生物质能高效产热领域的现状，挑战和前景 |
您所在的位置：网站首页 › 生物质能的应用实例 › 生物质能高效产热领域的现状，挑战和前景 |
生物质能高效产热领域的现状，挑战和前景
|
图：生物质能远程区域供热 除了大型的生物质能热电联产设备外，近年来在德国市场上一些规模较小的热电联产设备也纷纷投入了市场，这里使用的固体生物燃料会通过热化学气化技术来处理，在德国的供热系统中，直接使用沼气和生物质燃油的比例并不高，因此这里不做详细叙述。与大型的生物质能供热厂相反，这些微型热电联产机组的主要目的是发电，但发电同时产生的有效余热也被用来满足用户的热需求，在政府各项补贴政策的推动下，近年来已经广泛应用到了很多家庭，写字楼以及工业生产中去，并激发出了很多商业模式。 生物质能产热领域的挑战 虽然生物质能产热领域在过去的几年里发展迅速，但在诸多方面仍然面临着挑战： 生物质原料的有限性。虽然生物质能属于可再生能源，但随着全球人口的增长，人类对食物、饲料肥料和生物质材料的需求正在不断增加，此外，由于开发限制以及自然保护等的原因，对生物质可用区域也有一定的预期限制，生物质将在未来的价格会上涨，从而影响到生物质能在能源供应领域的应用，如何合理分配这些有限的生物质原料是一个需要解决的问题。 来自其他可再生能源技术的竞争。随着住宅建筑供暖效率的提高（例如通过隔热和控制通风可节省高达80％的成本），以及太阳能，环境能（地源热泵、水源热泵、空气源热泵等）和可再生能源余电产热应用的不断扩张，势必会对未来生物质能产热技术产生挤压的影响，如何提升生物质能在供热领域的竞争性，占据更多的市场比例，开发出更多的商业模式，需要做好应战准备。 高质量生物质原料的短缺。生物质原料不仅可以作为食物和能源材料，还可以用来解决由化石能源作为各种材料来源造成的污染问题。例如生物塑料即有机塑料，是由来自于淀粉或微生物群等生物质原料生产的环保材料，预计到2020年生物塑料可占塑料市场的25%以上。得益于技术的改进，这些高质量的生物质材料未来会被广泛应用于汽车，医疗和电子行业，很多国家也相继出台政策激励在材料领域的转型。出于经济性的考量，会导致高质量的生物质越来越多地从能源使用转向更有价值的材料使用，这也成为了生物质在产热领域的挑战之一。 供暖需求下降。随着温室效应的日益加剧，全球变暖将导致供冷需求的增加，相应地供暖需求的比例也会下降，对生物质能供热也会产生一定的影响。 日益严格的排放要求。尽管生物质原料尤其是生物能作物可以帮助减少或抵消温室气体的排放，但科学研究发现，与石油相比，不同的生物燃料在温室气体平衡的作用差异很大，视生产原料和加工燃料所使用的方法不同，一些作物甚至比化石燃料产生的温室气体还要多，例如氮肥释放的氧化亚氮这种温室气体，其损害是二氧化碳的30倍。因此未来各国对于生物质燃烧的排放要求也越来越严格。以上挑战对于生物质产热来说，意味着要采用更高技术的设备，不仅是在工厂、工业园区的供热设备上，也包括居民社区的供暖设备，更高效的热电联产机组等等。总的来说，最终还是需求决定了生物质能的应用。而生物质能应用的关键在于效率的提高、排放的减少以及如何更好的集成到可再生能源供应系统中等等。 生物质能产热领域的前景 短期预测（未来5年）工业界和研究机构之间会密切合作，使用CFD（计算流体力学）进行有针对性的燃烧室优化，使用改进的传感器（例如针对一氧化碳或者碳氢化合物的传感器）改进燃烧控制，进一步整合次级粉尘和减排措施，发展中央控制的供热网络，从而既可以减少排放，又可以提高建筑物和附近地区的供热效率。 通过成本高，但质量也高的一些材料处理方式例如分选，洗涤，混合，压实，将促进日益不均匀的生物质的可用性。由于生物质和生物质原料应用的多样性，在不能保证足够的生物质能原料的情况下，能够使用多种生物质原料，以及既使用生物质原料也可以使用其他能源的设备会得到进一步的研发。 长期预测（未来5年以后）与其他可再生能源相比，生物质能的成本太高从而无法提供基本的热负荷。因此，将来，生物质能必须进一步提升效率，缩小工业中高温热量的供热缺口，同时向电网提供稳定电网的平衡资源。具有高发电比例和高灵活性的小型微型制热设备是目前的一大研究趋势。此外，从综合能源系统的角度出发，未来能够优化拥有不同供应商、用户的热/电网络的控制设备、系统和算法等也是一大热点，这些系统在运行时间方面有高度的灵活性，可以尽可能地适应电热的需求，可以归类为智能化生物质能供热，即Smart-Biomass-Heat。
图：Smart-Biomass-Heat的一个假想设计 总结 未来能源社会彻底转型为100％可再生能源时，热能将由比今天更高比例的太阳能热、热泵和废热产生的环境热、以及多余的电热组成，但各种生物质能解决方案也将为建筑物的稳定，安全和低排放的供暖/制冷供应方面继续做出重大贡献。尤其是那些原本难以使用的生物残留物和废料会因为生物质能被再次大量利用，同时也可以解决高热需求的问题，在工业领域中也会产生更多的应用案例。此外，通过生物质-制热-制冷-发电的耦合与更好的系统控制，生物质能将会在提升供热领域可再生能源系统的稳定性方面扮演更重要的角色。 参考资料 https://www.ruralenergy.co.uk/product/biomass-chp Dr. Volker Lenz，Effiziente Wärme aus Biomasse – Stand, Herausforderungen und Perspektiven 联合国粮食及农业组织WFO，生物能源：前景、风险和机遇 BETA实验室，生物塑料的世界 https://rwt-jagdt.de/cms/website.php?id=/de/index/vertrieb/fernwaerme_uebergabestationen.htm 声明：此资讯系转载自合作媒体或互联网其它网站，本公号登载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考。 返回搜狐，查看更多 |
【本文地址】
今日新闻 |
推荐新闻 |