ข้อมูล

การวัดค่าชีวมวลนี้หมายความว่าอย่างไรและจะแปลเป็นปริมาตรได้อย่างไร

การวัดค่าชีวมวลนี้หมายความว่าอย่างไรและจะแปลเป็นปริมาตรได้อย่างไร


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.

นี่อาจเป็นคำถามเกี่ยวกับซอฟต์บอล แต่เนื่องจากลักษณะของคำศัพท์ Google จึงเป็นเรื่องยาก ฉันไม่ใช่นักชีววิทยา ฉันเป็นนักพัฒนาเว็บ :-)

การวัดนี้หมายความว่าอย่างไร (เป็นการตรวจวัดการผลิตชีวมวล): 50 g m-2 NS-1

ฉันเชื่อว่ามันหมายถึง 50 กรัมต่อตารางเมตรต่อวัน แต่ไม่แน่ใจว่าทำไมถึงมีเครื่องหมาย '-' อยู่ในนั้น

และบางทีอาจซับซ้อนกว่านั้น เป็นไปได้ที่จะแปลการวัดนี้เป็นปริมาตร (ลูกบาศก์เมตรหรือลูกบาศก์ฟุตในอุดมคติ)?


50 กรัม m-2 NS-1 แปลว่า "50 กรัมต่อตารางเมตรต่อวัน": เครื่องหมายลบเป็นเลขชี้กำลังลบ (ตรวจสอบตำราคณิตศาสตร์) เทียบเท่ากับการเขียน

((50 กรัม)/m2)/วัน

คุณไม่สามารถแปลงเป็นปริมาตรได้ การทำเช่นนี้จะสูญเสียความหมาย: หากคุณกำลังพูดถึงการเติบโตของสารชีวมวลที่ 50 กรัมต่อตารางเมตรต่อวัน คุณกำลังบอกว่ามีวัสดุชีวภาพใหม่ 50 กรัมที่ผลิตขึ้นภายในหนึ่งตารางเมตรของที่ดิน ( กล่าวคือทุ่งหญ้าหรือป่าทึบ) การพูดในแง่ของปริมาตรไม่สมเหตุสมผลเพราะพิกัด "ความสูง" ไม่ได้ผลิตชีวมวลเพิ่มเติม เนื่องจากแหล่งที่มาของพลังงานคือดวงอาทิตย์


ชีวมวลอธิบาย

ชีวมวลเป็นวัสดุอินทรีย์หมุนเวียนที่มาจากพืชและสัตว์ ชีวมวลเป็นแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุดของการใช้พลังงานทั้งหมดของสหรัฐอเมริกาต่อปีจนถึงกลางปี ​​ค.ศ. 1800 ชีวมวลยังคงเป็นเชื้อเพลิงที่สำคัญในหลายประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการปรุงอาหารและการทำความร้อนในประเทศกำลังพัฒนา การใช้เชื้อเพลิงชีวมวลในการขนส่งและเพื่อการผลิตไฟฟ้ากำลังเพิ่มขึ้นในหลายประเทศที่พัฒนาแล้ว เพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ในปี 2020 ชีวมวลให้หน่วยความร้อนอังกฤษ (Btu) เกือบ 5 พันล้านหน่วย และประมาณ 5% ของการใช้พลังงานหลักทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา

ชีวมวลประกอบด้วยพลังงานเคมีที่เก็บไว้จากดวงอาทิตย์ พืชผลิตชีวมวลผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง ชีวมวลสามารถเผาไหม้ได้โดยตรงเพื่อให้ความร้อน หรือแปลงเป็นเชื้อเพลิงเหลวและก๊าซหมุนเวียนผ่านกระบวนการต่างๆ

แหล่งพลังงานชีวมวล ได้แก่

    &mdashฟืน เม็ดไม้ และเศษไม้ ไม้แปรรูปและขี้เลื่อย ขี้เลื่อยและเศษไม้ และสุราดำจากโรงงานเยื่อและกระดาษ
  • พืชผลทางการเกษตรและวัสดุเหลือใช้&mdashcorn, ถั่วเหลือง, อ้อย, switchgrass, ไม้ยืนต้นและสาหร่าย, และเศษซากพืชผลและการแปรรูปอาหาร
  • วัสดุชีวภาพในขยะมูลฝอยและกระดาษ mdashpaper ผ้าฝ้ายและผลิตภัณฑ์ขนสัตว์และอาหาร ลานและเศษไม้
  • มูลสัตว์และน้ำเสียจากมนุษย์

ที่มา: ดัดแปลงจากโครงการศึกษาพลังงานแห่งชาติ (สาธารณสมบัติ)

ที่มา: ดัดแปลงจากโครงการศึกษาพลังงานแห่งชาติ (สาธารณสมบัติ)


ชีวมวล

แหล่งพลังงานอื่นๆ ที่วางแผนไว้ ได้แก่ เทคโนโลยีชีวมวลและความร้อนใต้พิภพ

พวกเขากำลังใช้สิ่งนั้นเพื่อสร้างชีวมวล เพื่อสร้างวัสดุเซลล์

ในช่วง 25 ถึง 30 ปีที่ผ่านมาเพียงอย่างเดียว 80% ของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ของแมลงบนโลกได้หายไป

ต้องขอบคุณเทคนิคการเพาะพันธุ์ที่ทันสมัย ​​ทำให้สีน้ำตาลแดงที่ใหญ่กว่าสามารถมีธาตุเหล็กต่อหน่วยชีวมวลน้อยกว่าลูกนิ้วที่เล็กกว่า ทำให้น้ำตาลแดงมีสารอาหารหนาแน่นน้อยกว่า

พวกเขาโต้แย้งว่าการเปลี่ยนผ่านของพลังงานอย่างเต็มรูปแบบจะก่อให้เกิดความเจริญในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ ไม่ใช่แค่ลมและแสงอาทิตย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงพืชชีวมวล ความร้อนใต้พิภพ และไฮโดรเจนอีกด้วย

ไม่ใช่เรื่องแปลกที่กลยุทธ์การเก็บเกี่ยวเพื่อทำให้สต็อกปลาบางลงครึ่งหนึ่งหรือมากกว่าจากสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ที่ไม่ได้ทำการประมงดั้งเดิม

บริษัทพลังงานรายใหญ่แห่งหนึ่งได้ดำเนินการแปลงโรงไฟฟ้าจากถ่านหินเป็นชีวมวลในเวอร์จิเนียตามแผนหนึ่งในสามตามแผนแล้ว

