Ископаемые вещества и горючее 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. ископаемое топливо

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

Антрацит

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

Битумин

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

Суб-битумин

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.

лигнит

Лигнит

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.