מדד של פתרונות אנרגיה ואנרגיה של אנרגיה ודלק

המונחים: Bridging bio Energy and the Water-Energy Nexus

הצומת של פתרונות אנרגיה ביולוגית ואנרגיה אוויריים צמח כגבול קריטי לניהול משאבי בר קיימא.כפי שביקוש לאנרגיה גלובלית ממשיך לעלות לצד מחסור במים גדל, מציאת גישות משולבות שכתובת שתי האתגרים הופכת להיות הכרחית. Bio Energy - שמקורן בחומרים אורגניים כגון שאריות חקלאיות, פסולת יער, אצות, פסולת ופסולת מוצקה עירונית - מ חלופה מתחדשת לדלקים מאובניים, לעתים קרובות, זמינות של מערכות אנרגיה ואספקה זו, משפיעות על מים מעגלית מים וספקות, על פני מים.

הבנה של Bio Energy: מקורות ו-Conversion Pathways

אנרגיה ביולוגית כוללת מגוון רחב של מוצרי מזון וטכנולוגיות המרה.המזון המשותף כולל:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) בזבזני עירניים עירוניים (FLT:1), כולל פסולת מזון וטרימדומים
(ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד) ו[[1924]]
(ב) ,0) , מזמורים נוספים (ב)

(הההעברה של האנרגיה הנתונה הזו באה בדרך כלל שלושה מסלולים עיקריים:0thermorinFLT:1 (בעירה, גזיפיות), FLT:2biochemicaluaFLT 3:0thermoimmoimiFLT:1 (אנרגיית, תסיסה), ו-FLT:4 LT5 (transgic for biodie) דורש לעתים קרובות מים זורמים ומוצרים של מים סגסוגתיים.

מוצרי Bio Energy

(ב) ,0) , טוהר וחום (ב) מבעירה ישירה או גזיפיקציה ישירה
(ב) ויקרא י"א): "ויאמרו" (בעצם יראת רוח)
(ב) ויקרא י"א: "בְּהָיִנְתִּיְהִדְתִּיְתִּיְהָתִיתִית" (במדברים כ"ד)
(ב) מ"ג'וידיזל" (ב"ב) משמן צמחי או משומן בעל חיים
(ב) ,0) דלק בוטו-ג'ט 1 (ב) מ- hydroמעבדים מתקדמים

The Water-Energy Nexus: A Foundational Concept

Nexus אנרגיית המים מתאר את ארבעת הקישורים הקריטיים בין מערכות מים ואנרגיה:

(FLT:0) מים לאנרגיה:פלט 1FLT, עיבוד, והמרות של משאבי אנרגיה דורשות משיכת מים משמעותית (למשל, קירור צמחי כוח תרמיים, השקיה ליבולי אנרגיה ביו-אנרגיה, fracturing הידראולי).
(ב) ⁇ :0) ⁇ מים: (בקיצור: התפלגות מים ומחסם צורכים כמויות גדולות של חשמל ואנרגיה תרמית (למשל, משאבה, פלנציה, טיפול במים).
(ב) אספקת מים:0) מים לתשתית מים: 1FLT:1 כמה מערכות מים (למשל, מאגרים) דורשות אנרגיה עבור משאבה ויכולים גם לייצר כוח הידרואלקטרי.
(FLT:0)אנרגיה לתשתיות אנרגיה: FLT:1) שיטות ייצור אנרגיה רבות (למשל, התאוששות שמן מוגברת, לכידת פחמן) להשתמש במים כנוזל עבודה.

על פי נתוני הסוכנות לאנרגיה הבינלאומית לאנרגיה:0.10.10.10.10.10.10.10.000, ייצור האנרגיה מהווה 10% מנסיגה של מים מתוקים בעולם, והשימוש באנרגיה הקשורה למים צפוי להכפיל את 2040.

אנרגיה ומים: מערכת יחסים בת שני

ייצור אנרגיה בביוטכנולוגיה

טביעת הרגל של אנרגיית המים משתנה באופן דרמטי בהתאם לצריכת מזון, לטיפוח ולטכנולוגיית המרה. יבולי אנרגיה כמו תירס עבור אלנול או שמן עבור ביודיוזל יכולים להיות דרישות השקיה גבוהות, שעלולות לזן משאבים מקומיים.לדוגמה, לייצר ליטר אחד של אטמוס תירס בארצות הברית דורש בערך 800-1,700 ליטר מים כאשר כולל מים מגזימים ומים.

השפעות איכות המים

מערכות ביו-אנרגיה יכולות להשפיע על איכות המים באמצעות מפלט תזונתי משדות יבול אנרגיה (במיוחד חנקן ו זרחן) ודרך תהליך משככי משקל ממתקנים המרה. אנאירובי העיכול, למשל, מייצרת לעיכול שיכול להיות דשן יקר אבל גם מהווה סיכון של זיהום אווירי או ניקוי צמחי מרפא (או לא מנוהל כראוי.

שילוב של אנרגיה ביולוגית עם ניהול מים: גישה סינרגטית

הפתרונות המבטיחים ביותר ב- bio Energy-water Nexus הם אלה שמטפלים במים ובאנרגיה כמשלימים, לא מתחרים, משאבים.מערכות משולבות רבות פותחו או נמצאים תחת מחקר ברחבי העולם.

