生物燃料的能量含量

生物燃料的能量含量描述了给定生物燃料中包含的潜在能量,以每单位质量的燃料为单位,作为比能量,或每单位体积的燃料,作为能量密度。 生物燃料是由生物体产生的燃料。 生物燃料包括生物乙醇,通过发酵制成的酒精(通常用作汽油添加剂)和生物柴油,通常用作柴油添加剂。 比能量是每单位质量的能量,用于描述燃料的能量含量,以SI单位表示为焦耳/千克(J / kg)或等效单位。 能量密度是每单位体积燃料中储存的能量,以SI单位表示为焦耳/升(J / L)或等效单位。

普通生物燃料的能源和二氧化碳排放量
下表包括已用于其能量的常用物质的条目,或正在讨论此类用途。

第二列显示了比能量,即每千克质量兆焦耳的能量含量,以千克为单位,用于了解可从燃料中提取的能量。

表中的第三列列出了能量密度,即每升体积的能量含量,这对于理解储存燃料所需的空间很有用。

最后两列涉及燃料的碳足迹。 第四列包含燃料转换为能量时释放的二氧化碳比例,相对于其起始质量,第五列列出每千克二氧化碳产生的能量。 作为指导原则,此列中较高的数字对环境更有利。 但这些数字并未考虑燃烧,生产,储存或运输过程中释放的其他温室气体。 例如,甲烷可能具有隐藏的环境成本,这些成本未在表中反映出来。

汽油种类 比能量
(MJ / kg)的
能量密度
(MJ / L)
二氧化碳燃气由燃料使用
(千克/千克)
每CO 2能量
(MJ / kg)的
固体燃料
甘蔗渣(甘蔗茎) 9.6 〜+ 40%(C 6 H 10 O 5 ) n + 15%(C 26 H 4221 ) n + 15%(C 9 H 10 O 2 ) n 1.30 7.41
谷壳(种子壳) 14.6
动物粪/粪肥 10-15
干燥的植物(C 610 O 5 ) n 10 – 16 1.6 – 16.64 IF50%(C 6 H 10 O 5 ) n + 25%(C 26 H 42 O21 ) n + 25%(C 10 H 12 O 3 ) n 1.84 5.44-8.70
木材燃料(C 6 H10 O 5 ) n 16-21 2.56 – 21.84 IF45%(C 6 H 10 O 5 ) n + 25%(C 26 H 42 O21 ) n + 30%(C 10 H 12 O 3 ) n 1.88 8.51-11.17
木炭 三十 85-98%碳+ VOC +灰3.63 8.27
液体燃料
热解油 17.5 21.35 (燃料假设:碳含量= 23%w / w)0.84 20.77
甲醇(CH 3 -OH) 19.9 – 22.7 15.9 1.37 14.49-16.53
乙醇(CH 3 -CH2 -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 4 H 10 O + 5%C 5 H 12 O + 4%Hx 2.03 14.02
丁醇(CH 3 – (CH 2 ) 3 -OH) 36 29.2 2.37 15.16
脂肪 37.656 31.68
生物柴油 37.8 33.3 – 35.7 〜2.85 〜13.26
葵花籽油(C 1832 O 2 ) 39.49 33.18 (12%(C 16 H 32 O 2 )+ 16%(C 18 H 34 O 2)+ 71%(LA)+ 1%(ALA))2.81 14.04
蓖麻油(C 18 H34 O 3 ) 39.5 33.21 (1%PA + 1%SA + 89.5%ROA + 3%OA + 4.2%LA + 0.3%的ALA)2.67 14.80
橄榄油(C 18 H34 O 2 ) 39.25 – 39.82 33 – 33.48 (15%(C 16 H 32 O 2 )+ 75%(C 18 H 34 O 2)+ 9%(LA)+ 1%(ALA))2.80 14.03
气态燃料
甲烷(CH 4 ) 55 – 55.7 (液化)23.0 – 23.3 (甲烷泄漏对CO 2产生23倍的温室效应)2.74 20.05-20.30
氢(H 2 ) 120 – 142 (液化)8.5 – 10.1 (氢气泄漏会略微催化臭氧消耗)0.0
化石燃料(比较)
29.3 – 33.5 39.85 – 74.43 (不计数:CO,NO x ,硫酸盐和颗粒物)~3.59 〜8.16-9.33
原油 41.868 28 – 31.4 (不计数:CO,NO x ,硫酸盐和颗粒物)~3.4 〜12.31
汽油 45 – 48.3 32 – 34.8 (不计数:CO,NO x ,硫酸盐和颗粒物)~3.30 〜13.64-14.64
柴油机 48.1 40.3 (不计数:CO,NO x ,硫酸盐和颗粒物)~3.4 〜14.15
天然气 38 – 50 (液化)25.5 – 28.7 (乙烷,丙烷和丁烷N / C:CO,NO x和硫酸盐)~3.00 〜12.67-16.67
乙烷(CH 3 -CH3 ) 51.9 (液化)~24.0 2.93 17.71
核燃料(比较)
铀-235( 235 U) 77000000 (纯)1470700000 [较低的矿石浓度(采矿,精炼,移动)] 0.0 ~55-~90
核聚变( 2 H- 3H) 3亿 (液化)53,414,377.6 (海床氢同位素采矿方法依赖)0.0
燃料电池储能(比较)
直接甲醇 4.5466 3.6 〜1.37 〜3.31
质子交换(R&D) 高达5.68 高达4.5 (IFF燃料被回收)0.0
氢化钠(R&D) 高达11.13 高达10.24 (膀胱用于氧化钠回收)0.0
电池储能(对比)
铅酸蓄电池 0.108 〜0.1 (200-600深循环公差)0.0
镍铁电池 0.0487 – 0.1127 0.0658 – 0.1772 (<40y寿命)(2k-3k循环容差,如果没有记忆效应)0.0
镍镉电池 0.162 – 0.288 〜0.24 (1k-1.5k循环容差IF无记忆效应)0.0
镍金属氢化物 0.22 – 0.324 0.36 (300-500循环容差,如果没有记忆效应)0.0
超级铁电池 0.33 (1.5 * NiMH)0.54 (~300深循环容差)0.0
锌空气电池 0.396 – 0.72 0.5924 – 0.8442 (可通过冶炼和混合回收,而不是再充电)0.0
锂离子电池 0.54 – 0.72 0.9 – 1.9 (3-5岁生命)(500-1k深循环容差)0.0
锂离子聚合物 0.65 – 0.87 (1.2 * Li-Ion)1.08 – 2.28 (3-5岁生命)(300-500深循环容差)0.0
磷酸铁锂电池
DURACELL锌空气 1.0584 – 1.5912 5.148 – 6.3216 (1-3周保质期)(可回收不可充电)0.0
铝电池 1.8 – 4.788 7.56 (寿命10-30岁)(3k +深循环容差)0.0
PolyPlusBC Li-Aircell 3.6 – 32.4 3.6 – 17.64 (可能是可充电的)(可能泄漏硫酸盐)0.0