พืชที่ดำเนินการโดย Dominion จะใช้เศษไม้ที่เหลือจากงานไม้ใกล้เคียงเป็นหลักเพื่อเป็นเชื้อเพลิงชีวมวล

ชีวประวัติอย่างเป็นทางการของเขาเองอธิบายว่าเขาเป็น "สมาชิกผู้ก่อตั้ง" ของ New Biomass Energy

ต่อไปนี้คือคำที่เธอเลือกที่จะละเว้นจากความคิดเห็นของเธอ: ลม พลังงานแสงอาทิตย์ ชีวมวล ความร้อนใต้พิภพ ประสิทธิภาพ สมาร์ทกริด และการประหยัดเชื้อเพลิง

สปีชีส์นี้มีความสำคัญในระบบนิเวศโดยรวม สิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ของมันมักจะมากกว่าสปีชีส์ที่มีกระดูกสันหลังขนาดใหญ่กว่า


วิธีการสกัดสำหรับการวัดชีวมวลของจุลินทรีย์ในดิน C

ผลของการรมควันต่อสารอินทรีย์ C ที่สกัดได้ 0.5 M K2ดังนั้น4 ถูกตรวจสอบในดินช่วงที่ตัดกัน อี (ความแตกต่างระหว่างอินทรีย์ สกัดโดย 0.5 M K2ดังนั้น4 จากดินที่รมยาและไม่รมยา) ประมาณ 70% ของ NS (ฟลัชของCO2-C เกิดจากการรมควันในช่วงฟักตัว 10 วัน) หมายถึงดินสิบชนิด มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างจุลินทรีย์ชีวมวล วัดจากการรมควัน-ฟักไข่ (จากความสัมพันธ์ ชีวมวล = NS/0.45) และ อี กำหนดโดยสมการ: ชีวมวล = (2.64 ± 0.060) อี ซึ่งคิดเป็น 99.2% ของความแปรปรวนในข้อมูล ความสัมพันธ์นี้มี pH ดินที่หลากหลาย (3.9–8.0)

ATP และชีวมวลของจุลินทรีย์ NS วัดความเข้มข้นในดินทั้งสี่ อัตราส่วน (ATP) (EC ) มีความคล้ายคลึงกันมากในดินทั้งสี่ซึ่งบ่งชี้ว่าทั้ง ATP และ C อินทรีย์ทำให้สามารถย่อยสลายได้โดย CHCl3 มาจากจุลินทรีย์ในดิน อัตราส่วน C:N ของชีวมวลในดินที่มีความเป็นกรดสูง (pH 4.2) มีค่ามากกว่า (9.4) มากกว่าในดินที่มีกรดน้อยกว่า 3 แบบ (อัตราส่วน C:N เฉลี่ย 5.1)

เราเสนอว่าสารอินทรีย์ C ที่สกัดได้ 0.5 m K2ดังนั้น4 หลังจาก 24 ชั่วโมง CHCl3- การรมควัน (อี) มาจากเซลล์ของจุลินทรีย์ชีวมวลและสามารถนำมาใช้ในการประมาณค่ามวลชีวภาพของจุลินทรีย์ในดินได้ ในดินที่เป็นกลางและดินที่เป็นกรด


พลังงานชีวมวล

ผู้คนได้ใช้พลังงานชีวมวล—พลังงานจากสิ่งมีชีวิต—ตั้งแต่ “คนในถ้ำ” คนแรกๆ ก่อไฟฟืนสำหรับทำอาหารหรือให้ความอบอุ่น ปัจจุบันชีวมวลใช้เป็นเชื้อเพลิงให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเครื่องจักรอื่นๆ

ชีววิทยา นิเวศวิทยา ธรณีศาสตร์ วิศวกรรม

ผู้คนได้ใช้พลังงานชีวมวล—พลังงานจากสิ่งมีชีวิต—ตั้งแต่ “คนในถ้ำ” คนแรกๆ ก่อไฟฟืนสำหรับทำอาหารหรือให้ความอบอุ่น

ชีวมวลเป็นอินทรีย์ หมายความว่าทำจากวัสดุที่มาจากสิ่งมีชีวิต เช่น พืชและสัตว์ วัสดุชีวมวลที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับพลังงาน ได้แก่ พืช ไม้ และของเสีย สิ่งเหล่านี้เรียกว่าวัตถุดิบชีวมวล พลังงานชีวมวลสามารถเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนได้เช่นกัน

ชีวมวลประกอบด้วยพลังงานที่ได้มาจากดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรก: พืชดูดซับพลังงานของดวงอาทิตย์ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง และเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็นสารอาหาร (คาร์โบไฮเดรต)

พลังงานจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานที่ใช้งานได้ทั้งทางตรงและทางอ้อม ชีวมวลสามารถเผาไหม้เพื่อสร้างความร้อน (โดยตรง) แปลงเป็นไฟฟ้า (ทางตรง) หรือแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ (ทางอ้อม)

การแปลงความร้อน

ชีวมวลสามารถเผาไหม้ได้โดยการแปลงความร้อนและใช้เป็นพลังงาน การแปลงความร้อนเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่วัตถุดิบชีวมวลเพื่อเผาไหม้ คายน้ำ หรือทำให้เสถียร วัสดุป้อนเข้าชีวมวลที่คุ้นเคยมากที่สุดสำหรับการแปลงความร้อนคือวัตถุดิบ เช่น ขยะมูลฝอยในเขตเทศบาล (MSW) และเศษจากกระดาษหรือโรงงานแปรรูปไม้

พลังงานประเภทต่างๆ ถูกสร้างขึ้นจากการยิงโดยตรง การยิงร่วม ไพโรไลซิส การแปรสภาพเป็นแก๊ส และการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจน

ก่อนที่ชีวมวลจะเผาไหม้ได้ จะต้องทำให้แห้ง กระบวนการทางเคมีนี้เรียกว่า torrefaction ในระหว่างการทอร์รีเฟกชัน ชีวมวลจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 200° ถึง 320 องศาเซลเซียส (390 ถึง 610 องศาฟาเรนไฮต์) ชีวมวลจะแห้งสนิทจนสูญเสียความสามารถในการดูดซับความชื้นหรือเน่าเปื่อย มันสูญเสียมวลประมาณ 20% ของมวลเดิม แต่ยังคงไว้ 90% ของพลังงาน พลังงานและมวลที่สูญเสียไปสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการทอร์รีแฟกชันได้

