Энергетическое содержание биотоплива

Энергетическое содержание биотоплива представляет собой описание потенциальной энергии, содержащейся в данном биотопливе, измеренной на единицу массы этого топлива, как удельную энергию, или на единицу объема топлива, как плотность энергии. Биотопливо – это топливо, произведенное из живых организмов. Биотопливо включает биоэтанол, спирт, полученный ферментацией, часто используемый в качестве бензиновой добавки, и биодизель, который обычно используется в качестве дизельной добавки. Удельная энергия – это энергия на единицу массы, которая используется для описания энергетического содержания топлива, выраженного в единицах СИ как джоуль на килограмм (Дж / кг) или эквивалентные единицы.Плотность энергии – это количество энергии, хранящейся в топливе на единицу объема, выраженное в единицах СИ как джоуль на литр (J / L) или эквивалентные единицы.

Выработка энергии и выбросов СО2 из общего биотоплива
В приведенной ниже таблице представлены записи для популярных веществ, которые уже используются для их энергии, или обсуждаются для такого использования.

Во второй колонке показана удельная энергия, энергетическое содержание в мегаджоулях на единицу массы в килограммах, полезное для понимания энергии, которую можно извлечь из топлива.

В третьем столбце таблицы приведены плотность энергии, содержание энергии на литр объема, что полезно для понимания пространства, необходимого для хранения топлива.

Последние две колонки касаются углеродного следа топлива. Четвертая колонка содержит долю выброса CO2, когда топливо преобразуется для энергии по отношению к его исходной массе, а в пятой колонке перечисляется энергия, вырабатываемая на килограмм произведенного CO2. В качестве ориентира большее число в этой колонке лучше для окружающей среды. Но эти цифры не учитывают другие газы зеленого цвета, выделяемые при сжигании, производстве, хранении или транспортировке. Например, метан может иметь скрытые экологические издержки, которые не отражаются в таблице.

