חשבונות תחבורה עבור כרבע מהפליטת CO2 הקשורים לאנרגיה גלובלית, ודהמת המגזר הזה היא בין האתגרים הדוחקים ביותר של מעבר האקלים. בעוד שחשמל תופס כותרות עבור כלי רכב הקשורים לאנרגיה, משאיות כבדות, תעופה, ומשלוח ימי נשאר קשה כדי לחשמל עם הטכנולוגיה הנוכחית של סוללות - אנרגיה שמקורה בחומרים אורגניים - משלימים מסלול שיכול לספק נזילות נוזליות עבור מנועי תחבורה קיימים, דרישות הקיימות של דלקים וכיסוי של כוח המשיכה הנוכחית שלה, דרישות תחבורה, דרישות תחבורה גלובלית, וכיסוי של אנרגיה, דרישות.

הבנת ביו-אנרגיה ודלקים

אנרגיה ביולוגית היא אנרגיה הכלולה ביומסה - חומר צמחי ופסולת אורגנית.כאשר מומרת לדלק נוזלי או גזי, זה יכול להחליף ישירות דלק מבוסס נפט, דיזל, דלק סילון.המונח:0bioדלקFLT:1 מתייחס במיוחד דלקים המיוצרים מביומסה, הנפוץ ביותר ethanol ו biosel.

סוגים של biomass Feedstocks

האכלה מסווגת על ידי מקור:

  • (FLT:0) יבולי אנרגיה: FLT:1 תירס, סוכרקני, סויה, שמן דקל - הזנות הדור הראשון הרגיל השולטת בייצור הנוכחי.
  • (FLT:0) חקלאות ויערות שאריות: ראטאל 1: 1 (הקרנית), קש חיטה, צאן, צמח ראוותי, ושמאלנים - אלה לא מתחרים ישירות עם ייצור מזון.
  • (FLT:0) פסולת מוצקה של תחמושת (MSW) ופסולת אורגנית:FLT:1 פיסות מזון, פיסות חצר, גזיפי יכול להיות מומר לתוך גזי או דלק נוזלי.
  • (FLT:0) גידולי אנרגיה שאינם מזון: חליל:1 , שיבושים, ערפל, פופלר ואכלה - אלה דורשים פחות קלט ויכולים לגדול על אדמה שולית.

מהפכת טכנולוגיות

בחירת הטכנולוגיה תלויה בדלק המזינים והרצוי:

  • (FLT:0)FLT:1 Starches וסוכרים (corn, סוכרקני) מותסים באתנול, הדלק הביולוגי הנפוץ ביותר בעולם.
  • (ב) ⁇ :0) , נזיקין: 1 שמן ירקות או שומן מן החי מגיבים עם אלכוהול לייצר ביודיוזל וגליצרין.
  • (FLT:0)GGGGEGE: FLT:1 ההמרה של ביומסה מוצקה לתוך סינגיה (CO + H2), אשר ניתן לשדרג באופן קטליטי לתוך דיזל סינתטי או דלק סילון באמצעות סינתזה של פישר-טרוש.
  • (ב) [15] ⁇ : ⁇ : ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) לעיכול אווירובי:FLT:1 microbes לשבור חומר אורגני לייצר ביוגז (methane) שניתן לדחוס לשימוש כדלק תחבורה.

דורות של דלקים

סיווגי התעשייה מסייעים להבהיר את הבשלות והקיימות של מסלולים שונים:

  • (FLT:0) הדור הראשון: FLT:1 עשוי מיבולי מזון (corn ethanol, סוכרקני ethanol, soybean biodiesel) אלה הם מסחרי בקנה מידה, אבל להעלות חששות לשימוש קרקע.
  • (FLT:0 Second-generation) (advanced): ההרחבה 1 (התמ"ל) עשויה מביומסה ליגנולוסית – שאריות מזון לא מזון ויבולי אנרגיה ייעודיים.אתנול תאולוס ו דיזל מתחדשים משמנים פסולת הם דוגמאות מפתח.טכנולוגיות הן מסחריות אך עדיין לא עלות תחרותיות ללא תמיכה במדיניות.
  • (FLT:0) דור שלישי: FLT:1 בדרך כלל מתייחס לתדלקים ביולוגיים מבוססי אצות, שיש להם תשואה תיאורטית גבוהה אך נשאר בגובה טייס / מוות עקב עלויות ייצור גבוהות.
  • (FLT:0) התחדשות: מושגים מתעוררים כגון דלקים אלקטרו-ל-ל-ל-ל-שווי באמצעות פחמן דו-חמצני וחשמל מתחדשים שנתפס) או אורגניזמים מהונדסים גנטית, אשר מגנים ישירות על תרכובות דלק.

