Lemn pentru combustibil fosil și combustibili regenerabili într-o mare comparație - watson
Trăim încă în epoca combustibililor fosili: acoperim patru cincimi din consumul global de energie cu petrol, gaz și cărbune. Comparativ cu combustibilii fosili, sursele regenerabile de energie au încă o existență de nișă. Acest lucru este problematic nu numai din cauza resurselor fosile limitate, ci și mai mult datorită contribuției lor decisive la încălzirea globală.
Cu toate acestea, această contribuție nu este aceeași pentru diferiții combustibili fosili, iar emisiile de CO2 pot apărea și cu cele regenerabile. Această prezentare generală prezintă avantajele și dezavantajele diferiților combustibili.
Emisiile de CO2 sunt deosebit de mari în centralele electrice pe cărbune. Imagine: Shutterstock
Combustibili și combustibili
Folosim energia stocată în acești purtători de energie prin arderea lor. În funcție de utilizarea intenționată, se vorbește despre Combustibili - dacă e vorba energie termală funcționează precum încălzirea - sau de la Combustibili, dacă energie mecanică este folosit, de exemplu, pentru a conduce o mașină. Termenul este adesea folosit pentru aceasta combustibil.
Surse de energie fosilă
Combustibilii fosili constau în rămășițele unor viețuitoare moarte care au trăit cu mult timp în urmă. Cărbunele tare, de exemplu, cea mai veche dintre aceste materii prime, a fost fabricat din plante care au crescut în pădurile mlăștinoase din Munții Carbonifer și Permian în urmă cu 350 - 280 de milioane de ani. Rămășițele lor s-au îngrămădit pentru a forma straturi groase de sedimente din care s-au format cusături de cărbune într-un proces lung. Lignitul s-a format și el în acest fel, dar acum doar 65 până la 2 milioane de ani. Petrolul și gazele naturale sunt, de asemenea, reziduuri organice, care constau în principal din plancton.
Formată acum milioane de ani: cusătură de cărbune. Imagine: Shutterstock
Ca și până acum, se formează în mod constant noi depozite, desigur într-o măsură atât de mică încât resursele fosile trebuie considerate finite. Când combustibilii fosili sunt arși, CO2 care a fost eliminat din atmosferă prin creșterea plantelor în urmă cu milioane de ani este eliberat înapoi în aer.
Mai multe despre schimbările climatice:
cărbune
Cărbunele, în special cărbunele tare, are o putere calorică relativ ridicată, deși este mai mică decât cea a petrolului. Materia primă nu trebuie să fie procesată într-un proces complex și în prezent este utilizată în principal în centralele electrice pentru a genera electricitate. Cantități mari sunt, de asemenea, utilizate în producția de oțel. Centralele electrice pe cărbune sunt capabile de încărcare de bază, ceea ce înseamnă că pot furniza energie permanent și fiabil.
Carbune tare. Imagine: Shutterstock
Sunt disponibile cele mai mari rezerve din lume de acest combustibil fosil: dacă se utilizează la fel, se estimează că acestea ar dura între 150 și 200 de ani. Dar, din cauză că se emite mai mult CO2 în atmosferă atunci când se arde cărbune decât cu petrol și gaze naturale, aceste rezerve nu pot fi consumate, altfel o catastrofă climatică amenință. Metodele de captare și stocare a gazelor cu efect de seră (tehnologia CCS) sunt în prezent prea costisitoare.
Arderea cărbunelui nu numai că eliberează o cantitate extrem de mare de CO2. Se produc și dioxid de sulf (SO2) și oxizi de azot (NOx), în special cu lignit. În plus, metalele grele și praful fin sunt eliberate în mediu - în cantități mai mici, chiar dacă sunt utilizate sisteme moderne de curățare a gazelor arse.
Mai multe despre cărbune:
ulei
Petrolul extras din zăcăminte este procesat în rafinării în combustibil și combustibili, dar și în materii prime pentru industria chimică. Avantajele țițeiului includ densitatea sa energetică foarte mare și costurile de producție relativ mici (cu producția convențională). În plus, este ușor de transportat și poate fi utilizat atât pentru producția de căldură, cât și pentru generarea de energie electrică și ca combustibil.