ในระหว่างการทอร์รีเฟกชัน ชีวมวลจะกลายเป็นวัสดุที่แห้งและเป็นสีดำ จากนั้นจะถูกบีบอัดเป็นก้อน ถ่านอัดแท่งชีวมวลนั้นไม่ชอบน้ำมาก ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะขับไล่น้ำ ทำให้สามารถเก็บไว้ในที่ชื้นได้ ถ่านอัดแท่งมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและง่ายต่อการเผาไหม้ระหว่างการยิงโดยตรงหรือการยิงร่วม

การยิงตรงและการยิงร่วม
ถ่านอัดแท่งส่วนใหญ่จะถูกเผาโดยตรง ไอน้ำที่ผลิตขึ้นระหว่างกระบวนการเผาจะให้พลังงานแก่กังหัน ซึ่งจะเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตกระแสไฟฟ้า ไฟฟ้านี้สามารถใช้สำหรับการผลิตหรือเพื่อให้ความร้อนแก่อาคาร

ชีวมวลยังสามารถใช้ร่วมกันหรือเผาด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิล ชีวมวลส่วนใหญ่มักใช้ร่วมกันในโรงไฟฟ้าถ่านหิน การยิงร่วมช่วยลดความจำเป็นในการสร้างโรงงานใหม่สำหรับการแปรรูปชีวมวล การยิงร่วมช่วยลดความต้องการถ่านหิน ซึ่งจะช่วยลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล

ไพโรไลซิ
ไพโรไลซิสเป็นวิธีการที่เกี่ยวข้องในการให้ความร้อนชีวมวล ในระหว่างการไพโรไลซิส ชีวมวลจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 200° ถึง 300 ° C (390 ถึง 570 ° F) โดยไม่มีออกซิเจน ซึ่งจะทำให้ไม่ติดไฟและทำให้ชีวมวลมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

ไพโรไลซิสผลิตของเหลวสีเข้มที่เรียกว่าน้ำมันไพโรไลซิส ก๊าซสังเคราะห์ที่เรียกว่าซินกาส และกากของแข็งที่เรียกว่าไบโอชาร์ ส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้สามารถใช้เป็นพลังงานได้

น้ำมันไพโรไลซิสซึ่งบางครั้งเรียกว่าไบโอออยล์หรือไบโอครีดเป็นน้ำมันดินชนิดหนึ่ง สามารถเผาไหม้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าและยังใช้เป็นส่วนประกอบในเชื้อเพลิงและพลาสติกอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังศึกษาน้ำมันไพโรไลซิสเพื่อเป็นทางเลือกแทนปิโตรเลียม

ซินแก๊สสามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงได้ (เช่น ก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์) นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซมีเทนและใช้แทนก๊าซธรรมชาติได้อีกด้วย

Biochar เป็นถ่านชนิดหนึ่ง Biochar เป็นของแข็งที่อุดมด้วยคาร์บอนซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งในด้านการเกษตร ไบโอชาร์ช่วยเพิ่มคุณค่าในดินและป้องกันไม่ให้ชะล้างสารเคมีกำจัดศัตรูพืชและสารอาหารอื่นๆ ให้ไหลบ่า Biochar ยังเป็นอ่างเก็บคาร์บอนที่ยอดเยี่ยมอีกด้วย อ่างเก็บคาร์บอนเป็นแหล่งกักเก็บสารเคมีที่มีคาร์บอน รวมทั้งก๊าซเรือนกระจก

การทำให้เป็นแก๊ส
ชีวมวลยังสามารถแปลงเป็นพลังงานได้โดยตรงผ่านการแปรสภาพเป็นแก๊ส ในระหว่างกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊ส วัตถุดิบชีวมวล (โดยปกติคือขยะมูลฝอย) จะได้รับความร้อนมากกว่า 700 องศาเซลเซียส (1,300 องศาฟาเรนไฮต์) ด้วยปริมาณออกซิเจนที่ควบคุมได้ โมเลกุลแตกตัวและผลิตซินกาสและตะกรัน

Syngas คือการรวมกันของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ ในระหว่างการแปรสภาพเป็นแก๊ส ซินกาสจะทำความสะอาดกำมะถัน อนุภาค ปรอท และสารมลพิษอื่นๆ ซินแก๊สที่สะอาดสามารถเผาไหม้เพื่อให้ความร้อนหรือไฟฟ้า หรือแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับการขนส่ง สารเคมี และปุ๋ย

ตะกรันกลายเป็นของเหลวที่หลอมละลายเป็นแก้ว ใช้สำหรับทำงูสวัด ซีเมนต์ หรือแอสฟัลต์

โรงงานผลิตก๊าซหุงต้มอุตสาหกรรมกำลังถูกสร้างขึ้นทั่วโลก เอเชียและออสเตรเลียกำลังก่อสร้างและดำเนินการโรงงานส่วนใหญ่ แม้ว่าโรงงานแปรสภาพเป็นแก๊สที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลกกำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้างในเมืองสต็อกตัน-ออน-ทีส์ ประเทศอังกฤษ ในที่สุดโรงงานแห่งนี้จะสามารถแปลงขยะมูลฝอยมากกว่า 350,000 ตันเป็นพลังงานที่เพียงพอสำหรับจ่ายพลังงานให้กับบ้าน 50,000 หลัง

การสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจน
การสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการที่จุลินทรีย์ ซึ่งมักจะเป็นแบคทีเรีย ย่อยสลายวัสดุหากไม่มีออกซิเจน การสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการที่สำคัญในหลุมฝังกลบ โดยที่ชีวมวลถูกบดอัดและบีบอัด ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช้ออกซิเจน (หรือออกซิเจนต่ำ)

ในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช้ออกซิเจน ชีวมวลจะสลายตัวและผลิตก๊าซมีเทน ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่มีคุณค่า มีเทนนี้สามารถทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้

นอกจากการฝังกลบแล้ว การสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนยังสามารถนำไปใช้ในฟาร์มปศุสัตว์และฟาร์มปศุสัตว์ได้อีกด้วย มูลสัตว์และของเสียจากสัตว์อื่น ๆ สามารถแปลงเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของฟาร์มได้อย่างยั่งยืน

ชีวมวลเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนเพียงแหล่งเดียวที่สามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพเหลว เช่น เอทานอลและไบโอดีเซล เชื้อเพลิงชีวภาพใช้ในการขับเคลื่อนยานยนต์ และผลิตโดยกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สในประเทศต่างๆ เช่น สวีเดน ออสเตรีย และสหรัฐอเมริกา