היתרונות של Bio Energy in Transport

פוטנציאל גדול ופוטנציאלי

סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) מעריכה כי ביומסה בת קיימא תוכל לספק עד 10% מאנרגיה התחבורה העולמית עד 2030 תחת תרחישים שאפתניים, וכ-30% עד 2070 עם טכנולוגיות מתקדמות.בניגוד לדלקים מאובניים, הביומסה יכולה להיות מגודלת בתוך שנים או עשורים, יצירת מחזור פחמן סגור כאשר מנוהלת באופן עצמאי.

צמצם את Lifecycle Greenhouse Gass Emissions

כאשר מתוגברים היטב, דלק ביולוגי יכול לקצץ פליטות CO2 עד 50-90% בהשוואה לדלק או דיזל.ההפחתה המדויקת תלויה באכילק, פרקטיקות חקלאיות, שינויים בשימוש הקרקע, ויעילות ההמרה.סוכרת אתנול מברזיל, למשל, משיגה ירידה של 80-90% לעומת בנזין ייעודי.ת של תאילוסקולרית מנר תירס יכולה להשיג הפחתה של 60-80% ביחס לנפט, כך לפי ניתוח שמן נוזלי, כמו דלק נוזלי פחמן רגיל:

ביטחון אנרגיה ועצמאות

האו"ם שתלויים בשמן מיובא יכול לגוון את תערובת הדלק שלהם עם דלק ביולוגי המיוצר מקומית. ברזיל, למשל, מושג ליד חוסר יכולת עצמי בנזין על ידי שילוב של אלנול מסוכרקניה - מודל שהאיחוד האירופי, הודו וארצות הברית אימצו באמצעות אינטגרציה המנדטים.ביו דלקים מספקים גם נושאת אנרגיה יציבה, גבוהה ובעלת גבוהה שיכולה להשלים את מערכת האנרגיה המתחדשת במערכת האנרגיה הרחבה יותר.

הזדמנויות לפיתוח כלכלי וכפר

תעשיית הדלק הביולוגית יוצרת תעסוקה בחקלאות, לוגיסטיקה, עיבוד והנדסה בארה"ב, התעשייה תומכת ביותר מ- 350,000 משרות.פיתוח מדינות יכול להפיק תועלת מייצור מבוזר - ביו-דיזל קטן מ-Jtropha באפריקה או ביוגז מפסולת חקלאית בהודו מציע זרמי הכנסה עבור קהילות כפריות תוך צמצום יבואי דלק.

אתגרים ומגבלות

שימוש בקרקע, ביטחון תזונתי ואפקטים עקיפים

הביקורת המתמדת ביותר של דלק ביולוגי של הדור הראשון היא התחרות על אדמה חקלאית.שימוש תירס עבור אלנמול במקום מזון יכול להוביל מחירי מזון, במיוחד במדינות בעלות הכנסה נמוכה.יתר על כן, המרת יערות או עשבים לגידול מאגרי דלק ביולוגיים משחררים כמויות גדולות של פחמן מאוחסן - תופעה ידועה בשם FLT:0indirect קרקע-שימוש (ILUC) LTF:1 , וכתובות מתקדמות של מזון (reects) התחדשות של טיפול תרופתי (R) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,התכתובות) מבוסס על ידי טיפול תרופתי מבוסס על ידי טיפול תרופתי מבוסס על ידי טיפול תרופתי מבוסס על ידי טיפול

טביעת הרגל הסביבתית של הייצור

רבים של יבולי דלק קונבנציונליים דורשים קלטות כבדות של מים, דשנים וחומרי הדברה. Nitrogen דשנים במיוחד להוביל פליטות תחמוצת תחמוצת - גז חממה כמעט 300 פעמים יותר חזק מאשר CO2. ייצור קורנת אתנול בארה"ב מיד מערבה קשורה לריצה תזונתית גרימת אזורי hypoxic במפרץ של מקסיקו.

עלויות כלכליות והסתמכות סובסידית

רוב הדלקים הביולוגיים אינם עולים בקנה אחד עם דלקים מאובנים ללא סובסידיות, שילוב המנדטים, או תמחור פחמן. הדור הראשון של Ethanol יכול להיות קרוב לשוויון כאשר מחירי הנפט גבוהים, אבל דלק ביולוגי מתקדם נשאר יקר משמעותית יותר - עלות של 1-3 דולר לגלון יותר מאשר דיזל. .S. Renewable Fuel Standard (RFS) ו- Carbons Low Trade Standards (FSLC) יכול למנוע את הפערים פוליטיים, אך יכול להרתיע את הפערים.

