Полезное ископаемое из которого получают топливо

Ископаемое топливо – это категория горючих минералов и веществ, которая производится в результате геологических процессов, воздействующих на мертвые организмы, часто  сотни миллионов лет назад в каменноугольный период.

Ископаемые виды топлива не считаются возобновляемым источником энергии, поскольку они не могут воспроизводиться с той скоростью, с которой мы их потребляем. Вопрос о том, следует ли считать их устойчивыми источниками сырья для производства энергии, является сложным вопросом.

Естественные горючие вещества

Естественное ископаемое топливо включает в себя: нефть, газ, уголь, а также может включать в себя торф.

Химически эти вещества в основном состоят из углерода и водорода с небольшим количеством кислорода, азота, серы и множества других более мелких элементов.

Вся энергия в ископаемом топливе изначально исходит от солнца, поэтому ископаемое топливо является долговременным хранилищем солнечной энергии. Эти плотные поставки энергии обеспечили 87 процентов мирового потребления первичной энергии.  Мы используем ископаемое топливо для всего: от выработки электроэнергии до отопления домов и производства бензина для транспорта.

Относительный вес этих источников энергии продолжает изменяться, хотя и незначительно:

•  доля природного газа в энергопотреблении изменилась с 23,8 до 23,9 процента,
• угля – с 29,7 до 29,9 процента,
• нефти – с 33,4 до 33,1 процента.

Газ

Международное энергетическое агентство прогнозирует, что газ заменит нефть как основной источник энергии во всем мире.

Сланцевая революция в Соединенных Штатах меняет глобальные рынки нефти и газа.  Соединенные Штаты используют растущие уровни внутреннего природного газа для производства электроэнергии. Это привело к расхождениям в ценах между американским и Европейским рынками природного газа, что, в свою очередь, побуждает  увеличить использование угольной энергии. Однако в потреблении угля доминирует Китай, на долю которого приходится более половины его мирового потребления.

Общемировая добыча природного газа выросла, в основном за счет США (21,1 процента от общего объема) и России (16,3 процента). Остальные страны: Иран 5,7 % и менее в мировом производстве.

Соединенные Штаты доминируют на мировом рынке добычи природного газа отчасти благодаря сланцевому газу.

Нефтяной газ состоит из дистиллята легкой нефти, в основном из пропана и бутана. Транспортировка и хранение газа осуществляется под давлением от 4 до 40 бар.

Производится также синтетический природный газ из конверсионных соединений твердых углеводородов, таких как уголь. Этот процесс представляет собой гидрирование угля, поэтому получается ряд соединений легких углеводородов, особенно метана.

Уголь

Уголь остается пока самым распространённым  ископаемым топливом в мире, хотя рост потребления уменьшается за последнее десятилетие.

Антрацит – это уголь самого лучшего качества с высоким содержанием фиксированного углерода 86 – 98% от массы сухого основания. Антрацит имеет вид блестящего черного, твердого и плотного вещества.

Уголь этого типа делится на 3 подраздела по содержанию углерода, а именно : мета-антрацит с содержанием углерода более 98%, антрацит (92-98%) и полуантрацит (86 – 92%).

Битумин – это тип угля, который наиболее распространен в земле. Содержание углерода фиксируется на 46-86% по массе, а содержание летучих веществ – на 2-40%. Своя теплотворная способность колеблется от 4000 до 7000 ккал/кг. Битумный уголь можно легко сжечь, особенно если он находится в виде хлопьев/порошка. Уголь делится на 5 разновидностей, каждая из которых имеет различную теплотворную способность, фиксированный углерод и содержание летучих веществ.

Суб – битумин  – это тип с большим содержанием воды, которое колеблется от 15 до 30%, но часто содержание серы низкое.

Черновато-коричневый и его структура однородна.

Лигнит или бурый уголь – это полезное ископаемое с низким качеством.

Взято из латинского “lignum”, что означает дерево. Окрашен в коричневый цвет и его структура ламинарная, в нем часто видна такая структура как древесина.

Содержание воды достаточно высокое больше чем 30%. Точно так же содержание летучих веществ. Теплотворная способность угля этого типа колебалась до  4700 ккал/кг. Из-за высокого содержания воды и летучего вещества бурый уголь не экономичен при транспортировке на значительное расстояние.

Нефть

Нефть остается наиболее широко потребляемым ископаемым  топливом в мире, но при темпах роста она опережает газ и уголь несколько лет подряд.

Мировая добыча нефти за последние 20 лет выросла более чем в два раза по сравнению с потреблением и сейчас составляет порядка 4 400 млн. тонн в год по всему миру. Это связано главным образом с ростом производства.

