Fa-benzin fosszilis és megújuló üzemanyagok nagy összehasonlításban - watson
Még mindig a fosszilis üzemanyagok korát éljük: a globális energiafogyasztás négyötödét olajjal, gázzal és szénnel fedezzük. A fosszilis tüzelőanyagokhoz képest a megújuló energiaforrások továbbra is hiánypótlóak. Ez nemcsak a korlátozott fosszilis erőforrások miatt, hanem még inkább a globális felmelegedéshez való döntő hozzájárulásuk miatt is problematikus.
Ez a hozzájárulás azonban nem azonos a különböző fosszilis tüzelőanyagok esetében, és a megújuló üzemanyagokkal is előfordulhat CO2-kibocsátás. Ez az áttekintés bemutatja a különböző üzemanyagok előnyeit és hátrányait.
A szén-dioxid-kibocsátás különösen magas a széntüzelésű erőművekben. Kép: Shutterstock
Üzemanyagok és üzemanyagok
Ezekben az energiahordozókban tárolt energiát égetjük el. A rendeltetésszerű felhasználástól függően beszélhetünk Üzemanyagok - ha kb hőenergia úgy működik, mint a fűtés - vagy attól Üzemanyagok, ha mechanikus energia használjuk például gép vezetésére. A kifejezést gyakran használják erre üzemanyag.
Fosszilis energiaforrások
A fosszilis tüzelőanyagok nagyon régen élő holt élőlények maradványaiból állnak. Például a kemény szenet, amely a legrégebbi ilyen alapanyag, olyan növényekből állították elő, amelyek 350–280 millió évvel ezelőtt a Kőszén és a Permi-hegység mocsárerdőiben nőttek fel. Maradványaikat felhalmozva vastag üledékrétegeket képeznek, amelyekből hosszú folyamat során szénvarratok keletkeznek. A lignit is így alakult ki, de csak 65–2 millió évvel ezelőtt. Az olaj és a földgáz szintén szerves maradványok, amelyek főleg planktonból állnak.
Millió évvel ezelőtt alakult ki: szénvarrat. Kép: Shutterstock
Az előzőekhez hasonlóan folyamatosan alakulnak ki új betétek, igaz, olyan kicsi mértékben, hogy a fosszilis erőforrásokat végesnek kell tekinteni. A fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor a növények növekedésével a légkörből évmilliókkal ezelőtt eltávolított CO2 visszakerül a levegőbe.
További információ a klímaváltozásról:
szén
A szénnek, különösen a kőszénnek, fűtőértéke viszonylag magas, bár alacsonyabb, mint az olajé. A nyersanyagot nem kell komplex folyamatban feldolgozni, és jelenleg elsősorban erőművekben használják villamos energia előállítására. Nagy mennyiségeket az acélgyártásban is felhasználnak. A széntüzelésű erőművek képesek alapterhelésre, ami azt jelenti, hogy tartósan és megbízhatóan tudják szállítani az energiát.
Kemény szén. Kép: Shutterstock
Ennek a fosszilis üzemanyagnak a világon a legnagyobb tartalékai rendelkezésre állnak: Ha azonos módon használják, akkor a becslések szerint 150-200 évig tartanának. De mivel a szén elégetésekor több CO2 szabadul fel a légkörbe, mint olajjal és földgázzal, ezeket a tartalékokat nem lehet felhasználni, különben éghajlati katasztrófa fenyeget. Az üvegházhatású gázok befogásának és tárolásának módszerei (CCS technológia) jelenleg túl drágák.
A szén elégetésével nemcsak rendkívül nagy mennyiségű CO2 szabadul fel. Kén-dioxid (SO2) és nitrogén-oxidok (NOx) is keletkeznek, különösen lignittel. Ezenkívül nehézfémek és finom por kerül a környezetbe - kisebb mennyiségben, még akkor is, ha modern füstgáztisztító rendszereket alkalmaznak.
További információ a szénről:
olaj
A lerakódásokból kinyert kőolajat a finomítók üzemanyaggá és üzemanyaggá dolgozzák fel, de a vegyipar nyersanyagaként is. A kőolaj előnyei közé tartozik a nagyon magas energiasűrűség és a viszonylag alacsony termelési költségek (a hagyományos termelés mellett). Ezenkívül könnyen szállítható, és hőtermelésre, valamint villamosenergia-termelésre és üzemanyagként felhasználható.
