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Reader Essay: Die Ursprünge der Macht - Zellulose-Ethanol vs. Solar

2007-06-25 1
   
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FortsetzenAnmerkung der Redaktion: John Balken, ein Student in Michigan ohne professionelle Verbindungen in der grünen Automobilindustrie, ist ein AutoMKGreen Leser. Vor kurzem schrieb er den folgenden Essay und fragte uns , ob wir es veröffentlichen wollte. W
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Reader Essay: Die Ursprünge der Macht - Zellulose-Ethanol vs. Solar
Anmerkung der Redaktion: John Balken, ein Student in Michigan ohne professionelle Verbindungen in der grünen Automobilindustrie, ist ein AutoMKGreen Leser. Vor kurzem schrieb er den folgenden Essay und fragte uns , ob wir es veröffentlichen wollte. Wir lesen es, mochte es, und so hier ya gehen. Wenn Sie auf ein wenig zu schreiben gearbeitet haben denken Sie Ihre Kolleginnen und ABG Leser interessieren würde, gehen Sie vor und kontaktieren Sie uns. Wir werden sehen , was wir tun können.
Es ist weiter bekannt geworden , dass Switchgrass [ 1 ] eine der besten Quellen für Biokraftstoff in den kommenden Jahren ist. In erster Linie wegen seiner unglaublich hohen Biomasseertrag pro Morgen, mit den Vorteilen eines geringen Wartungsdauerkulturen zu sein, die Toleranz gegenüber Schädlingen und viele Klimazonen, und andere Vorteile. [ 2 ]

Ich war neugierig, wie effizient Ethanol wirklich war, im Vergleich zu einigen Alternativen, die mich dazu gebracht, dies zu erforschen und einige Zahlen ableiten. Wenn Sie die Mathematik zu überspringen wollen, sind meine Schlussfolgerungen an der Unterseite.

Ein einziger Acker Switchgrass unter Forschungsbedingungen wurde eine mittlere Trockenbiomasseertrag von 11,5 Tonnen pro Acre über 6 Jahre zu produzieren gezeigt, mit einem Rekordhoch von 15 Tonnen pro Acre. so hoch wie 100 Gallonen pro Tonne unter Verwendung der noch-in-Entwicklung cellulosischen Umwandlungsprozess, eine gute Ernte produzieren könnte Switchgrass so viele wie 1500 Gallonen von Ethanol-Kraftstoff pro Jahr mit Ethanol-Produktion. [ 3 ] Standardzuckeralkoholumsatz Verwendung, Zuckerrohr kann etwa 665 Gallonen pro Acre produzieren, während Mais in etwa 400 [kommt 4 ] Siehe hier für mehr Mais gegen Solar-Zahlen.

Die tatsächliche kommerzielle Ausbeute pro Morgen Switchgrass ist wahrscheinlich näher an 6-8 Tonnen pro Acre [ 2 ], aber ich werde es den Vorteil des Zweifels geben, und für die Zwecke dieses Artikels gehen davon aus, dass es 10 Tonnen pro Acre im Durchschnitt kann wenn geeignete Sorten sind für die Wachstumsbedingungen ausgewählt. Wenn Sie mehr optimistisch zu sein, können Sie alle Zahlen multiplizieren ich von 1.5 für Switchgrass erhalten, die 15 Tonnen pro Acre zu erhalten.

Lesen Sie diese Zahlen, und vieles mehr, nach dem Sprung
Wie jede Pflanze, erfordert in erster Linie Switchgrass Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht für ihr Wachstum. Wenn in einen flüssigen Kraftstoff umgewandelt dann verbrannt werden, die Wasserstoff und Kohlenstoff durch die Pflanze über ihr Leben gesammelt wird wieder in die Atmosphäre wie Kohlendioxid und Wasser, was insgesamt zu einer "kohlenstoffneutral" Prozess. Pflanzen nutzen die Energie der Sonne zu schaffen, was wir als Brennstoff verwenden (wenn auch indirekt als Cellulose), so Biokraftstoff im Wesentlichen Solarstrom erfasst.

(Anmerkung: Kohle, Erdöl, Erdgas, Wind und Wasserkraft werden auch Solarstrom eingefangen, aber die Diskussion über das ist für einen anderen Artikel.)

