Informácie

Čo znamená toto meranie biomasy a ako ho previesť na objem

Čo znamená toto meranie biomasy a ako ho previesť na objem


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Toto je pravdepodobne softbalová otázka, ale kvôli povahe tohto výrazu je ťažké nájsť Google. Nie som biológ, som webový vývojár. :-)

Čo znamená toto meranie (ide o meranie produkcie biomasy): 50 g m-2 d-1

Verím, že to znamená 50 gramov na meter štvorcový za deň – ale nie som si istý, prečo sú tam znaky „-“.

A možno zložitejšie, je možné toto meranie previesť na objem (buď kubické metre alebo ideálne kubické stopy)?


50 g m-2 d-1 v preklade „50 gramov na meter štvorcový za deň“: záporné znamienka sú záporné exponenty (pozrite si učebnicu matematiky). To je ekvivalentné s písaním

((50 g)/m2)/deň

Nemôžete to premeniť na objem, stratilo by to zmysel: ak hovoríte o prírastku biomasy 50 gramov na meter štvorcový za deň, hovoríte, že na štvorcový meter pôdy sa vyprodukuje 50 gramov nového biologického materiálu ( povedzme kúsok trávnatého porastu alebo lesa). Hovoriť o tom z hľadiska objemu nemá zmysel, pretože súradnica "výška" neprodukuje ďalšiu biomasu, pretože zdrojom energie je slnko.


Biomasa vysvetlená

Biomasa je obnoviteľný organický materiál, ktorý pochádza z rastlín a živočíchov. Biomasa bola až do polovice 19. storočia najväčším zdrojom celkovej ročnej spotreby energie v USA. Biomasa je naďalej dôležitým palivom v mnohých krajinách, najmä na varenie a vykurovanie v rozvojových krajinách. Využívanie palív z biomasy na dopravu a na výrobu elektriny sa v mnohých rozvinutých krajinách zvyšuje ako prostriedok na predchádzanie emisiám oxidu uhličitého z používania fosílnych palív. V roku 2020 biomasa poskytla takmer 5 kvadriliónov britských tepelných jednotiek (Btu) a približne 5 % celkovej spotreby primárnej energie v Spojených štátoch.

Biomasa obsahuje uloženú chemickú energiu zo slnka. Rastliny produkujú biomasu prostredníctvom fotosyntézy. Biomasu je možné spaľovať priamo na teplo alebo rôznymi procesmi premeniť na obnoviteľné kvapalné a plynné palivá.

Energetické zdroje biomasy zahŕňajú:

    Palivové drevo, drevené pelety a drevené štiepky, piliny a odpad z drevárskych a nábytkárskych závodov a čierny lúh z celulózok a papierní
  • Poľnohospodárske plodiny a odpadové materiály, kukurica, sójové bôby, cukrová trstina, presiata tráva, dreviny a riasy a zvyšky po spracovaní plodín a potravín
  • Biogénne materiály v pevnom komunálnom odpade a papieri, bavlnených a vlnených výrobkoch a potravinovom, dvorovom a drevnom odpade
  • Živočíšny hnoj a ľudské splašky

Zdroj: Upravené z Národného energetického vzdelávacieho projektu (public domain)

Zdroj: Upravené z Národného energetického vzdelávacieho projektu (public domain)


Biomasa

Ďalšie plánované zdroje energie zahŕňajú biomasu a geotermálne technológie.

Používajú to na vytváranie biomasy, na vytváranie bunkového materiálu.

Len za posledných 25 až 30 rokov zmizlo 80 % biomasy hmyzu na planéte.

Vďaka moderným šľachtiteľským technikám môže hrdzavca väčšia obsahovať menej železa na jednotku biomasy ako hrdzava menšia, vďaka čomu je hrdzavca menej výživná.

Tvrdia, že úplný energetický prechod povedie k obrovskému rozmachu budovania infraštruktúry nielen na veterných a solárnych, ale aj biomasových, geotermálnych a vodíkových elektrárňach.

Nie je nezvyčajné, že stratégia výlovu zníži zásoby rýb o polovicu alebo viac z ich pôvodnej nevylovenej biomasy.

Významná energetická spoločnosť dokončila jednu z troch plánovaných prestavieb elektrárne z uhlia na biomasu vo Virgínii.

Závody prevádzkované spoločnosťou Dominion budú ako palivo z biomasy využívať predovšetkým zvyšky z neďalekých drevárskych prác.

Jeho vlastný oficiálny životopis ho opisuje ako „zakladajúceho člena“ New Biomass Energy.

Tu sú slová, ktoré sa rozhodla vynechať zo svojho článku: vietor, slnko, biomasa, geotermálna energia, účinnosť, inteligentná sieť a úspora paliva.

Tento druh je dôležitý z hľadiska celkovej ekológie, jeho biomasa často prevyšuje biomasu väčších druhov stavovcov.


Extrakčná metóda na meranie pôdnej mikrobiálnej biomasy C

Účinky fumigácie na organický uhlík extrahovateľný 0,5 M K2SO4 boli skúmané v kontrastnom rozsahu pôd. EC (rozdiel medzi organickým C extrahované 0,5 M K2SO4 z fumigovanej a nefumigovanej pôdy) bolo asi 70 %. FC (splachovanie CO2-C spôsobené fumigáciou počas 10-dňovej inkubácie), čo znamená pre desať pôd. Medzi mikrobiálnou biomasou bol úzky vzťah C, merané fumigáciou-inkubáciou (zo vzťahu Biomasa C = FC/0,45) a EC daný rovnicou: Biomasa C = (2.64 ± 0.060) EC čo predstavovalo 99,2 % rozptylu údajov. Tento vzťah platil v širokom rozsahu pH pôdy (3,9–8,0).

ATP a mikrobiálna biomasa N koncentrácie sa merali v štyroch pôdach. Pomery (ATP) (EC ) boli veľmi podobné v štyroch pôdach, čo naznačuje, že ATP aj organický C sa stali rozložiteľnými CHCl3 pochádza z pôdnej mikrobiálnej biomasy. Pomer C:N biomasy v silne kyslej (pH 4,2) pôde bol väčší (9,4) ako v troch menej kyslých pôdach (priemerný pomer C:N 5,1).

