محتوى الطاقة في الوقود الحيوي
يُعرَّف المحتوى الطاقي للوقود الحيوي بأنه الطاقة الكيميائية الموجودة في نوع معين من الوقود الحيوي، ويُقاس إما لكل وحدة كتلة من ذلك الوقود، ويُعرف بالطاقة النوعية ، أو لكل وحدة حجم من الوقود، ويُعرف بكثافة الطاقة . والوقود الحيوي هو وقود يُنتج من كائنات حية حديثة . تشمل أنواع الوقود الحيوي الإيثانول الحيوي، وهو كحول يُصنع عن طريق التخمير - ويُستخدم غالبًا كمضاف للبنزين - والديزل الحيوي ، الذي يُستخدم عادةً كمضاف للديزل . الطاقة النوعية هي الطاقة لكل وحدة كتلة ، وتُستخدم لوصف المحتوى الطاقي الكيميائي للوقود، وتُقاس بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI) مثل الجول لكل كيلوغرام (J/kg) أو ما يعادلها. [ 1 ] أما كثافة الطاقة فهي كمية الطاقة الكيميائية لكل وحدة حجم من الوقود، وتُقاس بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI) مثل الجول لكل لتر (J/L) أو ما يعادلها. [ 2 ]
الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون من أنواع الوقود الحيوي الشائعة
يتضمن الجدول أدناه مدخلات للمواد الشائعة المستخدمة بالفعل من أجل طاقتها، أو التي تتم مناقشتها لهذا الاستخدام.
يُظهر العمود الثاني الطاقة النوعية ، وهي محتوى الطاقة بالميجاجول لكل وحدة كتلة بالكيلوجرام ، وهو أمر مفيد في فهم الطاقة التي يمكن استخراجها من الوقود.
يسرد العمود الثالث في الجدول كثافة الطاقة ، وهي محتوى الطاقة لكل لتر من الحجم، وهو أمر مفيد لفهم المساحة اللازمة لتخزين الوقود.
يتناول العمودان الأخيران البصمة الكربونية للوقود. يحتوي العمود الرابع على نسبة ثاني أكسيد الكربون المنبعث عند تحويل الوقود إلى طاقة، مقارنةً بكتلته الأولية، بينما يسرد العمود الخامس الطاقة المنتجة لكل كيلوغرام من ثاني أكسيد الكربون . وكقاعدة عامة، كلما ارتفع الرقم في هذا العمود كان ذلك أفضل للبيئة. لكن هذه الأرقام لا تشمل غازات الدفيئة الأخرى المنبعثة أثناء الاحتراق أو الإنتاج أو التخزين أو الشحن. على سبيل المثال، قد يكون للميثان تكاليف بيئية خفية غير مُدرجة في الجدول.
| نوع الوقود | الطاقة النوعية ( ميغا جول / كيلوغرام) | كثافة الطاقة ( ميغا جول / لتر ) | غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الوقود المستخدم (كجم/كجم) [ ملاحظة 1 ] | الطاقة لكل وحدة من ثاني أكسيد الكربون ( ميغا جول / كيلوغرام) |
|---|---|---|---|---|
| الوقود الصلب | ||||
| تفل قصب السكر ( سيقان القصب ) | 9.6 | ~ + 40%(C 6 H 10 O 5 ) n + 15% (C 26 H 42 O 21 ) n + 15% (C 9 H 10 O 2 ) n 1.30 | 7.41 | |
| قشور (أغلفة البذور) | 14.6 | [يرجى إدخال متوسط التركيب هنا] | ||
| روث الحيوانات / السماد | 10–15 | [يرجى إدخال متوسط التركيب هنا] | ||
| نباتات مجففة ( C6H10O5 ) ن | 10-16 | 1.6–16.64 | IF 50 % ( C6H10O5 ) n + 25 % ( C26H42O21 ) n + 25 % ( C10H12O3 ) n 1.84 | 5.44-8.70 |
