Энергетическая ценность биотоплива
Энергосодержание биотоплива — это химическая энергия , содержащаяся в данном биотопливе, измеренная на единицу массы этого топлива, как удельная энергия , или на единицу объема топлива, как плотность энергии . Биотопливо — это топливо , произведенное из недавно живых организмов . Биотопливо включает биоэтанол, спирт, полученный путем ферментации — часто используемый в качестве добавки к бензину , и биодизель , который обычно используется в качестве добавки к дизельному топливу. Удельная энергия — это энергия на единицу массы , которая используется для описания химического энергосодержания топлива, выраженного в единицах СИ как джоуль на килограмм (Дж/кг) или эквивалентных единицах. [1] Плотность энергии — это количество химической энергии на единицу объема топлива, выраженное в единицах СИ как джоуль на литр (Дж/л) или эквивалентных единицах. [2]
Энергия и CO22производство обычных видов биотоплива
В таблице ниже приведены записи о популярных веществах, которые уже используются для получения энергии или обсуждаются для такого использования.
Во втором столбце показана удельная энергия — содержание энергии в мегаджоулях на единицу массы в килограммах , полезная для понимания энергии, которую можно извлечь из топлива.
В третьем столбце таблицы указана плотность энергии , т.е. содержание энергии на литр объема, что полезно для оценки пространства, необходимого для хранения топлива.
Последние два столбца посвящены углеродному следу топлива. Четвертый столбец содержит долю CO2 , выделяемого при преобразовании топлива в энергию, по отношению к его начальной массе, а пятый столбец содержит количество энергии, вырабатываемой на килограмм произведенного CO2 . Как правило, более высокое число в этом столбце лучше для окружающей среды. Но эти числа не учитывают другие парниковые газы, выделяемые при сжигании, производстве, хранении или транспортировке. Например, метан может иметь скрытые экологические издержки, которые не отражены в таблице. [1]
| Тип топлива | Удельная энергия ( МДж /кг) | Плотность энергии ( МДж / л ) | Газ CO 2 , полученный из использованного топлива (кг/кг) [nb 1] | Энергия на CO 2 ( МДж /кг) |
|---|---|---|---|---|
| Твердое топливо | ||||
| Багасса ( стебли тростника ) | 9.6 | ~ + 40 % ( C6H10O5 ) n + 15 % ( C26H42O21 ) n + 15 % ( C9H10O2 ) n 1,30 | 7.41 | |
| Шелуха (семенные оболочки) | 14.6 | [Пожалуйста, введите здесь средний состав] | ||
| Навоз / Навоз животных | [2] 10–[3] 15 | [Пожалуйста, введите здесь средний состав] | ||
| Сушеные растения (C 6 H 10 O 5 ) n | 10–16 | 1,6–16,64 | ЕСЛИ 50 % ( C6H10O5 ) n + 25 % ( C26H42O21 ) n + 25 % ( C10H12O3 ) n 1,84 | 5.44-8.70 |
| Древесное топливо (C 6 H 10 O 5 ) n | 16–21 | [4] Архивировано 13 февраля 2007 г. на Wayback Machine 2.56–21.84. | ЕСЛИ 45 % ( C6H10O5 ) n + 25 % ( C26H42O21 ) n + 30 % ( C10H12O3 ) n 1,88 | 8.51–11.17 |
| Древесный уголь | 30 | 5.4–6.6 | 85–98% углерода + летучие органические соединения + зола 3,63 | 8.27 |
| Жидкое топливо | ||||
| Пиролизное масло | 17.5 | 21.35 | варьируется | варьируется |
| Метанол (CH3 - OH) | 19.9–22.7 | 15.9 | 1.37 | 14.49–16.53 |