Ha a kőolajat elégetik, csakúgy, mint a szénnél, a CO2 felszabadul, bár kisebb mértékben. Ez vonatkozik a kőolaj alapon előállított műanyagokra is. A finanszírozás a CO2-kibocsátással is társul, különösen nagy mértékben az olyan finanszírozási módszerek esetében, mint a frakkolás. Egy másik hátrány ennek az erőforrásnak a véges jellegében rejlik - a fejlesztés egyre összetettebb és kockázatosabb. Emellett jelentős betétek vannak a politikailag instabil régiókban.
További információ a kőolajról:
Fűtőolaj
A fűtőolajat kőolajból nyerik, és különböző minőségűek. A nehéz fűtőolaj általában több ként tartalmaz, amely égetve kén-dioxidot (SO2) termel. Egyébként a fűtőolaj főleg szén-dioxidot és vízgőzt éget. A szén-dioxid- és szennyezőanyag-kibocsátás nem olyan magas, mint a szén esetében, de lényegesen magasabb, mint a földgázé.
A fűtőolaj-tartályok sok helyet foglalnak el. Kép: Wikimedia
A fűtőolajat nagyon magas fűtőérték jellemzi, de finomítóban kell gondosan előállítani és kénteleníteni. Sok helyet foglal a tároláshoz is. A fűtőolaj másik hátránya, hogy még kis mennyiségek is nagy mennyiségű ivóvizet tehetnek ehetővé. Ez akkor fordulhat elő például, ha olajtartály szivárog, és a fűtőolaj behatol a földbe.
benzin
A motorbenzin viszonylag könnyű szénhidrogének keveréke, fűtőértéke nagyon magas, és - a nyersolajból finomított egyéb tüzelőanyagokkal összehasonlítva - alacsony CO2-kibocsátás/kWh. Ugyanakkor a hagyományos módon előállított olaj előállítása során is keletkezik CO2-kibocsátás; körülbelül 10 százaléka azoknak, amelyek az égetés során fordulnak elő.
A motorbenzin fontos üzemanyag. Kép: Shutterstock
A benzin növelheti az oktánszámot és a kopogásellenállást. Mivel ez további mérgező kipufogógáz-kibocsátásokhoz vezet, Svájcban csak ólommentes benzin található - a repülőgép-üzemanyagok kivételével. A benzin azonban tartalmazhat akár 10% etanolt is, amely általában növényekből nyert bioetanol. Kevesebb kőolajat használnak fel az ilyen benzin előállításához, és az égés során keletkező CO2-kibocsátás valamivel alacsonyabb. Ezenkívül a kipufogógázok kevesebb szén-monoxidot tartalmaznak.
További információ a benzinről:
dízel
Összetételében a dízel hasonló a fűtőolajhoz. A benzinhez hasonlóan a gázolaj előállítása szintén CO2-kibocsátást eredményez, amely az égés során keletkező kibocsátások körülbelül 10 százalékát teszi ki. Az üzemanyag kevésbé gyúlékony a benzinhez képest; mivel ez is kevésbé gyorsan párolog el, kevesebb a párolgási kibocsátás.
A dízel térfogatát tekintve valamivel nagyobb az energiasűrűség, mint a benziné. Kép: Shutterstock
A dízel literenkénti fűtőértéke nagyobb sűrűsége miatt valamivel magasabb, mint a benziné, és a tömeghez viszonyítva valamivel alacsonyabb. Ez a magasabb energiatartalom, valamint a dízelmotorok általában jobb hatékonysága alacsonyabb fogyasztást eredményez a benzinhez képest. Az égés során azonban több CO2 és részecske, például finom por kerül a környezetbe. A tengeri motorokban olcsóbb tengeri dízelt használnak, amely lényegesen több ként tartalmaz.
További információ a dízelről:
Kerozin
A petróleumot - más néven repülőgép-üzemanyagot - finomítók nyersolajából állítják elő, és kéntelenítik, mint a fűtőolajat. Kémiailag hasonló a dízelüzemanyaghoz, de kisebb a sűrűsége. A benzinnél magasabb forráspontja miatt a kerozin nem gyullad ki túl korán, és szinte maradéktalanul ég. A folyékony üzemanyagot elsősorban gázturbinákban használják, különösen repülőgép-hajtóművekben. Az üzemanyagot ritkábban használják a speciálisan tervezett dízelmotorokban is.
