以植物、菌藻和動物等有機質(zhì)為原料,,提煉氫并使其與氧反應(yīng)產(chǎn)生能量,用于熱源和動力,,稱為生物質(zhì)氫能。從生產(chǎn)的大規(guī)模和經(jīng)濟性看,,其原料主要來自于甘蔗,、甜高粱、甜菜和木薯等植物,。
生物質(zhì)原料,本身因可燃燒等特性就是生物質(zhì)能源,,通過“生物質(zhì)加工提醇—醇類制氫—氫氧反應(yīng)”過程形成氫能,。生物質(zhì)能源從碳排放程度變化看,可分為直接燃用動物油及植物,、菌藻植物提取乙醇燃用和乙醇等重整制氫使用三個階段,。人類生物質(zhì)能源的生產(chǎn)和消費,在第一階段中直接燃燒,,污染和碳排放量很大,;第二階段生物質(zhì)精細加工及使用,,污染及碳排放減少;第三階段通過深化加工,,轉(zhuǎn)制氫能,,實現(xiàn)生產(chǎn)和使用的低污染和零排放。
作為第三階段的生物質(zhì)氫能,,其優(yōu)點在于:它屬于綠氫,,由植物生長吸收陽光照熱、土壤水分和二氧化碳,,并將成熟后的果實和秸稈發(fā)酵提取乙醇,,再重整制氫而形成,加工轉(zhuǎn)換排碳量微??;從生物質(zhì)原料到加工提取的乙醇能源,發(fā)酵蒸餾獲得乙醇轉(zhuǎn)換用能不多,,并且可來自于部分秸稈或酒糟燃燒加溫或者光電風(fēng)電加熱,,能源轉(zhuǎn)換次數(shù)少,轉(zhuǎn)換消耗能源低,;生物質(zhì)直接發(fā)酵提取乙醇,,并由化學(xué)反應(yīng)獲得氫氣,減少了風(fēng)能,、光能,、電解水制氫需要先儲能的環(huán)節(jié),節(jié)省了成本和能源轉(zhuǎn)換損耗,。
從世界范圍來看,,當(dāng)前各國主要通過石化原料加工制氫,而風(fēng)能,、光能,、電解水制氫和生物發(fā)酵重整制氫的產(chǎn)量不到總產(chǎn)量的1%,其中生物氫產(chǎn)能不到綠氫產(chǎn)能的1%,,生物質(zhì)氫能發(fā)展還處于萌芽階段,。目前生物質(zhì)能源生產(chǎn)和消費大國主要是巴西、美國,。巴西甘蔗生產(chǎn)的生物質(zhì)乙醇等能源占其總能源消費的17.4%,,輕型乘用車燃料總消耗中,生物乙醇占48.3%,;美國2020年生產(chǎn)生物乙醇5050萬噸,,70%左右用于汽車動力,大部分地區(qū)使用摻加10%的生物乙醇汽油,,近期為應(yīng)對俄烏沖突提高到了15%,。我國2020年生物燃料乙醇生產(chǎn)能力為300萬噸左右,,原料主要為玉米,乙醇摻入汽油比為10%,,可加注使用的地區(qū)為黑龍江,、吉林、遼寧,、河南,、安徽和廣西,以及內(nèi)蒙古,、山東,、湖北和河北等省區(qū)的部分盟地市。
從我國國情和生物質(zhì)能源特點來看,,未來15年到20年,,應(yīng)當(dāng)先走完生物質(zhì)能源發(fā)展的第二階段,為第三階段生物氫能源發(fā)展打好基礎(chǔ)?,F(xiàn)階段應(yīng)大力發(fā)展生物乙醇能源,,生物質(zhì)氫能是生物乙醇能源的制作再加工和產(chǎn)業(yè)再深化,因此乙醇生產(chǎn)難點,,也是未來生物質(zhì)氫能生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)鏈的難點,。從上下游產(chǎn)業(yè)來看,集儲裝運卸環(huán)節(jié)還存在諸多堵點,。例如,,在上游生產(chǎn)方面,目前提醇和制氫技術(shù)已經(jīng)攻克,,主要面臨儲運成本較高問題,;下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要是生物氫能生產(chǎn)地與使用地之間的多次罐儲、裝卸,、運輸,、分銷和加注等物流服務(wù)成本高;較經(jīng)濟的儲運裝卸氫能技術(shù)需要在材料和方式方面突破,,新技術(shù)需考慮成本水平是否為市場需求接受,;等等。
推進生物乙醇能源市場化,,建議先發(fā)展植物乙醇,,使其種植、集儲,、提醇實現(xiàn)經(jīng)濟性生產(chǎn),將乙醇的成本降下來,,形成制氫用原料規(guī)?;┙o,,實現(xiàn)儲裝運卸和終端使用方面關(guān)鍵性技術(shù)的突破,形成生物乙醇轉(zhuǎn)制氫能的需求市場,。以原料市場保證氫能生產(chǎn)供給,,以需求市場平衡供給和拉動生產(chǎn)。這方面可借鑒美國和巴西的經(jīng)驗,,普及摻加15%乙醇汽油和20%乙醇柴油的使用,。
應(yīng)當(dāng)通過農(nóng)業(yè)與工業(yè)融合,統(tǒng)籌糧食和能源發(fā)展,。用土地和勞動力要素密集型投入路線,,既生產(chǎn)乙醇和未來制氫,又形成“副產(chǎn)品飼料—養(yǎng)殖牲畜—產(chǎn)出肉奶—有機糞肥—生態(tài)蔬菜”,,助力農(nóng)村產(chǎn)業(yè)融合,。考慮到甜高粱等植物特性,,種植規(guī)模上以3000畝到15000畝面積為宜,。如果有一體化機械作業(yè)、道路條件優(yōu)越和更低成本的集儲運模式,,那么乙醇加工規(guī)??梢韵鄳?yīng)擴大。