грузовиков. В 2002, флот легкового автомобиля в мире достиг 530 миллионов. Четверть их используется в США, стране с пятью процентами населения в мире. Считается, что есть приблизительно 600 миллионов транспортных средств на дороге сегодня (2006). В 2005 году один, 63 миллиона автомобилей и легких грузовиков были произведены во всем мире. Предполагается, что к 2020 будет больше чем 1 миллиард автомобилей на дороге во всем мире.

Возрастающее число транспортных средств приводит к устойчивому растущему глобальному потреблению нефти. Поскольку нефтедобыча становится более дорогостоящей из-за менее легко годных для использования запасов, цена на нефть увеличивается. Эта ситуация, как ожидают, не изменится в будущем. Быстро растущие экономические системы Китая и Индии спроектированы, чтобы увеличить их потребление нефти резко в ближайшие десятилетия, когда уровень автомобильной собственности повышается. Все, что приводит к международному поиску развития альтернативных видов топлива.

Альтернативные виды топлива определены здесь как топливо, которое возникает в возобновляемом источнике энергии. Есть также другое топливо, как жидкий газ или природный газ с происхождением ископаемого топлива, которые во многих странах рассматривают как альтернативу нефти. Они не покрыты здесь, потому что развитие основанных на окаменелости источников можно рассмотреть только как краткосрочное решение. Другая группа альтернативных видов топлива представлена электричеством и водородом, который может быть произведен из окаменелости или возобновимых источников. Автомобили используя эти типы топлива, включая топливный элемент приводили транспортные средства в действие, все еще в ранней стадии разработки. Водород или электричество, которое они используют, главным образом, произведены из источников ископаемого топлива.

Потребность в развитии альтернативных видов топлива, основанных на возобновимых источниках, растет из-за экологических проблем <январь компакт-диска F:DIERET 06WHYwhy.html> и боится, что производство нефти <январь компакт-диска F:DIERET 06Oil%20peakoil%20peak.html> больше не будет в состоянии удовлетворить требованию. Такое топливо уже доступно сегодня (биотопливо). В отличие от электричества или водорода (топливные элементы) биотопливо не нуждается в больших изменениях в топливной инфраструктуре или в двигателях внутреннего сгорания. Они могут легко быть приспособлены современными транспортными средствами. У биотоплива есть потенциал, чтобы уменьшить парниковый газ (углекислый газ), эмиссия почти на 100 процентов относительно нефти базировала нефть.

Противоречие об энергетическом балансе биотоплива (главным образом, этанол), кажется, закончено теперь. Есть растущее согласие, что все биотопливо (этанол, биодизель, биогаз) содержит более полезную энергию, чем обязан производить их. Энергия производила: входное отношение в случае этанола зерна (который был особенно спорен) теперь ясно превышает тот. Положительный энергетический баланс - результат улучшенной эффективности использования энергии и в сельском хозяйстве и в очистке этанола.

Другой спорный вопрос - субсидии аграрному сектору. Кажется, что финансовые сбережения от импорта нефти, которого избегают, могут быть огромными для национально произведенного биотоплива. Согласно опыту из Бразилии сбережения между 1975 и 1987 достигли 10.4 миллиардов USD в то время как правительственные расходы на издержки производства этанола 9 миллиардов USD в субсидиях. И сбережения были еще выше позже - до 60 миллиардов USD в течение периода 1976-2004 для импорта нефти, которого избегают.

Европейский союз принял директиву по использованию биотоплива с целью содействия в требования CO2 Киотского протокола и достигнуть большей энергетической безопасности. Директива устанавливает "справочную ценность" для национальных целей 2 % в 2005 и 5.75 % в 2010 (см. направляющий текст <http://www.europa.eu.int/comm/energy/res/legislation/biofuels_en.htm>). Недавний документ, “Стратегия Биотоплива”, принятого ЕС в феврале 2006, описывает потенциал, основанный на рынке, законодательный и меры по исследованию, чтобы увеличить использование биотоплива. Как результат этих усилий Франция и Германия объявили, что планы развивают производство биодизеля и этанола так, чтобы цель (5.75 % биотоплива) была достигнута перед крайним сроком 2010 года.

БИОДИЗЕЛЬ

Биодизель - название топлива, сделанного из заводов как семена подсолнечника, семена насилия, соевое масло или другие растительные масла или животные жиры. Использование растительных масел в дизельных двигателях почти столь же старо как дизельный двигатель непосредственно. Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дисель, использовал арахисовое масло в качестве топлива в демонстрационных целях на Международной выставке в Париже в 1900. Биодизель подобен дизельному топливу за исключением того, что это произведено из возобновимой биомассы. Это также безопасно для окружающей среды, разлагаемо микроорганизмами, и производит значительно меньше загрязнения воздуха чем дизельное топливо. Много фермеров в ЕС или США, кто поднимает семена масличной культуры, используют смесь биодизеля в тракторах и оборудовании в рамках проводимой политики, чтобы способствовать производству биодизеля и поднять осведомленность общественности. Биодизель - доказанное топливо с более чем 20 годами опыта использования в Европе и США.

