Фосилни дрва до бензин и обновливи горива во голема споредба - Вотсон
Сè уште живееме во ерата на фосилни горива: покриваме четири петтини од глобалната потрошувачка на енергија со нафта, гас и јаглен. Во споредба со фосилните горива, обновливите извори на енергија сè уште имаат ниско постоење. Ова е проблематично не само поради ограничените фосилни ресурси, туку уште повеќе заради нивниот одлучувачки придонес кон глобалното затоплување.
Сепак, овој придонес не е ист за различните фосилни горива, а емисиите на СО2 може да се појават и со обновливите. Овој преглед ги покажува предностите и недостатоците на различните горива.
Емисиите на СО2 се особено високи во електраните што работат на јаглен. Слика: Shutterstock
Горива и горива
Ја користиме енергијата складирана во овие енергетски носачи со нивно согорување. Во зависност од наменетата употреба, се зборува за Горива - ако станува збор за топлинска енергија работи како греење - или од Горива, ако механичка енергија се користи, на пример, за управување со машина. Терминот често се користи за ова гориво.
Фосилни извори на енергија
Фосилните горива се состојат од остатоци од мртви живи суштества што живееле многу одамна. Тврд јаглен, на пример, најстарата од овие суровини, бил направен од растенија што растеле во мочуришните шуми на карбониферските и пермиските планини пред 350 до 280 милиони години. Нивните остатоци се натрупаа за да формираат дебели слоеви на талог, од кои се формираа јагленски рабови во долг процес. Лигнит исто така се формирал на овој начин, но само пред 65 до 2 милиони години. Нафтата и природниот гас се исто така органски остатоци, кои главно се состојат од планктон.
Формирана пред милиони години: цвест на јаглен. Слика: Shutterstock
Како и претходно, постојано се формираат нови депозити, несомнено во толку мала мера што фосилните ресурси треба да се сметаат за конечни. Кога согоруваат фосилни горива, СО2 што беше отстранет од атмосферата со растот на растенијата пред милиони години се испушта назад во воздухот.
Повеќе за климатските промени:
јаглен
Јагленот, особено тврдиот јаглен, има релативно висока калориска вредност, иако е помал од оној на нафтата. Суровината не мора да се преработува во сложен процес и во моментов главно се користи во електрани за производство на електрична енергија. Големи количини се користат и во производството на челик. Електраните на јаглен имаат базно оптоварување, што значи дека тие можат трајно и сигурно да испорачуваат енергија.
Цврст јаглен. Слика: Shutterstock
Достапни се најголемите резерви на овој фосилен гориво во светот: Ако се користат истите, се проценува дека тие ќе траат од 150 до 200 години. Но, бидејќи повеќе CO2 се ослободува во атмосферата кога се согорува јаглен отколку со нафта и природен гас, овие резерви не можат да се потрошат, во спротивно се заканува климатска катастрофа. Методите за фаќање и складирање на стакленички гасови (CCS технологија) во моментов се премногу скапи.
Горењето јаглен не само што ослободува исклучително голема количина на СО2. Исто така се произведуваат сулфур диоксид (SO2) и азотни оксиди (NOx), особено со лигнит. Покрај тоа, тешките метали и ситната прашина се ослободуваат во животната средина - во помали количини дури и кога се користат современи системи за чистење на димни гасови.
Повеќе за јагленот:
нафта
Суровата нафта извлечена од наслагите се преработува во рафинериите во гориво и горива, но и во суровини за хемиската индустрија. Предностите на суровата нафта ја вклучуваат нејзината многу висока густина на енергија и релативно ниските трошоци за производство (со конвенционалното производство). Покрај тоа, лесен е за транспорт и може да се користи за производство на топлина, како и производство на електрична енергија и како гориво.
Кога гори сурова нафта, како и со јагленот, се ослободува СО2, иако во помала мера. Ова исто така важи и за пластика направена од нафта. Финансирањето е поврзано и со емисиите на СО2, особено во висок степен во случај на методи на финансирање како што е фракционирање. Друг недостаток лежи во конечната природа на овој ресурс - развојот станува сè покомплексен и ризичен. Покрај тоа, има значителни депозити во политички нестабилни региони.
Повеќе за нафтата:
Масло за греење
Маслото за греење се произведува од нафта и има различна оценка. Тешкото масло за греење обично содржи повеќе сулфур, кој при согорување произведува сулфур диоксид (SO2). Инаку, маслото за греење главно гори за да формира СО2 и водена пареа. CO2 и емисиите на загадувачи не се толку високи како кај јагленот, но значително повисоки отколку кај природниот гас.
