生物發電

生物發電

一種發電方式
生物質能屬于低碳能源,對于逐步改變我國以化石燃料為主的能源結構具有重要作用。生物發電是指生物利用自身的一種特殊化合作用而産生的電能,人類可将生物所發出的電能進行收集、轉化成為一種新的生物能源。
    中文名:生物發電 外文名:Biomass power 别名: 基本概念:包括植物、動物排洩物 領域:能源 能源意義:生物質是僅次于煤炭

簡介

生物質是植物通過光合作用生成的有機物,包括植物、動物排洩物,垃圾及有機廢水等,是生物質能的載體,是唯—一種可儲存和可運輸的可再生能源。從化學的角度上看,生物質的組成是C-H化合物,它與常規的礦物能源如石油、煤等是同類,(煤和石油都是生物質經過長期轉換而來的),所以它的特性和利用方式與礦物燃料有很大的相似性,可以充分利用已經發展起來的常規能源技術開發利用生物質能,這也是開發利用生物質能的優勢之一 。

能源意義

生物質是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源,在整個能源系統占有重要地位生物質能一直是人類賴以生存的重要能源之一,就其能源當量而言,是僅次于煤、油、天然氣而列第四位的能源,在世界能源消耗中,生物質能占總能耗的14%,但在發展中國家占40%以上。廣義的生物質能包括一切以生物質為載體的能量,具有可再生性。據估計,全球每年水、陸生物質産量的熱當量為3×1012焦左右,是全球總能耗量的10倍;據有關專家預測,生物質能在未來能源結構中具有舉足輕重的地位,采用新技術生産的各種生物質替代燃料,主要用于生活、供熱和發電等方面。

中國優勢

我國生物質能資源相當豐富,僅各類農業廢棄物(如稭稈等)的資源 量每年即有3.08億噸标煤,薪柴資源量為1.3億噸标煤,加上糞便、城市垃圾等,資源總量估計可達6.5億噸标煤以上。在今後相當長一個時期内,人類面臨着經濟增長和環境保護的雙重壓力,因而改變能源的生産方式和消費方式,用現代技術開發利用包括生物質能在内的可再生能源資源,對于建立持續發展的能源系統,促進社會經濟的發展和生态環境的改善具有重大意義 。

環保效益

從環境效益上看,利用生物質可以實現CO2歸零的排放,從根本上解決能源消耗帶來的溫室效應問題。随着全球環境問題的日益嚴重,各國主要關心的是生物質能對減少CO2排放上的作用,加上發展速生能源作物有利于改善生态環境,不會遺留有害物質或改變自然界的生态平衡,對今後人類的長遠發展和生存環境有重要意義,所以國際上很多國家大都把生物質能利用技術作為一種重要的未來源技術來發展,有的國家,像瑞典等歐洲國家把生物質能作為替代核能的首要選擇,對生物質能的研究越來越重視。

中國的生物質能極為豐富,每年的稭杆量約6.5億噸,到2010年将達7.26億噸,相當于4--5億噸标煤。柴薪和林業廢棄物數量也很大,林業廢棄物(不包括炭薪林),每年約達3700m3,相當于2000萬噸标煤。如果考慮日益增多的城市垃圾和生活污水、禽畜糞便等其他生物質資源,我國每年的生物質資源達6億噸标煤以上,扣除了一部分做飼料和其他原料,可開發為能源的生物質資源達3億噸多噸标煤,而随着農業和林業的發展,特别是随着速生炭薪林的開發推廣,我國的生物質資源将越來越多,有非常大的開發和利用潛力。

低碳能源

生物質能屬于低碳能源,對于逐步改變我國以化石燃料為主的能源結構具有重要作用。我國的能源生産及消費結構的共同特點是:煤炭在能源結構中長期占絕對主導地位,一般占70%以上;石油、天然氣、水電等優質能源在一次能源中的比重一直在25%左右,而且随着能源供應量的增長優質能源比重近年來還有所下降。從不同地區的能源消費結構來看,由于沿海與内地經濟發展水平的差異,且受運輸和環境保護的制約,其能源結構也在不斷優化。

新型能源

能源危機以後,工業發達國家曾研究發展能源林來替代礦物燃料的技術。因為,生物質資源量豐富且可以再生,其含硫量和灰分都比煤低,而含氫量較高,因此比煤清潔。若把它變成氣體或液體燃料,使用起來清潔、方便。此外,礦物燃料在燃燒過程中,排放出CO氣體,在大氣層中不斷積累,溫室氣體在大氣中的濃度不斷增加,導緻氣候變暖,而生物質既是低碳燃料,又由于其生産過程中吸收CO成為溫室氣體的彙(Sink),因此,随着國際社會對溫室氣體減排聯合行動付之實施,大力開發生物質能源資源,對于改善我國以化石燃料為主的能源結構,特别是為農村地區因地制宜地提供清潔方便能源,具有十分重要的意義。

詳細介紹

有關研究表明,動物的眼睛也能發電。當人們把一根極細的金屬絲通到動物的眼睛神經細胞中,在光的作用下,對這些細胞所發出的電流放大 100萬倍,再在示波器的屏幕上進行記錄時,發現這種微弱的電流,能随着光照的強度、時間等因素的變化而改變。許多生活在海洋中的魚類,也具有發電的本領。