Când țițeiul este ars, ca și în cazul cărbunelui, CO2 este eliberat, deși într-o măsură mai mică. Acest lucru se aplică și materialelor plastice fabricate din petrol. Finanțarea este, de asemenea, asociată cu emisiile de CO2, într-un grad deosebit de ridicat în metodele de finanțare, cum ar fi fracking-ul. Un alt dezavantaj constă în natura finită a acestei resurse - dezvoltarea devine din ce în ce mai complexă și riscantă. În plus, există depozite semnificative în regiuni instabile din punct de vedere politic.
Mai multe despre petrol:
Ulei încins
Uleiul pentru încălzire este fabricat din petrol și vine în diferite grade. Păcura grea conține de obicei mai mult sulf, care atunci când este ars produce dioxid de sulf (SO2). În caz contrar, motorina pentru încălzire arde în principal pentru a forma CO2 și vapori de apă. Emisiile de CO2 și poluanți nu sunt la fel de mari ca în cazul cărbunelui, dar semnificativ mai mari decât în cazul gazelor naturale.
Rezervoarele de ulei pentru încălzire ocupă mult spațiu. Imagine: Wikimedia
Uleiul pentru încălzire se caracterizează printr-o putere calorică foarte ridicată, dar trebuie fabricat în mod elaborat și desulfurat în rafinării. De asemenea, ocupă mult spațiu pentru stocare. Un alt dezavantaj al uleiului pentru încălzire este că chiar și cantități mici pot face ca o cantitate mare de apă potabilă să nu fie comestibilă. Acest lucru se poate întâmpla, de exemplu, dacă un rezervor de ulei se scurge și uleiul de încălzire pătrunde în pământ.
benzină
Benzina cu motor este un amestec de hidrocarburi relativ ușoare și are o putere calorică foarte mare și - în comparație cu alți combustibili rafinați din țiței - emisii scăzute de CO2 pe kWh. Cu toate acestea, emisiile de CO2 sunt generate și în timpul producției din ulei obținut în mod convențional; acestea sunt în jur de 10 la sută din cele care apar în timpul incinerării.
Benzina cu motor este un combustibil important. Imagine: Shutterstock
Benzina poate fi condusă pentru a crește numărul octanic și rezistența la lovire. Deoarece acest lucru duce la emisii de gaze toxice suplimentare, există doar benzină fără plumb în Elveția - cu excepția combustibilului pentru aviație. Cu toate acestea, benzina poate conține, de asemenea, un amestec de până la 10% etanol, care este de obicei bioetanol obținut din plante. La producția unei astfel de benzine se folosește mai puțin țiței, iar emisiile de CO2 din combustie sunt puțin mai mici. În plus, gazele de eșapament conțin mai puțin monoxid de carbon.
Mai multe despre benzină:
motorină
În compoziția sa, motorina este similară cu motorina pentru încălzire. Ca și benzina, producția de motorină generează și emisii de CO2, care reprezintă aproximativ 10% din cele produse în timpul arderii. Combustibilul este mai puțin inflamabil în comparație cu benzina; deoarece, de asemenea, se evaporă mai puțin rapid, există mai puține emisii de evaporare.
În ceea ce privește volumul, motorina are o densitate de energie puțin mai mare decât benzina. Imagine: Shutterstock
Puterea calorică a motorinei pe litru este puțin mai mare decât cea a benzinei datorită densității sale mai mari, iar în raport cu masa este ușor mai mică. Acest conținut energetic mai ridicat, împreună cu eficiența de obicei mai bună a motoarelor diesel, conduce la un consum mai mic în comparație cu benzina. Cu toate acestea, mai mult CO2 și particule precum praful fin sunt eliberate în mediu în timpul arderii. În motoarele marine, se utilizează adesea motorină marină mai ieftină, care conține mult mai mult sulf.