תשתיות והתאמה לרכב

תערובת ברמה נמוכה (E10, B5) תואמים עם כלי רכב קיימים תשתיות דלק, אבל תערובות גבוהות יותר דורשות שינויים. E85 (עד 85% אתנול) צריך כלי רכב גמישים; ביודיוזל טהור (B100) עשוי לדרוש התאמות מנוע עבור מזג אוויר קר. מחדש דיזל ו- SAF, להיות זהה מבחינה כימית לעמיתיהם המאובנים, יכול לרדת ללא שינויים - יתרון מרכזי עבור תעופה כבדה ומשאיות עדיין דורשות גבוהות.

תפקידה של מדיניות וחדשנות

דרישות נהיגה

המנדט הממשלתי הוא הנהג העיקרי של צריכת דלק ביו-דלק בארה"ב דורש 36 מיליארד גלונים של דלק מתחדש עד 2022 (בעיקר נפגש עם אנול תירס) RED II של האיחוד האירופי מציב יעד 14% לאנרגיה מתחדשת בתחבורה עד 2030, עם 3.5% תת-target עבור דלקים ביולוגיים מתקדמים.

פריצות דרך טכנולוגיות על Horizon

דלק ביולוגי מתקדם ומתקדמים

מתקני תאונאול בקנה מידה מסחרי - כגון מתקן של POET-DSM באיווה - נאבקו להגיע לקיבולת שם של שם פלטה בשל אתגרים ביומסה לפני הטיפול ועלויות האנזים.עם זאת, התקדמות בביולוגיה סינתטית וגיבוש הבטחות ביו-מעבדות לצמצום עלויות. חברות כמו LanzaTech להשתמש בתסיסה תעשייתית מגז או גזסנמס לתוך ethanol ו- Jetexy, על ידי דלק יקר.

אלגה וביומסה ימית

Algae יכול לייצר 15-30 פעמים יותר שמן עבור אקר מאשר סויה, וניתן לגדל מים מרהיבים או אדמה לא-צפויה. עלויות הון גבוהות וקצירת אנרגיה נשאר מחסומים. עיצובים פוטוביורוטיפים חדשים והנדסה גנטית כדי להגביר את התוכן ליפיד הם בהדרגה שיפור הכלכלה, אבל פריצת דרך מסחרית היא עדיין כמה שנים.

דלקים ודרכים היברידיות

דלקים (דלקים) משלבים פחמן דו-חמצני עם מימן מתחדשים לייצר דלקים סינתטיים – באופן יעיל צורה של אחסון אנרגיה כימי (כ- 6 לליטר), עלויות עלולות ליפול עם חשמל מתחדשים זול ומשפר אלקטרוליטיזציה.ד דלקים E-דלקים מושכים לתעופה ומשלוח מכיוון שהם מתאמים ואינם דורשים שימוש בקרקע.

Biorefineries ו-Integrated Production Systems

מושג הביו-רפיטרי – שעוצב לאחר הזיקוקים – מונע מספר רב של זרמי ביומסה לדלקים, כוח וכימיקלים המבוססים על הביולוגית.הייצור הזה משפר את הכלכלה הכוללת.לדוגמה, צמח שמייצר את האנומל מסיבים תירס, משתמש ב שאריות לחום וכוח, ומוציא שמן תירס עבור ביוזל יכול להשיג שולי גבוה יותר ומזג אוויר נמוך יותר עם פחמן ולכידת פחמן (CC) אפילו יכול להיות מאוחסן פליטה שלילית.

השוואת אנרגיה ביולוגית עם אפשרויות חשמל ו- Hydrogen

אף טכנולוגיה אחת לא תפתור את כל פליטת הפחמן.עבור כלי רכב קלים, כלי רכב חשמליים סוללה (BEVs) יעילים יותר (70–80% היטב לגלגל) מאשר ביו-דלקים (15–30% למנועי בנזין לשרוף את האתנול).