Navrhujeme, aby sa organický C stal extrahovateľným na 0,5 m K2SO4 po 24 hodinách CHCI3- fumigácia (EC) pochádza z buniek mikrobiálnej biomasy a možno ju použiť na odhad pôdnej mikrobiálnej biomasy C v neutrálnych aj kyslých pôdach.


Energie z biomasy

Ľudia využívajú energiu z biomasy – energiu zo živých vecí – odkedy prví „jaskynní muži“ po prvýkrát zakladali drevené ohniská na varenie alebo udržiavanie tepla. Dnes sa biomasa používa na pohon elektrických generátorov a iných strojov.

Biológia, ekológia, veda o Zemi, inžinierstvo

Ľudia využívajú energiu z biomasy – energiu zo živých vecí – odkedy prví „jaskynní muži“ prvýkrát zakladali drevené ohniská na varenie alebo udržiavanie tepla.

Biomasa je organická, čo znamená, že je vyrobená z materiálu, ktorý pochádza zo živých organizmov, ako sú rastliny a zvieratá. Najbežnejšími materiálmi biomasy využívanými na výrobu energie sú rastliny, drevo a odpad. Tieto sa nazývajú suroviny biomasy. Energia z biomasy môže byť aj neobnoviteľným zdrojom energie.

Biomasa obsahuje energiu získanú najskôr zo slnka: Rastliny absorbujú slnečnú energiu fotosyntézou a premieňajú oxid uhličitý a vodu na živiny (sacharidy).

Energia z týchto organizmov môže byť premenená na využiteľnú energiu priamymi a nepriamymi prostriedkami. Biomasu možno spaľovať na výrobu tepla (priamo), premeniť na elektrinu (priamo) alebo spracovať na biopalivo (nepriamo).

Tepelná konverzia

Biomasu možno spáliť tepelnou premenou a využiť na energiu. Tepelná konverzia zahŕňa zahrievanie suroviny biomasy, aby sa spálila, dehydratovala alebo stabilizovala. Najznámejšími surovinami biomasy na tepelnú premenu sú suroviny, ako je tuhý komunálny odpad (TKO) a zvyšky z papierní alebo drevárskych závodov.

Priamym spaľovaním, spoločným spaľovaním, pyrolýzou, splyňovaním a anaeróbnym rozkladom vznikajú rôzne druhy energie.

Pred spaľovaním biomasy je však potrebné ju vysušiť. Tento chemický proces sa nazýva torefakcia. Počas torefikácie sa biomasa zahreje na približne 200 ° až 320 ° Celzia (390 ° až 610 ° Fahrenheita). Biomasa tak úplne vyschne, že stratí schopnosť absorbovať vlhkosť, prípadne hniť. Stratí asi 20 % svojej pôvodnej hmoty, no zachová si 90 % energie. Stratená energia a hmotnosť môžu byť použité ako palivo pre proces torefikácie.

Počas torefikácie sa biomasa stáva suchým, sčerneným materiálom. Potom sa lisuje do brikiet. Brikety z biomasy sú veľmi hydrofóbne, čo znamená, že odpudzujú vodu. Vďaka tomu je možné ich skladovať vo vlhkých priestoroch. Brikety majú vysokú energetickú hustotu a ľahko sa horia pri priamom alebo spoločnom spaľovaní.

Priame vypaľovanie a spoločné vypaľovanie
Väčšina brikiet sa spaľuje priamo. Para produkovaná počas procesu spaľovania poháňa turbínu, ktorá otáča generátor a vyrába elektrinu. Táto elektrina sa môže použiť na výrobu alebo na vykurovanie budov.

Biomasu je možné aj spoluspaľovať alebo spaľovať s fosílnym palivom. Biomasa sa najčastejšie spoluspaľuje v uhoľných zariadeniach. Spoločné spaľovanie eliminuje potrebu nových tovární na spracovanie biomasy. Spoluspaľovanie tiež znižuje dopyt po uhlí. Tým sa znižuje množstvo oxidu uhličitého a iných skleníkových plynov uvoľňovaných spaľovaním fosílnych palív.

Pyrolýza
Pyrolýza je príbuzný spôsob ohrevu biomasy. Počas pyrolýzy sa biomasa zahrieva na 200 ° až 300 ° C (390 ° až 570 ° F) bez prítomnosti kyslíka. To zabraňuje spaľovaniu a spôsobuje, že biomasa sa chemicky mení.

Pyrolýza produkuje tmavú kvapalinu nazývanú pyrolýzny olej, syntetický plyn nazývaný syngas a pevný zvyšok nazývaný biouhlie. Všetky tieto zložky sa dajú energeticky využiť.

Pyrolýzny olej, niekedy nazývaný bioolej alebo biosurový olej, je typ dechtu. Môže sa spaľovať na výrobu elektriny a používa sa aj ako súčasť iných palív a plastov. Vedci a inžinieri študujú pyrolýzny olej ako možnú alternatívu k rope.

Syntetický plyn je možné premeniť na palivo (napríklad syntetický zemný plyn). Dá sa tiež premeniť na metán a použiť ako náhrada zemného plynu.

Biouhlie je druh dreveného uhlia. Biouhlie je pevná látka bohatá na uhlík, ktorá je obzvlášť užitočná v poľnohospodárstve. Biouhlie obohacuje pôdu a zabraňuje jej vyplavovaniu pesticídov a iných živín do odtoku. Biochar je tiež výborným zachytávačom uhlíka. Zásobníky uhlíka sú rezervoármi chemikálií obsahujúcich uhlík vrátane skleníkových plynov.

