1. сахар от сахарного тростника, сахарной свеклы и фруктов, которые могут быть преобразованы в этанол непосредственно;
2. крахмалы от зерна и корнеплодов, которые должны сначала гидролизироваться к способному к брожению сахару действием ферментов; и
3. целлюлоза от леса, сельскохозяйственные траты и т.д., которые должны быть преобразованы в сахар, используя или кислый или ферментативный гидролиз.
Последний процесс в настоящее время - новый на демонстрационной стадии и все еще рассмотренный неэкономным. Из главного интереса сахарный тростник, кукуруза, лес, маниока и сорго обыкновенное. Этанол также произведен из лактозы от ненужной сыворотки; например в Ирландии, чтобы произвести пригодный для питья алкоголь и также в Новой Зеландии, чтобы произвести топливный этанол. Проблемой все еще, чтобы быть преодоленной является сезонное производство зерновых культур, что означает, что довольно часто альтернативный источник, как должны находить, держит завод, управляющий круглогодичным раундом.
Урожай биотоплива отличается для различного сырья для промышленности вполне значительно (см. картину ниже). Сахарный тростник для производства этанола и пальмовое масло для биодизеля, кажется, производят большинство топлива за гектар.
В настоящее время, приблизительно 6 миллиардов литров этанола производятся каждый год в США. Во всем мире, способность брожения к топливному этанолу увеличилась восьмикратный с 1977 приблизительно до 20 миллиардов литров ежегодно. Латинская Америка, во власти Бразилии, является самой большой в мире производственной областью для этанола. Страны, такие как Бразилия и Аргентина уже производят большое количество, и есть много других стран, таких как Боливия, Коста-Рика, Гондурас и Парагвай, среди других, которые серьезно рассматривают выбор этанола. Спиртовые топлива также настойчиво преследовались во многих африканских странах, в настоящее время производящих сахар - Кения, Малави, Южная Африка и Зимбабве. Другие с большим потенциалом включают Маврикий, Свазиленд и Замбию. У некоторых стран есть модернизированная сахарная промышленность с низкими издержками производства. Главные цели крупномасштабного производства этанола: разнообразие промышленности сахарного тростника, сокращение энергетического импорта, лучшего использования ресурса, и косвенно, лучше экологическое управление. Эти условия, объединенные с относительно низким полным спросом на жидкое транспортное топливо, делают топливный этанол привлекательным в развивающихся странах. Глобальный интерес в топливном этаноле увеличился значительно за прошлые несколько лет из-за резкого увеличения цен на нефть. Другие причины увеличивают экологическую проблему и возможность решения некоторых более широких социально-экономических проблем, таких как использование пахотной земли и продовольственные излишки. В интересе развивающихся стран к спиртовым топливам произошел главным образом из-за низких сахарных цен на мировом рынке, и также по стратегическим причинам. Поскольку ценность этанола все более и более признается, все больше политики поддержать развитие и выполнение этанола, поскольку топливо вводится.
Главные Топливные Производители Этанола в 2005.
Производство (миллион литров)
Бразилия
16 500
Соединенные Штаты
16 230
Китай
2 000
Европейский союз
950
Индия
300
Издержки производства этанола и бензина (2006).
ЕВРО за литр эквивалентного бензина
Этанол от сахарного тростника (Бразилия)
0.20 - 0.30
Этанол от зерна (США)
0.30 - 0.50
Бензин (оптовая торговля)
0.30 - 0.55
Этанол от зерна (ЕС)
0.40 - 0.65
Этанол от целлюлозы
0.65 - 1.00
ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
Используя этанол даже в смесях низкого уровня (например. E10 - который является 10%-ым этанолом, 90%-ым бензином), может иметь экологические преимущества. Тесты показали, что E10 производит меньше угарного газа (КО), зеленовато-желтый диоксид (SO2) и углекислый газ (CO2) чем повторно сформулированный бензин (RFG). Однако E10 производит более изменчивые органические соединения (VOC), макрочастицы, и окись азота (NOx) эмиссия чем RFG. Более высокие смеси (E85, который является 15%-ым бензином), или даже чистый этанол-E100 - горят с меньше фактически всеми упомянутыми выше загрязнителями.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС
Энергетический баланс (энергия производила: входное отношение), отличается для различного сырья для промышленности. Согласно американским данным производство этанола является энергосберегающим, поскольку это приводит почти на 25 процентов к большему количеству энергии, чем используется в росте зерна, сборе урожая этого, и дистилляции этого в этанол. Новые результаты (2006) шоу, что топливный этанол зерна является энергосберегающим и приводит к энергетической продукции: входное отношение 1.5-1.6. Лучшие результаты могут быть достигнуты с этанолом от сахарного тростника или этанолом целлюлоз (см. стол ниже).
Сырье для промышленности
Продукция: Входное отношение
Ссылка
Этанол целлюлоз
2 - 36
2.62 Лоренца и Моррис
(5 +) САМКА
(10.31) Ван
(35.7) Elsayed и др.
Этанол (сахарный тростник)
2 - 8
(2.09) Gehua и др.
(8.3) Macedo и др.
Этанол (пшеница)
2 - 4
(2.05) ADEME/DIREM
(2.02-2.31) Elsayad и др.
(2.81-4.25) Gehua
Этанол (сахарные свеклы)
2
(1.85-2.21) Elsayad и др.
