生物柴油全生命周期资源和能源消耗分析

以麻疯树油为原料时的电力消耗最多，其中种植过程灌溉耗电占总电耗的82.8%，榨油和转化环节的电耗分别占总电耗的16.4%和1.0%；而以菜籽油为原料时的电力消耗也以种植电耗为主(84.7%)；以地沟油为原料时由于没有种植环节，因此电力消耗很小，仅为以菜籽油为原料时的1.8%。燃油消耗主要是在果实的收集运输和生物柴油配送两个阶段产生，不同原料生命周期的柴油消耗差别不大。油菜种植阶段化肥的间接能源消耗是麻疯树种植阶段的3.5倍，这主要是由于油菜籽的亩产量仅为麻疯树果的22.6%，因此，油菜需要的种植面积及化肥投入量更大。以菜籽油和麻疯树油为原料时，生产环节高、中、低压蒸汽和冷却水等耗能工质的使用导致的标煤消耗接近。
表2生物柴油生命周期电力、燃油和标煤消耗

麻疯树生产生物柴油的总能耗最高，菜籽油为前者的88.6%，而地沟油总能耗最低，仅为麻疯树油为原料时总能耗的10.9%。
4.3.2能源效率分析
总能源效率定义为产出的生物柴油能量与投入能量(包括生物质所含能量及化石能源消耗)之比，不计太阳能到生物质的能量转换效率。石化柴油及生物柴油生命周期总能源效率及化石能源消耗如表3所示。
表3石化柴油及生物柴油生命周期总能源效率及化石能源消耗

3种可再生原料生产生物柴油生命周期过程的化石能源消耗均低于柴油。
以菜籽油为原料生产1MJ生物柴油的化石能源消耗比麻疯树油为原料高0.37MJ，这是由于油菜在种植阶段的电力和化肥投入较大。由于地沟油生产生物柴油没有种植和榨油环节，因此以地沟油为原料时化石能源消耗最小。由于生物肥料(例如污泥肥料、屠宰场废料等)的生产不需要耗费额外的电或化石能源，因此可通过采用生物肥料降低农业生产中化肥用量，从而降低生物柴油的整体能源消耗及化石能源消耗。
不同原料制备生物柴油的总能源效率均低于化石柴油，这是因为生物质利用的产业链远比石化柴油长，各环节效率相乘会导致整个生命周期的效率较低。生物质种植阶段需要化石能源、种子、树苗等含能原料的投入，生物质资源密度远低于原油，收集运输过程消耗的能量较原油运输大，榨油及生物柴油的生产环节也需要能源投入，生产生物柴油的原料甲醇消耗一定能量。从各环节的能源消耗情况看，主要的耗能环节为原料种植，其次为榨油和生物柴油生产。因此欲提高生物柴油的能量利用效率，需要从这3个关键环节入手。
4.3.3能耗敏感性分析
考察资源密度(±20%)、实际运输距离(±50%)、灌溉用电(±50%)、转化环节的转化率(±4%)对生物柴油能量消耗影响的敏感性，分析结果如图2所示。资源密度对生物柴油能量消耗变化率的影响较大。资源密度变化±20%，以菜籽油为原料的能量消耗变化率为−3.44%和2.44%，以麻疯树油为原料时为−1.85%和1.29%，以地沟油为原料时为−0.008%和0.008%。菜籽油和麻疯树油的资源密度体现在植物果实的亩产量和果实的出油率两方面。在不增加化肥用量的前提下通过农作物品种改良、提高油料作物亩产量及出油率将有助于显著降低能量消耗。地沟油的资源密度主要影响运输过程的能量消耗，而运输能耗在全生命周期总能耗中所占的比例很小，因此只有当资源密度大幅度增加时才会对生命周期能耗产生影响。

图2单位能量生物柴油全生命周期能耗参数敏感性分析