Splyňovanie
Biomasa môže byť tiež priamo premenená na energiu prostredníctvom splyňovania. Počas procesu splyňovania sa surovina biomasy (zvyčajne TKO) zahrieva na viac ako 700 °C (1 300 °F) s kontrolovaným množstvom kyslíka. Molekuly sa rozkladajú a produkujú syngas a trosku.

Syngas je kombináciou vodíka a oxidu uhoľnatého. Počas splyňovania sa syntézny plyn čistí od síry, častíc, ortuti a iných znečisťujúcich látok. Čistý syntézny plyn sa môže spaľovať na teplo alebo elektrinu alebo spracovať na prepravné biopalivá, chemikálie a hnojivá.

Troska sa tvorí ako sklovitá, roztavená kvapalina. Môže sa použiť na výrobu šindľov, cementu alebo asfaltu.

Priemyselné splyňovacie zariadenia sa budujú po celom svete. Najviac elektrární stavia a prevádzkujú Ázia a Austrália, hoci jedna z najväčších splyňovacích elektrární na svete je momentálne vo výstavbe v Stockton-on-Tees v Anglicku. Táto elektráreň bude nakoniec schopná premeniť viac ako 350 000 ton TKO na dostatok energie na napájanie 50 000 domácností.

Anaeróbny rozklad
Anaeróbny rozklad je proces, pri ktorom mikroorganizmy, zvyčajne baktérie, rozkladajú materiál bez prítomnosti kyslíka. Anaeróbny rozklad je dôležitý proces na skládkach, kde sa biomasa drví a stláča, čím vzniká anaeróbne (alebo na kyslík chudobné) prostredie.

V anaeróbnom prostredí sa biomasa rozkladá a produkuje metán, ktorý je cenným zdrojom energie. Tento metán môže nahradiť fosílne palivá.

Okrem skládok je možné anaeróbny rozklad realizovať aj na rančoch a chovoch dobytka. Hnoj a iný živočíšny odpad možno premeniť tak, aby trvalo uspokojovali energetické potreby farmy.

Biomasa je jediný obnoviteľný zdroj energie, ktorý možno premeniť na kvapalné biopalivá, ako je etanol a bionafta. Biopalivo sa používa na pohon vozidiel a vyrába sa splyňovaním v krajinách ako Švédsko, Rakúsko a Spojené štáty.

Etanol sa vyrába fermentáciou biomasy s vysokým obsahom sacharidov, ako je cukrová trstina, pšenica alebo kukurica. Bionafta sa vyrába kombináciou etanolu so živočíšnym tukom, recyklovaným kuchynským tukom alebo rastlinným olejom.

Biopalivá nefungujú tak efektívne ako benzín. Môžu sa však miešať s benzínom, aby efektívne poháňali vozidlá a stroje a neuvoľňujú emisie spojené s fosílnymi palivami.

Etanol vyžaduje akrov poľnohospodárskej pôdy na pestovanie bioplodín (zvyčajne kukurice). Asi 1 515 litrov (400 galónov) etanolu vyprodukuje jeden aker kukurice. Ale táto plocha je potom nedostupná na pestovanie plodín na potraviny alebo iné účely. Pestovanie dostatočného množstva kukurice na výrobu etanolu tiež zaťažuje životné prostredie z dôvodu nedostatku variácií vo výsadbe a vysokého používania pesticídov.

Etanol sa stal obľúbenou náhradou dreva v obytných krboch. Pri horení vydáva teplo vo forme plameňov a namiesto dymu vodnú paru.

Biouhlie, ktoré vzniká pri pyrolýze, je cenné v poľnohospodárstve a v oblasti životného prostredia.

Keď biomasa hnije alebo horí (prirodzene alebo ľudskou činnosťou), uvoľňuje do atmosféry veľké množstvo metánu a oxidu uhličitého. Keď sa však biomasa spáli, sekvestruje alebo ukladá svoj obsah uhlíka. Keď sa biouhlie pridá späť do pôdy, môže pokračovať v absorbovaní uhlíka a vytvárať veľké podzemné zásoby sekvestrovaného uhlíka – zachytávače uhlíka – čo môže viesť k negatívnym emisiám uhlíka a zdravšej pôde.

Biouhlie tiež pomáha obohacovať pôdu. Je porézny. Po pridaní späť do pôdy biouhlie absorbuje a zadržiava vodu a živiny.

Biouhlie sa používa v brazílskom amazonskom dažďovom pralese v procese nazývanom slash-and-char. Slash-and-char poľnohospodárstvo nahrádza slash-and-burn, ktoré dočasne zvyšuje živiny v pôde, ale spôsobuje stratu 97 % obsahu uhlíka. Počas slash-and-char sa zuhoľnatené rastliny (biouhlie) vrátia do pôdy a pôda si zadrží 50 % uhlíka. To zlepšuje pôdu a vedie k výrazne vyššiemu rastu rastlín.

Čierny likér

Pri spracovaní dreva na papier vzniká vysokoenergetická toxická látka nazývaná čierny lúh. Až do 30. rokov 20. storočia bol čierny lúh z papierní považovaný za odpadový produkt a vypúšťaný do blízkych vodných zdrojov.

Čierny lúh však zadržiava viac ako 50 % energie biomasy dreva. S vynálezom regeneračného kotla v 30. rokoch 20. storočia mohol byť čierny lúh recyklovaný a použitý na pohon mlyna. V USA papierne používajú takmer všetok svoj čierny lúh na prevádzku svojich mlynov a lesný priemysel je v dôsledku toho jedným z energeticky najefektívnejších v krajine.

Nedávno Švédsko experimentovalo so splyňovaním čierneho lúhu na výrobu syngasu, ktorý sa potom môže použiť na výrobu elektriny.

Vodíkové palivové články

Biomasa je bohatá na vodík, ktorý možno chemicky extrahovať a použiť na výrobu energie a pohonu vozidiel. Stacionárne palivové články sa používajú na výrobu elektriny na vzdialených miestach, ako sú kozmické lode a oblasti divočiny. Napríklad Yosemitský národný park v americkom štáte Kalifornia využíva vodíkové palivové články na zásobovanie elektrinou a teplou vodou pre svoju administratívnu budovu.