(2.05) ADEME/DIREM
Этанол (зерно)
1,5
(1.34) Shapouri 1995
(1.38) Ван 2005
(1.38) Лоренц и Моррис
(1.3-1.8) Ричардс
Бразилия
Так как это было сначала введено в 1975, бразильская Программа Этанола (ProAlcool) остается до настоящего времени самым большим коммерческим применением биомассы для выработки энергии и использования в мире. Это преуспело в том, чтобы демонстрировать техническую выполнимость крупномасштабного производства этанола от сахарного тростника и его использования, чтобы питать автомобильные двигатели.
Бразилия сначала использовала этанол в качестве транспортного топлива в 1903, и теперь имеет самую большую программу этанола в мире. Начиная с создания Национальной Программы ProAlcool в 1975, Бразилия произвела более чем 90 миллиардов литров этанола от сахарного тростника. В 2005 более чем 16 миллиардов литров были произведены, который заменял приблизительно 250 000 баррелей ввозимой нефти день.
В 1979 было почти 5 миллионов автомобилей, питаемых чистым этанолом и еще 9 миллионов управлений на 20-процентной смеси алкоголя и бензина. С 1976 до 1987 общий объем инвестиций в ProAlcool достиг 7 миллионов USD, и общие сбережения до сих пор для бразильской экономики достигли 400 миллиардов USD в импорте, которого избегают. В 1988 почти 100 % новых автомобилей были приведенным в действие этанолом. После снижения цены на нефть (ревут 20 USD/баррели) программа этанола в Бразилии уменьшилась значительно (не было почти никаких новых автомобилей этанола, проданных в 1997 и 1998. С "высокими" ценами на нефть более чем 40 USD/баррели (с 2005) был новый экономический стимул для расширения программы этанола. Сегодня Бразилия управляет почти 50 % их транспортных средств на чистом этаноле с остальными бегущими на смесях. 10%-ая смесь не требует никаких машинных модификаций вообще.
Кроме главной цели ProAlcool сокращения импорта нефти, другие цели программы были:
· защищать промышленность плантации сахарного тростника,
· увеличить использование внутренних возобновляемых источников энергии,
· развивать сектор средств производства алкоголя и технологию процесса для производства и использования технических спиртов,
· достигнуть большего социально-экономического и регионального равенства посредством расширения пригодных для обработки земель для производства алкоголя,
· поколение занятости.
Хотя ProAlcool был запланирован центрально, алкоголь произведен полностью частным сектором в децентрализованной манере. Программа ProAlcool ускорила темп технологического развития и уменьшила затраты в пределах сельского хозяйства и других отраслей промышленности. Бразилия развила модем и эффективное сельское хозяйство, способное к конкуренции с любым из его коллег за границей. Промышленность алкоголя теперь среди самых больших промышленных секторов Бразилии, и бразильские фирмы экспортируют технологию алкоголя во многие страны. Другая промышленность, которая расширилась очень из-за создания ProAlcool, является сектором химии этанола. Основанные на этаноле химические заводы являются более подходящими для многих развивающихся стран чем нефтехимические заводы, потому что они меньше по своим масштабам, требуют меньшего количества инвестиций, могут быть настроены в сельскохозяйственных областях и использовать сырье, которое может быть произведено в местном масштабе.
СОЦИАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ
Сельское создание рабочих мест было кредитовано как главная выгода ProAlcool, потому что производство алкоголя в Бразилии является очень трудоемким. Были созданы приблизительно 700 000 прямых рабочих мест с, возможно, три - четыре раза этим числом косвенных рабочих мест. Инвестиции, чтобы произвести одну работу в промышленности этанола изменяются между 12 000 USD и 22 000 USD, приблизительно в 20 раз меньше чем в химической промышленности, например.
Энергетические Единицы
1 J (джоуль) = 1 Ws = 4,1868 cal
1 GJ (gigajoule) = 109 J
1 TJ (terajoule) = 1012 J
1 PJ (petajoule) = 1015 J
1 (час киловатта) кВтч = 3.600.000 джоуля
1 палец ноги (эквивалентная нефть тонны)
= 7,4 баррелей сырой нефти в основной энергии
= 7,8 баррелей в полном заключительном потреблении
= 1270 м. природного газа
= 2,3 метрических тонны угля *)
1 Mtoe (нефтяной эквивалент на миллион тонн) = 41.868 PJ
Власть
Электроэнергия обычно измеряется в ватте (W), киловатт (кВт), мегаватт (МВТ), и т.д.
Власть - энергетическая передача за единицу времени.
1 кВт =1000 W
1 МВТ = 1.000.000 W
1 GW = 1.000 МВТ
1 ТВТ = 1.000.000 МВТ
Власть (например, в W) может быть измерена в любом пункте вовремя, тогда как энергия (например, в кВтч) должна быть измерена во время определенного периода, например, секунда, час, или год.
Сокращения единицы
m = метр = 3,28 фута.
s = второй
h = час
W = Ватт
HP = лошадиная сила
J = Джоуль
cal = калория
палец ноги = тонны нефтяного эквивалента
Гц = Герц (циклы в секунду) 10-12 = p pico = 1/1000.000.000.000
10-9 = n nano = 1/1000.000.000
10-6 = µ микро = 1/1000.000
10-3 = м. mili = 1/1000
103 = k килограмма = 1.000 = тысячи
106 = М. мега = 1.000.000 = миллионы
109 = Г giga = 1.000.000.000
1012 = T tera = 1.000.000.000.000
1015 = P peta = 1.000.000.000.000.000
Скорости ветра
1 м\с = 3,6 км/ч = 2 187 миль в час = 1 944 узла
1 узел = 1 морская миля в час = 0,5144 м\с = 1 852 км/ч = 1 125 миль в час