เอทานอลสร้างขึ้นจากการหมักชีวมวลที่มีคาร์โบไฮเดรตสูง เช่น อ้อย ข้าวสาลี หรือข้าวโพด ไบโอดีเซลทำมาจากการรวมเอทานอลกับไขมันสัตว์ ไขมันสำหรับประกอบอาหารรีไซเคิล หรือน้ำมันพืช

เชื้อเพลิงชีวภาพไม่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพเท่ากับน้ำมันเบนซิน อย่างไรก็ตาม สามารถผสมกับน้ำมันเบนซินเพื่อให้พลังงานแก่ยานยนต์และเครื่องจักรได้อย่างมีประสิทธิภาพ และไม่ปล่อยมลพิษที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงฟอสซิล

เอทานอลต้องการพื้นที่เพาะปลูกหลายเอเคอร์เพื่อปลูกพืชชีวภาพ (โดยปกติคือข้าวโพด) เอทานอลประมาณ 1,515 ลิตร (400 แกลลอน) ผลิตโดยข้าวโพดหนึ่งเอเคอร์ แต่พื้นที่นี้ไม่สามารถปลูกพืชผลเพื่อใช้เป็นอาหารหรือใช้ประโยชน์อื่นๆ ได้ การปลูกข้าวโพดให้เพียงพอสำหรับเอทานอลยังสร้างความเครียดให้กับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากการปลูกไม่ผันแปรและการใช้สารกำจัดศัตรูพืชในปริมาณมาก

เอทานอลได้กลายเป็นที่นิยมใช้แทนไม้ในเตาผิงที่อยู่อาศัย เมื่อเผาแล้วจะปล่อยความร้อนออกมาในรูปของเปลวไฟและไอน้ำแทนควัน

ถ่านไบโอชาร์ที่ผลิตขึ้นระหว่างกระบวนการไพโรไลซิสนั้นมีประโยชน์ในด้านการเกษตรและสิ่งแวดล้อม

เมื่อชีวมวลเน่าหรือไหม้ (โดยธรรมชาติหรือโดยกิจกรรมของมนุษย์) จะปล่อยก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากออกสู่บรรยากาศ อย่างไรก็ตาม เมื่อชีวมวลถูกเผาไหม้ มันจะกักเก็บหรือกักเก็บปริมาณคาร์บอน เมื่อเติมไบโอชาร์กลับเข้าไปในดิน ถ่านไบโอชาร์สามารถดูดซับคาร์บอนต่อไปและสร้างแหล่งกักเก็บคาร์บอนใต้ดินขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นอ่างเก็บคาร์บอน ซึ่งสามารถนำไปสู่การปล่อยคาร์บอนเชิงลบและดินที่มีสุขภาพดีขึ้น

Biochar ยังช่วยให้ดินอุดมสมบูรณ์ มีลักษณะเป็นรูพรุน เมื่อเติมกลับคืนสู่ดิน ถ่านไบโอชาร์จะดูดซับและกักเก็บน้ำและสารอาหารไว้

Biochar ถูกใช้ในป่าฝนอเมซอนของบราซิลในกระบวนการที่เรียกว่า slash-and-char การเกษตรแบบเฉือนและถ่านแทนที่การเฉือนและเผาซึ่งเพิ่มสารอาหารในดินชั่วคราว แต่ทำให้สูญเสียปริมาณคาร์บอน 97% ในระหว่างการเฉือนและถ่าน พืชที่ไหม้เกรียม (ถ่านชีวภาพ) จะกลับคืนสู่ดิน และดินจะคงคาร์บอนไว้ 50% ช่วยเพิ่มดินและนำไปสู่การเจริญเติบโตของพืชที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

สุราดำ

เมื่อไม้แปรรูปเป็นกระดาษ จะผลิตสารพิษที่มีพลังงานสูงเรียกว่าเหล้าดำ จนถึงช่วงทศวรรษที่ 1930 สุราดำจากโรงงานกระดาษถือเป็นของเสียและถูกทิ้งลงในแหล่งน้ำใกล้เคียง

อย่างไรก็ตาม สุราดำยังคงรักษาพลังงานชีวมวลของไม้ได้มากกว่า 50% ด้วยการประดิษฐ์หม้อไอน้ำสำหรับการกู้คืนในช่วงทศวรรษที่ 1930 สุราดำสามารถนำกลับมาใช้ใหม่และใช้เป็นพลังงานในโรงสีได้ ในสหรัฐอเมริกา โรงงานกระดาษใช้สุราดำเกือบทั้งหมดในการดำเนินงานโรงงาน และอุตสาหกรรมป่าไม้ก็เป็นหนึ่งในประเทศที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดในประเทศ

ไม่นานมานี้ สวีเดนได้ทดลองทำสุราดำให้เป็นแก๊สเพื่อผลิตซินแก๊ส ซึ่งจากนั้นก็สามารถนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

ชีวมวลอุดมไปด้วยไฮโดรเจน ซึ่งสามารถสกัดทางเคมีและใช้ในการผลิตพลังงานและเชื้อเพลิงแก่ยานยนต์ เซลล์เชื้อเพลิงแบบอยู่กับที่ถูกใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกล เช่น ยานอวกาศและพื้นที่รกร้างว่างเปล่า ตัวอย่างเช่น อุทยานแห่งชาติโยเซมิตีในรัฐแคลิฟอร์เนียของสหรัฐอเมริกา ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเพื่อจ่ายไฟฟ้าและน้ำร้อนให้กับอาคารบริหาร

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนอาจมีศักยภาพมากขึ้นในฐานะแหล่งพลังงานทางเลือกสำหรับยานยนต์ กระทรวงพลังงานสหรัฐคาดการณ์ว่าชีวมวลมีศักยภาพในการผลิตไฮโดรเจนได้ 40 ล้านตันต่อปี ซึ่งเพียงพอสำหรับเชื้อเพลิง 150 ล้านคัน

ปัจจุบัน เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนถูกใช้เป็นพลังงานให้กับรถโดยสาร รถยก เรือ และเรือดำน้ำ และกำลังได้รับการทดสอบบนเครื่องบินและยานพาหนะอื่นๆ

อย่างไรก็ตาม มีการถกเถียงกันว่าเทคโนโลยีนี้จะยั่งยืนหรือเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจ พลังงานที่ใช้ในการแยก บีบอัด บรรจุ และขนส่งไฮโดรเจนไม่เหลือพลังงานปริมาณมากสำหรับการใช้งานจริง