Vodíkové palivové články môžu mať ešte väčší potenciál ako alternatívny zdroj energie pre vozidlá. Americké ministerstvo energetiky odhaduje, že biomasa má potenciál vyprodukovať 40 miliónov ton vodíka ročne. To by stačilo na pohon 150 miliónov vozidiel.

V súčasnosti sa vodíkové palivové články používajú na pohon autobusov, vysokozdvižných vozíkov, lodí a ponoriek a testujú sa na lietadlách a iných vozidlách.

Diskutuje sa však o tom, či sa táto technológia stane udržateľnou alebo ekonomicky možnou. Energia, ktorá je potrebná na izoláciu, stlačenie, balenie a prepravu vodíka, nezanecháva veľké množstvo energie na praktické využitie.

Biomasa a životné prostredie

Biomasa je neoddeliteľnou súčasťou uhlíkového cyklu Zeme. Cyklus uhlíka je proces, pri ktorom dochádza k výmene uhlíka medzi všetkými vrstvami Zeme: atmosférou, hydrosférou, biosférou a litosférou.

Cyklus uhlíka má mnoho podôb. Uhlík pomáha regulovať množstvo slnečného svetla, ktoré vstupuje do zemskej atmosféry. Vymieňa sa prostredníctvom fotosyntézy, rozkladu, dýchania a ľudskej činnosti. Uhlík, ktorý je absorbovaný pôdou, keď sa organizmus rozkladá, môže byť napríklad recyklovaný, keď rastlina uvoľňuje živiny na báze uhlíka do biosféry prostredníctvom fotosyntézy. Za správnych podmienok sa z rozkladajúceho sa organizmu môže stať rašelina, uhlie alebo ropa predtým, ako sa získa prírodnou alebo ľudskou činnosťou.

Medzi obdobiami výmeny sa uhlík sekvestruje alebo skladuje. Uhlík vo fosílnych palivách bol sekvestrovaný milióny rokov. Keď sa fosílne palivá ťažia a spaľujú na energiu, ich sekvestrovaný uhlík sa uvoľňuje do atmosféry. Fosílne palivá znovu neabsorbujú uhlík.

Na rozdiel od fosílnych palív pochádza biomasa z nedávno živých organizmov. Uhlík v biomase sa môže naďalej vymieňať v uhlíkovom cykle.

Aby však Zem mohla efektívne pokračovať v procese uhlíkového cyklu, materiály biomasy, ako sú rastliny a lesy, musia byť obrábané udržateľným spôsobom. Stromom a rastlinám, ako je napríklad presiak, trvá desaťročia, kým znovu absorbujú a sekvestrujú uhlík. Vytrhávanie alebo narušenie pôdy môže tento proces mimoriadne narušiť. Pre udržanie zdravého životného prostredia je životne dôležitá stála a pestrá ponuka stromov, plodín a iných rastlín.

Riasy sú jedinečným organizmom, ktorý má obrovský potenciál ako zdroj energie z biomasy. Riasy, ktorých najznámejšou formou sú morské riasy, produkujú energiu prostredníctvom fotosyntézy oveľa rýchlejšie ako ktorákoľvek iná surovina pre biopalivá – až 30-krát rýchlejšie ako potravinárske plodiny!

Riasy môžu byť pestované v oceánskej vode, takže nevyčerpávajú sladkovodné zdroje. Nevyžaduje tiež pôdu, a preto nezmenšuje ornú pôdu, na ktorej by sa potenciálne mohli pestovať potravinárske plodiny. Hoci riasy pri spaľovaní uvoľňujú oxid uhličitý, možno ich pestovať a dopĺňať ako živý organizmus. Keď sa dopĺňa, uvoľňuje kyslík a absorbuje znečisťujúce látky a emisie uhlíka.

Riasy zaberajú oveľa menej miesta ako iné plodiny na výrobu biopalív. Americké ministerstvo energetiky odhaduje, že na vypestovanie dostatočného množstva rias, ktoré by nahradilo všetky energetické potreby poháňané ropou v Spojených štátoch, by bolo potrebných iba približne 38 850 štvorcových kilometrov (15 000 štvorcových míľ, čo je oblasť menšia ako polovica veľkosti amerického štátu Maine). .

Riasy obsahujú oleje, ktoré sa dajú premeniť na biopalivo. Napríklad v Aquaflow Bionomic Corporation na Novom Zélande sa riasy spracovávajú teplom a tlakom. Vznikne tak „zelená ropa“, ktorá má podobné vlastnosti ako ropa a možno ju použiť ako biopalivo.

Rast rias, fotosyntéza a produkcia energie sa zvyšuje, keď cez ne prebubláva oxid uhličitý. Riasy sú vynikajúci filter, ktorý absorbuje uhlíkové emisie. Bioenergy Ventures, škótska firma, vyvinula systém, v ktorom sa uhlíkové emisie z liehovaru whisky privádzajú do bazéna s riasami. Riasám sa darí s dodatočným oxidom uhličitým. Keď riasy odumrú (asi po týždni), zozbierajú sa a ich lipidy (oleje) sa premenia na biopalivo alebo krmivo pre ryby.

Riasy majú obrovský potenciál ako alternatívny zdroj energie. Jeho spracovanie do použiteľných foriem je však nákladné. Aj keď sa odhaduje, že vyprodukuje 10 až 100-krát viac paliva ako iné plodiny na výrobu biopalív, v roku 2010 to stálo 5 000 dolárov za tonu. Náklady sa pravdepodobne znížia, ale v súčasnosti je to pre väčšinu rozvojových ekonomík nedostupné.

Ľudia a biomasa

Výhody
Biomasa je čistý, obnoviteľný zdroj energie. Jeho počiatočná energia pochádza zo slnka a biomasa rastlín alebo rias môže dorásť v relatívne krátkom čase. Stromy, plodiny a tuhý komunálny odpad sú neustále dostupné a možno s nimi hospodáriť trvalo udržateľným spôsobom.

