에너지 작물은 바이오 에탄올과 같은 바이오 연료를 만드는 데 사용되는 저비용 및 낮은 유지 관리 수확으로 재배되는 식물 또는 에너지 또는 에너지 생성을 위해 연소 된 전기 또는 열을 생산하는 식물입니다. 에너지 작물은 일반적으로 우디 또는 초본 식물로 분류됩니다. 후자의 많은 것은 Graminaceae 가족의 풀이다.

상업 에너지 작물은 일반적으로 조밀하게 심어 져 수확량이 많은 수확물을 바이오 연료로 가공하여 연소시켜 전력을 생산합니다. 버드 나무 또는 포플러와 같은 우디 작물뿐만 아니라 Miscanthus 및 Pennisetum purpureum (모두 코끼리 풀이라고 알려져 있음)과 같은 온 대성의 풀도 널리 이용됩니다.탄수화물 함량이 바이오 가스 생산에 필요한 경우, 옥수수, 수단 풀, 기장, 흰 달콤한 클로버 및 기타 많은 작물을 사일리지로 만들어 바이오 가스로 전환 할 수 있습니다.

생물 공학 식물의 유전자 변형과 응용을 통해보다 많은 수확량을 창출 할 수 있지만, 기존의 품종으로는 높은 에너지 생산량을 실현할 수 있습니다. 그러나 관련 비용 절감 (예 : 제조 공정 비용) 및 물 사용 감소 Genetically_modified_crops # Biofuel 유전자 변형 작물을 사용해야 만 달성 할 수 있습니다.

정의와 경계
에너지 작물은 식량 생산, 사료 작물 및 산업 작물을위한 식물과는 다른 에너지를 생산한다는 주 목적으로 재배 된 농작물입니다. 야생 식물, z. 에너지로 연료 목재로 사용되며, 에너지 작물 중에 포함되지 않는다. 에너지 사용을 위해 농지에서 재배 된 임목 식물 (예 : 짧은 회전 농장)이 보통 포함됩니다. 부분적으로 에너지 플랜트는 에너지가 플랜트 전체에서 사용될 때만 사용됩니다.

식물의 사용이 결정적입니다. 옥수수 사료 (옥수수 사일리지)뿐만 아니라 인간 소비 용 옥수수와 옥수수 사료 둘 다 옥수수 사료로 사용되거나 바이오 매스 생산을 위해 재배됩니다. 사용 방향에 따라 에너지 작물에 사용되는 품종 및 재배 방법은 식품 및 사료에 사용되는 것과 부분적으로 다릅니다.

식물 그룹 및 사용법
수많은 식물 종은 정력적 인 사용에 적합합니다. 그 중에는 전통적인 농작물도 있는데, 부분적으로는 재배되는 에너지 품종 (예 : 유채, 옥수수)뿐만 아니라 사용되지 않았거나 거의 경작 할 수없는 작물이지만 에너지 사용 측면에서 보면 흥미 롭습니다 (예 : Miscanthus, 다년생 Silphie, Sida hermaphrodita). 지금까지 경작은 이미 광범위하게 경작 가능한 농작물에 집중되어 왔습니다. 새로운 품종의 번식과 새로운 작물의 사용은 이제 막 시작되었습니다. 아래 표는 중부 유럽에서 재배 된 일부 식물 종 및 그룹을 에너지 작물이라고 표시합니다. 다른 지역에서 상당한 면적 또는 잠재력을 지닌 에너지 작물이 영향을받을 수 있습니다. 에이. 간장, 오일 팜, 퍼지 너트 및 사탕 수수.

점차적으로, 목질 바이오 매스에 대한 증가하는 수요를 충족시키기 위해 버드 나무, 포플러 및 로빈 같은 빠르게 자라는 목본 식물이 중부 유럽의 농지에서 재배되고있다. 이것은 특히 습기가있는 들판 위치가 자라는 버드 나무와 포플러에 적합하다는 것을 보여줍니다. 그 성장은 물 가용성과 밀접한 관련이 있기 때문입니다. 예를 들어, 독일에 대한 잠재적 인 추정치는 북서쪽의 특별한 유리한 위치를 보여줍니다 (출처의 데이터와지도가 포함 된 방법과 결과). 그러나 성장할 때 식물의 높은 물 소비는 또한 취약한 수중 생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 점에 주목해야한다. 그럼에도 불구하고, 재배는 군집 된 농경지를 대체 할 수있는 형태를 제공합니다.