Резервоарите за нафта за греење заземаат многу простор. Слика: Викимедија
Маслото за греење се карактеризира со многу висока калориска вредност, но мора да биде детално произведено и сулфурано во рафинерии. Исто така, зафаќа многу простор за складирање. Друг недостаток на маслото за греење е тоа што дури и мали количини можат да направат многу вода за пиење да не се јаде. Ова може да се случи, на пример, ако тече резервоар за масло и маслото за греење продира во земјата.
бензин
Моторниот бензин е мешавина од релативно лесни јаглеводороди и има многу висока калориска вредност и - во споредба со другите горива рафинирани од сурова нафта - ниски емисии на СО2 по kWh. Сепак, емисиите на СО2 се генерираат и при производството од конвенционално добиено масло; тие се околу 10 проценти од оние што се јавуваат при согорување.
Моторниот бензин е важно гориво. Слика: Shutterstock
Бензинот може да се доведе до зголемување на бројот на октани и отпорност на удар. Бидејќи ова доведува до дополнителни токсични емисии на издувни гасови, во Швајцарија има само безоловен бензин - со исклучок на авијациското гориво. Сепак, бензинот може да содржи и мешавина до 10 проценти етанол, кој обично е биоетанол добиен од растенија. Помалку сурова нафта се користи во производството на ваков бензин, а емисиите на СО2 од согорувањето се малку пониски. Покрај тоа, издувните гасови содржат помалку јаглерод моноксид.
Повеќе за бензинот:
дизел
Во својот состав, дизелот е сличен на маслото за греење. Како и кај бензинот, производството на дизел, исто така, генерира емисии на СО2, кои сочинуваат околу 10 проценти од генерираните при согорување. Горивото е помалку запаливо во споредба со бензинот; бидејќи исто така испарува помалку брзо, има помалку емисии на испарување.
Во однос на обемот, дизелот има малку поголема густина на енергија од бензинот. Слика: Shutterstock
Калориската вредност на дизелот за литар е нешто поголема од онаа на бензинот поради неговата поголема густина, а во однос на масата е малку помала. Оваа поголема енергетска содржина, заедно со обично подобрата ефикасност на дизел моторите, доведува до помала потрошувачка во споредба со бензинот. Сепак, повеќе CO2 и честички како што е ситната прашина се ослободуваат во околината при согорувањето. Во морските мотори, често се користи поевтин морски дизел, кој содржи значително повеќе сулфур.
Повеќе за дизелот:
Керозин
Керозин - исто така познат како авионско гориво - се произведува од сурова нафта во рафинерии и се сулфуризира како масло за греење. Хемиски е сличен на дизел горивото, но има помала густина. Поради повисоката точка на вриење од бензинот, керозинот не се запали премногу рано и гори без скоро никакви остатоци. Течното гориво главно се користи во гасни турбини, особено во моторите на авионите. Горивото се користи и поретко во специјално дизајнирани дизел мотори.
Керозин главно се користи во авионите мотори. Слика: Shutterstock
Калориската вредност е малку под онаа на бензинот и екстра-лесното масло за греење, но над онаа на тешкото масло за греење. Како и кај другите фосилни горива, горењето керозин главно произведува СО2 и водена пареа - за килограм гориво тоа е околу 3,15 килограми СО2 и 1,23 килограми водена пареа. Ова одговара соодветно на односот што се јавува и кај дизел моторите.
Повеќе за керозин:
природен гас
Запаливиот гас се состои главно од метан (CH4), при што H-гасот (висококалоричен гас) содржи најмалку 87 проценти метан и затоа има поголема калориска вредност од L-гасот. Генерално, калориската вредност на природниот гас е релативно висока; тој е повисок од оној на тврд јаглен, но е понизок од оној на бензинот или дизелот. Природниот гас се екстрахира од подземните резервоари, обично заедно со сурова нафта. Како ова, природниот гас е конечен ресурс што ќе трае околу 70 години ако потрошувачката остане иста.
Резервоари за природен гас. Слика: во моторите на авионите
Од сите фосилни горива, природниот гас има најмала емисија на СО2 и гори со ниски емисии. Сепак, гасови од стаклена градина се ослободуваат и при екстракција и транспорт - особено неизгорен метан, кој е околу 30 пати поефикасен во однос на климата од CO2. Природниот гас може да се користи на различни начини: благодарение на краткото време на стартување, тој е погоден за производство на електрична енергија во електрани, но може да се комбинира и со сончевата топлинска енергија. Друга предност е што може да се дистрибуира преку мрежи.
Повеќе за природниот гас:
Обновливи извори на енергија
Обновливите енергии вклучуваат не само биомаса - тука е разбрана во енергетско-техничка смисла - и дрво, туку и хидроенергија, ветерна енергија, геотермална енергија и фотоволтаици. Сепак, тука се разгледуваат само горивата што се обновуваат. За разлика од фосилните горива, дрвото и биомасата се обновуваат, но тоа не значи дека тие нужно имаат неутрална рамнотежа на СО2.