СВОЙСТВА

Со свойствами, очень подобными таковым из дизеля окаменелости, биодизель может пойти почти непосредственно в существующие дизельные транспортные средства, и это смешивается с дизелем окаменелости в любом отношении. Энергетическое содержание приблизительно на 8 % ниже, но у него есть более высокая топливная плотность и лучшее качество воспламенения с его выше cetane число чем обычное дизельное топливо. Биодизель - единственное альтернативное топливо, которое может использоваться любым обычным дизельным двигателем. Смеси 20%-ого биодизеля с 80%-ым нефтяным дизелем (B20) могут вообще использоваться в неизмененных дизельных двигателях. Однако пользователи должны проверить машинное гарантийное заявление. Биодизель может также использоваться в его чистой форме (B100), но это может потребовать, чтобы определенные машинные модификации избежали проблем обслуживания и работы во время использования зимы.

Биодизель может быть сохранен где угодно как нефтяной дизель. Химически биодизель - 11%-ый кислород в развес и не содержит серы. Его использование может расширить жизнь дизельных двигателей, потому что это более смазочно чем обычное дизельное топливо, в то время как потребление топлива, воспламенение, выходная мощность, и машинный вращающий момент относительно незатронуты.

С биодизелем безопасно обращаться и транспортировать и выгода предложений по дизельному топливу, потому что это - намного меньше горючего, с температурой вспышки выше чем 150°C, по сравнению с 77°C для дизеля. Это столь же разлагаемо микроорганизмами как сахар и в 10 раз менее ядовитый чем столовая соль. Когда сожжено в дизельном двигателе, биодизель заменяет выхлопной аромат нефтяного дизеля с более приемлемым запахом кухонных ароматов, подобных Картофелю-фри или жареной кукурузе.

ПРОИЗВОДСТВО

Биодизель - возобновимое топливо, которое может быть произведено от растительных масел, животных жиров, или переработанных жиров ресторана. Масличные растения выращены в большинстве частей мира. Добытая нефть - только один из продуктов от производства биодизеля. Побочные продукты могут использоваться в качестве фуража для животных или как раз когда топливо для нагревания целей. Поэтому производство биодизеля может быть объединено в местном сельском хозяйстве и даже привести к созданию целой новой местной промышленности и рынка. Биодизель может быть произведен внутри страны и таким образом принести экономическую выгоду к аграрному сектору. Это может принести новый источник дохода для фермеров и решить проблемы с перепроизводством еды в некоторых странах.

Биодизель может быть сделан из многих масел и жиров, таких как семя насилия, пальмовое масло, подсолнечник, соя, кукурузное масло, масло, горчица или даже от используемых растительных масел и животных жиров. Все это сырье для промышленности - нетоксичные, разлагаемые микроорганизмами и возобновимые ресурсы. Производство биодизеля начинается с нажима семян завода, который приводит к нефтяной фракции, которая будет позже преобразована в биодизель и побочный продукт, так называемый жмых, который может использоваться в качестве подачи рогатого скота. Сырое нефтяное фильтрование потребностей и esterification - процесс, преобразовывающий структуру большой молекулы с разветвленной цепью в меньшие молекулы, подобные обычному ископаемому топливу, базировали дизель. Жиры или сырые масла химически реагируются с алкоголем (обычно метанол) во время процесса esterification, чтобы произвести methylester (биодизель) и глицерин, другой побочный продукт, используемый в фармацевтических и косметических промышленностях.

Лучшие пять производителей биодизеля в 2005.

Производство (миллион литров)

Германия

1 920

Франция

511

Соединенные Штаты

290

Италия

227

Австрия

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Используя биодизель в обычном дизельном двигателе существенно уменьшает эмиссию углеводородов, угарного газа, сульфатов, ароматических углеводородов, и твердых примесей в атмосфере. Что наиболее важно, биодизель уменьшает воздушные яды и вызывающие рак составы (канцерогенные вещества). Чистый биодизель (100%-ый биодизель) может уменьшить риски рака на 94 процента. Смесь 20 процентов биодизеля и 80 процентов нефтяного дизеля (B20) уменьшит тот риск на целых 27 %. Биодизель не содержит серу, таким образом, это не будет способствовать зеленовато-желтой эмиссии диоксида. Есть больше кислорода в биодизеле, который приводит к более полному сгоранию в CO2, поэтому биодизель уменьшает твердую углеродистую фракцию твердых примесей в атмосфере в эмиссии. Поэтому, биодизель работает хорошо с технологиями контроля за эмиссией, такими как дизельные катализаторы окисления. Чистое горение биодизеля уменьшает выделения углекислого газа больше чем на 75 % по нефтяному дизелю. Используя смесь 20%-ого биодизеля уменьшает выделения углекислого газа на 15 %.

Эмиссия от чистого сгорания биодизеля (B100).