중부 유럽의 에너지 작물과 그 사용

원료 방법 생성물 식물 (과일)
설탕 및 녹말 공장 부품 발효 (에탄올 발효) 생물 발생 액체 연료
(바이오 에탄올, 연료 첨가제)
사탕무, 감자,
옥수수 곡물, 옥수수 곡물
유성 공장 부품 누르면 / 추출,
(에스테르 교환 반응)
생물 발생 액체 연료
(식물성 기름 연료, 바이오 디젤)
유채 기름, 해바라기 씨
생물 발생 고체 연료
(전체 또는 일부 식물, 조각 나무, 나무 조각, 알약)
연소 생체 고형 연료의 열 및 전기 나무, 목초, 시리얼 (곡물),
대장장이
발효 형 바이오 매스
(기질 : 전체 또는 부분 식물, 유기 폐기물)
발효 (메탄 생성에 의한 혐기성 분해) 바이오 매스의 열과 전기,
생물 연료 가스 (바이오 메탄)
옥수수, 곡물, 시리얼,
사탕무

에너지 작물은 바이오 연료뿐만 아니라 열과 전기 에너지 생산에 사용됩니다. 바이오 가스 플랜트에서 발효 또는 바이오 가스 생산 (발효 기질로 사용), 연소 (바이오 연료로 사용) 및 바이오 매스의 완전 또는 부분적 전환의 다양한 형태 (열분해, 합성 바이오 연료 생산 BtL)). 에너지 운반체는 분쇄 후 식물 기질 자체 (예 : 장작, 펠렛과 같은 생체 고형 연료), 압축 / 추출 또는 추가 가공 (예 : 식물성 기름 연료, 바이오 에탄올, 바이오 디젤, BTL과 같은 생물 발생 액체 연료) 또는 에너지가 풍부한 가스 (예 : 바이오 가스, 합성 가스, 수소와 같은 생물 연료 가스).
유형

주정부

고체 바이오 매스
건조한 물질이 펠렛 화 된 후 종종 목적을 위해 재배 된 식물을 연소시켜 생성 된 에너지. 에너지 작물은 발전소를 단독으로 발사하거나 다른 연료와 함께 발사하는 데 사용됩니다. 또는 열 또는 열병합 발전 (열병합 발전)을 위해 사용될 수 있습니다.

목재 바이오 매스의 증가하는 요구 사항을 다루기 위해, 짧은 회전 코피 스 (SRC)가 농업 현장에 적용되었다. 이 수확 시스템 내에서 버드 나무와 포플러와 같은 빠르게 자라는 나무 종은 3-5 년의 성장주기에 심어진다. 이 배양 물의 배양은 습한 토양 조건에 달려 있으며 습기 찬장에 대한 대안이 될 수 있습니다. 그러나 지역 수자원에 미치는 영향을 배제 할 수 없었다. 이는 시설이 취약한 습지 생태계로 인근 지역을 배제해야 함을 나타냅니다.

가스 바이오 매스 (메탄)
혐기성 소화조 또는 바이오 가스 플랜트는 일단 사일리지에 통합되면 에너지 작물을 직접 보충 할 수 있습니다. 가장 빠르게 성장하는 독일 바이오 연료 분야는 거의 500,000 헥타르 (2006 년)에 “재생 에너지 작물”분야에서 활동 해왔다. 에너지 작물은 또한 비료 및 버림 곡물과 같이 공급 원료의 에너지 함량이 낮은 가스 생산량을 높일 수 있도록 재배 할 수 있습니다. 현재 사일리지를 통해 메탄으로 변환 된 바이오 에너지 작물의 에너지 생산량은 약 2 GWh / km2 (1.8 × 1010 BTU / sq mi)로 추정된다. 소규모 혼합 작물 재배 기업은 면적의 일부를 사용하여 에너지 작물을 재배하고 개간하며 전체 농장 에너지 요구량을 면적의 약 1/5로 유지할 수 있습니다. 그러나 유럽과 특히 독일에서는이 급속한 성장이 독일 정부의 재생 에너지 보너스 시스템과 같은 정부 지원으로 만 발생했습니다. 미국의 경우, 사일리지 – 메탄을 통한 농작물 및 바이오 에너지 생산 통합과 유사한 발전이 정치적 및 구조적 문제와 에너지 생산 집중화에 대한 거대한 지속적인 추진으로 인해 긍정적 인 발전을 가로 막았습니다.