Gegeben:

  • 1 acre von Switchgrass können rund 1.000 Liter Ethanol pro Jahr produzieren.
  • Ethanol hat eine Energiedichte von 24 MJ / l oder 90,850 MJ / gallon. [ 5 ]
  • 1 Wattstunde = 3600 Joule (Joule ist die SI-Einheit der Energie).
  • 1 Morgen Land ca. 4046 Quadratmetern.
  • Am Mittag am Äquator an einem sonnigen Tag, recieves die Erde etwa 1000 Wattstunden pro Quadratmeter, und bei 40 ° Breitengrad, dass die Zahl Änderungen etwa 600. Auf der südlichen Hälfte der USA, die durchschnittliche jährliche Einstrahlungs (Solarstrom Absorption) [ 6 ] beträgt 200 W · h / m², in Wirksamwerden der Jahreszeiten, Wolkenbedeckung und Nacht. [ 7 ]
  • Kostengünstige multikristalline Solarzellen von vor 10 Jahren sind etwa 18 Prozent effizienter, neue Drei-Kreuzung Konzentratoren sind etwa 36 Prozent effizienter. [

    ]

Switchgrass gibt uns 1000 Gallonen Ethanol pro Acre pro Jahr, je Gallone enthält 90,850 MJ gespeicherter Energie. 90,850 MJ * 1000 = 90.850 MJ oder 90,850 GJ / acre

Die durchschnittliche Energie ein Quadratmeter Erde empfängt über den südlichen USA: 200 W · h / m² * 3600 = 720.000 J oder 720 kJ / m² 720 kJ / m² * 4046 = 2.913.120 kJ / acre, oder 2,913.120 MJ / acre

Da es in einem Jahr 365 * 24 = 8760 Stunden sind, und das ist die durchschnittliche Sonneneinstrahlung pro Stunde würde die Gesamteinstrahlungs für ein Jahr: 8760 * 2913,120 MJ / acre = 25,518,931.2 MJ / acre, oder 25,518.931 GJ / acre

Sonnenkollektoren auf 18 Prozent Wirkungsgrad wird uns 18 Prozent dieser Summe in direkter Strom: 25,518.931 GJ / acre * 0,18 = 4,593.408 GJ / acre

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Damit:

Ein Morgen von Switchgrass Zellulose-Ethanol = 90,850 GJ
Ein Morgen von 18 Prozent effizienter Solarzellen = 4,593.408 GJ

Das ist mehr als 50-mal mehr Energie von den kostengünstigen Solarzellen als von den Pflanzen. Wenn der Preis von mehreren Übergängen Solarzellen fällt, bringt 36 Prozent Effizienz für die Massen, wird es mehr als 100-mal mehr Energie, als wir jemals aus Ethanol bekommen konnte.

Die Aufteilung der Energieabgabe wir von Ethanol durch die Gesamtsonnenenergie erhalten, die Fläche multipliziert erhält, dann ist es durch eine sehr großzügige Wirkungsgrad von 35 Prozent für ein Fahrzeug mit Ethanol betriebene, erhalten wir eine Sonne-to-Räder Effizienz von 0,125 Prozent für die Ethanol-Fahrzeuge .

Dadurch könnte die gleiche für ein Elektrofahrzeug, mit 18 Prozent effizienter Solarzellen, 80 Prozent effizienter Stromübertragung, und 80 Prozent effizienter Elektromotoren, erhalten wir eine Sonne-to-Räder Wirkungsgrad von 11,5 Prozent.

Wenn Sie 36 Prozent effizienter Solarzellen auf dem Dach setzen, und fuhr einen Tesla Roadster, die um 90 Prozent effizienter im Durchschnitt und hat eine 86 Prozent Ladeeffizienz, die gesamte Sonnen-to-Räder Wirkungsgrad beträgt 27,9 Prozent.

Schlussfolgerungen:

  1. Sun -> Switchgrass -> Ethanol -> Ethanol Fahrzeugräder: 0,125 Prozent effizienter.
  2. Sun -> billige Solar -> schlampig Selbstbau Elektrofahrzeugräder: 11,5 Prozent effizient.
  3. Sun -> hocheffiziente Solar -> Tesla Roadster Räder: 27,9 Prozent effizienter.
  4. Warum versuchen wir, unsere Energie zu wachsen, wenn wir es direkt von der Sonne ernten kann.

Anmerkung: Ich weiß, ich habe links sowohl die Kosten der Solarzellen und Speichersysteme, aber ich habe auch die Kosten für den Anbau, die Ernte gelassen, und die Herstellung von Ethanol aus Switchgrass, fair zu sein. Weder sind frei, aber Geld spielt kaum eine Rolle am Ende. Wenn ich irgendwelche eklatante Fehler oder Auslassungen gemacht haben, oder möchten Sie reagieren, bitte lassen Sie mich hier kommentiert, ich sie gelesen werden!

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