RP-Energie-Lexikon - uhlie, hnedé uhlie, čierne uhlie, antracit, brikety, drevené uhlie, technológia CCS
Definícia: tuhé fosílne palivo vytvorené karbonizáciou zvyškov rastlín v geologických dobách
Konkrétnejšie pojmy: čierne uhlie, lignit, antracitové uhlie, drevené uhlie
Originálna tvorba: 3. mája 2010; posledná zmena: 20.11.2020
Uhlie je jedným z najdôležitejších fosílnych palív. Je to usadená hornina, ktorá vznikla v geologických dobách karbonizáciou zvyškov rastlín (biomasa) a pozostáva prevažne z uhlíka. Okrem toho existujú značné množstvá vodíka, dusíka, síry, kyslíka a v menších množstvách rôzne kovy (väčšinou v oxidovanej forme), vrátane ťažkých kovov, ako je ortuť, a rádioaktívnych látok, ako je rádium. Najmä hnedé uhlie obsahuje tiež veľa vody.
V závislosti od tlaku, ktorému bolo uhlie vystavené v zemi a jeho veku, sa objavili rôzne kvality uhlia:
Existujú jemnejšie klasifikácie druhov uhlia s pojmami ako tučné uhlie, jedlé uhlie, chudé uhlie, plameňové uhlie, lignit lignit atď., Ktoré sa líšia rôznymi vlastnosťami - vrátane výhrevnosti.
Drevené uhlie je možné vyrobiť z dreva pyrolýzou (silné zahriatie bez prítomnosti vzduchu). Ich výhrevnosť sa pohybuje medzi hodnotou hnedého uhlia a čierneho uhlia.
Uhlie sa vo veľkej miere používa nielen na výrobu elektriny v uhoľných elektrárňach, ale aj na výrobu ocele. Po piesku a štrku je to po hmotnosti druhá najdôležitejšia surovina na svete.
Ťažba uhlia
Hnedé uhlie sa často nachádza vo vrstvách blízko zeme, čo znamená, že sa dá extrahovať pri povrchovej ťažbe. Aj keď je to nákladovo efektívnejšie ako ťažba, je to spojené so silnými zásahmi do krajiny. Krajina je spočiatku úplne zdevastovaná obrovskými bagrami na uhlie a môžu byť zničené celé dediny. Po ťažbe uhlia sa v priebehu rekultivácie formuje nová krajina.
Čierne uhlie sa pri ťažbe zvyčajne ťaží v hlbších vrstvách. Zásahy do krajiny sú tu oveľa menšie ako pri povrchovej ťažbe hnedého uhlia. Každý rok sú však tisíce baníkov po celom svete zabití pri nehodách a mnoho ďalších utrpí vážne poškodenie zdravia. V niektorých krajinách ako napr B. Kolumbia, z ktorej Nemecko tiež dováža čierne uhlie, sa polovojenských jednotiek dopúšťa závažného porušovania ľudských práv. Tieto sú čiastočne financované ťažobnými spoločnosťami s cieľom potlačiť populárne protesty.
Na rozdiel od lignitu sa čierne uhlie ľahko prepravuje, napr. B. s loďami. Krajiny, ktoré nemajú vlastné alebo nedostatočné zásoby uhlia, ale majú vhodné prístavy, používajú z. T. dovážané uhlie, teda čierne uhlie dodávané loďami.
Produkcia hnedého uhlia a čierneho uhlia vytvára z. T. značné trvalé náklady. Najmä na mnohých miestach musí byť podzemná voda odčerpávaná trvalo s vysokými výdajmi energie a nákladmi, napr. B. zabrániť záplavám potopených mestských častí a krajín.
Spracované výrobky z uhlia; Zušľachťovanie uhlia
- Brikety sú užitočné kúsky uhlia, ktoré sa lisujú z inak ťažko použiteľného jemného uhlia s prídavkom smoly.
- Koks sa vyrába pyrolýzou čierneho uhlia s cieľom získať kvalitnejší produkt (s vyšším obsahom uhlíka). Časť energie v uhlí sa stratí, ale špecifická výhrevnosť koksu je o niečo vyššia ako v prípade uhlia. Uhoľný decht sa vyrába ako vedľajší produkt pri výrobe koksu.
- Rôzne typy skvapalňovania uhlia umožňujú vyrábať kvapalné palivá a palivá z uhlia, avšak so značnými stratami energie.
- Pri splyňovaní uhlia vznikajú plynné látky, hlavne zmes oxidu uhoľnatého a vodíka (syntézny plyn) alebo len oxid uhoľnatý (generátorový plyn).
Zatiaľ sa však väčšina uhlia spaľovala priamo. Pri spaľovaní lignitu vzniká obzvlášť veľké množstvo znečisťujúcich látok, čo je možné kompenzovať zodpovedajúco vyššou námahou pri čistení výfukových plynov.