액체 바이오 매스

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바이오 디젤
지난 10 년 동안 에너지 작물에서 유럽의 바이오 디젤 생산은 주로 석유와 에너지에 사용되는 유채에 초점을 맞추어 꾸준히 성장했습니다. 강간으로부터의 석유 / 바이오 디젤 생산량은 독일에서만 12,000km² 이상이며 지난 15 년 동안 두 배가되었습니다. 순수한 바이오 디젤의 일반적인 수확량은 100,000 L / km2 (68,000 US gal / sq mi, 57,000 imp gal / sq mi) 이상일 수 있으며, 바이오 디젤 작물을 경제적으로 매력적으로 만들고, 지속 가능한 작물 회전이 영양 균형과 예방 적 유치원 같은 질병의 확산. 콩의 바이오 디젤 생산량은 강간의 생산량보다 현저히 낮습니다.

무게로 추출 할 수있는 전형적인 오일

수확고 기름 %
코프라 62
비버 씨 50
참깨 50
땅콩 커널 42
자트로파 40
유채 37 세
팜 커널 36
겨자씨 35 세
해바라기 32
야자 열매 20
14
면화씨 13

바이오 에탄올
바이오 부탄올의 에너지 작물은 풀이다. 셀룰로오스 바이오 에탄올 생산을위한 두 가지 비 식량 작물은 스위치 그라스 (switchgrass)와 거대한 잡화상 (miscanthus)입니다. 바이오 메탄을 지원하는 농업 구조가 크레디트 나 보너스 시스템없이 많은 지역에서 결핍되어 미국의 셀룰로오스 바이오 에탄올에 대한 관심이 고조되었습니다. 결과적으로 많은 사적 자금과 투자자들의 희망이 효소 가수 분해 등의 시장성 있고 특허 가능한 혁신에 매달리고있다.

바이오 에탄올은 또한 옥수수 (옥수수 종자)를 주로 발효를 통해 에탄올로 만드는 기술을 말하며, 특정 분야 및 공정 조건에서 생성되는 에탄올의 에너지 값만큼의 에너지를 소비 할 수있는 공정으로, 지속 가능. 곡물 저장소 (곡물 저장고 또는 DGS라고도 함)를 바이오 가스 에너지로 전환하는 새로운 개발은 이러한 유형의 바이오 에탄올 공정의 열악한 에너지 비율을 향상시키는 수단으로 기대됩니다.

헌신으로
전용 에너지 작물은 거대한 miscanthus, switchgrass, jatropha, 균류 및 조류와 같은 비 식품 에너지 작물입니다. 전용 에너지 작물은 미국의 많은 지역에서 지속 가능하게 생산 될 수있는 유망한 셀룰로오스 공급원입니다.

또한 식품 및 비 식품 에너지 작물의 녹색 폐기물 부산물을 사용하여 다양한 바이오 연료를 생산할 수 있습니다.

재배 범위 및 개발
독일에서는 에너지 작물이 228 만 헥타르 (2011 년 현재)에 재배되고 있습니다. 이것은 독일의 전체 경작지의 19 %에 해당합니다. 이 중 1 백만 헥타르 이상이 바이오 디젤 및 식물성 기름 연료에 대한 유채 종자의 재배에 사용되고, 식물은 바이오 가스 생산에 50 만 헥타르를 생산하고 바이오 에탄올에 대한 설탕 및 전분 식물의 재배에는 25 만 헥타르가 사용됩니다. 에너지 작물 재배는 최근 몇 년 동안 급격히 증가했다. 1998 년에 전체 재배 가능 자원 재배 면적 (재료 사용 재배 포함)은 50 만 ha 미만이었다.현재의 추정에 따르면 재생 가능기구 (Agency for Renewable Resources, FNR)는 2012 년 독일에서 재생 가능한 원재료의 면적을 약 250 만 헥타르로 추정합니다. 이들 대부분 (210 만 헥타르)은 에너지 작물을 사용하여 재배된다. 가장 중요한 에너지 작물은 여전히 ​​바이오 연료뿐만 아니라 옥수수, 다른 곡류 및 바이오 가스 플랜트 용 목초 유채입니다. 면적의 작은 부분은 산업에서 화학 기술 목적으로 사용되는 재생 가능한 원료에 사용됩니다.

