生物能源经济模型的新视角

生物能源虽然比化石燃料在环境上更清洁，更具可持续性，但从历史上看，它太耗能了，无法生产-从经济角度来看，这是一个很大的负面影响。

荷兰的现代沼气厂，使用甜菜浆

但是，明尼苏达大学最近进行的有关将太阳能热能与生物质气化相结合以生产天然气替代品的生物能源研究表明，一种具有成本竞争力的经济模型现在可能行得通。

据《科学日报》报道，明尼苏达大学的一项新研究研究了生产天然气替代产品的太阳能加热生物质气化技术的财务可行性，得出的结论是，即使面对历史上较低的天然气价格，结合使用这些可再生资源也具有经济意义。

这是关于生产经济学的细节：在传统的生物质气化中，生物质原料的20％至30％被燃烧以产生热量。但是，如果所需的热能由集中的太阳能源提供，则所有生物质都可以转化为有用的合成气。

明尼苏达大学环境研究所的《可再生能源与环境倡议》资助了该研究，该研究发表在《生物质和生物能源》上。

开发了一种财务可行性度量标准，以确定天然气的收支平衡价格，所产生的合成气可在该价格下获利。研究结果表明，太阳能加热的生物质气化系统在天然气价格为每吉焦耳4.04美元至10.90美元（能量含量的度量标准为焦耳）的情况下可能会收支平衡，具体取决于配置。

关于气化

据生物质能中心（BEC）称，气化气被称为“生产气”或产品气。用于产生这些气体的原料包括原始木材，能源作物（目前为玉米，即乙醇），农业残留物以及工业废物和副产品。

2011年，世界范围内严重的粮食短缺被归咎于广泛种植玉米以生产乙醇，据世界银行2010年估计，由于粮食价格上涨，有4400万人处于贫困线以下。结果，世界银行行长罗伯特·佐利克（Robert Zoellick）呼吁世界“首先把食物放在第一位”，即使用生物燃料，例如，这种燃料占美国玉米使用量的40％，这是生物燃料面临的问题的一个例子。行业。

取决于原料，气体的精确特性将取决于气化参数，包括温度以及所使用的氧化剂。BEC报告说，如果氧化剂是空气，其中的生产气体中也将包含氮气（N2）或蒸汽或氧气，则报告的气化可追溯到19世纪。

气化并不是一项新技术，它最初是在1800年代开发的，是用于生产用于照明和烹饪的城市煤气的工艺。在第二次世界大战期间，由于燃料短缺，小型气化炉也被用于为内燃机车辆提供动力。

气化技术用途：

集中供热，区域供暖或过程供热应用中的热水用于发电或原动力的蒸汽作为产生电或原动力的系统的一部分使用内燃机的运输

“虽然向生物质气化设施中增加太阳能发电的成本可以达到工厂总资本成本的三分之一，但可以避免传统工厂所需的其他设备，并且每吨生物质产生的合成气量是一个主要的可变成本明尼苏达大学前食品，农业和自然资源科学学院的学生汤姆·尼克森说。

“ 2014年美国天然气的平均价格为每千兆焦耳4.80美元，在这四种模型中，有两种在经济上具有竞争力，”北星可持续企业倡议主任，IonE驻地研究员和CFANS教员蒂莫西·史密斯（Timothy Smith）说。

尽管政府的鼓励措施可以大大减少与能源市场波动有关的风险，但证明差距并非无法克服，这是朝着环境友好型能源解决方案迈出的重要一步。Smith补充说：“利用太阳能技术从每英亩生物质中获取更多的能量可以减少对生产该生物质的景观的影响。”

目前尚无商业工厂，但本研究中建模的技术是在明尼苏达大学太阳能实验室的简·戴维森（Jane Davidson）和科学与工程学院首席研究科学家布兰登·海瑟薇（Brandon Hathaway）的指导下开发的。

Hathaway表示：“我们新颖的气化方法已在台架上证明了其优势，并且我们的3 kW原型机正在明尼苏达大学的高通量太阳模拟器中进行测试。”

戴维森补充说：“随着我们扩大流程并朝着阳光测试的方向前进，我们希望找到行业合作伙伴加入我们的下一步。”

照片来源：通过Shutterstock在荷兰的现代沼气厂