| Этанол (CH3 - CH2 - OH) | 23,4–26,8 | 18.4–21.2 | 1.91 | 12.25–14.03 |
| Экален | 28.4 | 22.7 | 75%C 2 H 6 O + 9%C 3 H 8 O + 7%C 4 H 10 O + 5%C 5 H 12 O + 4%Hx 2,03 | 14.02 |
| Бутанол (CH 3 -(CH 2 ) 3 -OH) | 36 | 29.2 | 2.37 | 15.16 |
| Толстый | 37.656 | 31.68 | С 55 Н 104 О 6 | |
| Биодизель | 37.8 | 33,3–35,7 | ~2.85 | ~13.26 |
| Подсолнечное масло ( C18H32O2 ) | [5] 39,49 | 33.18 | ( 12% (C 16 H 32 O 2 ) + 16% (C 18 H 34 O 2 ) + 71% (LA) + 1% (АЛК) )2,81 | 14.04 |
| Касторовое масло ( C18H34O3 ) | [6] 39,5 | 33.21 | ( 1% PA + 1% SA + 89,5% ROA + 3% OA + 4,2% LA + 0,3% ALA )2,67 | 14.80 |
| Оливковое масло ( C18H34O2 ) | 39.25–39.82 | 33–33.48 | ( 15% (C 16 H 32 O 2 ) + 75% (C 18 H 34 O 2 ) + 9% (LA) + 1% (АЛК) )2,80 | 14.03 |
| Газообразное топливо | ||||
| Метан ( CH4 ) | 55–55,7 | (Сжиженный) 23,0–23,3 | ( Утечка метана вызывает парниковый эффект , в 23 раза превышающий парниковый эффект CO2 ) 2,74 | 20.05–20.30 |
| Водород ( H2 ) | 120–142 | (Сжиженный) 8,5–10,1 | ( Утечка водорода слегка катализирует разрушение озонового слоя ) 0.0 | |
| Ископаемое топливо (сравнение) | ||||
| Уголь | 29,3–33,5 | 39,85 – 74,43 | ( Не считая: CO , NOx , сульфаты и твердые частицы ) ~3,59 | ~8.16–9.33 |
| Сырая нефть | 41.868 | 28–31,4 | (Не считая: CO, NO x , сульфаты и твердые частицы) ~3,4 | ~12.31 |
| Бензин | 45–48,3 | 32–34,8 | (Не считая: CO, NO x , сульфаты и твердые частицы) ~3,30 | ~13.64–14.64 |
| Дизель | 48.1 | 40.3 | (Не считая: CO, NO x , сульфаты и твердые частицы) ~3,4 | ~14.15 |
| Природный газ | 38–50 | (Сжиженный) 25,5–28,7 | ( Этан , пропан и бутан не считая: CO, NOx и сульфаты) ~3.00 | ~12.67–16.67 |
| Этан (CH 3 -CH 3 ) | 51.9 | (Сжиженный) ~24,0 | 2.93 | 17.71 |
| Ядерное топливо (сравнение) [nb 2] | ||||
| Уран -235 ( 235U ) | 77,000,000 | (Чистый)1,470,700,000 | [Больше для более низкой концентрации руды . ( Добыча , Переработка , Перемещение )] 0.0 | ~55 [4] – ~90 [3] |
| Ядерный синтез ( 2H - 3H ) | 300,000,000 | (Сжиженный)53,414,377.6 | ( Водород морского дна - Добыча изотопов - Зависит от метода ) 0,0 | |
| Хранение энергии на топливных элементах (сравнение) | ||||
| Прямой метанол | 4.5466 | [7] Архивировано 11 сентября 2005 г. на Wayback Machine 3.6 | ~1.37 | ~3.31 |
| Протонный обмен (НИОКР) | до 5,68 | до 4,5 | (Топливо IFF перерабатывается) 0.0 | |
| Гидрид натрия (НИОКР) | до 11.13 | до 10.24 | (Бутылка для переработки оксида натрия) 0,0 | |
| Аккумуляторная батарея для хранения энергии (сравнение) | ||||
| Свинцово-кислотный аккумулятор | 0,108 | ~0.1 | (Допуск глубокого цикла 200–600) 0,0 | |
| Никель-железный аккумулятор | [8] 0,0487–0,1127 | 0,0658–0,1772 | (срок службы <40 лет ) (устойчивость к циклам 2–3 тыс. при отсутствии эффекта памяти ) 0,0 | |
| Никель-кадмиевый аккумулятор | 0,162–0,288 | ~0,24 | (Допуск цикла 1000–1,5000, если нет эффекта памяти) 0,0 | |
| Никель-металлгидрид | 0,22–0,324 | 0,36 | (300–500 циклов устойчивости, если нет эффекта памяти) 0,0 | |
| Супер-железная батарея | 0,33 | [9] (1,5 * NiMH ) 0,54 | [10] (~300 устойчивость к глубокому циклу) 0,0 | |
| Цинк-воздушная батарея | 0,396–0,72 | [11] 0,5924–0,8442 | (Подлежит вторичной переработке путем переплавки и смешивания, не подлежит повторной зарядке) 0,0 | |