Биодизель против минеральной дизельной эмиссии

Угарный газ

- 45 %

Углеводороды

- 56 %

Макрочастицы

- 55 %

Закиси азота

+ 5 %

Канцерогенные вещества

- 80 % - 90 %

Казалось бы очевидным покрыть собственное потребление энергии сельского хозяйства непосредственно через биомассу. Типично сельскохозяйственной машиной можно было управлять на биодизеле, который приведет к непосредственным экологическим усовершенствованиям сельского хозяйства. Между прочим, разрыв и утечка топлива были бы безопасны. В Германии, тракторы, которыми, главным образом, управляют на биодизеле, прежде всего из-за экологических соображений.

Выбросы парниковых газов

Заводы, которые производят семена масел, используемые для того, чтобы сделать кулинарный жир или биодизель, поглощают CO2 от атмосферы, чтобы построить основы, листья, семена и корни. Когда биодизель сожжен, и оставшийся материал завода разлагается, углекислый газ возвращает углерод из топлива, и завод имеют значение для атмосферы снова как углекислый газ (CO2). Эта рециркуляция углерода от CO2 в атмосфере к углероду в материале завода и назад к атмосфере не приводит ни к какому чистому накоплению в атмосфере.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС

Основанный на отчете американской САМКИ и USDA, названного ", У Инвентаря жизненного цикла Биодизеля и Нефтяного Дизеля для Использования в Городском Автобусе" биодизель, произведенный из соевого масла, есть энергетический баланс (продукция: входное отношение) 3.2:1. Это означает, что для каждой единицы энергии, помещенной в рост сои и превращение соевого масла в биодизель, мы возвращаем 3.2 единицы энергии в форме биодизеля. Это удается к эффективности использования энергии 320 %. Причина эффективности использования энергии, являющейся больше чем 100 %, состоит в том, что растущая соя поворачивает энергию из солнца в химическую энергию (нефть). С улучшенными энергетическими балансами других зерновых культур, такими как пальмовое масло, ненужные масла, горчица или морские водоросли, этот энергетический баланс обычно еще лучше (см. стол).

Энергетический баланс биодизеля.

Сырье для промышленности

Продукция: Входное отношение

Ссылка

Биодизель (пальмовое масло)

(8.66) Azevedo

(~9) Kaltner

(9.66) Azevedo

Биодизель (тратят впустую растительное масло),

5 - 6

(4.85-5.88) Elsayed и др.

Биодизель (соя)

3.2

(1.43-3.4) Azevedo и др.

(3.2) Шиан и др.

Биодизель (рапс, ЕС)

2.5

(1.2-1.9) Azevedo и др.

(2.16-2.41) Elsayed и др.

(2-3) Azevedo и др.

(2.5-2.9) BABFO

(1.82-3.71) Ричардс

(2.7) NTB

(2.99) ADEME/DIREM

Зимнее насилие

Один из многих возможных источников нефти завода для транспортировки - зимнее насилие, которое выращено в Европе. Произведенная нефть полезна и как еда и как топливо, в то время как нажатый пирог - ценный фураж. Зимнее насилие может быть произведено посредством культивирования без пестицидов. В общем культивировании без пестицидов результатов сельскохозяйственных продуктов в крупной полной потере урожая (23%-ое среднее число для зерна), но согласно датскому насилию зимы опыта меньше всего затронут, только с 7%-ой потерей урожая. Зимнее насилие теперь находит место как естественную часть датского органического сельского хозяйства. Производство увеличилось фактором четыре только через два года.

ПРЯМОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ МАСЛО (Нажатый Холод)

Другой метод для того, чтобы управлять дизельным двигателем на растительном масле должен использовать прямое (чистое) растительное масло. Как с другими методами возможно использовать или чистое растительное масло или используемый кулинарный жир. Чтобы гарантировать надежность и долговечность дизельного двигателя, двигатель должен быть немного модернизирован, или в случае bi-топливного автомобильного использования дополнительного топливного бака и клапана, чтобы переключиться между резервуаром дизеля и резервуаром растительного масла. Модификации к двигателю должны гарантировать, что растительное масло нагрето к, по крайней мере, 70°C.

ЗИМА FOLKECENTER НАСИЛУЕТ СЕМЯ НЕФТЯНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Холод нажатая нефть семени насилия представляет экологически лучшую альтернативу дизелю окаменелости с решительно положительной энергией и балансом CO2. Использование нефти семени насилия для транспорта может заменить собственным потреблением топлива сельского хозяйства. Считается, что с обычным культивированием зимнего насилия, полное потребление топлива датского сельского хозяйства могло быть покрыто 10 % сельскохозяйственной области в дополнение к покрытию 20 % потребления фуража белка и 81 % полного грубого потребления энергии сельского хозяйства.

Сельское хозяйство и лесоводство - единственные производственные отрасли промышленности, которые непосредственно основаны на солнечной энергии. Это сделано посредством производства различных форм биомассы, которая может использоваться для еды, непосредственно и косвенно в форме фуража, и для энергии. Из общего рассмотрения устойчивости поэтому было бы естественно для сельского хозяйства внести значительную часть энергоснабжения страны.