אלגה ביו דלק ופסולת טיפול במים

(לגביע) הם בעלי אורגניזמים פוטוסינתזה מהירים המסוגלים לייצר תשואה גבוהה של לימפואידים (לגבי ביו-דיזל) ופחמימות (עבור ביותנול) הם משגשגים במים עשירים במזונות מזינים, מה שהופך את הפסולת למדיום צמיחה אידיאלית (בקיצור של מחסנים) ב- 100% מצריכת דלק או מתפזרת יותר מ- 100% מצריכת ביו-FLTm, לאחר מכן, כך שצריכה טיפול ביו-Eceed to the biotrategae-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-

המונחים: Organic Waste

העיכול אנאירובי (AD) הוא טכנולוגיה מבוססת היטב שממירת פסולת אורגנית (למשל, פסולת מזון, ממחווה בעלי חיים, שפכים) לתוך ביוגז ועיכולה.ביוגז, בעיקר מתאן, יכול להיות נשרף עבור חשמל חום או חום או משודרג לצמחים של פסולת ביולוגית עבור צינורות גז טבעי, לעתים קרובות מקבל מזון רטוב כי אחרת ימחקו סינטטיים במזמים, שחרור פחמן (מאט) ודלקים צמחיים חזקים) לתוך דלקים פחמן צמחיים פחמן.

חום ועוצמה משולבים (CHP) מביומסה בתעשיות ווטר-Intensive

תעשיות רבות של מים - כגון pulp ונייר, עיבוד מזון, וייצור טקסטיל - לייצר כמויות גדולות של פסולת אורגנית וגם דורש חום וכוח. התקנת מערכות CHP ממותת יכול לעבד את הפסולת על האתר, מתן חשמל וחיתוך אנרגיה תרמי תוך צמצום נטל המים.

Wetlands ו- Energy Crops

רטובות בנויות הן מערכות ממונדסות שמשתמשות בצמחים מימיים ובפעולה מיקרוביאלית לטיפול במי פסולת.כאשר נטועים עם גידולי אנרגיה צומחים במהירות כמו יאלו, פופר, או דשא מנומנם, בלוטות אלה יכולות לייצר ביומסה עבור אנרגיה ביולוגית תוך טיהור מים.הצמחים לוקחים חומרים מזינים כבדים וחמצן מקוטב יכול לשמש לבעירה, גז, או אפילו טיפול ביו-איטקטיבית עבור אזורים אלה ללא טיפול ביתי.

אתגרים ומכשולים לאינטגרציה

למרות הסינרגיות ברורות, פריסה בקנה מידה גדול של מערכות מים משולבות של אנרגיה ביולוגית מתמודדת עם כמה מכשולים:

עלויות ההון הגבוהות:0 (FLT:1 Integrated Systems לעתים קרובות דורשות הנדסה אישית וציוד מתקדם, מה שהופך את ההשקעה קדימה גבוה בהשוואה לאנרגיה קונבנציונלית או לטיפול במים.
(FLT:0) המורכבות של הממשל: מים ואנרגיה 1FLT:1, מנוהלים בדרך כלל על ידי סוכנויות ממשלתיות נפרדות, מה שהופך את תכנון המעבר לטווח ארוך.
תחרות המחסור במים:0 (FLT:1 באזורים עקשניים, שימוש במים לגידולי אנרגיה עשוי להתנגש עם שתיית מים ומזון, גם אם היבולים מספקים גם הטבות טיפול במים.
(FLT:0Technological בגרות: FLT:1 כמה גישות מבטיחות (למשל, אצות ביו דלק) הם עדיין בקנה מידה טייס או הדגמה ועדיין לא עלות תחרותית עם דלקים מאובנים.
(FLT:0Logistics of Feedstock:FreaLT:1) Wet Feedstocks כמו פסולת מזון או מנורה הם כבדים ויקרים להובלה, הגבלת הגודל של צמחי העיכול האנאירוביים המרכזיים.
(FLT:0) קבלה ציבורית: אנדרט 1:1 מתקני אנרגיה יכול להתמודד עם התנגדות מקומית עקב ריח, תנועה, או סיכון בריאותי נתפס, גם כאשר הוא מתוכנן ביעילות.

מעבר לחסמים אלה דורש השקעה מתואמת במחקר ופיתוח, מודלים עסקיים חדשניים (למשל, שותפויות פרטיות ציבוריות), ומסגרות מדיניות תומך.

מדיניות ושיקולים כלכליים

ממשלות ברחבי העולם החלו לזהות את החשיבות של אנרגיית המים Nexus במעברי אנרגיה.ה- האיחוד האירופי:0 חידוש של צו האנרגיה (RED III) ⁇ FLT:1 כולל קריטריונים קיימות לאנרגיה ביולוגית אשר מהווים שימוש בקרקע ואפקטי מים.