ชีวมวลและสิ่งแวดล้อม

ชีวมวลเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรคาร์บอนของโลก วัฏจักรคาร์บอนเป็นกระบวนการที่คาร์บอนถูกแลกเปลี่ยนระหว่างทุกชั้นของโลก ได้แก่ บรรยากาศ อุทกภาค ชีวมณฑล และธรณีภาค

วัฏจักรคาร์บอนมีหลายรูปแบบ คาร์บอนช่วยควบคุมปริมาณแสงแดดที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก มันถูกแลกเปลี่ยนผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง การสลายตัว การหายใจ และกิจกรรมของมนุษย์ คาร์บอนที่ดินดูดซับในขณะที่สิ่งมีชีวิตสลายตัว เช่น อาจถูกนำกลับมาใช้ใหม่เมื่อพืชปล่อยสารอาหารที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบสู่ชีวมณฑลผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม สิ่งมีชีวิตที่สลายตัวอาจกลายเป็นพีท ถ่านหิน หรือปิโตรเลียม ก่อนจะถูกสกัดด้วยกิจกรรมทางธรรมชาติหรือของมนุษย์

ระหว่างช่วงเวลาการแลกเปลี่ยน คาร์บอนจะถูกกักเก็บหรือเก็บไว้ คาร์บอนในเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกกักเก็บไว้เป็นเวลาหลายล้านปี เมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกสกัดและเผาเป็นพลังงาน คาร์บอนที่กักเก็บของพวกมันจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ เชื้อเพลิงฟอสซิลไม่ดูดซับคาร์บอนซ้ำ

ในทางตรงกันข้ามกับเชื้อเพลิงฟอสซิล ชีวมวลมาจากสิ่งมีชีวิตเมื่อเร็วๆ นี้ คาร์บอนในชีวมวลสามารถแลกเปลี่ยนต่อไปในวัฏจักรคาร์บอนได้

อย่างไรก็ตาม เพื่อให้โลกสามารถดำเนินกระบวนการวัฏจักรคาร์บอนต่อไปได้อย่างมีประสิทธิผล วัสดุชีวมวล เช่น พืชและป่าไม้จะต้องได้รับการเพาะปลูกอย่างยั่งยืน ต้นไม้และพืชเช่นหญ้าสวิตช์ต้องใช้เวลาหลายทศวรรษในการดูดซับและกักเก็บคาร์บอนอีกครั้ง การถอนรากถอนโคนหรือรบกวนดินสามารถก่อกวนกระบวนการอย่างมาก การจัดหาต้นไม้ พืชผล และพืชอื่นๆ อย่างสม่ำเสมอและหลากหลายมีความสำคัญต่อการรักษาสภาพแวดล้อมที่ดีต่อสุขภาพ

สาหร่ายเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีเอกลักษณ์เฉพาะที่มีศักยภาพมหาศาลในฐานะแหล่งพลังงานชีวมวล สาหร่ายซึ่งมีรูปแบบที่คุ้นเคยมากที่สุดคือสาหร่าย ผลิตพลังงานผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงในอัตราที่เร็วกว่าวัตถุดิบเชื้อเพลิงชีวภาพอื่น ๆ ซึ่งเร็วกว่าพืชอาหารถึง 30 เท่า!

สาหร่ายสามารถปลูกได้ในน้ำทะเล จึงไม่ทำลายแหล่งน้ำจืด นอกจากนี้ยังไม่ต้องการดิน ดังนั้นจึงไม่ลดพื้นที่เพาะปลูกที่อาจปลูกพืชอาหารได้ แม้ว่าสาหร่ายจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาเมื่อถูกเผาไหม้ แต่ก็สามารถเลี้ยงและเติมพลังให้เหมือนสิ่งมีชีวิตได้ เมื่อเติมแล้วจะปล่อยออกซิเจนและดูดซับมลพิษและการปล่อยคาร์บอน

สาหร่ายใช้พื้นที่น้อยกว่าพืชเชื้อเพลิงชีวภาพอื่นๆ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ คาดการณ์ว่าจะใช้เวลาเพียง 38,850 ตารางกิโลเมตร (15,000 ตารางไมล์ ซึ่งเป็นพื้นที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของรัฐเมนในสหรัฐฯ) ในการปลูกสาหร่ายให้เพียงพอต่อความต้องการพลังงานปิโตรเลียมทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา .

สาหร่ายมีน้ำมันที่สามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพได้ ตัวอย่างเช่น ที่ Aquaflow Bionomic Corporation ในนิวซีแลนด์ สาหร่ายถูกแปรรูปด้วยความร้อนและแรงดัน ทำให้เกิด “น้ำมันดิบสีเขียว” ซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายกับน้ำมันดิบ และสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพได้

การเจริญเติบโต การสังเคราะห์แสง และการผลิตพลังงานของสาหร่ายจะเพิ่มขึ้นเมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านเข้าไป สาหร่ายเป็นตัวกรองที่ดีเยี่ยมซึ่งดูดซับการปล่อยคาร์บอน Bioenergy Ventures บริษัทสัญชาติสก็อตแลนด์ ได้พัฒนาระบบที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนจากโรงกลั่นวิสกี้ไปยังสระสาหร่าย สาหร่ายเจริญด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มเติม เมื่อสาหร่ายตาย (หลังจากนั้นประมาณหนึ่งสัปดาห์) พวกมันจะถูกรวบรวมและไขมัน (น้ำมัน) ของพวกมันจะถูกเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพหรืออาหารปลา

สาหร่ายมีศักยภาพมหาศาลในการเป็นแหล่งพลังงานทดแทน อย่างไรก็ตาม การประมวลผลให้อยู่ในรูปแบบที่ใช้งานได้นั้นมีราคาแพง แม้ว่าคาดว่าจะให้ผลผลิตเชื้อเพลิงมากกว่าพืชเชื้อเพลิงชีวภาพอื่นๆ 10 ถึง 100 เท่า แต่ในปี 2553 มีราคา 5,000 ดอลลาร์ต่อตัน ค่าใช้จ่ายน่าจะลดลง แต่ปัจจุบันยังไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับประเทศกำลังพัฒนาส่วนใหญ่

ผู้คนและชีวมวล

ข้อดี
ชีวมวลเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สะอาด พลังงานเริ่มต้นมาจากดวงอาทิตย์ และพืชหรือสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ของสาหร่ายสามารถงอกใหม่ได้ในเวลาอันสั้น ต้นไม้ พืชผล และขยะมูลฝอยชุมชนมีอยู่อย่างสม่ำเสมอและสามารถจัดการได้อย่างยั่งยืน