| Литий-ионный аккумулятор | 0,54–0,72 | 0,9–1,9 | (Срок службы 3–5 лет) (Допуск на глубокий цикл 500–1 тыс. циклов) 0,0 | |
| Литий-ионный-полимерный | 0,65–0,87 | (1,2 * литий-ионный )1,08–2,28 | (Срок службы 3–5 лет) (Допустимая глубина цикла 300–500) 0,0 | |
| Литий-железо-фосфатная батарея | ||||
| DURACELL Цинк–Воздух | 1,0584–1,5912 | 5.148–6.3216 | (Срок годности 1–3 года) (Подлежит вторичной переработке, но не подлежит повторной зарядке) 0,0 | |
| Алюминиевая батарея | 1,8–4,788 | 7.56 | (срок службы 10–30 лет) (устойчивость к глубокому циклу 3 тыс.+) 0,0 | |
| PolyPlusBC Li-Aircell | 3,6–32,4 | 3.6–17.64 | (Может быть перезаряжаемым) (Может быть утечка сульфатов) 0.0 | |
Примечания
- ^ В то время как все коэффициенты выхода CO 2 газа рассчитываются с погрешностью менее 1% (предполагая полное окисление содержания углерода в топливе), коэффициенты, которым предшествует тильда (~), указывают на погрешность до (но не более) 9%. Перечисленные коэффициенты не включают выбросы от выращивания топливных растений / добычи , очистки/переработки и транспортировки. Доступность топлива обычно составляет 74–84,3% NET от источника энергетического баланса.
- ^ В то время как деление урана-235 ( 235 U) не производит газ CO 2 напрямую, косвенные процессы сжигания ископаемого топлива при добыче , измельчении , очистке , перемещении и утилизации радиоактивных отходов и т. д. концентраций руды промежуточного и низкого качества производят некоторое количество углекислого газа. Исследования различаются относительно того, сколько углекислого газа выбрасывается. Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата сообщает, что ядерная энергетика производит приблизительно 40 г CO 2 на киловатт-час (11 г/МДж, что эквивалентно 90 МДж/кг CO 2 -экв.). [3] Метаанализ ряда исследований выбросов CO 2 в течение жизненного цикла ядерной энергетики, проведенный академиком Бенджамином К. Совакулом, показывает, что ядерная энергетика в среднем производит 66 г CO 2 на киловатт-час (18,3 г/МДж, что эквивалентно 55 МДж/кг CO 2 -экв.). [4] Один австралийский профессор утверждает , что ядерная энергетика производит эквивалентные выбросы CO2 на МДж чистой выходной энергии электростанции, работающей на природном газе . Проф . Марк Дизендорф, Институт исследований окружающей среды, Университет Нового Южного Уэльса.
Урожайность обычных культур, связанных с производством биотоплива
Эта таблица нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2014 г. ) |
 | Эта таблица может потребовать очистки для соответствия стандартам качества Википедии . Конкретная проблема: необходимо объяснение методологии. ( Декабрь 2014 ) |
| Обрезать | Масло (кг/ га ) | Масло ( л / га ) | Нефть (фунт/ акр ) | Нефть ( галлон США / акр ) | Масло в семенах [nc 1] (кг/100 кг) | Диапазон плавления (°C) | Йодное число | Цетановое число | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Масло/ Жир | Метиловый эфир | Этиловый эфир | ||||||||
| Арахис | (Ядро)42 | |||||||||
| Копра | 62 | |||||||||
| Сало | 35–42 | 16 | 12 | 40–60 | 75 | |||||
| сало | 32–36 | 14 | 10 | 60–70 | 65 | |||||
| Кукуруза (маис) | 145 | 172 | 129 | 18 | -5 | -10 | -12 | 115–124 | 53 | |