Ak sa stromy a plodiny pestujú udržateľným spôsobom, môžu kompenzovať emisie uhlíka, keď absorbujú oxid uhličitý prostredníctvom dýchania. V niektorých bioenergetických procesoch množstvo uhlíka, ktoré sa znovu absorbuje, dokonca prevyšuje emisie uhlíka, ktoré sa uvoľňujú počas spracovania alebo používania paliva.

Mnohé suroviny na výrobu biomasy, ako napríklad presiak obyčajný, možno zbierať na okrajových pozemkoch alebo pasienkoch, kde nekonkurujú potravinárskym plodinám.

Na rozdiel od iných obnoviteľných zdrojov energie, ako je veterná alebo slnečná energia, sa energia biomasy ukladá v organizme a môže sa zbierať, keď je to potrebné.

Nevýhody
Ak sa suroviny biomasy nedoplnia tak rýchlo, ako sa používajú, môžu sa stať neobnoviteľné. Napríklad lesu môže trvať stovky rokov, kým sa obnoví. Toto je stále oveľa, oveľa kratšie časové obdobie ako pri fosílnych palivách, ako je rašelina. Môže trvať 900 rokov, kým sa len meter (3 stopy) rašeliny doplní.

Väčšina biomasy vyžaduje na rozvoj ornú pôdu. To znamená, že pôda využívaná na pestovanie plodín na výrobu biopalív, ako je kukurica a sója, nie je k dispozícii na pestovanie potravín alebo poskytovanie prirodzených biotopov.

Zalesnené oblasti, ktoré dozrievali desaťročia (tzv. „staré lesy“) sú schopné viazať viac uhlíka ako novovysadené plochy. Preto, ak zalesnené oblasti nie sú udržateľne vyrúbané, znovu vysadené a neposkytnutý čas na rast a sekvestráciu uhlíka, výhody využívania dreva ako paliva nie sú kompenzované opätovným rastom stromov.

Väčšina zariadení na biomasu vyžaduje fosílne palivá, aby boli ekonomicky efektívne. Napríklad obrovský závod vo výstavbe neďaleko Port Talbot vo Walese si bude vyžadovať fosílne palivá dovážané zo Severnej Ameriky, čím sa čiastočne vyrovná udržateľnosť podniku.

Biomasa má nižšiu „hustotu energie“ ako fosílne palivá. Až 50 % biomasy tvorí voda, ktorá sa stráca v procese premeny energie. Vedci a inžinieri odhadujú, že nie je ekonomicky efektívne prepravovať biomasu ďalej ako 160 kilometrov (100 míľ) od miesta, kde sa spracováva. Premena biomasy na pelety (na rozdiel od drevnej štiepky alebo väčších brikiet) však môže zvýšiť energetickú hustotu paliva a zvýhodniť prepravu.

Spaľovanie biomasy uvoľňuje oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, oxidy dusíka a iné znečisťujúce látky a častice. Ak sa tieto znečisťujúce látky nezachytia a nerecyklujú, spaľovanie biomasy môže vytvárať smog a dokonca prevýšiť počet znečisťujúcich látok uvoľnených fosílnymi palivami.

Fotografie: USDA, V. Zutshi, S. Beaugez, M. Hendrikx, S. Heydt, M. Oeltjenbruns, A. Munoraharjo, F. Choudhury, G. Upton, O. Siudak, M. Gunther, R. Singh

Vyvažovanie biomasy
Únia zainteresovaných vedcov pomohla vypracovať Vyváženú definíciu obnoviteľnej biomasy, čo sú praktické a účinné ustanovenia o udržateľnosti, ktoré môžu poskytnúť mieru istoty, že ťažba drevnej biomasy bude udržateľná.

Zelená energia v štáte Green Mountain
Prvý americký závod na splyňovanie biomasy bol otvorený v roku 1998 neďaleko Burlingtonu vo Vermonte. Elektráreň Josepha C. McNeila využíva drevo z nekvalitných stromov a zvyškov po ťažbe a produkuje asi 50 megawattov elektriny, čo je takmer dosť na to, aby udržalo Burlington, najväčšie mesto Vermontu.

Fowl Play
3 milióny kurčiat na obrovskej kuracinej farme v Pekingu Deqingyuan mimo Pekingu v Číne vyprodukujú každý deň 220 ton hnoja a 170 ton odpadovej vody. Pomocou technológie splyňovania od GE Energy je farma schopná premeniť slepačí hnoj na 14 600 megawatthodín elektriny ročne.

Najlepšie biopalivá na svete
1. presiak
2. pšenica
3. slnečnica
4. bavlníkový olej
5. sója
6. jatrofa
7. palmový olej
8. cukrová trstina
9. repka
10. kukurica


Ako sa meria prúdový tok

Ako sa dá zistiť, koľko vody tečie v rieke? Môžeme jednoducho zmerať, ako vysoko voda stúpla/klesla? Výška hladiny vody sa nazýva stupeň prúdu alebo výška hladiny. USGS má však presnejšie spôsoby, ako určiť, koľko vody tečie v rieke. Čítajte ďalej a dozviete sa viac.

Úvod do USGS Streamgaging

Americký geologický prieskum (USGS) spustil svoj prvý prúd v roku 1889 na rieke Rio Grande v Novom Mexiku, aby pomohol určiť, či existuje dostatok vody na zavlažovanie na podporu nového rozvoja a západnej expanzie. USGS prevádzkuje viac ako 8 200 nepretržitých záznamov prúdov, ktoré poskytujú informácie o prúdení pre širokú škálu použití vrátane predpovede povodní, vodného hospodárstva a alokácie, inžinierskeho dizajnu, výskumu, prevádzky plavebných komôr a priehrad a rekreačnej bezpečnosti a zábavy.

Ako sa meria prúdový tok

Keď si užívate, že sedíte na pokojnom brehu miestnej rieky, možno si položíte otázku: „Koľko vody tečie v tejto rieke?“ Pre odpoveď ste na správnom mieste. USGS meria prietok na tisíckach riek a potokov už mnoho desaťročí a prečítaním tejto sady webových stránok môžete zistiť, ako celý proces merania prietoku funguje.