有人統計過,全世界大約有五百餘種具有發電能力的魚類。魚依靠自身的電能器官,能在水中黑暗的世界裡進行導航、聯絡、求偶、覓食、攻擊以及辨别其他魚的性别、種類甚至年齡等等。各種魚的發電本領各不相同,非洲魚能産生350V的電壓;電鳗則能産生500V以上的電壓;大鳐魚産生的電流能把50A的電阻絲燒斷。

電鳐是一種軟骨魚類,體形圓形或橢圓形,口和眼睛都很小,生活在熱帶和亞熱帶近海,我國的東海和南海就有分布。它常将身體半埋于泥沙中,或在海底匍匐前進。 在電鳐的頭部和胸鳍之間有一個橢圓形發電器,是由肌肉特化而成的。發電器由若幹肌纖維組成,形成六角形柱狀管,管内有無色的膠狀物質,主要起電解作用。管内有許多扁平的電闆排列,電闆由一些小的化學細胞組成,與神經相連,我們把它們叫做“電闆細胞”。電鳐捕捉食物時,信号通過神經傳導到電闆的細胞,小細胞産生化學物質,改變細胞膜内和膜外的電荷分布,産生電位差,電流也就因此産生了。一個細胞産生的電流很小,一條電鳐身上有數百萬個電闆細胞,它們同時放電的時候,電流就相當大了。生活在大西洋和印度洋的熱帶及亞熱帶近岸水域中的巨鳐,體型較大,最大者可達2米多。科學家們曾對這種電鳐進行過測試,結果發現,它可以産生60伏電壓,50安培的電脈沖,3000瓦功率的電擊,足以擊斃一條幾十公斤的大魚。 世界上第一個人工電池——伏打電池。就是根據電鳐的發電器官為模型而設計出來的。

電鳗生長在美洲中部和南部一帶的河流中,特别是在亞馬孫河下遊和圭亞那河流域最為常見。電鳗體長可達2米,休重約20公斤。雖然沒有背鳍,但胸鳍特别發達。電鳗是許多放電魚類中放電能力最強的一種。它的發電器官由胸鳍上方和測線下面的兩排非常發達的縱行肌肉組織所構成。一般來說電鳗可以發出三四百伏的電壓,最強大的可以發出高達七八百伏的電壓。它們可以比較輕易的攻擊比自己更小的動物,同時也可以成功的擊昏和牛馬之類體型類似的動物。所以,人們在捕捉肉味鮮美的電鳗時,不得不将一些家畜趕到河中去,以消耗電鳗的電力,然後用網和手來捕捉已經精疲力盡的電鳗。電鳗的發電器不僅能尋找食物或抵抗敵害,更耐人尋味的是電鳗能利用電能器官,進行水中通信和導航。當雄鳗魚在接近魚群中的雌鳗魚時,發現它們能改變電荷的強度。

象鼻魚也是一種能發電的魚,多分布在非洲熱帶地區的河流或湖泊之中。它的嘴很長,頭也特别大,約占體重的1/25~l/2 8,這是任何其他低等脊椎動物所不及的。象鼻魚的發電器官長在尾端的兩邊,在安靜狀态時,象鼻魚能發出低頻率的電脈沖,如果有條象鼻魚在附近時,則發現它們發出的電脈沖能立即迅速地升高,達到一定程度時,雙方的電脈沖又降低,逐步恢複到正常的低頻狀态。象鼻魚不僅能發電,更令人驚奇的是背上具有一個能接收電波的東西,好像雷達的天線一般。當象鼻魚的吻部連同眼睛都鑽入泥土中尋覓食物時,尾部的發電器就能向四周發射電脈沖。如果遇到敵害,則背部的電波接收器在接到電波的反射信号之後,就能立刻發出警告,象鼻魚便可以逃之夭夭了。

人們利用電來進行空中通訊,是從電報開始的,至今僅有八十多年的曆史;但魚用電來進行通訊,卻已有千萬年的曆史了。更可貴的是魚能在水中進行通訊,這是一個了不起的本領。雖說人類現代通訊本領已很高超,可以利用無線電波與地球上任何地方進行通訊,甚至還可以與月亮建立聯系,但如果要與水下15米深的潛水艇進行通訊,則無線電波的發射功率就一定要在幾兆瓦左右,并且潛艇還不能回答信号。随着潛水深度的增加,通訊也會變得越來越困難。但生活在海洋中的某些魚類,卻具有高超的水中通信本領。如一條一斤多重的青花魚,就能用十分微小的功率與百米之外的同伴建立聯系,甚至還能将有關的信号從水中發射到空中去。這種非凡的本領,引起了人們的極大興趣,近代,在研究魚類利用電進行水下通訊的基礎上,已經研制了一種水下電波發射機。這種新穎的發射機,據說輸出100毫瓦的功率時,就能與250米遠的目标建立聯系。

在研究利用生物電進行通訊的時候,生物無線電也是一個重要的研究課題。我們知道,生物活動,不僅會産生生物電,更有趣的還會向空中發射無線電波,如肌肉的活動就能産生無線電波的輻射。當人體在吸氣時,胸部的肌肉就能産生輻射頻率在1504周 (有時能産生更高的頻率)的無線電波。試驗還表明,人體中除頭顱不能産生無線電波的輻射之外,其它任何地方的肌肉均能産生,更奇妙的是某些小肌肉,發射的電訊号特别顯著,如人手中的小指肌肉,發射的無線電訊号最為強烈。

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