หากปลูกต้นไม้และพืชผลอย่างยั่งยืน พวกมันสามารถชดเชยการปล่อยคาร์บอนเมื่อดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านการหายใจ ในกระบวนการพลังงานชีวภาพบางอย่าง ปริมาณคาร์บอนที่ถูกดูดซับซ้ำจะมากกว่าการปล่อยคาร์บอนที่ปล่อยออกมาระหว่างกระบวนการหรือการใช้เชื้อเพลิง

วัตถุดิบจากชีวมวลจำนวนมาก เช่น หญ้าสวิตช์ สามารถเก็บเกี่ยวได้บนที่ดินชายขอบหรือทุ่งหญ้า ซึ่งไม่สามารถแข่งขันกับพืชอาหารได้

พลังงานชีวมวลต่างจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ เช่น ลมหรือพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานชีวมวลถูกเก็บไว้ภายในสิ่งมีชีวิต และสามารถเก็บเกี่ยวได้เมื่อจำเป็น

ข้อเสีย
หากวัตถุดิบชีวมวลไม่ได้รับการเติมให้เร็วเท่าที่ใช้ จะไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เช่น ป่าไม้อาจใช้เวลาหลายร้อยปีในการสร้างตัวเองขึ้นใหม่ นี่เป็นช่วงเวลาที่สั้นกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นพีทมาก อาจต้องใช้เวลา 900 ปีในการเติมพรุเพียงเมตร (3 ฟุต) เพื่อเติมเต็มตัวเอง

ชีวมวลส่วนใหญ่ต้องการพื้นที่เพาะปลูกเพื่อพัฒนา ซึ่งหมายความว่าที่ดินที่ใช้สำหรับพืชเชื้อเพลิงชีวภาพ เช่น ข้าวโพดและถั่วเหลืองไม่สามารถปลูกเป็นอาหารหรือเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติได้

พื้นที่ป่าที่เติบโตเต็มที่มานานหลายทศวรรษ (ที่เรียกว่า “ป่าเก่าแก่”) สามารถกักเก็บคาร์บอนได้มากกว่าพื้นที่ปลูกใหม่ ดังนั้น หากพื้นที่ป่าไม่ได้รับการตัด ปลูกใหม่อย่างยั่งยืน และให้เวลาในการเติบโตและกักเก็บคาร์บอน ข้อดีของการใช้ไม้เป็นเชื้อเพลิงจะไม่ถูกชดเชยด้วยการเติบโตของต้นไม้

พืชชีวมวลส่วนใหญ่ต้องการเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อให้มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ ตัวอย่างเช่น โรงงานขนาดใหญ่ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างใกล้กับพอร์ตทาลบอต ประเทศเวลส์ จะต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลที่นำเข้าจากอเมริกาเหนือ เพื่อชดเชยความยั่งยืนบางส่วนขององค์กร

ชีวมวลมี "ความหนาแน่นของพลังงาน" ต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล มากถึง 50% ของสารชีวมวลคือน้ำ ซึ่งสูญเสียไปในกระบวนการแปลงพลังงาน นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรประเมินว่าการขนส่งสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่มากกว่า 160 กิโลเมตร (100 ไมล์) ไม่มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนชีวมวลให้เป็นเม็ด (เมื่อเทียบกับเศษไม้หรือก้อนที่ใหญ่กว่า) สามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของเชื้อเพลิงและทำให้ได้เปรียบในการจัดส่งมากขึ้น

ชีวมวลที่เผาไหม้จะปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ มลพิษและอนุภาคอื่นๆ หากสารมลพิษเหล่านี้ไม่ถูกดักจับและนำกลับมาใช้ใหม่ ชีวมวลที่เผาไหม้อาจก่อให้เกิดหมอกควัน และอาจเกินจำนวนมลพิษที่ปล่อยออกมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล

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

ปรับสมดุลชีวมวล
Union of Concerned Scientists ได้ช่วยพัฒนา A Balanced Definition of Renewable Biomass ซึ่งเป็นข้อกำหนดด้านความยั่งยืนที่ใช้งานได้จริงและมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถให้การรับประกันว่าการเก็บเกี่ยวชีวมวลจากไม้จะยั่งยืน

พลังงานสีเขียวในรัฐ Green Mountain
โรงงานแปรสภาพเป็นแก๊สชีวมวลแห่งแรกของอเมริกาเปิดใกล้เมืองเบอร์ลิงตัน รัฐเวอร์มอนต์ ในปี 2541 สถานีผลิตไฟฟ้าโจเซฟ ซี. แมคนีลใช้ไม้จากต้นไม้คุณภาพต่ำและเศษซากจากการเก็บเกี่ยว และผลิตกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 50 เมกะวัตต์ ซึ่งเกือบจะเพียงพอต่อการรักษาเมืองเบอร์ลิงตัน เมืองที่ใหญ่ที่สุดของเวอร์มอนต์

ไก่เล่น
ไก่ 3 ล้านตัวในฟาร์มไก่ปักกิ่ง Deqingyuan ขนาดใหญ่ นอกกรุงปักกิ่ง ประเทศจีน ผลิตมูลสัตว์ 220 ตันและน้ำเสีย 170 ตันในแต่ละวัน การใช้เทคโนโลยีการทำให้เป็นแก๊สจาก GE Energy ฟาร์มสามารถเปลี่ยนมูลไก่เป็นไฟฟ้าได้ 14,600 เมกะวัตต์-ชั่วโมงต่อปี

พืชเชื้อเพลิงชีวภาพชั้นนำของโลก
1. สวิตซ์กราส
2. ข้าวสาลี
3. ทานตะวัน
4. น้ำมันเมล็ดฝ้าย
5. ถั่วเหลือง
6.สบู่ดำ
7. น้ำมันปาล์ม
8. อ้อย
9. คาโนลา
10. ข้าวโพด


วิธีวัดกระแสไหล

เราจะทราบได้อย่างไรว่าน้ำไหลในแม่น้ำมีปริมาณเท่าใด? วัดกันง่ายๆ ว่าน้ำขึ้น/ลงสูงแค่ไหน? ความสูงของผิวน้ำเรียกว่า ธารน้ำ หรือ ความสูงของเกจ อย่างไรก็ตาม USGS มีวิธีการที่แม่นยำกว่าในการกำหนดปริมาณน้ำที่ไหลในแม่น้ำ อ่านเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม.