| кешью орех | 148 | 176 | 132 | 19 | ||||||
| Овес | 183 | 217 | 163 | 23 | ||||||
| Люпин | 195 | 232 | 175 | 25 | ||||||
| Кенаф | 230 | 273 | 205 | 29 | ||||||
| Календула | 256 | 305 | 229 | 33 | ||||||
| Хлопок | 273 | 325 | 244 | 35 | (Семя)13 | -1 – 0 | -5 | -8 | 100–115 | 55 |
| Конопля | 305 | 363 | 272 | 39 | ||||||
| Соя | 375 | 446 | 335 | 48 | 14 | -16 – -12 | -10 | -12 | 125–140 | 53 |
| Кофе | 386 | 459 | 345 | 49 | ||||||
| Льняное семя (лён) | 402 | 478 | 359 | 51 | -24 | 178 | ||||
| Фундук | 405 | 482 | 362 | 51 | ||||||
| Молочай | 440 | 524 | 393 | 56 | ||||||
| Семена тыквы | 449 | 534 | 401 | 57 | ||||||
| Кориандр | 450 | 536 | 402 | 57 | ||||||
| Горчичное семя | 481 | 572 | 430 | 61 | 35 | |||||
| Камелина | 490 | 583 | 438 | 62 | ||||||
| кунжут | 585 | 696 | 522 | 74 | 50 | |||||
| Сафлор | 655 | 779 | 585 | 83 | ||||||
| Рис | 696 | 828 | 622 | 88 | ||||||
| Тунговое масло | 790 | 940 | 705 | 100 | -2.5 | 168 | ||||
| Подсолнухи | 800 | 952 | 714 | 102 | 32 | -18 – -17 | -12 | -14 | 125–135 | 52 |
| Какао (какао) | 863 | 1,026 | 771 | 110 | ||||||
| Арахис | 890 | 1,059 | 795 | 113 | 3 | 93 | ||||
| Опийный мак | 978 | 1,163 | 873 | 124 | ||||||
| Рапс | 1000 | 1,190 | 893 | 127 | 37 | -10–5 | -10–0 | -12 – -2 | 97–115 | 55–58 |
| Оливки | 1,019 | 1,212 | 910 | 129 | -12 – -6 | -6 | -8 | 77–94 | 60 | |
| Бобы клещевины | 1,188 | 1,413 | 1,061 | 151 | (Семя)50 | -18 | 85 | |||
| Орехи пекан | 1,505 | 1,791 | 1,344 | 191 | ||||||
| Жожоба | 1,528 | 1,818 | 1,365 | 194 | ||||||
| Ятрофа | 1,590 | 1,892 | 1,420 | 202 | ||||||
| Орехи макадамия | 1,887 | 2,246 | 1,685 | 240 | ||||||
| бразильские орехи | 2,010 | 2,392 | 1,795 | 255 | ||||||
| Авокадо | 2,217 | 2,638 | 1,980 | 282 | ||||||
| Кокос | 2,260 | 2,689 | 2,018 | 287 | 20–25 | -9 | -6 | 8–10 | 70 | |
| Китайский жир [nc 2] | 4,700 | 500 | ||||||||
| Масличная пальма | 5000 | 5,950 | 4,465 | 635 | 20–(Кернал)36 | 20–40 | -8–21 | -8–18 | 12–95 | 65–85 |
| Водоросли | 95,000 | 10 000 [ необходима ссылка ] | ||||||||
| Обрезать | Масло (кг/ га ) | Масло ( л / га ) | Нефть (фунт/ акр ) | Нефть ( галлон США / акр ) | Масло в семенах (кг/100 кг) | Диапазон плавления (°C) | Йодное число | Цетановое число | ||
| Масло/ Жир | Метиловый эфир | Этиловый эфир | ||||||||
Примечания
- ^ Типичное извлечение масла из 100 кг масличных семян
- ^ Китайский жир (Sapium sebiferum или Tradica Sebifera) также известен как «Попкорновое дерево» [5]
Смотрите также
Ссылки
- ^ Кеннет Э. Хеселтон (2004), «Справочник оператора котла». Fairmont Press, 405 страниц. ISBN 0881734357
- ^ "Две крышки единиц СИ и префиксы СИ". Руководство NIST по системе СИ . Получено 25.01.2012 .
- ^ ab Межправительственная группа экспертов по изменению климата (2007). "4.3.2 Ядерная энергия". Четвертый оценочный доклад МГЭИК: Изменение климата 2007, Рабочая группа III по смягчению последствий изменения климата . Получено 2011-02-07 .
- ^ ab Бенджамин К. Совакул. Оценка выбросов парниковых газов от ядерной энергетики: критический обзор. Энергетическая политика , т. 36, 2008, стр. 2950.
- ^ Использовано с разрешения The Global Petroleum Club.