Mai multe despre motorină:
Kerosen
Kerosenul - cunoscut și sub numele de combustibil pentru aviație - este produs din țițeiul din rafinării și desulfurat ca și combustibilul pentru încălzire. Este similar chimic cu motorina, dar are o densitate mai mică. Datorită punctului său de fierbere mai ridicat decât benzina, kerosenul nu se aprinde prea devreme și arde aproape fără reziduuri. Combustibilul lichid este utilizat în principal în turbine cu gaz, în special în motoarele de aeronave. Combustibilul este de asemenea folosit mai rar la motoarele diesel special concepute.
Kerosenul este utilizat în principal în motoarele de aeronave. Imagine: Shutterstock
Puterea calorică este puțin sub cea a benzinei și a uleiului de încălzire extra-ușor, dar peste cea a uleiului greu pentru încălzire. Ca și în cazul altor combustibili fosili, arderea kerosenului produce în principal CO2 și vapori de apă - pe kilogram de combustibil este în jur de 3,15 kilograme de CO2 și 1,23 kilograme de vapori de apă. Acest lucru corespunde aproximativ raportului care apare și la motoarele diesel.
Mai multe despre kerosen:
gaz natural
Gazul combustibil este alcătuit în principal din metan (CH4), cu gaz H (gaz caloric ridicat) conținând cel puțin 87% metan și, prin urmare, are o putere calorică mai mare decât gazul L. În general, puterea calorică a gazelor naturale este relativ mare; este mai mare decât cea a cărbunelui tare, dar este mai mică decât cea a benzinei sau motorinei. Gazul natural este extras din rezervoarele subterane, de obicei împreună cu țiței. Astfel, gazul natural este o resursă finită care va dura aproximativ 70 de ani dacă consumul rămâne același.
Rezervoare de gaze naturale. Imagine: în motoarele avioanelor
Dintre toți combustibilii fosili, gazul natural are cele mai mici emisii de CO2 și arde cu emisii reduse. Cu toate acestea, gazele cu efect de seră sunt eliberate și în timpul extracției și transportului - în special metanul ars, care este de aproximativ 30 de ori mai eficient din punct de vedere climatic decât CO2. Gazul natural poate fi utilizat într-o varietate de moduri: datorită timpilor scurți de pornire, este potrivit pentru generarea de energie electrică în centralele electrice, dar poate fi, de asemenea, combinat bine cu energia solară termică. Un alt avantaj este că poate fi distribuit prin rețele.
Mai multe despre gazele naturale:
Surse de energie regenerabile
Energiile regenerabile includ nu numai biomasa - aici înțeleasă în sensul tehnico-energetic - și lemnul, ci și hidroenergia, energia eoliană, energia geotermală și fotovoltaica. Cu toate acestea, aici se iau în considerare numai combustibilii regenerabili. Spre deosebire de combustibilii fosili, lemnul și biomasa sunt regenerabile, dar asta nu înseamnă că au în mod necesar un echilibru neutru de CO2.
Dacă este gestionat în mod durabil, lemnul este o sursă de energie regenerabilă. IMAGINE: CHEIE
Mai multe despre tranziția energetică:
Lemnul este unul dintre cei mai longevivi combustibili pe care i-a folosit omenirea; Ca materie primă regenerabilă, ca parte a biomasei, este una dintre sursele de energie regenerabile. Lemnul este format în principal din celuloză și lignină, dar are și un conținut semnificativ de apă. Din punct de vedere chimic, lemnul este compus în principal din carbon, hidrogen, oxigen și azot. Prin urmare, arderea produce în principal CO2 și vapori de apă - prin urmare, emisiile de CO2 din lemn sunt semnificative numai dacă materia primă provine dintr-o producție nesustenabilă.
Peleți de lemn în fața unui cuptor. Imagine: Shutterstock
Pe lângă CO2, poluanții toxici, inclusiv monoxidul de carbon (CO), cantități mici de metale grele și praf fin, sunt de asemenea eliberați în mediu în timpul arderii. În special, poluarea cu particule nu trebuie subestimată, de exemplu în cazul unui șemineu deschis. Coaja de lemn contribuie în mod special la această povară și, prin urmare, nu trebuie arsă.