Počas veľkej búrky môžete často počuť v rádiu oznam ako „Očakáva sa, že Peachtree Creek dnes vystúpi na vrchol vo výške 14,5 stôp“. 14,5 stôp, o ktorých hovorí hlásateľ, je štádium prúdu. Stupeň prúdu je dôležitý v tom, že ho možno použiť (po zložitom procese opísanom nižšie) na výpočet prietoku alebo množstva vody, ktoré prúdi v prúde v ktoromkoľvek okamihu.

Stupeň prúdu (tiež nazývaný stupeň alebo výška meradla) je výška vodnej hladiny v stopách nad stanovenou nadmorskou výškou, kde je stupeň nula. Nulová úroveň je ľubovoľná, ale často je blízko koryta potoka. Môžete získať predstavu o tom, čo je štádium prúdu, keď sa pozriete na a obrázok spoločného meradla zamestnancov, ktorý sa používa na vizuálne čítanie štádia prúdu. Meradlo je označené v intervaloch 1/100 a 1/10 stopy.

Streamovanie vo všeobecnosti zahŕňa 3 kroky:

1. Stupeň meracieho prúdu—získanie nepretržitého záznamu o stupni — výške vodnej hladiny v mieste pozdĺž potoka alebo rieky
2. Meranie výboja—získavanie pravidelných meraní vypúšťania (množstvo vody pretekajúcej miestom pozdĺž toku)
3. Vzťah stupeň-výboj—definovanie prirodzeného, ​​ale často sa meniaceho vzťahu medzi stupňom a vypúšťaním pomocou vzťahu medzi stupňom a vypúšťaním na premenu kontinuálne meraného stupňa na odhady prietoku alebo prietoku

Stupeň meracieho prúdu

Väčšina prúdov USGS (U.S. Geological Survey) meria štádium a pozostáva zo štruktúry, v ktorej sú umiestnené nástroje používané na meranie, ukladanie a prenos informácií o štádiu prúdenia. Štádium, niekedy nazývané aj výška meradla, sa môže merať pomocou rôznych metód. Jedným z bežných prístupov je utišovacia studňa na brehu rieky alebo pripevnená k mostnému pilieru. Voda z rieky vstupuje a vystupuje z utišovacej studne cez podvodné potrubie, čo umožňuje, aby hladina vody v utišovacej studni bola v rovnakej výške ako vodná plocha v rieke. Stupeň sa potom meria vo vnútri utišovacej šachty pomocou plaváka alebo tlakového, optického alebo akustického snímača. Nameraná hodnota stupňa sa v pravidelnom intervale, zvyčajne každých 15 minút, ukladá do elektronického záznamníka.

Na niektorých miestach streamingu nie je uskutočniteľná alebo nie je nákladovo efektívna inštalácia. Alternatívne môže byť stupeň určený meraním tlaku potrebného na udržanie malého prietoku plynu trubicou a prebublávania na pevnom mieste pod vodou v prúde. Nameraný tlak priamo súvisí s výškou vody nad výstupom z rúrky v prúde. Keď sa hĺbka vody nad výstupom rúrky zväčšuje, je potrebný väčší tlak na pretlačenie plynových bublín cez rúrku.

Streamgage prevádzkované USGS poskytujú merania štádia s presnosťou na najbližšiu 0,01 stopy alebo 0,2 percenta štádia, podľa toho, ktorá hodnota je väčšia. Stupeň v prúde sa musí merať vzhľadom na konštantnú referenčnú výšku, známu ako referenčný bod. Niekedy sú štruktúry tokov poškodené povodňami alebo sa môžu časom usadiť. Aby sa zachovala presnosť a aby sa zabezpečilo, že sa štádium meria nad konštantnou referenčnou nadmorskou výškou, nadmorské výšky konštrukcií prúdenia a súvisiace meranie štádia sa rutinne zisťujú vzhľadom na trvalé referenčné hodnoty nadmorskej výšky v blízkosti prúdenia.

Hoci štádium je na niektoré účely cennou informáciou, väčšina používateľov údajov o prúdení sa zaujíma o prietok alebo prietok – množstvo vody prúdiacej v potoku alebo rieke, bežne vyjadrené v kubických stopách za sekundu alebo galónoch za deň. Nie je však praktické, aby prúdový systém nepretržite meral prietok. Našťastie existuje silný vzťah medzi riečnym stupňom a prietokom a v dôsledku toho je možné z nepretržitého záznamu o stupni určiť nepretržitý záznam prietoku rieky. Stanovenie prietoku zo stupňa si vyžaduje definovanie vzťahu medzi stupňom a prietokom meraním prietoku v širokom rozsahu riečnych stupňov.

Meranie výboja

Vypúšťanie je objem vody, ktorý sa pohybuje po prúde alebo rieke za jednotku času, bežne vyjadrený v kubických stopách za sekundu alebo galónoch za deň. Vo všeobecnosti sa prietok rieky vypočíta vynásobením plochy vody v priereze kanála priemernou rýchlosťou vody v tomto priereze:

výboj = plocha x rýchlosť

USGS používa množstvo metód a typov zariadení na meranie rýchlosti a plochy prierezu, vrátane nasledujúceho merača prúdu a akustického Dopplerovho prúdového profilu.

Schéma prierezu kanála s podsekciami.

Najbežnejšou metódou používanou USGS na meranie rýchlosti je prúdový merač. Na snímanie stupňa a meranie prietoku však možno použiť aj rôzne pokročilé zariadenia. V najjednoduchšej metóde sa merač prúdu otáča s tokom rieky alebo potoka. Merač prúdu sa používa na meranie rýchlosti vody vo vopred určených bodoch (podúsekoch) pozdĺž vyznačenej čiary, visutej lanovky alebo mosta cez rieku alebo potok. V každom bode sa meria aj hĺbka vody. Tieto merania rýchlosti a hĺbky sa používajú na výpočet celkového objemu vody pretekajúcej okolo vedenia počas určitého časového intervalu. Zvyčajne sa rieka alebo potok meria na 25 až 30 pravidelne rozmiestnených miestach cez rieku alebo potok.