| وقود الخشب ( C6H10O5 ) ن | 16-21 | أُرشف بتاريخ 13 فبراير 2007 في موقع Wayback Machine (2.56–21.84) | IF 45 % ( C6H10O5 ) n + 25 % ( C26H42O21 ) n + 30 % ( C10H12O3 ) n 1.88 | 8.51–11.17 |
| فحم | 30 | 5.4–6.6 | 85-98% كربون + مركبات عضوية متطايرة + رماد 3.63 | 8.27 |
| الوقود السائل | ||||
| زيت التحلل الحراري | 17.5 | 21.35 | يختلف | يختلف |
| الميثانول (CH3 - OH) | 19.9–22.7 | 15.9 | 1.37 | 14.49–16.53 |
| الإيثانول (CH 3 -CH 2 -OH) | 23.4–26.8 | 18.4–21.2 | 1.91 | 12.25–14.03 |
| إيكالين | 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 |
| بوتانول (CH 3 -(CH 2 ) 3 -OH) | 36 | 29.2 | 2.37 | 15.16 |
| سمين | 37.656 | 31.68 | C 55 H 104 O 6 | |
| الديزل الحيوي | 37.8 | 33.3–35.7 | 2.85 تقريبًا | 13.26 تقريبًا |
| زيت دوار الشمس (C 18 H 32 O 2 ) | 39.49 | 33.18 | ( 12 % (C16H32O2 ) + 16 % ( C18H34O2 ) + 71 % ( LA ) + 1 % ( ALA ) ) 2.81 | 14.04 |
| زيت الخروع (C 18 H 34 O 3 ) | 39.5 | 33.21 | ( 1% PA + 1% SA + 89.5% ROA + 3% OA + 4.2% LA + 0.3% ALA )2.67 | 14.80 |
| زيت الزيتون (C 18 H 34 O 2 ) | 39.25–39.82 | 33–33.48 | ( 15 % (C16H32O2 ) + 75 % ( C18H34O2 ) + 9 % ( LA ) + 1 % ( ALA ) ) 2.80 | 14.03 |
| الوقود الغازي | ||||
| الميثان ( CH4 ) | 55–55.7 | (مُسَيَّل) 23.0–23.3 | ( يُحدث تسرب غاز الميثان تأثيرًا دفيئًا يعادل 23 ضعفًا لتأثير ثاني أكسيد الكربون ) 2.74 | 20.05–20.30 |
| الهيدروجين ( H2 ) | 120–142 | (مُسَيَّل) 8.5–10.1 | ( يُحفز تسرب الهيدروجين استنزاف الأوزون بشكل طفيف ) 0.0 | |
| الوقود الأحفوري (مقارنة) | ||||
| الفحم | 29.3–33.5 | 39.85 – 74.43 | (باستثناء: أول أكسيد الكربون ، وأكاسيد النيتروجين ، والكبريتات، والجسيمات الدقيقة ) ~3.59 | 8.16–9.33 تقريبًا |
| النفط الخام | 41.868 | 28–31.4 | (باستثناء: أول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين ، والكبريتات، والجسيمات الدقيقة) ~3.4 | 12.31 تقريبًا |
| الغازولين | 45–48.3 | 32–34.8 | (باستثناء: أول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين ، والكبريتات، والجسيمات الدقيقة) ~3.30 | ~13.64–14.64 |
| ديزل | 48.1 | 40.3 | (باستثناء: أول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين ، والكبريتات، والجسيمات الدقيقة) ~3.4 | 14.15 تقريبًا |
| الغاز الطبيعي | 38-50 | (مُسَيَّل) 25.5–28.7 | ( الإيثان والبروبان والبيوتان باستثناء: أول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين ، والكبريتات ) ~3.00 | ~12.67–16.67 |
| الإيثان ( CH3 - CH3 ) | 51.9 | (مُسال) ~24.0 | 2.93 | 17.71 |
| الوقود النووي (مقارنة) [ ملاحظة 2 ] | ||||
| اليورانيوم -235 ( 235 U) | 77,000,000 | (نقي) 1,470,700,000 | [أكبر لتركيز خام أقل . ( التعدين ، التكرير ، النقل )] 0.0 | ~55 [ 4 ] – ~90 [ 3 ] |