Вред экологии

Сжигание ископаемого топлива приводит к выбросу соединений углерода и водорода, которые соединяются с кислородом из атмосферы с образованием диоксида углерода и водяного пара в процессе, называемом сжиганием.

В дополнение к парниковым газам ископаемое топливо также вызывает другие загрязнения, включая, помимо прочего, оксиды азота, серы, твердые частицы, летучие органические соединения, окись углерода и ртуть. В последнее время произошли огромные улучшения в воздействии ископаемых видов энергии на окружающую среду благодаря введению более жестких мер по борьбе с загрязнением в соответствии с законодательством. Безусловно, наибольшее беспокойство по поводу использования ископаемого топлива – это воздействие на климат. Большое количество углекислого газа, выделяющегося при сжигании ископаемого топлива, вызывает изменения климата Земли. Помимо сжигания этих видов энергии существует ряд других экологических проблем, особенно во время их раскопок, разрушения мест обитания, утраты биоразнообразия и загрязнения воды.

Потребление всех видов ископаемого топлива, вероятно, будет расти в будущем. С увеличением гидроразрыва сланцевого газа и во многих странах, заинтересованных в замещении угольной генерации, которая имеет более высокие выбросы парниковых газов, чем газ, использование природного газа, как представляется, вполне готово к росту. Некоторые страны пытаются отойти от использования угля, невероятный рост потребления угля в Китае и Индии, вероятно, оставит его основным энергоресурсом в ближайшие несколько лет.

Хотя нефть в конечном итоге может и не стать доминирующим энергетическим ресурсом в мире, ее использование, как ожидается, будет расти, если не произойдет фундаментальных изменений в том, как мир питает транспортный сектор и каково будет потребление энергии для нужд человека.

Различные виды энергии подразделяются на две основные категории: топливо из природных ископаемых и поток энергии из ветра, солнечных лучей, движения воды.

Часто в понятие потоки энергии вкладывается смысл божественной энергии, но в этой статье о потоках реальных ресурсов используемых людьми на практике.

Ископаемое топливо, как уголь, природный газ и уран имеют огромные запасы энергии, которые потребляются при использовании.

Возобновляемый поток энергии  является естественным процессом, который имеет запасы связанные с движением. Использование потока означает применение, которое исходит от этого движения, как ветер или перемещение воды.

Природные ископаемые

Большая часть первичной энергии в мире (~95%) поступает из ископаемого топлива. Из них первичные виды топлива, такие как уголь и природный газ поставляются на электростанции. Нефть перерабатывается во вторичные виды, такие как бензин, солярку или керосин. Большинство автомобилей движутся сжигая его – как бензин или дизельное топливо. Уголь, природный газ, бензин и дизельное считаются топливом, потому что энергия, которую мы берем из них, хранится в них дискретно, и как только мы используем её она исчезает. Изготовленное топливо направляется потребителям, что означает, что ресурсы доступны, когда это необходимо.

Источники энергии, такие как гидроэлектричество, приливная энергия, энергия ветра и солнечная энергия, используют преимущественно поток энергии, где она используется из природных источников.

Поток энергии отличается от топлива, потому что это просто движение чего либо из одного места в другое, в то время как топливо является веществом, которое хранит энергию.

Как топливо, так и поток могут быть устойчивыми, но в большинстве случаев.

Общественное восприятие этих видов топлива и потоков сложное, но наука ясна: у каждого вида топлива и возобновляемого потока есть свои преимущества и недостатки. Сравнение не является простым и зависит от многих параметров.

Сравнение топлива и потока

 Поток почти всегда имеют меньше выбросов и загрязнения, чем ископаемое топливо (хотя ядерное приводит к очень немногим выбросам). Особенно это касается следов СО2, что привело к агрессивному преследованию энергоресурсов со стороны экологических групп. Хотя, как правило, прямых отходов от возобновляемых технологий не существует, анализ жизненного цикла часто показывает, что есть отходы, которые следует принимать во внимание. Углекислый газ, выделяемый из возобновляемых источников, почти всегда бывает совсем немного меньше. Парниковые газы от гидроэнергетики являются проблемой и теоретически можно улавливать и секвестрировать углекислый газ от установок, работающих на ископаемом топливе. Хотя существуют только проекты по строительству улавливания CO2.

Потоки ветра, солнечных лучей и движения воды являются прерывистыми, то есть практически нет никакого контроля над тем, когда поступает энергия. Проблемы с накоплением затрудняют решение этой проблемы при использовании потоков. Топливо готово, когда понадобится. Однако как ветер, так и приливы годами использовались для парусных судов. Корабли идут, когда потоки берут их, потому что “ветра ждать некогда”.