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ USGS Streamgaging

การสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา (USGS) ได้เริ่มดำเนินการสตรีมครั้งแรกในปี พ.ศ. 2432 บนแม่น้ำริโอแกรนด์ในนิวเม็กซิโก เพื่อช่วยตรวจสอบว่ามีน้ำเพียงพอสำหรับการชลประทานเพื่อส่งเสริมการพัฒนาใหม่และการขยายตัวของตะวันตกหรือไม่ USGS ดำเนินการสตรีมเกจที่บันทึกอย่างต่อเนื่องมากกว่า 8,200 รายการซึ่งให้ข้อมูลกระแสไหลสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการทำนายน้ำท่วม การจัดการและการจัดสรรน้ำ การออกแบบทางวิศวกรรม การวิจัย การทำงานของล็อคและเขื่อน และความปลอดภัยและความเพลิดเพลินในการพักผ่อนหย่อนใจ

วิธีวัดกระแสไหล

ขณะที่คุณกำลังเพลิดเพลินกับการนั่งบนฝั่งที่เงียบสงบของแม่น้ำในท้องถิ่น คุณอาจถามตัวเองว่า "ในแม่น้ำสายนี้มีน้ำไหลมากแค่ไหน" คุณมาถูกที่แล้วเพื่อรับคำตอบ USGS ได้ตรวจวัดกระแสน้ำในแม่น้ำและลำธารหลายพันสายมาเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้ว และด้วยการอ่านหน้าเว็บชุดนี้ คุณจะพบว่ากระบวนการวัดกระแสน้ำทั้งหมดทำงานอย่างไร

บ่อยครั้งในช่วงที่มีพายุฝนขนาดใหญ่ คุณจะได้ยินประกาศทางวิทยุเช่น "คาดว่า Peachtree Creek จะถึงยอดในวันนี้ที่ 14.5 ฟุต" 14.5 ฟุตที่ผู้ประกาศอ้างถึงคือเวทีสตรีม ระยะสตรีมมีความสำคัญตรงที่สามารถใช้ (หลังจากกระบวนการที่ซับซ้อนอธิบายไว้ด้านล่าง) เพื่อคำนวณกระแสน้ำ หรือปริมาณน้ำที่ไหลในกระแสได้ตลอดเวลา

กระแสน้ำ (เรียกอีกอย่างว่าเวทีหรือความสูงของเกจ) คือความสูงของผิวน้ำ หน่วยเป็นฟุต เหนือระดับความสูงที่กำหนดไว้ซึ่งเวทีนั้นเป็นศูนย์ ระดับศูนย์เป็นไปตามอำเภอใจ แต่มักจะอยู่ใกล้กับสตรีมเบด คุณสามารถทราบได้ว่าสตรีมสเตจคืออะไรโดยดูที่a ภาพเกจพนักงานทั่วไปซึ่งใช้ในการสร้างการอ่านสตรีมสเตจแบบเห็นภาพ เกจถูกทำเครื่องหมายในช่วง 1/100 และ 1/10 ของเท้า

โดยทั่วไปแล้ว Streamgaging ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน:

1. วัดระยะสตรีม—ได้รับบันทึกระยะต่อเนื่อง—ความสูงของผิวน้ำ ณ ตำแหน่งหนึ่งตามลำธารหรือแม่น้ำ
2. การวัดการปลดปล่อย—ได้รับการตรวจวัดการปล่อยเป็นระยะ (ปริมาณน้ำที่ไหลผ่านตำแหน่งตามลำธาร)
3. ความสัมพันธ์ระยะการปลดปล่อย—กำหนดความสัมพันธ์ตามธรรมชาติแต่มักจะเปลี่ยนแปลงระหว่างระยะและการคายประจุโดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างระยะการคายประจุเพื่อแปลงระยะที่วัดอย่างต่อเนื่องเป็นการประมาณการของกระแสน้ำหรือการปล่อย

วัดระยะกระแส

สตรีมเกจของ U.S. Geological Survey (USGS) ส่วนใหญ่จะวัดระยะและประกอบด้วยโครงสร้างที่มีเครื่องมือที่ใช้ในการวัด จัดเก็บ และส่งข้อมูลของสตรีมสเตจ ระยะ ซึ่งบางครั้งเรียกว่า ความสูงของเกจ สามารถวัดได้โดยใช้วิธีการที่หลากหลาย วิธีหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปคือบ่อน้ำนิ่งในฝั่งแม่น้ำหรือติดกับท่าเรือสะพาน น้ำจากแม่น้ำไหลเข้าและออกจากบ่อพักน้ำผ่านท่อใต้น้ำ ทำให้พื้นผิวน้ำในบ่อพักน้ำนิ่งอยู่ในระดับเดียวกับผิวน้ำในแม่น้ำ จากนั้นวัดระยะภายในบ่อน้ำนิ่งโดยใช้โฟลตหรือเซ็นเซอร์ความดัน ออปติก หรืออะคูสติก ค่าสเตจที่วัดได้จะถูกเก็บไว้ในเครื่องบันทึกข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ตามช่วงเวลาปกติ โดยปกติทุกๆ 15 นาที

ที่ไซต์สตรีมเกจบางแห่ง บ่อน้ำนิ่งไม่สามารถทำได้หรือไม่คุ้มทุนในการติดตั้ง อีกทางเลือกหนึ่ง สามารถกำหนดระยะได้โดยการวัดความดันที่จำเป็นต่อการรักษาการไหลของก๊าซจำนวนเล็กน้อยผ่านท่อและปล่อยฟองออกที่ตำแหน่งคงที่ใต้น้ำในลำธาร ความดันที่วัดได้นั้นสัมพันธ์โดยตรงกับความสูงของน้ำเหนือช่องทางออกของท่อในกระแสน้ำ เมื่อความลึกของน้ำเหนือช่องระบายของท่อเพิ่มขึ้น ต้องใช้แรงดันมากขึ้นในการดันฟองอากาศของแก๊สผ่านท่อ