| الاندماج النووي ( 2H - 3H ) | 300,000,000 | (مسال) 53,414,377.6 | ( هيدروجين قاع البحر - تعدين النظائر - يعتمد على الطريقة ) 0.0 | |
| تخزين الطاقة بخلايا الوقود (مقارنة) | ||||
| الميثانول المباشر | 4.5466 | أُرشف بتاريخ 11 سبتمبر 2005 في موقع Wayback Machine 3.6 | ~1.37 | 3.31 تقريبًا |
| تبادل البروتونات (البحث والتطوير) | حتى 5.68 | يصل إلى 4.5 | (يتم إعادة تدوير وقود نظام تحديد الهوية) 0.0 | |
| هيدريد الصوديوم (البحث والتطوير) | حتى 11.13 | حتى 10.24 | (مثانة لإعادة تدوير أكسيد الصوديوم) 0.0 | |
| تخزين الطاقة بالبطاريات (مقارنة) | ||||
| بطارية الرصاص الحمضية | 0.108 | ~0.1 | (تحمل دورات الشحن والتفريغ العميق من 200 إلى 600 دورة) 0.0 | |
| بطارية نيكل-حديد | 0.0487–0.1127 | 0.0658–0.1772 | (عمر أقل من 40 عامًا ) (تحمل دورة 2000-3000 إذا لم يكن هناك تأثير للذاكرة ) 0.0 | |
| بطارية نيكل-كادميوم | 0.162–0.288 | ~0.24 | (تفاوت دورات 1k–1.5k في حال عدم وجود تأثير للذاكرة) 0.0 | |
| هيدريد النيكل المعدني | 0.22–0.324 | 0.36 | (تحمل دورات من 300 إلى 500 دورة في حال عدم وجود تأثير للذاكرة) 0.0 | |
| بطارية فائقة الحديد | 0.33 | (1.5 * NiMH ) 0.54 | (تحمل دورات الشحن والتفريغ العميق ~300) 0.0 | |
| بطارية الزنك والهواء | 0.396–0.72 | 0.5924–0.8442 | (قابلة لإعادة التدوير عن طريق الصهر وإعادة الخلط، وليس إعادة الشحن) 0.0 | |
| بطارية ليثيوم أيون | 0.54–0.72 | 0.9–1.9 | (عمر افتراضي من 3 إلى 5 سنوات) (تحمل دورات شحن وتفريغ عميقة من 500 إلى 1000 دورة) 0.0 | |
| ليثيوم أيون بوليمر | 0.65–0.87 | (1.2 * ليثيوم أيون ) 1.08–2.28 | (عمر افتراضي من 3 إلى 5 سنوات) (تحمل دورات شحن وتفريغ عميقة من 300 إلى 500 دورة) 0.0 | |
| بطارية فوسفات الحديد الليثيوم | ||||
| دوراسيل زنك-هواء | 1.0584–1.5912 | 5.148–6.3216 | (مدة الصلاحية من 1 إلى 3 سنوات) (قابل لإعادة التدوير، غير قابل لإعادة الشحن) 0.0 | |
| بطارية ألومنيوم | 1.8–4.788 | 7.56 | (عمر افتراضي من 10 إلى 30 عامًا) (تحمل دورات شحن وتفريغ عميقة لأكثر من 3000 دورة) 0.0 | |
| بطارية ليثيوم أيون بولي بلس بي سي | 3.6–32.4 | 3.6–17.64 | (قد يكون قابلاً لإعادة الشحن) (قد يتسرب منه الكبريتات) 0.0 | |
ملحوظات
- ↑ على الرغم من أن جميع نسب انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون تُحسب بدقة تصل إلى هامش خطأ أقل من 1% (بافتراض الأكسدة الكاملة لمحتوى الكربون في الوقود)، فإن النسب التي تسبقها علامة التلدة (~) تشير إلى هامش خطأ يصل إلى 9% (ولكن ليس أكثر). لا تشمل النسب المذكورة الانبعاثات الناتجة عن زراعة / تعدين محطات الوقود، أو التنقية/التكرير، أو النقل. تبلغ نسبة توافر الوقود عادةً 74-84.3% صافية من موازنة الطاقة للمصدر .