Холод нажал дизель замены масленки семени насилия после незначительной модификации двигателя. Нефть не представляет огня и опасностей для здоровья, и это является не загрязняющим окружающую среду. Нефть нажата на недорогом заводе с низким потреблением энергии, и производство может иметь место на единоличном хозяйстве. Это находится в противоречащем производство биодизеля (esterification), который нуждается в производственном процессе с высоким потреблением энергии и дорогим централизованным заводом. Следовательно, холод нажал подарки нефти семени насилия и с точки зрения энергии и с точки зрения окружающей среды лучшая альтернатива дизелю окаменелости. Баланс энергии и CO2 для урожая насилия также решительно положителен.

Энергетический баланс

Независимо от того или грубые или чистые вычисления используются, и независимо от того включен ли вклад от пирога насилия или исключен, заключение состоит в том, что энергетический баланс решительно положителен.

Потребление энергии:

Вычисленный с методом датского Энергетического агентства с исправлением для различий между холодом нажал нефть семени насилия и биодизель, грубое потребление энергии для культивирования и обрабатывающего количества к 10.83 нефти семени насилия MJ/l, соответствуя 3.922 семенам насилия GJ/ton или 12.2 GJ/ha. Из 12.2 GJ/ha 7.0 GJ/ha включают местное потребление энергии в форме 4.9 дизельного топлива GJ/ha и 2.1 электричества GJ/ha; это местное потребление энергии окаменелости может быть заменено возобновляемым источником энергии от урожая в форме нефти семени насилия и электричества, произведенного из соломы насилия.

Энергетический урожай:

Урожай из области 1 ха насилия может уступить:

1) изнасилуйте семя = 3 тонны, который дает:

· изнасилуйте нефть семени = 1 тонна = 1086 нефти семени насилия l, которая соответствует 1032 l дизелям

· пироги насилия = 2 тонны

2) солома насилия = 3.9 тонны

Грубое энергетическое содержание:

изнасилуйте нефть семени: 37.53 MJ/l x 1086 l/ha = 40.76 GJ/ha (30 %)

пироги насилия: 19.32 MJ/kg x 2000 кг/ха = 38.64 GJ/ha (28 %)

солома насилия: 14500 MJ/ton x 3.9 тонны/ха = 56.55 GJ/ha (42 %)

Общее количество: 135.95 GJ/ha (100 %)

Как это появляется, полное грубое энергетическое содержание в урожае - 135.95/12.2 = в 11.16 раз больше чем фактическое потребление энергии общего количества окаменелости. С местным использованием возобновляемого источника энергии содержание полезной энергии в урожае еще выше - в 24.85 раза больше чем фактическое потребление энергии общего количества окаменелости.

Энергетическое содержание в соломе насилия - в 4.5 раза более высокое чем полное грубое потребление энергии. Можно отметить, что, как альтернатива фуражу, энергетическое содержание в пирогах насилия может использоваться для выработки энергии, или на заводе биогаза или как топливо в объединенной высокой температуре и заводе или заводах производства высокой температуры.

БИОГАЗ

У модернизированного биогаза есть те же самые свойства как природный газ. Поэтому это может использоваться с теми же самыми автомобильными двигателями и конфигурацией транспортного средства как природный газ. Модернизация очистки средств сырого биогаза. Во всем мире были питаемые транспортные средства приблизительно 3.8 миллионов природных газов в 2004 (0.5 % мирового автопарка). Самое большое количество таких автомобилей было в Аргентине, Бразилии, Пакистане и Италии. Все эти автомобили, автобусы и грузовики продемонстрировали, что совместимость транспортного средства не проблема для того, чтобы использовать биогаз в качестве топлива. Благодаря его простой, надежной и доказанной технологии у биогаза есть все преимущества, чтобы все более и более стать одним из самых эффективных и экономичных источников возобновимого топлива.

СВОЙСТВА

Интерес к биогазу как альтернативное топливо прибывает, главным образом, из его чистых горящих качеств и его внутренней материально-сырьевой базы. Из-за газообразной природы этого топлива это должно быть сохранено на борту транспортное средство или в сжатой форме как сжатый природный газ (CNG) в 200-240 атмосферах или как сжижаемая форма как сжиженный газ (LNG) как правило в 1,4 - 10 атмосфер.

Биогаз, произведенный на заводах биогаза или свалках, прежде всего составлен из метана и углекислого газа с меньшим количеством водородного сульфида и аммиака. Количество следа других газов как водород, азот или угарный газ также присутствует в биогазе. Обычно смешанный газ насыщается с водяным паром и может содержать частицы пыли.

Особенности биогаза - где-нибудь сопоставимый природный газ. Энергетическое содержание определено концентрацией метана. 10 % метана в сухом газе соответствуют приблизительно 1 кВтч за m3. Чтобы использовать биогаз в качестве топлива, большинство примесей должно быть удалено. Они могут вызвать коррозию, депозиты и повреждение оборудования. Вещества, которые должны быть удалены, включают водородный сульфид, воду, CO2, составы галогена (хлориды, фториды), siloxanes, ароматические соединения и воздух (кислород, азот).

Для использования биогаза в обычных двигателях Отто (двигатели, бегущие на бензине), биогаз должен быть модернизирован, чтобы содержать по крайней мере 85%-ый метан и 14%-ый азот. Это - минимальное топливное качество, по которому одобрены питаемые транспортные средства природного газа. Также важно, чтобы газовое качество было поддержано в составе затруднительного положения, чтобы предотвратить увеличенную концентрацию NOx. Очистка биогаза прежде всего достигнута удалением углекислого газа. Это увеличивает энергетическую ценность газа.

