- 生態能源技術
- 肖波 魏泉源 李建芬
- 1681字
- 2019-03-20 15:11:00
2.2 能源的數量概念
能源的數量表現在能源的儲量上。人們習慣把能源分為可再生能源(如生物質能、風能、太陽能、水能、地熱能和海洋能等)和非可再生能源(如天然氣、石油、煤等化石燃料),這種分類方法在某種程度上依賴于能源的存儲量。
2.2.1 化石燃料的儲量
煤、石油、天然氣等化石能源作為人類生存和發展的重要物質基礎,推動19~21世紀近200年來人類文明的進步以及經濟社會發展。但是,人類對化石能源的巨大消耗和化石能源的不可再生性,使得化石能源正在漸漸走向枯竭。
據美國地質局估算,全世界最終可采石油儲量為3萬億桶。由此推算,在2030年,世界石油產量的頂峰將會出現。由于剩余儲量開采難度持續增大,石油產量會迅速下降。世界煤炭總可采儲量大致為8475×108t。長期來看,雖然世界煤炭可采儲量保持相對穩定,但還是表現出下降的趨勢。按照目前的消費水平,最多只能維持大約200年的時間。而世界天然氣總儲量大致為177×1012m3。假設年開采量保持在2.3×1012m3,那么天然氣將會在80年內枯竭。
對我國而言,化石類能源的探明總儲量大約為7500×108t標準煤,雖總量比較大,但人均能源擁有量卻遠低于世界的平均水平。天然氣、石油、煤炭人均剩余可采儲量分別只占有世界平均水平的7.05%、7.69%和58.6%。我國的能源生產在近幾年來一直保持著高速增長的勢頭。2006年,我國能源生產總量大約為20.6×108t標準煤。其中煤炭的比重高達76.4%,原油的比重下降至12.6%,而天然氣則占3.3%。我國煤炭儲存量比較豐富,但從中長期來看,仍面臨著諸如運輸條件、勘探水平、安全因素、賦存條件等多方面因素的限制,能被有效開發利用的煤炭資源量明顯不足。
2.2.2 生態能源的儲量
相對于化石燃料的存儲量的有限性和不可再生性,可再生的生態能源具有取之不盡、用之不竭、不斷再生、永續利用的優勢。
以生物質能為例,地球上的植物每年通過光合作用固定的碳達2×1011t,含能量高達3×1021J,等同于全世界年耗能量的10倍。我國生物質資源種類繁多,理論上生物質資源大約為50×108t。我國生物質能源主要包括農林產品加工業廢棄物及農業廢棄物、城鎮生活垃圾、人畜糞便、薪柴等。近幾年來,由于能源植物具有持續穩定性強、環境友好、可再生性好、安全性高、改善生態環境、成本較低和易于普及推廣等優點,所以對其進行種植和利用技術的研究漸漸成為熱點。
能源植物通常指那些具有合成較高還原性烴能力、利用光能效率高、可產生接近石油成分和替代石油使用產品的植物,還包括富含油脂的植物。目前,中國能源植物資源種類繁多,主要的科屬有桃金娘科、夾竹桃科、大戟科、樟科、山茱萸科、大風子科、菊科、豆科和蘿藦科等。其中,綠玉樹、續隨子、烏桕、蓖麻、麻風樹、黃連木、光皮樹、油楠和油桐9種生物質燃料油木本能源植物在中國中南部等地廣泛分布,可以實現規模化利用。據估算,在2020年,中國幾種主要能源植物有年產液體燃料大約5.0×107t的潛力,其中生物柴油2400萬余噸,乙醇燃料2800萬余噸。
同時,能源植物的適應能力較強,可以在鹽堿地、石漠化、沙漠化等退化的土壤中生存。這在一定程度上擴充了能源植物的可種植面積,增強了能源植物的可利用性。
能源的數量概念體現于能源儲量的大小。而能源的儲量是評價能源品質的一個必要考慮條件。
2.2.3 生態能源與化石能源的比較
生態能源是可再生能源,其儲量是無限,具有來源廣泛、分布并非高度密集而是分散等特點,而且能源密度小。這些特點決定了生態能源并不易于存儲和能源轉化。相比之下,化石能源貯存比生態能源要集中,主要原因是化石能源的能源密度大。由于化石能源不可再生,且其燃燒利用會對環境排放NOx、SO2、顆粒物等污染物,化石能源資源不僅儲量越來越短缺,由此而產生的環境問題也越來越嚴峻。
生存和發展是人類面臨的兩大基本問題,生存問題的關鍵是農業,所以農業是發展的基礎;發展問題的關鍵是能源,能源是發展的先導。隨著化石能源儲量的不斷減少和能源需求的日益增加,生態能源代替化石能源成為一種不可避免的趨勢。發展生態能源是解決能源問題的最終途徑。當前研究和發展生態能源的主導思想是力求“改進技術、降低成本”,謀求最終取代或替代化石能源。但在現階段,更重要的是依據各類能源的質量、數量、實施優勢互補,綜合發揮各不同性質能源的作用。