Кога се одржува одржливо, дрвото е обновлив извор на енергија. СЛИКА: КЛИЧНИК
Повеќе за енергетската транзиција:
Дрвото е едно од најдолгите горива што човештвото ги користело; Како обновлива суровина, таа спаѓа во обновливите извори на енергија како дел од биомасата. Дрвото се состои главно од целулоза и лигнин, но исто така има и значителна количина на вода. Хемиски, дрвото првенствено се состои од јаглерод, водород, кислород и азот. Согорувањето затоа првенствено произведува СО2 и водена пареа - иако емисиите на СО2 од дрво се значајни само ако суровината потекнува од неодржливо производство.
Пелети од дрво пред печка. Слика: Shutterstock
Покрај СО2, токсични загадувачи, вклучувајќи јаглерод моноксид (СО), мали количини на тешки метали и ситна прашина, исто така, се испуштаат во животната средина при согорување. Особено загадувањето на честичките не треба да се потценува, на пример, во случај на отворено огниште. Кората од дрво особено придонесува за овој товар и затоа не треба да се пали.
Калориската вредност на дрвото варира од дрво до дрво, а исто така зависи и од содржината на вода. Со 50 проценти вода, калориската вредност е само половина поголема од онаа на сувото дрво со содржина на вода од 15 проценти. Генерално, сепак, калориската вредност е значително помала од онаа на маслото за греење или природниот гас. За помали системи за отпуштање, дрвото се претвора во пелети, кои можат лесно да се транспортираат и складираат. Големите индустриски постројки, сепак, имаат тенденција да работат со поголеми трупци или дрвени чипови. Релативно ниската енергетска густина на дрвото значи дека просторот потребен за продавница за дрво е значително поголем отколку за резервоар за масло за греење со иста содржина на енергија.
Повеќе за дрвото:
Биомаса
Биомасата е најразновидна во обновливите извори на енергија - вклучува цврсти, течни и исто така гасовити супстанции што се користат за производство на електрична енергија, за греење или како горива. Сите тие имаат биолошко потекло. Ова исто така важи и за фосилните горива, но тие не се сметаат како биомаса бидејќи тие обично се одделени од биосферата и се појавија многу одамна. Биомасата, од друга страна, не беше променета преку геолошки процеси. Поголемиот дел од биомасата е фитомаса, односно од растително потекло. Се прави разлика помеѓу лигнифицирана и друга биомаса, која исто така вклучува биомаса од животинско потекло, како што се течно ѓубриво или отпад од кланица.
Електрана на биомаса. Слика: Shutterstock
Околу десет проценти од глобалната побарувачка на енергија е покриена со биомаса. Горивата од биомаса даваат значителен придонес во заштитата на климата, бидејќи кога ќе се запалат тие не ослободуваат повеќе СО2 отколку што претходно апсорбирале растенијата - тоа е во голема мерка затворен ЦО2 циклус. Патем, СО2 се ослободува и кога не се користи биомаса и скапува. Затоа, во основа е неутрален во однос на климата. Една предност на биомасата е дека таа не флуктуира како другите обновливи извори на енергија, т.е. зависи од сонцето и силата на ветерот како сончевата енергија или ветерната.
Сепак, биомасата не е неутрална во однос на климата, ако, на пример, сечат шуми, но не се обноват. Ова е исто така случај кога енергетските култури - како пченка или семе од репка - се одгледуваат специјално за производство на енергија, а фосилните горива се користат за одгледување, берба, преобразба и транспорт. Покрај тоа, постојат штетни климатски емисии на N2O од почвата за време на интензивно оплодување со азот. Потребата за земјиште - честопати на штета на природните екосистеми - и конкуренцијата со одгледување храна се исто така проблематични со овие енергетски култури.
Енергетските култури како што е семе од репка трошат голема количина обработлива земја. Слика: Shutterstock
Биогасот, етанолот (алкохолот) или биодизелот, кои се добиваат од биомаса во различни процеси, се особено погодни како директни замени за фосилни горива. Биогасот може да се надогради во квалитет на природен гас со сложен процес. Неговата калориска вредност е приближно висока како онаа на природниот гас. Доколку овој таканаречен биометан се произведува од отпадни производи, тој има најдобра еколошка рамнотежа од сите биогорива.
Биодизел. Слика: Shutterstock
Биодизелот често се додава во конвенционалното дизел гориво, од кое се разликува хемиски. Неговата енергетска густина е малку помала, но не содржи сулфур. За разлика од дизелот, тој е исто така лесно биоразградлив.