Водородный сульфид всегда присутствует в биогазе, хотя концентрации меняются в зависимости от сырья для промышленности. Это должно быть удалено, чтобы избежать коррозии в оборудовании транспортного средства как компрессоры, газовые резервуары для хранения и двигатели. Водородный сульфид является чрезвычайно реактивным с большинством металлов, и реактивность увеличена концентрацией и давлением, присутствием водных и повышенных температур. Из-за потенциальных проблем, которые может вызвать водородный сульфид, он обычно удаляется рано в процессе модернизации биогаза.

Причины, почему биогаз (природный газ) используется в качестве альтернативного топлива для транспортных средств, включают:

· Сокращение эмиссии CO2 от транспортного сектора особенно в городах.

· Сокращение топливного импорта (нефть)

· Сокращение выделений метана (10 % глобальных выделений метана прибывают из закапывания мусора).

· Увеличенная занятость в аграрном секторе.

· Сокращение неприятных ароматов.

· Меньше санитарных проблем.

Число природного газа питало транспортные средства в мире (2004)

Число НАНОГРАММА питало транспортные средства

Число топливных станций НАНОГРАММА

Аргентина

1 100 000

1154

Бразилия

686 305

518

Пакистан

475 000

500

Италия

381 250

460

Индия

222 306

192

США

130 000

1300

Китай

79 600

300

Египет

51 997

Венесуэла

44 146

149

Украина

45 000

130

В Европе у автопроизводителей есть большой интерес к транспортным средствам природного газа. Так же как Фиат, который был одним из первого природного газа, приводил автопроизводителей в действие, теперь почти все автопроизводители предлагают такие модели. В настоящее время четыре автомобильных производителя двигателей производят 10 различных автобусных моделей двигателя и семь моделей грузовиков. Некоторое время назад двигатели грузовика все еще должны были быть импортированы из США.

Производство и использование биогаза в энергетических целях сильно поддержаны Европейским союзом. Производство биогаза устойчиво увеличивается в ЕС и достигло нефтяного эквивалента на 4.26 миллиона тонн в 2004.

ПРОИЗВОДСТВО

Биогаз - ценное топливо, которое находится во многих странах, произведенных в построенных систематизаторах цели, заполненных сырьем для промышленности, таких как экскременты животных или сточные воды. Систематизаторы располагаются в размере от одного кубического метра для маленькой 'домашней' единицы больше чем к тысяче кубических метров, используемой в большой коммерческой установке или заводах фермы. Вход может быть непрерывным или в партиях, и вывариванию позволяют продолжиться сроком на несколько дней к нескольким неделям. Бактериальная деятельность в сырье для промышленности вырабатывает тепло, но в холодных климатах дополнительная высокая температура обычно обязана поддерживать идеальную температуру процесса по крайней мере 35 градусов Цельсия. Хорошо управляемый систематизатор может произвести 200-400 m3 биогаза с содержанием метана 50 % к 75 % для каждой сухой тонны входа.

Недавно есть больше чем 500 заводов биогаза закапывания мусора в Европе, обеспечивающей почти 40 % полного производства биогаза. Около заводов биогаза закапывания мусора и городских и индустриальных станций очистки сточных вод, есть растущее число сельскохозяйственных установок биогаза (повышение с 1500 в 2001 к больше чем 2000 в 2004). Эти средства используют траты от животноводства. Всего, в ЕС есть больше чем 4000 мест производства биогаза. Однако, только небольшое количество этих заводов производит биогаз как альтернативное топливо для транспортировки. Почти все эти заводы используют биогаз для производства высокой температуры и (или) электричество.

Однако есть огромный потенциал для биогаза как альтернативное и возобновимое топливо. В плотно населенных районах эффект уменьшенной эмиссии от транспортировки приносит более высокие экологические преимущества чем сокращение эмиссии от производства электричества.

Главное препятствие в производстве биогаза как альтернативное топливо - высокая стоимость газового оборудования очистки и модернизации, которое слишком дорого для мелкомасштабных систем. После его производства очищенный биогаз обычно собирается и транспортируется грузовиками к станциям горючего как найдено в Стокгольме. В других местах биогаз транспортируется по специальному газопроводу в город, такой как Linköping, Швеция.

В Швейцарии биогаз транспортируется через сетку природного газа. Заправка в насосе заполнения газа является действительной, то есть клиенты обычно покупают природный газ. Однако, поставщик ведет точный учет на базе данных того, сколько биогаза введено и сколько использовалось в их насосных станциях. В Швейцарии государство делает контроль, потому что биогаз - tax free.

Швеция - один наиболее развитая страна в мире с точки зрения вагонов-электростанций биогаза. Продажи этих автомобилей увеличились на 49 процентов в 2005. Есть больше чем 3000 автомобилей, бегущих на биогазе и 19 станциях дозаправки биогаза в городе одного только Göteborg. Самый большой в мире завод биогаза и первый поезд, бегущий на биогазе также, работают в Швеции. У завода, который будет построен в городе Göteborg, будет способность производства 1 600 кубических метров биогаза в час.