- على الرغم من أن انشطار اليورانيوم-235 ( 235U ) لا يُنتجغاز ثاني أكسيد الكربون بشكل مباشر، إلا، مثل التعدين والطحن والتكرير والنقل والتخلص من النفايات المشعة ، وغيرها، لخامات اليورانيوم متوسطة إلى منخفضة التركيز،تُنتجكمية من ثاني أكسيد الكربون. وتختلف الدراسات حول كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة. وتشير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ التابعة للأمم المتحدة إلى أن الطاقة النووية تُنتج حوالي 40 غرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة (11 غرام/ميغا جول، أي ما يعادل 90 ميغا جول/كيلوغرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون ) . [ 3 ] وخلص تحليل تلوي لعدد من الدراسات حول انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من دورة حياة الطاقة النووية، أجراه الأكاديمي بنيامين ك. سوفاكول، إلى أن الطاقة النووية تُنتج في المتوسط 66 غرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة (18.3 غرام/ميغا جول، أي ما يعادل 55 ميغا جول/كيلوغرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون ). [ 4 ] يزعم أحد الأساتذة الأستراليين أن الطاقة النووية تُنتج انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون تعادل انبعاثات محطة توليد الطاقة التي تعمل بالغاز الطبيعي لكل ميغا جول من صافي الطاقة المُنتجة. البروفيسور مارك ديزندورف، معهد الدراسات البيئية، جامعة نيو ساوث ويلز .
إنتاجية المحاصيل الشائعة المرتبطة بإنتاج الوقود الحيوي
| اقتصاص | الزيت (كجم/ هكتار ) | الزيت ( لتر / هكتار ) | زيت (رطل/ فدان ) | النفط ( غالون أمريكي / فدان ) | الزيت لكل بذرة [ nc 1 ] (كجم/100 كجم) | نطاق الانصهار (°م) | رقم اليود | رقم السيتان | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الزيت / الدهون | إستر الميثيل | إستر الإيثيل | ||||||||
| الفول السوداني | (نواة)42 | |||||||||
| جوز الهند | 62 | |||||||||
| شحم البقر | 35-42 | 16 | 12 | 40–60 | 75 | |||||
| شحم الخنزير | 32-36 | 14 | 10 | 60-70 | 65 | |||||
| الذرة (الذرة الصفراء) | 145 | 172 | 129 | 18 | -5 | -10 | -12 | 115–124 | 53 | |
| الكاجو | 148 | 176 | 132 | 19 | ||||||
| الشوفان | 183 | 217 | 163 | 23 | ||||||
| الترمس | 195 | 232 | 175 | 25 | ||||||
| الكناف | 230 | 273 | 205 | 29 | ||||||
| آذريون | 256 | 305 | 229 | 33 | ||||||
| قطن | 273 | 325 | 244 | 35 | (البذرة) 13 | -1 – 0 | -5 | -8 | 100–115 | 55 |
| القنب | 305 | 363 | 272 | 39 | ||||||
| فول الصويا | 375 | 446 | 335 | 48 | 14 | -16 – -12 | -10 | -12 | 125–140 | 53 |
| قهوة | 386 | 459 | 345 | 49 | ||||||
| بذور الكتان (الكتان) | 402 | 478 | 359 | 51 | -24 | 178 | ||||
| البندق | 405 | 482 | 362 | 51 | ||||||
| الفربيون | 440 | 524 | 393 | 56 | ||||||
| بذور اليقطين | 449 | 534 | 401 | 57 | ||||||
| كسبرة | 450 | 536 | 402 | 57 | ||||||