Merač prúdu

Jednou z metód, ktorú už desaťročia používa USGS na meranie výboja, je metóda mechanického merača prúdu. Pri tomto spôsobe je prierez kanála prúdu rozdelený na početné vertikálne podsekcie. V každom podsekcii sa plocha získa meraním šírky a hĺbky podsekcie a rýchlosť vody sa určí pomocou merača prúdu. Prietok v každom podsekcii sa vypočíta vynásobením plochy podsekca nameranou rýchlosťou. Celkový prietok sa potom vypočíta sčítaním prietoku každej podsekcie.

Pracovníci USGS používajú na meranie prúdu množstvo typov zariadení a metód z dôvodu širokého rozsahu podmienok prúdenia v celých Spojených štátoch. Šírka podsekcie sa vo všeobecnosti meria pomocou kábla, oceľovej pásky alebo podobného zariadenia. Hĺbka podsekcie sa meria pomocou brodiacej tyče, ak to podmienky dovoľujú, alebo zavesením sondážneho závažia z kalibrovaného systému kábla a cievky z mosta, lanovky alebo lode alebo cez dieru vyvŕtanú v ľade.

Vyvinutý na začiatku 20. storočia a pred rokom 1930 mnohokrát modifikovaný. Zakúpený od W. & L. E. Gurley Company, Troy, New York.
ID objektu: USGS-000458

Poďakovanie: Justin Bongard, U.S. Geological Survey. Verejná doména.

Rýchlosť prúdenia je možné merať pomocou merača prúdu. Najbežnejším meračom prúdu, ktorý používa USGS, je merač prúdu Price AA. Merač prúdu Price AA má koleso šiestich kovových pohárov, ktoré sa otáčajú okolo zvislej osi. Elektronický signál je vysielaný meračom pri každej otáčke, čo umožňuje počítanie a časovanie otáčok. Because the rate at which the cups revolve is directly related to the velocity of the water, the timed revolutions are used to determine the water velocity. The Price AA meter is designed to be attached to a wading rod for measuring in shallow waters or to be mounted just above a weight suspended from a cable and reel system for measuring in fast or deep water. In shallow water, the Pygmy Price current meter can be used. It is a two-fifths scale version of the Price AA meter and is designed to be attached to a wading rod. A third mechanical current meter, also a variation of the Price AA current meter, is used for measuring water velocity beneath ice. Its dimensions allow it to fit easily through a small hole in the ice, and it has a polymer rotor wheel that hinders the adherence of ice and slush.

Acoustic Doppler Current Profiler

U.S. Geological Survey hydrologic technicians use an acoustic Doppler current profiler to measure streamflow on the Boise River in Boise's Veterans Memorial Park as part of a study of phosphorus mass balance.

Credit: Tim Merrick, USGS. Verejná doména

In recent years, advances in technology have allowed the USGS to make discharge measurements by use of an Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). An ADCP uses the principles of the Doppler Effect to measure the velocity of water. The Doppler Effect is the phenomenon we experience when passed by a car or train that is sounding its horn. As the car or train passes, the sound of the horn seems to drop in frequency.

The ADCP uses the Doppler Effect to determine water velocity by sending a sound pulse into the water and measuring the change in frequency of that sound pulse reflected back to the ADCP by sediment or other particulates being transported in the water. The change in frequency, or Doppler Shift, that is measured by the ADCP is translated into water velocity. The sound is transmitted into the water from a transducer to the bottom of the river and receives return signals throughout the entire depth. The ADCP also uses acoustics to measure water depth by measuring the travel time of a pulse of sound to reach the river bottom at back to the ADCP.

To make a discharge measurement, the ADCP is mounted onto a boat or into a small watercraft (diagram above) with its acoustic beams directed into the water from the water surface. The ADCP is then guided across the surface of the river to obtain measurements of velocity and depth across the channel. The river-bottom tracking capability of the ADCP acoustic beams or a Global Positioning System (GPS) is used to track the progress of the ADCP across the channel and provide channel-width measurements. Using the depth and width measurements for calculating the area and the velocity measurements, the discharge is computed by the ADCP using discharge = area x velocity, similar to the conventional current-meter method. Acoustic velocity meters have also been developed for making wading measurements (picture to the left).

The ADCP has proven to be beneficial to streamgaging in several ways. The use of ADCPs has reduced the time it takes to make a discharge measurement. The ADCP allows discharge measurements to be made in some flooding conditions that were not previously possible. Lastly, the ADCP provides a detailed profile of water velocity and direction for the majority of a cross section instead of just at point locations with a mechanical current meter this improves the discharge measurement accuracy.

The stage-discharge relation

Streamgages continuously measure stage, as stated in the "Measuring Stage"" section. This continuous record of stage is translated to river discharge by applying the stage-discharge relation (also called rating). Stage-discharge relations are developed for streamgages by physically measuring the flow of the river with a mechanical current meter or ADCP at a wide range of stages for each measurement of discharge there is a corresponding measurement of stage. The USGS makes discharge measurements at most streamgages every 6 to 8 weeks, ensuring that the range of stage and flows at the streamgage are measured regularly. Special effort is made to measure extremely high and low stages and flows because these measurements occur less frequently. The stage-discharge relation depends upon the shape, size, slope, and roughness of the channel at the streamgage and is different for every streamgage.

USGS Stage-Discharge Relation Example.

The continuous record of stage is converted to streamflow by applying a mathematical rating curve. A rating curve (fig. 3) is a graphic representation of the relation between stage and streamflow for a given river or stream. USGS computers use these site-specific rating curves to convert the water-level data into information about the flow of the river.