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Было продемонстрировано, что питаемые грузовики коммерчески доступного сверхпрочного природного газа производят более чем 90%-ое сокращение угарного газа (КО) и твердые примеси в атмосфере и больше чем 50%-ое сокращение окисей азота (NOx) по сравнению с общими грузовиками, жгущими дизельное топливо.

ЭТАНОЛ

Alcohols может использоваться в качестве жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания или как чистый алкоголь или смешан с бензином. Поэтому, у них есть потенциал, чтобы изменить и (или) увеличить поставку и использование топлива для транспорта в большинстве стран мира. Есть несколько широко доступного сырья, из которого может быть сделан алкоголь, и технология была успешно продемонстрирована во многих странах. У алкоголя есть благоприятные особенности сгорания - чистое горение и высокая работа с рейтингом октана. Из-за его особенностей и высоких цен на нефть, глобальное топливное производство этанола, более чем удвоенное между 2000 и 2005 (мировое потребление нефти увеличилось на 7 % в этот период).

СВОЙСТВА

Двигатели внутреннего сгорания, оптимизированные для операции на спиртовых топливах, являются на 20 процентов более энергосберегающими чем тогда, когда управляющийся на бензине, и двигатель, специально разработанный, чтобы бежать на этаноле, может быть на 30 процентов более эффективным. Кроме того, есть многочисленные экологические преимущества, особенно относительно низкого лидерства, CO2, SO2, макрочастиц, углеводородов и эмиссии КО.

Так как у этанола есть различные химические свойства чем бензин, он требует немного отличающейся обработки. Например, изменения этанола от жидкости до газа (испаряется) с меньшей готовностью чем бензин. Это означает, что в чистых (100%-ых) применениях этанола, холодные запуски могут быть проблемой. Однако, этот вопрос может быть решен посредством машинного дизайна и топливной формулировки. Изменения в машинном дизайне могут также учесть большую эффективность. Хотя один литр этанола имеет о двух третях энергетического содержания литра бензина, изменения в машинном дизайне могут учесть большую эффективность. Кроме того, так как этанол - органический продукт, должно там быть пролитие, он разложится более быстро и легко чем бензин.

ПРОИЗВОДСТВО

Этанол - самое важное спиртовое топливо и может быть произведен, преобразовывая содержание крахмала сырья для промышленности биомассы (например, зерно, картофель, свеклы, сахарный тростник, пшеница) в алкоголь. Процесс брожения - по существу тот же самый процесс, используемый, чтобы сделать алкогольные напитки. Здесь дрожжи и высокая температура используются, чтобы сломать сложный сахар в более простой сахар, создавая этанол. Есть относительно новый процесс, чтобы произвести этанол, который использует часть целлюлоз сырья для промышленности биомассы как деревья, травы и сельскохозяйственные траты. Целлюлоза - другая форма углевода и может быть разломана на более простой сахар. Этот процесс относительно нов и еще не коммерчески доступен, но потенциально может использовать намного более широкое разнообразие богатого, недорогого сырья для промышленности.

Сахарный тростник - самый большой в мире источник для брожения этанола. Это - один из большинства фотосинтетических эффективных заводов - фотосинтетическая эффективность на приблизительно 2.5 % на ежегодной основе при оптимальных сельскохозяйственных условиях. Дальнейшее преимущество состоит в том, что выжимки, побочный продукт производства сахарного тростника, могут использоваться в качестве топлива для производства электричества в некоторых средствах. Вершины и листья завода тростника могут также использоваться для производства электричества. Эффективный ликероводочный завод этанола, используя побочные продукты сахарного тростника может поэтому быть самостоятельным и также произвести излишек электричества.

Производство этанола брожением вовлекает четыре главных шага:

1. рост, урожай и поставка сырья в завод алкоголя;

2. предварительная обработка или преобразование сырья к основанию, подходящему для брожения к этанолу;

3. брожение основания к алкоголю, и очистки дистилляцией; и

4. обработка остатка брожения, чтобы уменьшить загрязнение и возвратить побочные продукты.

Технология брожения и эффективность улучшились быстро в прошлое десятилетие и подвергаются цепи технических новшеств, нацеленных на использование новых альтернативных материалов и сокращение затрат. Технические достижения окажут, однако, менее полное влияние на рост рынка чем доступность и затраты сырья для промышленности и стоимость конкурирующих жидких топливных вариантов.

Многие и различное сырье для производства биоэтанола могут быть удобно классифицированы в три типа:

1. сахар от сахарного тростника, сахарной свеклы и фруктов, которые могут быть преобразованы в этанол непосредственно;

2. крахмалы от зерна и корнеплодов, которые должны сначала гидролизироваться к способному к брожению сахару действием ферментов; и

3. целлюлоза от леса, сельскохозяйственные траты и т.д., которые должны быть преобразованы в сахар, используя или кислый или ферментативный гидролиз.