Streamgages ที่ดำเนินการโดย USGS ให้การวัดระยะที่แม่นยำถึงระยะใกล้ที่สุด 0.01 ฟุตหรือ 0.2 เปอร์เซ็นต์ของระยะ แล้วแต่จำนวนใดจะสูงกว่า ระยะที่สตรีมเกจต้องวัดโดยคำนึงถึงระดับความสูงอ้างอิงคงที่หรือที่เรียกว่า Datum บางครั้งโครงสร้างของสตรีมเกจได้รับความเสียหายจากน้ำท่วมหรือสามารถทรุดตัวได้เมื่อเวลาผ่านไป เพื่อรักษาความถูกต้อง และเพื่อให้แน่ใจว่าขั้นตอนนั้นถูกวัดเหนือระดับความสูงอ้างอิงคงที่ ระดับความสูงของโครงสร้างของสตรีมเกจ และการวัดระยะที่เกี่ยวข้อง จะได้รับการสำรวจเป็นประจำเมื่อเทียบกับเกณฑ์มาตรฐานการยกระดับถาวรใกล้กับสตรีมเกจ

แม้ว่าขั้นตอนจะเป็นข้อมูลที่มีค่าสำหรับวัตถุประสงค์บางอย่าง ผู้ใช้ข้อมูล streamgage ส่วนใหญ่สนใจกระแสน้ำหรือการปล่อยน้ำ ซึ่งเป็นปริมาณน้ำที่ไหลในลำธารหรือแม่น้ำ ซึ่งมักแสดงเป็นลูกบาศก์ฟุตต่อวินาทีหรือแกลลอนต่อวัน อย่างไรก็ตาม สตรีมเกจวัดการคายประจุอย่างต่อเนื่องไม่สามารถทำได้จริง โชคดีที่มีความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นระหว่างขั้นของแม่น้ำและการระบายออก และด้วยเหตุนี้ จึงสามารถกำหนดบันทึกการระบายของแม่น้ำอย่างต่อเนื่องได้จากบันทึกต่อเนื่องของระยะ การพิจารณาการปลดปล่อยจากเวทีต้องกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างระยะกับการคายประจุโดยการวัดการปล่อยที่ระยะแม่น้ำที่หลากหลาย

การวัดการปลดปล่อย

การคายประจุคือปริมาตรของน้ำที่ไหลลงสู่ลำธารหรือแม่น้ำต่อหน่วยเวลา โดยทั่วไปจะแสดงเป็นลูกบาศก์ฟุตต่อวินาทีหรือแกลลอนต่อวัน โดยทั่วไป การปล่อยน้ำในแม่น้ำคำนวณโดยการคูณพื้นที่ของน้ำในส่วนตัดขวางของช่องด้วยความเร็วเฉลี่ยของน้ำในส่วนตัดขวางนั้น:

การคายประจุ = พื้นที่ x ความเร็ว

USGS ใช้วิธีการและประเภทของอุปกรณ์มากมายในการวัดความเร็วและพื้นที่หน้าตัด รวมถึงเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าต่อไปนี้และตัวสร้างโปรไฟล์ Acoustic Doppler Current Profiler

ไดอะแกรมของส่วนข้ามช่องพร้อมส่วนย่อย

วิธีการทั่วไปที่ USGS ใช้ในการวัดความเร็วคือการใช้เครื่องวัดกระแส อย่างไรก็ตาม สามารถใช้อุปกรณ์ขั้นสูงที่หลากหลายเพื่อตรวจจับระยะและวัดกระแสไหลได้ ในวิธีที่ง่ายที่สุด มิเตอร์วัดกระแสจะหมุนตามการไหลของแม่น้ำหรือลำธาร มิเตอร์ปัจจุบันใช้เพื่อวัดความเร็วของน้ำที่จุดที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (ส่วนย่อย) ตามเส้นที่ทำเครื่องหมายไว้ ทางกระเช้าลอยฟ้า หรือสะพานข้ามแม่น้ำหรือลำธาร วัดความลึกของน้ำในแต่ละจุดด้วย การวัดความเร็วและความลึกเหล่านี้ใช้เพื่อคำนวณปริมาตรรวมของน้ำที่ไหลผ่านเส้นในช่วงระยะเวลาหนึ่ง โดยปกติแม่น้ำหรือลำธารจะถูกวัดที่ตำแหน่ง 25 ถึง 30 อย่างสม่ำเสมอข้ามแม่น้ำหรือลำธาร

เครื่องวัดกระแส

วิธีหนึ่งที่ USGS ใช้มานานหลายทศวรรษในการวัดการคายประจุคือวิธีการวัดกระแสทางกล ในวิธีนี้ ภาพตัดขวางของช่องสตรีมจะแบ่งออกเป็นส่วนย่อยในแนวตั้งจำนวนมาก ในแต่ละส่วนย่อย จะได้พื้นที่โดยการวัดความกว้างและความลึกของส่วนย่อย และกำหนดความเร็วของน้ำโดยใช้มิเตอร์วัดกระแส การคายประจุในแต่ละส่วนย่อยคำนวณโดยการคูณพื้นที่ส่วนย่อยด้วยความเร็วที่วัดได้ จากนั้นคำนวณการคายประจุทั้งหมดโดยการรวมการปลดปล่อยของแต่ละส่วนย่อย

บุคลากรของ USGS ใช้อุปกรณ์และวิธีการหลายประเภทในการตรวจวัดกระแสเนื่องจากสภาพกระแสน้ำที่หลากหลายทั่วทั้งสหรัฐอเมริกา โดยทั่วไปวัดความกว้างของส่วนย่อยโดยใช้สายเคเบิล เทปเหล็ก หรืออุปกรณ์ที่คล้ายกัน ความลึกของส่วนย่อยวัดโดยใช้คันเบ็ด หากเงื่อนไขเอื้ออำนวย หรือโดยการระงับน้ำหนักที่ส่งเสียงจากระบบเคเบิลและรอกที่สอบเทียบแล้วออกจากสะพาน ทางเคเบิล หรือเรือ หรือผ่านรูที่เจาะด้วยน้ำแข็ง

พัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1900 และดัดแปลงหลายครั้งก่อนปี 1930 ซื้อจาก W. & L. E. Gurley Company, Troy, New York
รหัสวัตถุ: USGS-000458

เครดิต: Justin Bongard การสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา สาธารณสมบัติ.

ความเร็วของกระแสน้ำสามารถวัดได้โดยใช้เครื่องวัดกระแส เครื่องวัดกระแสไฟที่ใช้กันทั่วไปโดย USGS คือเครื่องวัดกระแสไฟ AA เครื่องวัดกระแสไฟฟ้า Price AA มีล้อของถ้วยโลหะหกอันที่หมุนรอบแกนแนวตั้ง สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จะถูกส่งโดยมิเตอร์ในแต่ละรอบ ทำให้สามารถนับและจับเวลารอบได้ 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. สาธารณสมบัติ

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. ใน 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).

ความหนาแน่น 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 NS 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.