승진
에너지 작물의 재배는 지금까지 직접 지불 (소위 에너지 작물 프리미엄)을하는 EU의 공동 농업 정책에 따라 재정적으로 지원되어 왔습니다. 2010 년에는 헥타르 당 최대 45 유로의 승진이 폐지되었습니다. 2007 년까지 의무적으로, 농민들은 경작 할 땅의 일부에서 식량이나 사료를 사육 할 수 없으며 예비 보험료를받습니다. 그러나이 지역의 에너지 작물 재배는 허용되었다. 에너지 자르기 프리미엄은 폐기되지 않은 토지의 농부들에게만 부여됩니다. 강제적 인 제재와 에너지 작물 프리미엄을 폐지함으로써 에너지 작물 재배의 직접적 진흥은 중요하지 않게되었다.

환경 영향
에너지 작물을 사용함으로써 환경 적으로 건전한 방법으로 에너지 원을 제공 할 수 있습니다. 온실 효과를 줄이기 위해 이산화탄소 배출량 (CO2)을 줄이는 것이 중요한 요소입니다. 에너지 작물 재배 및 사용의 기후 영향에 대해서는 논쟁의 여지가있다. 경작 가능한 농작물의 기후 균형 시트는 재생 가능한 원재료의 사용을 통한 이산화탄소 절감 외에도 특히 질소가 수확 된 경작 가능한 작물에서 발생하는 아산화 질소 N2O의 기후 관련 배출량을 계산해야합니다. 재배 및 토지 이용은 또한 에너지 작물의 기후 영향에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다 : 열대 우림 지우기, 이탄 습지 재배 또는 초지를 변화시켜 에너지 작물을 생산하는 것은 다량의 온실 가스를 방출합니다.

유럽 ​​연합 (EU)은 2009 년 6 월부터 적용 할 신 재생 에너지 지침 (Renewable Energy Directive, EC)을 채택했습니다. 다른 것들 중에서도 바이오 연료 홍보 및 EU 바이오 연료 목표에 대한 지속 가능성 기준을 설정합니다. 이러한 지속 가능성 기준은 Biomass Electricity Sustainability Ordinance (Biost-NachV, 2009 년 8 월부터 유효) 및 Biofuel Sustainability Ordinance (Biokraft-NachV, 2009 년 9 월 유효)로 독일 법률로 전환되었습니다.

에너지 작물 연구의 한 가지 목표는 전체 식물을 사용하고 공정을 최적화하여 면적 당 에너지 생산량을 향상시키는 것입니다. 또한 사용 가능한 영역을 확장하는 방법이 조사되고 있습니다 (예 : 사막 지역에서 바닷물 조류의 번식 또는 검소한 식물 Jatropha의 재배.

그러나 에너지 작물 재배에 필요한 영역은 경제적으로나 생태 학적으로 합리적인 다른 목적 (예 : 재생 가능한 원료 물질 사용, 농업 확장)에도 사용될 수 있습니다. 또한 식품 생산 (지역 경쟁)에 더 이상 사용할 수 없습니다. 인구 증가에 비추어 윤리적 인 문제가 논의된다. 특히 곡류와 같은 식료품 사용 (예 : 곡물 굽기)이 비판적이다 (사용 경쟁).

에너지 작물의 경작은 흔히 비옥 한 농약 사용과 관련하여 높은 강도의 농업으로 운영되며, 이로 인해 생태적 피해가 발생할 수 있습니다. 에너지 작물 인 외국의 원산지 식물을 재배하는 것은 위험을 안고있다. 신생아의 보급으로.

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