Zásoby uhlia
Uhlie je fosílne palivo s najväčšími zásobami na svete. Prakticky na všetkých kontinentoch okrem Antarktídy sú veľké ložiská uhlia. Vzhľadom na rozsah dnešného použitia by zostávajúce rezervy mohli podľa oficiálnych údajov trvať asi 150 až 200 rokov. Tieto čísla sú však čiastočne spochybnené; najmä Národná akadémia vied [1] a Ludwig-Bölkow-Stiftung [2] varovali v roku 2007 pred silným nadhodnotením rezerv. Už sa hovorí o „špičkovom uhlí“, t. H. maximálna globálna produkcia uhlia, ktorá by mohla nastať len za pár desaťročí.
Rovnako ako v prípade ropy nie je dôležitá iba veľkosť celkových zostávajúcich zásob, môžu mať obmedzujúci účinok aj výrobné kapacity. Cenový vývoj na svetovom trhu pravdepodobne bude významne závisieť od vývoja spotreby v pomere k dostupným výrobným kapacitám.
V každom prípade sa môže využiť iba malá časť existujúcich zásob uhlia, pretože by inak vznikli extrémne klimatické riziká (pozri nižšie). Preto väčšina autorov predpokladá, že využiteľné množstvá uhlia nebudú obmedzené dostupnými ložiskami, ale potrebou ochrany podnebia.
Spotreba uhlia na celom svete
V roku 2014 sa na celom svete spotrebovalo 7,2 miliárd ton čierneho uhlia a dobrých miliárd ton hnedého uhlia, čo predstavuje spolu viac ako 8,2 miliárd ton. Z toho Nemecko predstavovalo 0,24 miliárd ton (hlavne lignit) a Čína 4,16 miliárd ton (prevažne čierne uhlie).
Ďalšie údaje nájdete na Wikipédii.
Znečistenie z uhlia
Znečistenie podnebia
Uhlie sa pri použití prakticky vždy spaľuje. Výsledné veľké množstvo oxidu uhličitého (niekoľko kilogramov na kilogram uhlia) sa prakticky vždy dostalo do atmosféry a kvôli skleníkovému efektu spôsobilo riziko nekontrolovateľných klimatických zmien. V porovnaní s inými fosílnymi palivami, ako je ropa a predovšetkým zemný plyn, má uhlie obzvlášť vysoké špecifické emisie CO2. Pri výrobe elektriny uhoľné elektrárne zvyčajne emitujú medzi 800 a 1 200 g CO2 za kilowatthodinu, v závislosti od kvality uhlia a elektrárne, zatiaľ čo moderné elektrárne na kombinovaný cyklus spaľujúce zemný plyn sú okolo 420 g/kWh.
V Nemecku sa hnedé uhlie ťaží v obrovských množstvách a spaľuje sa v uhoľných elektrárňach - viac ako v ktorejkoľvek inej krajine na svete. To výrazne prispieva k nemeckým emisiám poškodzujúcim klímu. Rozhodnutia, ktoré sa v súčasnosti diskutujú o zriadení ďalších povrchových banských oblastí, by viedli k značným dodatočným emisiám po celé desaťročia, a spochybnili by tak dôveryhodnosť Nemecka v oblasti ochrany podnebia.
V budúcnosti by sa oxid uhličitý mohol v zásade odstraňovať zo spalín z uhoľných elektrární a skladovať v podzemí alebo na morskom dne, aby sa tak nedostal do atmosféry. Do akej miery je možné použiť túto technológiu CCS (zachytávanie a ukladanie uhlíka), je stále nejasné a kontroverzné, pretože je ešte potrebné vyriešiť niekoľko významných problémov:
Je pravdepodobné, že rozsiahle používanie CCS zlyhá kvôli množstvu vážnych problémov.
- Masívne straty v účinnosti elektrární by sa museli výrazne znížiť, pretože inak by krajiny ako Čína len ťažko používali CCS v podmienkach nedostatku uhlia.
- Veľké množstvo nových elektrární s technológiou CCS by muselo nahradiť staré elektrárne (dokonca takmer všetky v súčasnosti postavené), čo by vytváralo obrovské finančné požiadavky.
- Museli by sa nájsť vhodné úložiská s dostatočným objemom a dobrou dlhodobou bezpečnosťou a tam by sa musel prepravovať CO2. Existujú tiež značné problémy s prijatím verejnosťou.
Z týchto dôvodov je prinajmenšom na niekoľko nasledujúcich desaťročí nepravdepodobné, že by CCS dokázalo významne zmierniť problém podnebia. Ak sa teda nebude upúšťať od ochrany podnebia, bude pravdepodobne nevyhnutné postupné vyraďovanie uhlia z prevádzky.
Ak sa syntetický benzín vyrába skvapalňovaním uhlia, sú emisie CO2 oveľa vyššie ako pri použití ropy. Iba v prípade, že by sa emisie z výroby paliva upravovali pomocou CCS, by bolo možné obmedziť emisie CO2 o niečo viac ako pri použití ropy.