Puterea calorică a lemnului variază de la speciile de lemn la speciile de lemn și depinde, de asemenea, de conținutul de apă. Cu 50% apă, puterea calorică este doar la jumătate mai mare decât cea a lemnului uscat cu un conținut de apă de 15%. În ansamblu, totuși, puterea calorică este semnificativ mai mică decât cea a combustibilului sau a gazului natural. Pentru sistemele de ardere mai mici, lemnul este de preferință prelucrat în pelete, care pot fi ușor transportate și depozitate. Cu toate acestea, instalațiile industriale mari tind să funcționeze cu bușteni mai mari sau așchii de lemn. Densitatea relativ scăzută de energie a lemnului înseamnă că spațiul necesar pentru un depozit de lemn este semnificativ mai mare decât pentru un rezervor de ulei de încălzire cu același conținut de energie.
Mai multe despre lemn:
Biomasă
Biomasa este cea mai versatilă dintre energiile regenerabile - include substanțe solide, lichide și, de asemenea, gazoase care sunt utilizate pentru a genera electricitate, pentru încălzire sau ca combustibili. Toate sunt de origine biologică. Acest lucru se aplică și combustibililor fosili, dar aceștia nu sunt luați în considerare ca biomasă, deoarece sunt de obicei separați de biosferă și provin cu mult timp în urmă. Pe de altă parte, biomasa nu a fost modificată prin procese geologice. Cea mai mare parte a biomasei este fitomasa, adică de origine vegetală. Se face distincția între biomasă lignificată și altă biomasă, care include și biomasă de origine animală, cum ar fi gunoi de grajd lichid sau deșeuri din abatoare.
Centrală cu biomasă. Imagine: Shutterstock
Aproximativ zece la sută din cererea globală de energie este acoperită de biomasă. Combustibilii obținuți din biomasă aduc, prin urmare, o contribuție semnificativă la protecția climei, deoarece atunci când sunt arși nu eliberează mai mult CO2 decât era absorbit anterior de plante - este un ciclu de CO2 în mare parte închis. De altfel, CO2 este eliberat și atunci când biomasa nu este utilizată și putrezește. Prin urmare, este practic neutru din punct de vedere climatic. Un avantaj al biomasei este că nu fluctuează ca alte surse regenerabile de energie, adică, cum ar fi energia solară sau energia eoliană, este dependentă de soare și de puterea vântului.
Cu toate acestea, biomasa nu este neutră din punct de vedere climatic dacă, de exemplu, pădurile sunt tăiate, dar nu sunt regenerate. Acesta este, de asemenea, cazul în care culturile energetice - cum ar fi porumbul sau rapița - sunt cultivate special pentru generarea de energie și combustibilii fosili sunt utilizați pentru cultivare, recoltare, transformare și transport. În plus, există emisii de N2O din soluri care sunt dăunătoare climatului în timpul fertilizării intensive cu azot. Cerința de teren - deseori în detrimentul ecosistemelor naturale - și concurența cu cultivarea alimentelor sunt, de asemenea, problematice cu aceste culturi energetice.
Culturile energetice, cum ar fi rapița, consumă o cantitate mare de teren arabil. Imagine: Shutterstock
Biogazul, etanolul (alcoolul) sau biodieselul, care sunt obținute din biomasă în diferite procese, sunt adecvate în special ca înlocuitori direcți ai combustibililor fosili. Biogazul poate fi actualizat la calitatea gazelor naturale printr-un proces complex. Puterea sa calorică este la fel de mare ca cea a gazelor naturale. Dacă acest așa-numit biometan este produs din deșeuri, acesta are cel mai bun echilibru ecologic dintre toți biocombustibilii.
Biodiesel. Imagine: Shutterstock
Biodieselul este adesea adăugat la motorina convențională, de care diferă chimic. Densitatea sa de energie este puțin mai mică, dar nu conține sulf. Spre deosebire de motorină, este, de asemenea, ușor biodegradabil.