| بذور الخردل | 481 | 572 | 430 | 61 | 35 | |||||
| كاميلينا | 490 | 583 | 438 | 62 | ||||||
| سمسم | 585 | 696 | 522 | 74 | 50 | |||||
| القرطم | 655 | 779 | 585 | 83 | ||||||
| أرز | 696 | 828 | 622 | 88 | ||||||
| شجرة زيت التونغ | 790 | 940 | 705 | 100 | -2.5 | 168 | ||||
| عباد الشمس | 800 | 952 | 714 | 102 | 32 | -18 – -17 | -12 | -14 | 125–135 | 52 |
| الكاكاو (الكاكاو) | 863 | 1026 | 771 | 110 | ||||||
| الفول السوداني | 890 | 1059 | 795 | 113 | 3 | 93 | ||||
| خشخاش الأفيون | 978 | 1163 | 873 | 124 | ||||||
| بذور اللفت | 1000 | 1190 | 893 | 127 | 37 | -10–5 | -10–0 | -12 – -2 | 97–115 | 55–58 |
| زيتون | 1019 | 1212 | 910 | 129 | -12 – -6 | -6 | -8 | 77–94 | 60 | |
| حبوب الخروع | 1188 | 1413 | 1061 | 151 | (بذرة)50 | -18 | 85 | |||
| جوز البقان | 1505 | 1791 | 1344 | 191 | ||||||
| الجوجوبا | 1528 | 1818 | 1365 | 194 | ||||||
| نبات الجاتروفا | 1590 | 1892 | 1420 | 202 | ||||||
| جوز المكاديميا | 1887 | 2246 | 1685 | 240 | ||||||
| جوز برازيلي | 2010 | 2392 | 1795 | 255 | ||||||
| الأفوكادو | 2217 | 2638 | 1980 | 282 | ||||||
| جوزة الهند | 2260 | 2689 | 2018 | 287 | 20-25 | -9 | -6 | 8-10 | 70 | |
| الشحم الصيني [ nc 2 ] | 4700 | 500 | ||||||||
| زيت النخيل | 5000 | 5950 | 4465 | 635 | 20–(Kernal)36 | 20-40 | -8–21 | -8–18 | 12-95 | 65–85 |
| الطحالب | 95000 | 10000 | ||||||||
| اقتصاص | الزيت (كجم/ هكتار ) | الزيت ( لتر / هكتار ) | زيت (رطل/ فدان ) | النفط ( غالون أمريكي / فدان ) | نسبة الزيت لكل بذرة (كجم/100 كجم) | نطاق الانصهار (°م) | رقم اليود | رقم السيتان | ||
| الزيت / الدهون | إستر الميثيل | إستر الإيثيل | ||||||||
ملحوظات
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ كينيث إي. هيسلتون (2004)، "دليل مشغل الغلايات" . دار فيرمونت للنشر، 405 صفحات. رقم ISBN 0881734357
- ↑ "الحد الأعلى لوحدات النظام الدولي للوحدات وبادئات النظام الدولي للوحدات" . دليل المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا للنظام الدولي للوحدات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يناير 2012 .
- 1 2 الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (2007). "4.3.2 الطاقة النووية" . التقرير التقييمي الرابع للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ: تغير المناخ 2007، الفريق العامل الثالث المعني بالتخفيف من آثار تغير المناخ . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20 ديسمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 فبراير 2011 .
- 1 2 بنيامين ك. سوفاكول. تقييم انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الطاقة النووية: دراسة نقدية . سياسة الطاقة ، المجلد 36، 2008، ص 2950.
- ↑ مستخدمة بإذن من نادي البترول العالمي .
فئة :
- تكنولوجيا الوقود الحيوي