מבחינה כלכלית, מערכות ביו-אנרגיה משולבת יכולות לייצר מספר זרמי הכנסות: מכירות אנרגיה, דמי טיפ פסולת, מכירה של לעיכול כמו דשן, ולהימנע עלויות של טיפול במים פסולת וניקוי זיהום. ניתוח מחזור חיים מראה באופן עקבי כי מערכות באמצעות הזנות פסולת יש עקבות סביבתיות נמוכות יותר מאשר יבולים ייעודיים מדיניות יכול לשפר את יכולת הכדאיות של פרויקטים אלה על ידי valing את היתרונות באיכות המים באמצעות תשלומים או שירותים מזינים עבור שירותים קוסמטיים.

FIRLT:1 [הבנק העולמי]:2 [FLT: 3] פרסם מספר רשימות הדרכה על Nexus של מזון אנרגיה, הדגשת אנרגיית הביו-אנרגיה כגורם מרכזי בניהול משאבים משולב עבור מדינות מתפתחות, במיוחד באפריקה שמדרום לסהרה.

מחקרים על אינטגרציה מוצלחת

פסולת-to-Energy בקניה

העיר קיסומו, קניה, פיתחה מתקן עיכול אנירובי שמעבד פסולת ושפכים של שפכים מהתנחלויות בלתי פורמליות.היוגאס מאלץ גנרטור המספק חשמל למרפאות בריאות מקומיות ומשאבות מים.העיכול נמכר לחקלאים בעלי חיים קטנים, החלפת דשנים כימיות יקרות.הפרויקט שיפר את איכות המים על ידי צמצום פערי פסולת לא מטופלים לאגם ויקטוריה, מקור חיוני של שתייה ודגים.

Algae Pond Systems במקסיקו

במדינת יקטןאן, שיתוף פעולה מחקר בין המכון המקסיקני לטכנולוגיה מים ואוניברסיטאות מקומיות בנתה בריכות אלגל ברמה גבוהה של טייס לטיפול בשפכים מחוות חזיר.הההההה נאס"א נאספת וממירה לשמן ביולוגי באמצעות לימוזינה הידרותרמיאלית.המים מטופלים עומדים בסטנדרטים של פרוייקט השקיה, תוך שמירה על מים מתוקים לשימוש ביתי, הוכחו ב-70% לצריכת אנרגיה קונבנציונאלית.

Biomass CHP בתעשיית ה- Pulp והנייר, פינלנד

דחפורים פינית יש הרבה ביומסה משולבת CHP כדי לענות על הצרכים הקיטור והחשמליים שלהם.האלכוהול השחור - תוצר לוואי של ייבוש כימי - נשרף במשחת התאוששות, ייצור אנרגיה ומשחזר כימיקלים.התעשייה שילבה גם טיפול בשפכים עם שימושים קלים: מים מודגשים בשלבים מרובים, ונפיחות מטיפול מעוכלה היא לייצר עוד גזי גז.

כיוונים עתידיים של Outlook ומחקר

הפוטנציאל של אנרגיה ביולוגית לתרום לפתרונות האנרקסוס לאנרגיה במים גדל, מונע על ידי התקדמות בביוטכנולוגיה, ניטור דיגיטלי ומדיניות מעגלית.

(ב) שיפור גנטי של גידולי אנרגיה 1FLT (הדגשה על צריכת מים) ולהגדיל את צריכת המים.
(ב) למערכות אלקטרו-כימיות של מיקרוביאליות (FLT:1 ), אשר בו זמנית מטפלים במי שפכים ומפיקים חשמל או מימן
(FLT:0) אינטגרציה של ייצור ביושר ביושר"ל:1 עם סינון מים: ביושר מ pyrolysis יכול פרסומות אורטוטים ולשפר את החזקת המים הקרקע
(FLT:0) מערכת מבוססת-מרכז עיצוב: 1 (FLT:0Climate-resilient system designcioFLT:1) באמצעות מודלים משניים של זמינות מים, גידול ביבול וביקוש באנרגיה
(ב) ,0) יחידות מודולריות מתקדמות (FLT:1) עבור קהילות קטנות, באמצעות עיכול אווירובית או ביולוגי אלגאל שניתן לפרוס במהירות

ככל ששינוי האקלים מגביר את המחסור במים ומחירי האנרגיה הופכים להיות יותר יציבים, הערך הכלכלי של מערכות משולבות צפוי להגדיל. קובעי מדיניות, משקיעים ומהנדסים חייבים לעבוד יחד כדי ליצור סביבות שמגמלות יעילות משאבים ולא אופטימיזציה של מכשולים.

מסקנה

הצמת האנרגיה הביו-אנרגיה והאנרגיה של אנרגיית המים מציעה מסגרת עוצמתית להשגת מטרות פיתוח בר-קיימא מרובות – במיוחד אנרגיה נקייה (SDG 7), מים נקיים ותברואה (SDG 6), וצריכה אחראית והפקה (SDG 12) על ידי שינוי ממודל "לקחת-Dex-dis" לינארי לגישה מעגלית שמתייחסת לבזבוז אורגני ובזבוז כמשאבים יקרים, יכול לייצר אנרגיה מתחדשת תוך הגנה על כמות מספקת ופתרונות יעילים.