Последний процесс в настоящее время - новый на демонстрационной стадии и все еще рассмотренный неэкономным. Из главного интереса сахарный тростник, кукуруза, лес, маниока и сорго обыкновенное. Этанол также произведен из лактозы от ненужной сыворотки; например в Ирландии, чтобы произвести пригодный для питья алкоголь и также в Новой Зеландии, чтобы произвести топливный этанол. Проблемой все еще, чтобы быть преодоленной является сезонное производство зерновых культур, что означает, что довольно часто альтернативный источник, как должны находить, держит завод, управляющий круглогодичным раундом.

Урожай биотоплива отличается для различного сырья для промышленности вполне значительно (см. картину ниже). Сахарный тростник для производства этанола и пальмовое масло для биодизеля, кажется, производят большинство топлива за гектар.

В настоящее время, приблизительно 6 миллиардов литров этанола производятся каждый год в США. Во всем мире, способность брожения к топливному этанолу увеличилась восьмикратный с 1977 приблизительно до 20 миллиардов литров ежегодно. Латинская Америка, во власти Бразилии, является самой большой в мире производственной областью для этанола. Страны, такие как Бразилия и Аргентина уже производят большое количество, и есть много других стран, таких как Боливия, Коста-Рика, Гондурас и Парагвай, среди других, которые серьезно рассматривают выбор этанола. Спиртовые топлива также настойчиво преследовались во многих африканских странах, в настоящее время производящих сахар - Кения, Малави, Южная Африка и Зимбабве. Другие с большим потенциалом включают Маврикий, Свазиленд и Замбию. У некоторых стран есть модернизированная сахарная промышленность с низкими издержками производства. Главные цели крупномасштабного производства этанола: разнообразие промышленности сахарного тростника, сокращение энергетического импорта, лучшего использования ресурса, и косвенно, лучше экологическое управление. Эти условия, объединенные с относительно низким полным спросом на жидкое транспортное топливо, делают топливный этанол привлекательным в развивающихся странах. Глобальный интерес в топливном этаноле увеличился значительно за прошлые несколько лет из-за резкого увеличения цен на нефть. Другие причины увеличивают экологическую проблему и возможность решения некоторых более широких социально-экономических проблем, таких как использование пахотной земли и продовольственные излишки. В интересе развивающихся стран к спиртовым топливам произошел главным образом из-за низких сахарных цен на мировом рынке, и также по стратегическим причинам. Поскольку ценность этанола все более и более признается, все больше политики поддержать развитие и выполнение этанола, поскольку топливо вводится.

Главные Топливные Производители Этанола в 2005.

Производство (миллион литров)

Бразилия

16 500

Соединенные Штаты

16 230

Китай

2 000

Европейский союз

950

Индия

300

Издержки производства этанола и бензина (2006).

ЕВРО за литр эквивалентного бензина

Этанол от сахарного тростника (Бразилия)

0.20 - 0.30

Этанол от зерна (США)

0.30 - 0.50

Бензин (оптовая торговля)

0.30 - 0.55

Этанол от зерна (ЕС)

0.40 - 0.65

Этанол от целлюлозы

0.65 - 1.00

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Используя этанол даже в смесях низкого уровня (например. E10 - который является 10%-ым этанолом, 90%-ым бензином), может иметь экологические преимущества. Тесты показали, что E10 производит меньше угарного газа (КО), зеленовато-желтый диоксид (SO2) и углекислый газ (CO2) чем повторно сформулированный бензин (RFG). Однако E10 производит более изменчивые органические соединения (VOC), макрочастицы, и окись азота (NOx) эмиссия чем RFG. Более высокие смеси (E85, который является 15%-ым бензином), или даже чистый этанол-E100 - горят с меньше фактически всеми упомянутыми выше загрязнителями.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС

Энергетический баланс (энергия производила: входное отношение), отличается для различного сырья для промышленности. Согласно американским данным производство этанола является энергосберегающим, поскольку это приводит почти на 25 процентов к большему количеству энергии, чем используется в росте зерна, сборе урожая этого, и дистилляции этого в этанол. Новые результаты (2006) шоу, что топливный этанол зерна является энергосберегающим и приводит к энергетической продукции: входное отношение 1.5-1.6. Лучшие результаты могут быть достигнуты с этанолом от сахарного тростника или этанолом целлюлоз (см. стол ниже).

Сырье для промышленности

Продукция: Входное отношение

Ссылка

Этанол целлюлоз

2 - 36

2.62 Лоренца и Моррис

(5 +) САМКА

(10.31) Ван

(35.7) Elsayed и др.

Этанол (сахарный тростник)

2 - 8

(2.09) Gehua и др.

(8.3) Macedo и др.

Этанол (пшеница)

2 - 4

(2.05) ADEME/DIREM

(2.02-2.31) Elsayad и др.

(2.81-4.25) Gehua

Этанол (сахарные свеклы)

(1.85-2.21) Elsayad и др.