Эти потоки (не геотермальные), как правило, занимают большое количество территории, по сравнению с использованием ископаемых ресурсов. Потоки часто, но не всегда дороже и менее энергоемкие. В то время как потоки были использованы в течение тысячелетий (например, дневной свет для освещения в помещениях или обработка муки с использованием гидроэнергии), технология, необходимая для получения электроэнергии из потоков, как правило, сложнее. Например, легче сделать угольную электростанцию, чем сделать фотоэлектрическую ячейку. Это означает, что в таких быстро развивающихся странах, как Китай, потребление угля на самом деле растет быстрее, чем использование любого из возобновляемых источников.

Образцы потоков

Гидроэнергетика использует поток воды для вращения турбин, соединенных с генераторами, которые вырабатывают электричество.

Полезные ископаемые

Нефтепродукты, как бензин, жидкий природный газ и дизельное топливо используются в качестве источника для питания транспортных средств.

Каменный уголь – это ископаемое топливо, сжигаемое для производства электроэнергии во многих странах мира. В настоящее время это самый быстрорастущий первичный источник.

Уран – ядерное топливо, используемое в реакторах для производства электроэнергии.

Ископаемое топливо являются плотным хранилищем ресурсов, которые потребляются для предоставления энергетических услуг, таких как отопление, транспорт и производство электроэнергии. Даже несмотря на то, что большинство видов в конечном итоге получают свои запасы от Солнца они обычно представляют невозобновляемые источники энергии. Когда люди говорят об энергосбережении, обычно они подразумевают использование меньшего количества запасов.

Почти все, около 95% первичной энергии человека поступает из ископаемого топлива (в отличие от потоков). Это идет в электростанции, двигатели, нагреватели и все остальное, что люди получают от работы или тепла. Процент выработки электроэнергии немного отличается: 85% первичной необходимости для производства электроэнергии поступает из ископаемого топлива (в отличие от потоков).

Виды топлива

Когда горючий материал используется оно проходит некоторый процесс который выходит в форме с меньшей энергией. Это означает, что большинство видов топлива не являются возобновляемыми, но могут быть найдены достаточно легко, чтобы считаться устойчивыми. Потоки, как и ветер, не считаются ископаемым топливом и являются классом первичного энергоснабжения полностью отличным.

Первичное топливо включает ядерное, биотопливо и ископаемое. Часто первичные виды веществ обрабатываются для того, чтобы что-то химически отличалось от того, как они собирались из природных ресурсов. Например, исторически сырая нефть как источник энергии является основным веществом, которое подвергается фракционной дистилляции, чтобы стать более полезным для потребителя.

Бензин, керосин и дизельное вещества также являются топливом, но отличаются тем, что они получены из первичных источников. Это вторичные виды, в отличие от первичных видов. Эти виды топлива обрабатываются в виде природных ресурсов, а также могут рассматриваться как энергетические валюты. Вторичные виды легче для двигателей, чтобы сжечь, поэтому часто изготавливаются из сырой нефти, как способ получения наибольшей энергии как это возможно.

Кроме того, такие виды ископаемого топлива, как метан, бутан и пропан, смешиваются в их природном ресурсе (который является основным источником энергии) и разделяются в процессе фракционной дистилляции.

Водород является топливом, которое можно получить химически из воды или метана (и других источников), он считается энергетической валютой будущего, так как сейчас не образуется естественно в изобилии на Земле.

Ископаемые топлива существенно различаются по плотности энергии, стоимости и воздействию на окружающую среду. Например, уран имеет значительно более высокую плотность энергии, но гораздо дороже. Кроме того, трудно сравнить плотность энергии и воздействие его на окружающую среду в связи с характером того, как каждый из них используется.

Выводы

Различные страны имеют очень разные энергетические возможности.

Примерно 95% первичной энергии в мире приходится на такие виды ископаемого топлива, как нефть, уголь и природный газ (все из которых кроме ядерного при их использовании образуют обширные парниковые газы).

Большая часть потоков из возобновляемой первичной энергии в мире приходится на гидроэнергию, хотя малая доля приходится на ветроэнергию, солнечную, геотермальную и приливную.

Количество электроэнергии, поступающей из потока энергии равно примерно до 19% (по-прежнему в основном гидроэнергетика), потому что потоки не имеют тех же ограничений тепловой эффективности, что и тепловые двигатели и потоки используются почти полностью для выработки электроэнергии.