The development of an accurate stage-discharge relation requires numerous discharge measurements at all ranges of stage and streamflow. In addition, these relations must be continually checked against on-going discharge measurements because stream channels are constantly changing. Changes in stream channels are often caused by erosion or deposition of streambed materials, seasonal vegetation growth, debris, or ice. New discharge measurements plotted on an existing stage-discharge relation graph would show this, and the rating could be adjusted to allow the correct discharge to be estimated for the measured stage.

Converting stage information to streamflow information

Most USGS streamgages transmit stage data by satellite to USGS computers where the stage data are used to estimate streamflow using the developed stage-discharge relation (rating). The stage information is routinely reviewed and checked to ensure that the calculated discharge is accurate. In addition, the USGS has quality-control processes in place to ensure the streamflow information being reported across the country has comparable quality and is obtained and analyzed using consistent methods.

Most of the stage and streamflow information produced by the USGS is available online in near real time through the National Water Information System (NWIS) Web. In addition to real-time streamgage data, the NWIS Web site also provides access to daily discharges and annual maximum discharges for the period of record for all active and discontinued streamgages operated by the USGS.

Streamflow summary

Streamgaging involves obtaining a continuous record of stage, making periodic discharge measurements, establishing and maintaining a relation between the stage and discharge, and applying the stage-discharge relation to the stage record to obtain a continuous record of discharge. The USGS has provided the Nation with consistent, reliable streamflow information for over 115 years. USGS streamflow information is critical for supporting water management, hazard management, environmental research, and infrastructure design.


Units for comparing energy

Some popular units for comparing energy include British thermal units (Btu), barrels of oil equivalent, metric tons of oil equivalent, metric tons of coal equivalent, and terajoules.

In the United States, Btu, a measure of heat energy, is the most common unit for comparing energy sources or fuels. Because energy used in different countries comes from different places, Btu content of fuels varies slightly from country to country.

The Btu content of each fuel provided below (except for crude oil) is the average heat content for fuels consumed in the United States.

  • 1 barrel (42 gallons) of crude oil produced in the United States = 5,691,000 Btu
  • 1 gallon of finished motor gasoline (containing about 10% fuel ethanol by volume) = 120,286 Btu
  • 1 gallon of diesel fuel or heating oil (with sulfur content less than 15 parts per million) = 137,381 Btu
  • 1 gallon of heating oil (with sulfur content at 15 to 500 parts per million) = 138,500 Btu
  • 1 barrel of residual fuel oil = 6,287,000 Btu
  • 1 cubic foot of natural gas = 1,037 Btu
  • 1 gallon of propane = 91,452 Btu
  • 1 short ton (2,000 pounds) of coal (consumed by the electric power sector) = 18,856,000 Btu
  • 1 kilowatthour of electricity = 3,412 Btu

Weight to volume conversion substances

All of the 'Substance Density List' figures are from simetric.co.uk - copyright © Roger Walker.

Density is the mass per volume and is important for converting between units of mass and volume. A bucket of feathers will weigh significantly less than a bucket of lead. You can learn more about densities in our article about the density formula.

If you would like to convert a volume of water (gallon, liter, cup or tablespoon) to pounds, ounces, grams or kilograms then please give our water weight calculator a try. And if you would like to find out about the weight of water, we have an article discussing how much a gallon of water weighs.


What does this biomass measurement mean and how to translate it to volume - Biology

What is Density?

The density of an item is quantity of that item per unit measure, especially per unit length, area, or volume. In natural resource measurements, "density" is usually used to refer to the number of items per unit area. For example, plants/m 2 or elk/hectare).

The term abundance is often used as synonymous with density. But, density is unique because it is specifically related to a specified amount of space or area (i.e., plants/m 2 or trees/acre).

Hustota in vegetation measurement refers to the number of individuals per unit area (for example plants/m 2 ). The term consequently refers to the closeness of individual plants to one another.

The measure of density is often applied when we want to monitor changes in a given vegetation species over long periods. As with other measurements, the measure of density can be useful in detecting the response of plants to a given management action. For example, density estimates can reveal the increase or loss of seedlings within management areas.

Density is sometimes mistakenly thought to be an estimate of plant cover or biomass. However, plants can vary substantially in size which can lead to weak relationships between density and cover. For example, density of juniper trees per hectare could include little trees that are just a few meters tall and very large trees that are more than 5 meters tall covering several square meters. Thus, knowing the density of juniper trees may tell you little about the cover of juniper on the landscape.

The only case in which density might relate to cover is in the estimate of plants that are all roughly the same size. For example, if density of camas (a single-stemmed native forb) is greater on one site than another, then it is likely that camas has greater cover on the site with greater density.

Importantly, the term d ensity can be used to describe characteristics of plant communities. However, the caveat is that comparisons can only be based on similar life-form and size. This is why density is rarely used as a measurement by itself when describing plant communities. For example, the importance of a particular species to a community is very different if there are 1,000 annual plants per acre versus 1,000 shrubs per acre. It should be pointed out that density was synonymous with cover in the earlier literature. (Interagency Handbook - Sampling Vegetation)


While you're mastering these conversions, it might be interesting to learn how the Fahrenheit temperature scale came into existence. The first mercury thermometer was invented by German scientist Daniel Fahrenheit in 1714. His scale divides the freezing and boiling points of water into 180 degrees, with 32 degrees as water's freezing point, and 212 as its boiling point.

On Fahrenheit's scale, zero degrees was determined as the temperature of a temperature-stable brine solution of ice, water, and ammonium chloride. He based the scale on the average temperature of the human body, which he originally calculated at 100 degrees. (As noted, it's since been adjusted to 98.6 degrees Fahrenheit.)

Fahrenheit was the standard unit of measure in most countries until the 1960s and 1970s when it was replaced with the Celsius scale in a widespread conversion to the more useful metric system. In addition to the United States and its territories, Fahrenheit is still used in the Bahamas, Belize, and the Cayman Islands for most temperature measurements.


Pozri si video: Kateřina Jacques - co je biomasa - DVD kvalita (Jún 2022).