  • (FLT:0) ,hul Trucking:FLT:1 Batteries עבור משאית 8 משאיות להוסיף משקל משמעותי ועלות; דלקים ביולוגיים ניתן להשתמש במנועי דיזל קיימים ללא עונש טווח.
  • (FLT:0) איור: 1 (לא קיים מטוס מסחרי סוללת-חשמלי בר קיימא (SAF) הוא האפשרות היחידה לטווח קצר להפחית את פליטות.
  • שמן דלק כבד ניתן להחליף ב-LNG, ביודיוזל או ביו-מול עם שינויים במנועים קטנים.
  • צי הרכב:0 (Existing צי:FLT:1 biorol) להפחית את פליטות מאות מיליוני כלי רכב פנימיים מנוע עדיין על הכביש היום.

מימן ירוק, כאשר נעשה שימוש בכלי רכב של תאי דלק, גם מונע בעיות לשימוש בקרקע, אך דורש תשתית חדשה ויש לו יעילות עגולה נמוכה יותר מאשר BEVs. ביו דלקים ומימן עשויים להתחרות על דל פחמן (ביומאס עבור ביו-hydrogen לעומת אלקטרוליטיזה ממתחדשים). גישה מגוונת - שימוש בכל נושא אנרגיה שבו הוא יעיל ביותר - הוא אסטרטגיה prudent ביותר.

תחזית: Pathways to Scale

אספקת מזון בת קיימא וקרקע לשימוש בניהול

התחזוקה העיקרית אינה פוטנציאל טכני, אך היצע בר קיימא. הרחבת האנרגיה הביולוגית חייבת להימנע ממחיקה, להגן על המגוון הביולוגי, ולכבד את ייצור המזון.

  • שימוש בקרקעות שוליות ומרודנות ליבולי אנרגיה ייעודיים.
  • הגדלת התשואות החקלאיות לשיחרור הקרקע (הבדלי אדמות).
  • עדיפויות פסולת ומזון שאריות - ה-IEA מעריכה כי שאריות בר קיימא יכולות לספק עד 50 EJ מדי שנה עד שנת 2050.
  • יישום תוכניות הסמכה (למשל, RSB, ISCC) כדי להבטיח קריטריונים סביבתיים וחברתיים עונים.

דלקים ביולוגיים מתקדמים עבור Hard-to-Electrify

מגזרי התעופה והים יש חלופות מוגבלות.ההתאחדות הבינלאומית לתחבורה אווירית (IATA) מטרות 2 מיליארד ליטרים של ייצור SAF עד 2025 (בהווה - 150 מיליון ליטרים) חברות תעופה גדולות מחתימות על הסכמים, ויצרנים כמו האנרגיה העולמית, נסנוס ו-Flclcve BioEnergy הם מקיפים.עבור המשלוח, המטרה של ארגון הים הבינלאומי של 50% פליטות (מרמות 2008) יסתמכות דלק ביולוגי נמוך מדי.

סינרגיות עם כלכלה מעגלית וניהול פסולת

באמצעות פסולת אורגנית עבור אנרגיה ביולוגית מספק יתרון משולש: צמצום פליטות מתאן ממזומנים, פירוק דלקים מאובנים, ויצר דלק ממשאבים שאחרת יהיו אחריות.תוכנית הפעולה של כלכלת האזור האירופי תומכת במפורש ביוגז ודלקים ביולוגיים מתקדמים מפסולת חקלאית ומזון.

מסקנה

אנרגיה ביולוגית לא יכולה רק להפחתת תחבורה גלובלית, אבל היא מרכיב חיוני של אסטרטגיה מגוונת.זה האפשרות המתחדשת היחידה שיכולה להחליף ישירות דלקים מבוססי נפט בתשתיות קיימות לתעופה, ימית וכבדה – אלה שעדיין קשה לחשמל במשך עשרות שנים. האתגרים של שימוש בקרקע, עלות, והשפעה סביבתית הם אמיתיים, אבל הם יכולים להיות מנוהלים באמצעות קריטריונים של קיימות, החידושים הטכנולוגיים, ואסטרטגיות תומך.

כדי לממש את הפוטנציאל, קובעי המדיניות חייבים לשמור ולחזק את המנדטים לדלקים ביולוגיים מתקדמים, ובמקביל להשקיע ב-R&D טכנולוגיות המרת הדור הבא.תעשייה חייבת להתחייב לשימוש במזיקים פסולת והשגת אינטנסיביות פחמן נמוכה בקנה מידה. והציבור חייב להכיר בכך שאין פתרון מושלם - כל אפשרות אנרגיה כוללת עצירות מסחר.עם רגולציה חכמה והשקעות מתמשך, אנרגיה ביולוגית יכולה לשחק תפקיד משמעותי בתנוחות בעתיד תוך עמידה בדרישות האקלים.