Látky znečisťujúce ovzdušie
Pri spaľovaní uhlia sa tiež vytvárajú rôzne znečisťujúce látky v ovzduší - čiastočne sú to zložky uhlia, čiastočne počas samotného spaľovacieho procesu. Najmä oxid siričitý (SO2) sa produkuje v dôsledku obsahu síry v uhlí a oxidy dusíka (NOx) sa vyrábajú z dusíka a kyslíka vo vzduchu v dôsledku vysokých teplôt. Prispievajú k tvorbe smogu a okysľovaniu pôdy, čo poškodzuje najmä lesy. V krajine sa tiež distribuuje jemný prach, ťažké kovy ako ortuť a rádioaktívne látky (najmä izotopy uránového a tóriového reťazca).
Tieto látky znečisťujúce ovzdušie je možné z veľkej časti (ale nie úplne) odstrániť vhodnými systémami čistenia spalín (systémy odsírenia a denitrifikácie). Táto technológia sa však nepoužíva všade na svete. Napríklad v Číne je enormné znečistenie ovzdušia z uhoľných elektrární. Aj v Európe a USA každoročne predčasne zomierajú tisíce ľudí na emisie z uhoľných elektrární. Uhoľné elektrárne sú tiež najväčším zdrojom emisií ortuti, a to napriek moderným systémom čistenia spalín aj v Nemecku.
Otázky a komentáre čitateľov
Aká vysoká je energetická účinnosť pri výrobe uhlia? Existujú spôsoby, ako to zvýšiť?
Nehovoríme tu o efektívnosti, ale samozrejme chápem vašu otázku, ktorá sa určite týka spotreby energie pri ťažbe a spracovaní vo vzťahu k výhrevnosti uhlia. Toto nie je zanedbateľný podiel, ale môže to dopadnúť veľmi odlišne v závislosti od okolností a treba k nemu tiež pristupovať veľmi rozdielnymi metódami.
Tu môžete navrhnúť otázky a komentáre na zverejnenie a zodpovedanie. Autor knihy RP-Energie-Lexikon rozhodne o prijatí podľa určitých kritérií. V podstate ide o to, že záležitosť je predmetom širokého záujmu.
Ak tu získate pomoc, možno budete chcieť láskavosť vrátiť darom, ktorým podporíte ďalší rozvoj energetického slovníka.
Ochrana údajov: Nezadávajte sem žiadne osobné údaje. Aj tak by sme ich nezverejnili a čoskoro by sme ich vymazali. Prečítajte si tiež naše pravidlá ochrany osobných údajov.
Ak potrebujete osobnú spätnú väzbu alebo radu od autora, napíšte mu ho e-mailom.
Odoslaním vyjadrujete súhlas so zverejnením svojich záznamov tu v súlade s našimi pravidlami.
literatúry
| [1] | „Uhlie: Výskum a vývoj na podporu národnej energetickej politiky“, http://www8.nationalacademies.org/onpinews/newsitem.aspx?RecordID=11977, Národná akadémia vied, jún 2007. |
| [2] | W. Zittel, J. Zerhusen a M. Zerta, „Fosílne a jadrové palivá - budúca situácia v zásobovaní“, http://aspo.ch/wp-content/uploads/studie/%5B5%5D%20EWG%202013_deutsch.pdf |
| [3] | BUND Severné Porýnie-Vestfálsko na hnedé uhlie, https://www.bund-nrw.de/themen/braunkohle/ |
Ak sa vám tento web páči, dajte o tom vedieť svojim priateľom a kolegom - napr. B. prostredníctvom sociálnych médií kliknutím sem:
Tieto tlačidlá zdieľania sú nastavené spôsobom, ktorý je priateľský k ochrane údajov!
Kód odkazov na iné webové stránky
Ak chcete umiestniť odkaz na tento článok inde (napr. Na svoje webové stránky, sociálne médiá, diskusné fóra alebo Wikipedia), kód nájdete tu. Takéto odkazy môžu napr. B. byť veľmi užitočné pre slovné vysvetlenia.
Odkaz HTML na tento článok:
S obrázkom ukážky (pozri rámček priamo nad týmto):
Ak si myslíte, že je vhodné umiestniť na Wikipédiu odkaz, napr. B. v časti „== Webové odkazy ==“:
Nabíjanie elektromobilu
Nabíjanie elektromobilov je tu podrobne vysvetlené. Rozumieš napr. Napríklad prečo môže vozidlo z nabíjacej stanice s výkonom 22 kW čerpať iba 4,6 kW, hoci inde je rýchle nabíjanie so 70 kW možné.
AC nabíjanie, DC nabíjanie, rýchle nabíjanie, dosiahnuteľný nabíjací výkon a dosah, ktoré zariadenie robí presne čo, správa záťaže, spätná väzba, pripojenie k vlastnej slnečnej sústave - všetko je vysvetlené zrozumiteľným spôsobom. Ideálne pre každého, kto uvažuje o kúpe elektromobilu!