Ethanol fuel energy balance

Введение

+ Энергетический баланс Страна Тип Энергетический баланс Кукурузный этанол 1.3 Сахарный тростник этанол 8 Биодизель 2.5 Целлюлозный этанол †236 † в зависимости от способа производства Для создания этанола вся биомасса должна пройти некоторые из следующих этапов: ее нужно выращивать, собирать, сушить, ферментировать и сжигать. Все эти шаги требуют ресурсов и инфраструктуры. Отношение энергии, выделяемой сжиганием полученного этанольного топлива к энергии, используемой в процессе, известно как энергетический баланс этанольного топлива (иногда называемый "чистая энергетическая прибыль") и изучается как часть более широкой области энергетической экономики. Цифры, собранные в статье журнала National Geographic Magazine за 2007 год

Отчеты об энергетическом балансе

В 1995 году Министерство сельского хозяйства США опубликовало отчет, в котором говорится, что чистый энергетический баланс кукурузного этанола в Соединенных Штатах составлял в среднем 1,24. Ранее считалось, что у него отрицательный чистый энергетический баланс. Однако, благодаря увеличению урожайности кукурузы и более эффективным методам ведения сельского хозяйства, кукурузный этанол приобрел энергоэффективность. Кен Кассман, профессор агрономии в Университете Небраски в Линкольне, сказал в 2008 году, что этанол имеет существенный положительный прямой баланс энергии: от 1,5 до 1,6 единиц энергии извлекается из этанола больше, чем используется для его производства. По сравнению с 2008 годом, Алан Тиманн из Севарда, член Совета по кукурузе в Небраске, сказал, что этанольные заводы производят на 15 процентов больше этанола из бушеля кукурузы и используют примерно на 20 процентов меньше энергии в процессе. В то же время производители кукурузы более эффективны, так как производят больше кукурузы на гектар и используют меньше энергии. Противники производства кукурузного этанола в США часто цитируют статью 2005 года Дэвида Пиментеля, отставного энтомолога, и Тадеуша Пацека, инженера-геолога из Калифорнийского университета в Беркли. Оба были исключительно критичны к этанолу и другим биотопливам. Их исследования утверждают, что этанол и биотопливо в целом являются "энергетически отрицательными", то есть для их производства требуется больше энергии, чем содержится в конечном продукте. В статье 2006 года в журнале Science предлагается консенсусное мнение о том, что современные технологии кукурузного этанола имеют аналогичные выбросы парниковых газов, как бензин, но потребляют гораздо меньше нефти, чем бензин. Ископаемое топливо также требует значительных энергетических затрат, которые в прошлом редко учитывались. Этанол - не единственный продукт, созданный в процессе производства. Продукты также имеют энергетическое содержание. Кукуруза обычно состоит на 66% из крахмала, а оставшиеся 33% не ферментированы. Этот неферментированный компонент называется зерном дистиллятора, который содержит много жиров и белков и является хорошей добавкой к кормам для животных. В 2000 году доктор Майкл Ванг из Национальной лаборатории Аргонн написал, что эти этиловые продукты являются наиболее спорным вопросом при оценке энергетического баланса этанола. Он писал, что Пиментель предполагает, что кукурузный этанол полностью заменяет бензин, и поэтому количество побочных продуктов слишком велико, чтобы их мог поглотить рынок, и они становятся отходами. При меньших объемах производства Ван считает целесообразным кредитовать кукурузный этанол на основе потребности в энергии кормового продукта или товара, который этанол заменяет за продуктом. В 2004 году в отчете Министерства сельского хозяйства США было установлено, что учет копродуктов составляет разницу между коэффициентами энергии 1,06 и 1,67. В 2006 году исследователь из MIT Тиффани Грод пришла к аналогичным выводам по поводу проблемы совместного продукта. В Бразилии, где используется сахарный тростник, урожайность выше, а преобразование в этанол более энергоэффективно, чем кукуруза. Недавние разработки в области производства целлюлозного этанола могут еще больше улучшить урожайность. В 2006 году исследование Университета Миннесоты показало, что кукурузное зерно этанола производит 1,25 единицы энергии на единицу. Исследование 2008 года Университета Небраски показало 5,4 энергетического баланса для этанола, полученного специально из switchgrass. Эта оценка лучше, чем в предыдущих исследованиях, и, по мнению авторов, отчасти связана с большим размером полевого испытания (39 га) на 10 фермах.

In 1995 the USDA released a report stating that the net energy balance of corn ethanol in the United States was an average of 1.24. It was previously considered to have a negative net energy balance. However, due to increases in corn crop yield and more efficient farming practices corn ethanol had gained energy efficiency. Ken Cassman, a professor of agronomy at the University of Nebraska–Lincoln, said in 2008 that ethanol has a substantial net positive direct energy balance: 1.5 to 1.6 more units of energy are derived from ethanol than are used to produce it. Comparing 2008 to 2003, Alan Tiemann of Seward, a Nebraska Corn Board member, said that ethanol plants produce 15 percent more ethanol from a bushel of corn and use about 20 percent less energy in the process. At the same time, corn growers are more efficient, producing more corn per acre and using less energy to do so. Opponents of corn ethanol production in the U. S. often quote the 2005 paper of David Pimentel, a retired Entomologist, and Tadeusz Patzek, a Geological Engineer from UC Berkeley. Both have been exceptionally critical of ethanol and other biofuels. Their studies contend that ethanol, and biofuels in general, are "energy negative", meaning they take more energy to produce than is contained in the final product. A 2006 article in Science offers the consensus opinion that current corn ethanol technologies had similar greenhouse gas emissions to gasoline, but was much less petroleum intensive than gasoline. Fossil fuels also require significant energy inputs which have seldom been accounted for in the past. Ethanol is not the only product created during production. By products also have energy content. Corn is typically 66% starch and the remaining 33% is not fermented. This unfermented component is called distillers grain, which is high in fats and proteins, and makes a good animal feed supplement. In 2000, Dr. Michael Wang, of Argonne National Laboratory, wrote that these ethanol by products are the most contentious issue in evaluating the energy balance of ethanol. He wrote that Pimentel assumes that corn ethanol entirely replaces gasoline and so the quantity of by products is too large for the market to absorb, and they become waste. At lower quantities of production, Wang finds it appropriate to credit corn ethanol based on the input energy requirement of the feed product or good that the ethanol by product displaces. In 2004, a USDA report found that co products accounting made the difference between energy ratios of 1.06 and 1.67. In 2006, MIT researcher Tiffany Groode came to similar conclusions about the co product issue. In Brazil where sugar cane is used, the yield is higher, and conversion to ethanol is more energy efficient than corn. Recent developments with cellulosic ethanol production may improve yields even further. In 2006 a study from the University of Minnesota found that corn grain ethanol produced 1.25 units of energy per unit put in. A 2008 study by the University of Nebraska found a 5.4 energy balance for ethanol derived specifically from switchgrass. This estimate is better than in previous studies and according to the authors partly due to the larger size of the field trial (3 9 ha) on 10 farms.