生物燃料与光伏发电，哪个更有效率？

生物燃料，主要包括生物柴油和生物乙醇。从能量转换的角度来看，热带地区接受的阳光辐射强度最大，热带植物也就拥有比其它地区的植物更高的能源转换效率。本文以印尼的生物柴油为例，考察一下生物燃料的能量转换效率到底有多大。

印尼是世界上出产棕榈油最多的国家，也是生物柴油的主产国之一。一般来说，印尼种植园的油棕树在进入盛产期后，平均每公顷棕榈果的产量可达28-32吨。按1公顷等于15亩换算，平均一亩产量约为1.87-2.13吨。从棕榈果到棕榈油的榨取率通常在20% - 22%。以平均每亩产棕榈果2吨计算，按照21%的榨取率，可榨棕榈油约0.42吨。实际上，据美国农业部数据，2019/2020年度至2023/2024年度这五年间，印尼棕榈油平均单产为 3.39吨/公顷，换算后平均每亩产棕榈油约0.23吨。本文且按照亩产0.42吨棕榈油来计算。

棕榈油生产生物柴油的比例是1.02：1，印尼一亩种植园平均可产412公斤生物柴油。生物柴油的热值通常略低于普通柴油，一般在31,000-33,000千焦耳/公斤之间。按照1千焦耳≈0.239千卡换算，取平均值，印尼以棕榈油生产生物柴油的方式，一亩地可产相当于412公斤*32000千焦耳/公斤*0.239千卡/千焦耳=315.1万千卡的热量。

印尼横跨赤道，每天每平方米平均接受太阳辐射量是4.8千瓦时。换算到一年一亩地，是1,168,007千瓦时。1千瓦时可以转化为3.6百万焦耳或860千卡的热能，116.8万千瓦时相当于10.04亿千卡。

也就是说，印尼从种植棕榈树、产棕榈果、榨棕榈油到加工成生物柴油，获得的能量转换效率为315.1万/10.04亿=0.314%。

同样的一亩地，如果用来安装光伏板，能发多少电、生产多少能量？

在光伏板的实际安装中，为保证光伏板之间有足够间距以获得充足光照，以及考虑到检修通道、支架占地等因素，通常不能完全平铺满。一般会留出20% - 30%左右的空间用于上述用途。这样算下来，一亩地实际用于安装光伏板的面积大约为450 - 550平方米。我们取最低值450平方米。

目前，光伏组件的光电转换效率约为15%-20%，以17%的光电转换效率计算，印尼一平方米的光伏组件每天的发电量约为：4.8kWh/m²/天×17%≈0.8度。也就是说，一亩地一年能发0.8度*450平方米*350天=12.6万度电。其能量转换效率是12.6/116.8=10.8%。

举一个实例。2024年7月8日，中国电建EPC总承包的印度尼西亚最大陆地光伏项目——卡拉旺100兆瓦光伏项目成功并网发电。该项目占地约80公顷，建成投产后每年将提供超过146000兆瓦时的电力，相当于每亩每年可发电12.17万度。

也就是说，同样一亩地，如果用于光伏发电，其可生产的能量，相当于制造生物柴油所产能量的10.8%/0.314%=34.4倍！

如果从创造经济价值的角度来看，印尼每升生物柴油价格约为4.60元人民币，1公斤生物柴油约等于1.18升，一亩地出产的生物柴油价值412公斤*1.18升/公斤*4.6元/升=2236元。印尼工业用电的价格是0.65元度，一亩地一年可光伏发电12.6万度，相当于一年可创造8.19万元的电费收入。后者是前者的36.6倍，与能量比大致相当。

为何生物柴油的能量转换效率远不如光伏发电？这也很好理解，前者所需的环节太多，每个环节都会造成能量损失。棕榈树的树叶要通过光合作用从阳光中吸收能量，这些能量存储到棕榈果中，再将棕榈果榨成棕榈油，最后加工成生物柴油。而光伏发电是一步到位，直接将阳光转换成电，效率当然要高得多了。

从发展前景来看，光伏发电的光电转换效率将以每年0.5-1个百分点的速度稳步提升。10年前光伏产品主流技术的光电转换效率是13%-14%，如今可以达到24%-25%。随着TOPCon、HJT等技术的成熟与普及，未来光伏发电的能量转换效率有望继续提升。例如，晶硅-钙钛矿叠层电池的理论极限效率高达43%，隆基绿能于2025年4月刷新了34.85%的实验室世界纪录。也就是说，光伏发电的成本有望持续下降，经济效益也跟着不断提高。

单纯从经济的角度来看，用粮食来生产能源，肯定是不划算的。但美国、巴西、欧盟和印尼等国家都在不遗余力地推广生物燃料，并且不惜付出大量的补贴。这主要是由于政治上的原因。

首先，美国、巴西等产粮大国的农场主或种植园主人数虽少，但都是大土地所有者，在政治上有很强的声音，政府不能不保证他们的利益。我们都知道“谷贱伤农”的道理。粮油产品的消费数量相当稳定，价格弹性很小。今年榴莲便宜了，你可能会吃上比往年多几倍的榴莲，但你不会因为粮食价格便宜了就多吃两碗饭。所以，农业大丰收，粮食供过于求，反而会导致价格大跌、农民亏钱。这时候，政府就会通过生物燃料产业来将过剩粮食消化掉，维持农产品的高价格。

其次，政府补贴生物燃料产业，也不会亏多少。因为全球仅有少数几个国家有能力大量出口粮食，只要这几个国家都在发展生物燃料产业，相当于大家联手垄断全球粮食市场，心照不宣地共同把粮食价格抬上去，谁都能从高价出口粮食中获益。

再次，生物燃料也算是可再生能源，披着低碳、可持续的光鲜外衣。实际上，生物燃料产业不仅极其低效、也非常不环保。印尼和巴西都要靠大量毁灭热带雨林来开拓荒地。美国的农业号称石油农业，其农业生产高度依赖石油及其制品，农业机械的燃料消耗、化肥和农药的生产以及农产品的运输和加工等环节都要消耗大量的能源。

最后，从企业的角度来说，也有动力去做生物燃料。原本只是一家苦哈哈的干夕阳产业的粮食企业，一旦介入新兴的生物燃料产业，俨然就有了能源的概念，在一定程度上可以参照能源巨头进行估值了。例如，全球四大粮商之一的美国阿丹米（ADM）公司，年产500多万吨的生物乙醇和100多万吨的生物柴油。丰益国际是全球最大的棕榈油贸易商以及全球最大的棕榈生物柴油制造商，年产生物柴油40多万吨。

（作者简介：余盛，硬科技财经作家、荷兰商学院行业导师，著有《芯片战争》《芯片浪潮》《手机战争》《金龙鱼背后的粮油帝国》等作品。欢迎关注公众号“余盛”，第一时间阅读余盛本人的原创科技、财经和历史类深度评论文章。）