(2.05) ADEME/DIREM

Этанол (зерно)

1,5

(1.34) Shapouri 1995

(1.38) Ван 2005

(1.38) Лоренц и Моррис

(1.3-1.8) Ричардс

Бразилия

Так как это было сначала введено в 1975, бразильская Программа Этанола (ProAlcool) остается до настоящего времени самым большим коммерческим применением биомассы для выработки энергии и использования в мире. Это преуспело в том, чтобы демонстрировать техническую выполнимость крупномасштабного производства этанола от сахарного тростника и его использования, чтобы питать автомобильные двигатели.

Бразилия сначала использовала этанол в качестве транспортного топлива в 1903, и теперь имеет самую большую программу этанола в мире. Начиная с создания Национальной Программы ProAlcool в 1975, Бразилия произвела более чем 90 миллиардов литров этанола от сахарного тростника. В 2005 более чем 16 миллиардов литров были произведены, который заменял приблизительно 250 000 баррелей ввозимой нефти день.

В 1979 было почти 5 миллионов автомобилей, питаемых чистым этанолом и еще 9 миллионов управлений на 20-процентной смеси алкоголя и бензина. С 1976 до 1987 общий объем инвестиций в ProAlcool достиг 7 миллионов USD, и общие сбережения до сих пор для бразильской экономики достигли 400 миллиардов USD в импорте, которого избегают. В 1988 почти 100 % новых автомобилей были приведенным в действие этанолом. После снижения цены на нефть (ревут 20 USD/баррели) программа этанола в Бразилии уменьшилась значительно (не было почти никаких новых автомобилей этанола, проданных в 1997 и 1998. С "высокими" ценами на нефть более чем 40 USD/баррели (с 2005) был новый экономический стимул для расширения программы этанола. Сегодня Бразилия управляет почти 50 % их транспортных средств на чистом этаноле с остальными бегущими на смесях. 10%-ая смесь не требует никаких машинных модификаций вообще.

Кроме главной цели ProAlcool сокращения импорта нефти, другие цели программы были:

· защищать промышленность плантации сахарного тростника,

· увеличить использование внутренних возобновляемых источников энергии,

· развивать сектор средств производства алкоголя и технологию процесса для производства и использования технических спиртов,

· достигнуть большего социально-экономического и регионального равенства посредством расширения пригодных для обработки земель для производства алкоголя,

· поколение занятости.

Хотя ProAlcool был запланирован центрально, алкоголь произведен полностью частным сектором в децентрализованной манере. Программа ProAlcool ускорила темп технологического развития и уменьшила затраты в пределах сельского хозяйства и других отраслей промышленности. Бразилия развила модем и эффективное сельское хозяйство, способное к конкуренции с любым из его коллег за границей. Промышленность алкоголя теперь среди самых больших промышленных секторов Бразилии, и бразильские фирмы экспортируют технологию алкоголя во многие страны. Другая промышленность, которая расширилась очень из-за создания ProAlcool, является сектором химии этанола. Основанные на этаноле химические заводы являются более подходящими для многих развивающихся стран чем нефтехимические заводы, потому что они меньше по своим масштабам, требуют меньшего количества инвестиций, могут быть настроены в сельскохозяйственных областях и использовать сырье, которое может быть произведено в местном масштабе.

СОЦИАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ

Сельское создание рабочих мест было кредитовано как главная выгода ProAlcool, потому что производство алкоголя в Бразилии является очень трудоемким. Были созданы приблизительно 700 000 прямых рабочих мест с, возможно, три - четыре раза этим числом косвенных рабочих мест. Инвестиции, чтобы произвести одну работу в промышленности этанола изменяются между 12 000 USD и 22 000 USD, приблизительно в 20 раз меньше чем в химической промышленности, например.

ЕДИНИЦЫ

Энергетические Единицы

1 J (джоуль) = 1 Ws = 4,1868 cal

1 GJ (gigajoule) = 10⁹ J

1 TJ (terajoule) = 10¹² J

1 PJ (petajoule) = 10¹⁵ J

1 (час киловатта) кВтч = 3.600.000 джоуля

1 палец ноги (эквивалентная нефть тонны)

= 7,4 баррелей сырой нефти в основной энергии

= 7,8 баррелей в полном заключительном потреблении

= 1270 м. природного газа

= 2,3 метрических тонны угля *)

1 Mtoe (нефтяной эквивалент на миллион тонн) = 41.868 PJ

Власть

Электроэнергия обычно измеряется в ватте (W), киловатт (кВт), мегаватт (МВТ), и т.д.

Власть - энергетическая передача за единицу времени.

1 кВт =1000 W

1 МВТ = 1.000.000 W

1 GW = 1.000 МВТ

1 ТВТ = 1.000.000 МВТ

Власть (например, в W) может быть измерена в любом пункте вовремя, тогда как энергия (например, в кВтч) должна быть измерена во время определенного периода, например, секунда, час, или год.

Сокращения единицы

m = метр = 3,28 фута.

s = второй

h = час

W = Ватт

HP = лошадиная сила

J = Джоуль

cal = калория

палец ноги = тонны нефтяного эквивалента

Гц = Герц (циклы в секунду) 10^-12 = p pico = 1/1000.000.000.000

10^-9 = n nano = 1/1000.000.000

10^-6 = µ микро = 1/1000.000