Тип топлива Удельная энергия
(МДж / кг)
Плотность энергии
(МДж / л)
CO 2 Газ, изготовленный из используемого топлива
(Кг / кг)
Энергия на CO 2
(МДж / кг)
Твердые топлива
Багасс (тростниковые стебли) 9,6 ~ + 40% (C 6 H 10 O 5 ) n + 15% (C 26 H42 O 21 ) n + 15% (C 9 H 10 O 2 ) n 1,30 7,41
Мясо (колпачки) 14,6
Навоз животных / Навоз 10-15
Высушенные растения (C 6 H 10 O5 ) n 10 – 16 1,6 – 16,64 IF50% (C 6 H 10 O 5 ) n + 25% (C 26 H42 O 21 ) n + 25% (C 10 H 12 O 3 ) n 1,84 5.44-8.70
Древесное топливо (C 6 H 10 O 5 ) n 16 – 21 2,56 – 21,84 IF45% (C 6 H 10 O 5 ) n + 25% (C 26 H42 O 21 ) n + 30% (C 10 H 12 O 3 ) n 1,88 8.51-11.17
Уголь 30 85-98% Углерод + ЛОС + Зола 3,63 8,27
Жидкие топлива
Масло пиролиза 17,5 21,35 (Предполагаемое топливо: содержание углерода = 23% мас. / Мас.) 0,84 20,77
Метанол (CH 3 -ОН) 19,9 – 22,7 15,9 1,37 14.49-16.53
Этанол (CH 3 -CH 2 -OH) 23,4 – 26,8 18,4 – 21,2 1,91 32.25-34.03
Ecalene TM 28,4 22,7 75% C 2 H 6 O + 9% C 3 H 8 O + 7% C 410 O + 5% C 5 H 12 O + 4% Hx 2,03 14,02
Бутанол (CH 3 – (CH2 ) 3 -OH) 36 29,2 2,37 15,16
Жир 37,656 31,68
Биодизель 37,8 33,3 – 35,7 ~ 2,85 ~ 13,26
Масло подсолнечное (C 18 H 32 O 2 ) 39,49 33,18 (12% (C 16 H 32 O 2 ) + 16% (C 18 H 342 ) + 71% (LA) + 1% (ALA)) 2,81 14,04
Касторовое масло (C18 H 34 O 3 ) 39,5 33,21 (1% PA + 1% ПВ + 89,5% РОА + 3% ОА + 4,2% ЛА + 0,3% ALA), 2,67 14,80
Оливковое масло (C18 H 34 O 2 ) 39,25 – 39,82 33 – 33,48 (15% (C 16 H 32 O 2 ) + 75% (C 18 H 342 ) + 9% (LA) + 1% (ALA)) 2,80 14,03
Газообразное топливо
Метан (CH 4 ) 55 – 55,7 (Сжиженный) 23,0 – 23,3 (Утечка метана вызывает 23 × парниковый эффект CO 2 ) 2,74 20.05-20.30
Водород (H 2 ) 120 – 142 (Сжиженный) 8.5 – 10.1 (Утечка водорода слабо катализирует истощение озона) 0,0
Ископаемое топливо (сравнение)
Каменный уголь 29,3 – 33,5 39,85-74,43 (Без учета: CO, NO x , сульфаты и частицы) ~ 3,59 ~ 8.16-9.33
Сырая нефть 41,868 28 – 31,4 (Без учета: CO, NO x , сульфаты и частицы) ~ 3.4 ~ 12,31
бензин 45 – 48,3 32 – 34,8 (Без учета: CO, NO x , сульфаты и частицы) ~ 3,30 ~ 13.64-14.64
дизель 48,1 40,3 (Без учета: CO, NO x , сульфаты и частицы) ~ 3.4 ~ 14,15
Природный газ 38 – 50 (Сжиженный) 25,5 – 28,7 (Этан, пропан и бутан N / C: CO, NO x& сульфаты) ~ 3,00 ~ 12.67-16.67
Этан (CH 3 -CH 3 ) 51,9 (Сжиженный) ~ 24,0 2,93 17,71
Ядерное топливо (сравнение)
Уран-235 ( 235 U) 77000000 (Чистый) 1470700000 [Больше для нижней руды (Добыча, Переработка, Перемещение)] 0.0 ~ 55- ~ 90
Ядерный синтез ( 2H- 3 H) 300000000 (Сжиженный) 53,414,377.6 (Морской-Водород-изотоп-метод застройки) 0.0
Хранение топливных элементов (сравнение)
Прямая Метанол 4,5466 3,6 ~ 1,37 ~ 3,31
Протон-биржа (R & D) до 5,68 до 4,5 (Топливо МФЛ перерабатывается) 0,0
Гидрид натрия (R & D) до 11,13 до 10,24 (Мочевой пузырь для переработки оксида натрия) 0,0
Аккумуляторная батарея (сравнение)
Свинцово-кислотный аккумулятор 0,108 ~ 0,1 (200-600 Допуск по глубокому циклу) 0,0
Никель-железная батарея 0,0487 – 0,1127 0,0681 – 0,1758 (<40y Life) (2k-3k Cycle Tolerance ЕСЛИ нет эффекта памяти) 0.0
Никель-кадмиевая батарея 0,162-0,288 ~ 0,24 (1k-1.5k Допуск цикла, если нет эффекта памяти) 0.0
Гидрид никеля 0,22 – 0,324 0,36 (300-500 Допуск цикла, если нет эффекта памяти) 0.0
Супер железная батарея 0,33 (1,5 * NiMH) 0,54 (~ 300 Допуск на глубокий цикл) 0,0
Цилиндрическая аккумуляторная батарея 0,396-0,72 0,5924 – 0,8442 (Перерабатывается путем плавления и ремиксации, а не перезарядки) 0.0
Литий-ионный аккумулятор 0,54 – 0,72 0,9 – 1,9 (3-5 лет жизни) (500-1k Допуск по глубокому циклу) 0.0
Литий-ионный-Полимер 0,65-0,87 (1,2 * Li-Ion) 1,08-2,28 (3-5 лет жизни) (300-500 Допуск по глубокому циклу) 0,0
Литиевая фосфатная батарея
DURACELL Zinc-Air 1.0584 – 1.5912 5.148 – 6.3216 (1-3 года Срок годности) (Вторичная, не перезаряжаемая) 0.0
Алюминиевая батарея 1,8 – 4,788 7,56 (10-30 y Life) (3k + Допуск с глубоким циклом) 0.0
PolyPlusBC Li-Aircell 3,6 – 32,4 3,6 – 17,64 (Может быть перезаряжаемым) (Возможно утечка сульфатов) 0.0

