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石元春院士:我国的能源忧思

   2012-02-21 20180
主动培育即将异军突起的生物天然气

继煤炭和石油,天然气时代正悄悄到来,它的自身优势和人们的开发使它日渐走到能源前台,从常规天然气到非常规天然气。当美国准备大力开发页岩气的时候,欧洲的生物天然气已成规模。德国2010年有近5000多家沼气厂,发电产能1650兆瓦,超过了水电,预计2020年将占全德总发电产能的10%。2007年瑞典提纯后形成的生物天然气驱动的汽车1.5万辆,加气站布网遍布全国;瑞士首都伯尔尼的公交车大部分使用提纯沼气与天然气混合的生物天然气。

所谓生物天然气就是我们熟知的沼气,它与天然气的主要有效成分都是甲烷。沼气甲烷含量在60%左右,提纯到90%以上即同于一般的管道天然气,可用作燃料或发电;如净化到97%以上即等同于车用天然气,热值与性能无异,统称之为“生物天然气”。生物天然气在德国、奥地利、意大利和法国等多用于热电联产,瑞典、瑞士等国多为车用,商业化都已十多年了。

生物天然气不仅具有化石天然气的各种优点,还有化石天然气所不具备的许多长处。它可以再生,且原料来自能吸收空气中CO2的植物,以及对畜禽粪便、植物茎秆、工业和城市高COD值有机废弃物(污染源)的循环利用,故按全生命周期(LCA)分析法计算,化石天然气的温室气体净排放量(每1千瓦时做功能量的CO2排放克数)是398克,而生物天然气是负414克,它是最环保和最清洁的能源。如果与其他清洁能源相比,它不需要任何专门设施而可共用天然气的管道和配送系统进入千家万户和交通工具。此外,它是生物质经厌氧发酵转化生成,而在各种生物能源转化方式中厌氧发酵效率几乎是最高的。

我国农村户用沼气4000多万户,单体(发酵罐)装置容积在50~300立方米和300立方米以上的中大型沼气工程有近3万处。在大型养殖场沼气发电中,山东民和牧业公司日处理300吨鸡粪及500吨废水,日产沼气2.8万立方米,发电厂装机容量3兆瓦,日发电7万千瓦时;北京德青源鸡场日处理鸡粪212吨,日产沼气1.9万立方米,发电厂装机容量2兆瓦,德清源技术已正式签约转让美国养殖业。日产超过1万立方米的车用生物天然气已于2011年3月开始在广西南宁市成功商业化运行,预计近一两年内,北京、河南、山东、海南、河北等地将陆续出现生产经纯化压缩的车用生物天然气的示范试点。

据程序教授估算,我国仅畜禽养殖场废水、工业有机废水和城市污水三项的COD年排放量超过1亿吨,到2020年可达2亿吨,可年产生物天然气830亿立方米,加上农作物秸秆和垃圾填埋气可年产1500亿立方米沼气,可替代近900亿立方米的天然气,比2008年全国天然气实际消费量还多出100亿立方米。

我国天然气需求激增,缺口迅速扩大,近年以巨资向澳大利亚、土库曼斯坦、卡塔尔、伊朗、俄罗斯等大规模引进天然气,并在沿海大规模设立LNG接收站。我们完全有条件开发国内丰富的沼气原料资源,减少天然气进口。发展生物天然气还可与环保产业和资源循环利用融为一体,与发展农村经济和新农村建设密切结合。

要像上世纪50年代抓“橡胶”,六七十年代抓“两弹一星”,七八十年代抓“粮食”一样地打一场绝地翻身战。

 
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