提示
虽然所有CO2气体输出比都计算在小于1%的误差范围内(假设燃料碳含量完全氧化),但是以Tilde(〜)表示的比率表示误差范围达到(但不大于比)9%。 列出的比率不包括燃料电厂种植/采矿,净化/精炼和运输的排放。 来自Energy Balance的燃料可用性通常为74-84.3%NET。
虽然铀-235(235U)裂变不会直接产生二氧化碳气体,但中间到低品位铀矿石浓度的采矿,碾磨,精炼,移动和放射性废物处理等间接化石燃料燃烧过程会产生一定量的二氧化碳。 关于二氧化碳排放量的研究各不相同。 联合国政府间气候变化专门委员会报告说,核能每千瓦时产生约40克二氧化碳(11克/兆焦耳,相当于90兆焦耳/千克二氧化碳当量)。 学术界Benjamin K. Sovacool对核CO2生命周期排放的一系列研究进行了荟萃分析,发现核平均每千瓦时产生66克二氧化碳(18.3克/兆焦耳,相当于55兆焦耳/千克二氧化碳当量)。 一位澳大利亚教授声称,核电产生的天然气发电站每M​​J净输出能量产生的CO2气体排放量相等。 Inst.Mac Diesendorf教授。 新南威尔士大学环境研究所。

与生物燃料生产相关的常见作物的产量

作物
(公斤/公顷)

(L / ha)的

(磅/英亩)

(美国加仑/英亩)
每粒种子油
(kg / 100 kg)
熔化范围(°C)
十六烷值
油 /
脂肪
甲基
乙基
花生 (内核)42
干椰子肉 62
35-42 16 12 40 – 60 75
猪油 32 – 36 14 10 60-70 65
玉米(粟米) 145 172 129 18 -5 -10 -12 115 – 124 53
腰果 148 176 132 19
燕麦 183 217 163 23
羽扇豆 195 232 175 25
红麻 230 273 205 29
金盏草 256 305 229 33
273 325 244 35 (种子)13 -1 – 0 -5 -8 100 – 115 55
305 363 272 39
黄豆 375 446 335 48 14 -16 – -12 -10 -12 125 – 140 53
咖啡 386 459 345 49
亚麻籽(亚麻) 402 478 359 51 -24 178
榛子 405 482 362 51
大戟 440 524 393 56
南瓜种子 449 534 401 57
香菜 450 536 402 57
芥菜籽 481 572 430 61 35
亚麻荠 490 583 438 62
芝麻 585 696 522 74 50
红花 655 779 585 83
白饭 696 828 622 88
桐油树 790 940 705 100 -2.5 168
向日葵 800 952 714 102 32 -18 – -17 -12 -14 125 – 135 52
可可(可可) 863 1026 771 110
花生 890 1,059 795 113 3 93
罂粟花 978 1163 873 124
菜子 1000 1,190 893 127 37 -10 – 5 -10 – 0 -12 – -2 97 – 115 55 – 58
橄榄 1019 1212 910 129 -12 – -6 -6 -8 77 – 94 60
蓖麻子 1,188 1413 1061 151 (种子)50 -18 85
山核桃 1505 1791 1344 191
荷荷芭油 1528 1818 1365 194
麻疯树 1,590 1892 1,420 202
澳洲坚果 1887 2246 1685 240
巴西坚果 2,010 2,392 1,795 255
鳄梨 2217 2,638 1980 282
椰子 2,260 2689 2,018 287 20 – 25 -9 -6 8 – 10 70
中国牛油[nc 2] 4700 500
油棕 5000 5,950 4465 635 20-(籽粒)36 20 – 40 -8 – 21 -8 – 18 12 – 95 65 – 85
藻类 95000 10,000 需要引证 ]
作物
(公斤/公顷)

(L / ha)的

(磅/英亩)

(美国加仑/英亩)
每粒种子油
(kg / 100 kg)
熔化范围(°C)
十六烷值
油 /
脂肪
甲基
乙基

提示
从100千克油籽中提取典型的油脂
中国牛油(Sapium sebiferum,或Tradica Sebifera)也被称为“爆米花树”