Заметки
В то время как все коэффициенты выбросов СО2 рассчитываются с погрешностью менее 1% (при условии полного окисления содержания углерода в топливе), отношения, которым предшествует Тильда (~), указывают пределы погрешности до (но не более чем) 9%.Перечисленные коэффициенты не включают выбросы от выращивания топливной установки / Добыча, очистка / рафинирование и транспортировка. Доступность топлива обычно составляет 74-484,3% от источника Energy Balance.
В то время как деление урана-235 (235U) напрямую не производит CO2-газа, процессы сжигания косвенных процессов сжигания ископаемого топлива при добыче полезных ископаемых, измельчения, переработки, перемещения и радиоактивных отходов и т. Д. Концентраций промежуточной и низкосортной урановой руды дают некоторое количество углекислого газа , Исследования различаются в зависимости от количества выбросов двуокиси углерода. Межправительственная группа экспертов Организации Объединенных Наций по изменению климата сообщает, что ядерное производство составляет около 40 г CO2 на киловатт-час (11 г / МДж, что эквивалентно 90 МДж / кг CO2e). Мета-анализ ряда исследований выбросов СО2 на ядерный выброс ученым Бенджамином К. Совакулом показывает, что в среднем в ядерном исчислении получается 66 г СО2 на киловатт-час (18,3 г / МДж, что эквивалентно 55 МДж / кг CO2e). Один австралийский профессор утверждает, что ядерная энергия производит эквивалентные выбросы CO2-газа на MJ чистой энергии на электростанции, работающей на природном газе. Профессор Марк Дизендорф, Inst.экологических исследований, UNSW.

Урожайность общих культур, связанных с производством биотоплива

урожай масло
(Кг / га)
масло
(Л / га)
масло
(Фунт / акр)
масло
(США гал / акр)
Масло на семена 
(кг / 100 кг)
Диапазон плавления (° C) йод
число
Цетановое
число
Масло /
Жир
Метил
эфир
Этил
эфир
земляной орех (Ядро) 42
копра 62
жир 35 – 42 16 12 40 – 60 75
Сало 32 – 36 14 10 60 – 70 65
Кукуруза (кукуруза) 145 172 129 18 -5 -10 -12 115 – 124 53
Кешью 148 176 132 19
Овес 183 217 163 23
люпин 195 232 175 25
Кенафа 230 273 205 29
календула 256 305 229 33
хлопок 273 325 244 35 (Семя) 13 -1 – 0 -5 -8 100 – 115 55
конопля 305 363 272 39
соя 375 446 335 48 14 -16 – -12 -10 -12 125 – 140 53
Кофе 386 459 345 49
Льняное (лен) 402 478 359 51 -24 178
Фундук 405 482 362 51
Euphorbia 440 524 393 56
Тыквенное семечко 449 534 401 57
Кориандр 450 536 402 57
Семена горчицы 481 572 430 61 35
Camelina 490 583 438 62
кунжут 585 +696 522 74 50
сафлоровое 655 +779 585 83
Рис +696 +828 622 88
Тунговое масло 790 940 705 100 -2,5 168
Подсолнухи 800 +952 714 102 32 -18 – -17 -12 -14 125 – 135 52
Какао (какао) 863 1026 771 110
арахис 890 1059 795 113 3 93
Опийный мак +978 1163 +873 124
Рапсовое 1000 1190 893 127 37 -10 – 5 -10 – 0 -12-2 97 – 115 55 – 58
оливки 1019 1212 910 129 -12 – -6 -6 -8 77 – 94 60
клещевины 1188 1413 1061 151 (Семя) 50 -18 85
Орехи пекан 1505 1791 1344 191
Жожоба 1528 1818 1365 194
Ятрофа 1590 +1892 1420 202
Орехи макадамии +1887 2246 1685 240
бразильский орех +2010 2392 1795 255
Авокадо 2217 2638 +1980 282
Кокос 2260 2689 +2018 287 20 – 25 -9 -6 8 – 10 70
Китайский Tallow [nc 2] 4700 500
Пальмовое масло 5000 5950 4465 635 20- (Kernal) 36 20 – 40 -8 – 21 -8 – 18 12 – 95 65 – 85
морские водоросли 95000 10 000 [править ]
урожай масло
(Кг / га)
масло
(Л / га)
масло
(Фунт / акр)
масло
(США гал / акр)
Масло на семена
(кг / 100 кг)
Диапазон плавления (° C) йод
число
Цетановое
число
Масло /
Жир
Метил
эфир
Этил
эфир

Заметки
Типичная экстракция масла из 100 кг семян масличных культур
Китайская таллоу (Sapium sebiferum или Tradica Sebifera) также известна как «Дерево попкорна»,