A petróleumot elsősorban repülőgép-hajtóművekben használják. Kép: Shutterstock
A fűtőérték kissé elmarad a benzin és az extra könnyű fűtőolajétól, de meghaladja a nehéz fűtőolajét. A többi fosszilis tüzelőanyaghoz hasonlóan a kerozin égetése is elsősorban CO2-t és vízgőzt eredményez - egy kilogramm üzemanyagra ez körülbelül 3,15 kilogramm CO2 és 1,23 kilogramm vízgőz. Ez nagyjából megfelel a dízelmotorokban is előforduló aránynak.
További információ a kerozinról:
földgáz
Az éghető gáz főleg metánból (CH4) áll, ahol a H-gáz (magas kalóriatartalmú gáz) legalább 87% metánt tartalmaz, ezért magasabb fűtőértéke van, mint az L-gáznak. Összességében a földgáz fűtőértéke viszonylag magas; magasabb, mint a faszéné, de alacsonyabb, mint a benziné vagy a gázolajé. A földgázt a földalatti tározókból nyerik ki, általában nyersolajjal együtt. A földgáz véges erőforrás, amely körülbelül 70 évig fog tartani, ha a fogyasztás változatlan marad.
Földgáztartályok. Kép: repülőgép-hajtóművekben
Az összes fosszilis tüzelőanyag közül a földgáz CO2-kibocsátása a legalacsonyabb, és alacsony károsanyag-kibocsátású. A kitermelés és a szállítás során azonban üvegházhatású gázok is felszabadulnak - különösen az égetetlen metán, amely körülbelül 30-szor hatékonyabb az éghajlat szempontjából, mint a CO2. A földgázt sokféleképpen lehet felhasználni: rövid beindulási idejének köszönhetően alkalmas erőművek villamosenergia-termelésére, de jól kombinálható a napenergiával is. További előny, hogy hálózatokon is elosztható.
További információ a földgázról:
Megújuló energiaforrások
A megújuló energiák nemcsak a biomasszát foglalják magukban - itt energiatechnikai értelemben értve - és a fát, hanem a vízenergiát, a szélenergiát, a geotermikus energiát és a fotovoltaikát is. Itt azonban csak a megújuló üzemanyagokat vesszük figyelembe. A fosszilis tüzelőanyagokkal szemben a fa és a biomassza megújuló, de ez nem jelenti azt, hogy szükségszerűen semleges CO2-egyensúlyuk lenne.
Fenntartható kezelés esetén a fa megújuló energiaforrás. KÉPEZETT: KEYSTONE
További információ az energiaátmenetről:
A fa az egyik leghosszabb üzemű üzemanyag, amelyet az emberiség használ; Megújuló nyersanyagként a megújuló energiaforrásokhoz tartozik a biomassza részeként. A fa főként cellulózból és ligninből áll, de jelentős víztartalma is van. Kémiailag a fa elsősorban szénből, hidrogénből, oxigénből és nitrogénből áll. Az égés ezért elsősorban CO2-t és vízgőzt termel - bár a fa CO2-kibocsátása csak akkor jelentős, ha a nyersanyag fenntarthatatlan termelésből származik.
Fa pellet egy kemence előtt. Kép: Shutterstock
A szén-dioxid mellett az égés során mérgező szennyező anyagok, köztük szén-monoxid (CO), kis mennyiségű nehézfém és finom por is kerül a környezetbe. Különösen a részecske-szennyezést nem szabad lebecsülni például nyílt fatüzek esetén. A fakéreg különösen hozzájárul ehhez a teherhez, ezért nem szabad elégetni.
A fa fűtőértéke fafajonként változik, és a víztartalomtól is függ. 50 százalékos vízzel a fűtőérték csak fele olyan magas, mint a száraz faé, amelynek víztartalma 15 százalék. Összességében azonban a fűtőérték lényegesen alacsonyabb, mint a fűtőolaj vagy a földgázé. Kisebb égetési rendszerek esetén a fát előnyösen pelletekké dolgozzák fel, amelyek könnyen szállíthatók és tárolhatók. A nagy ipari üzemek azonban általában nagyobb hasábokkal vagy faforgáccsal dolgoznak. A fa viszonylag alacsony energiasűrűsége azt jelenti, hogy a faanyag tárolásához szükséges hely jelentősen nagyobb, mint egy azonos energiatartalmú fűtőolaj-tartály esetében.
További információ a fáról:
Biomassza
A megújuló energiák közül a biomassza a legsokoldalúbb - szilárd, folyékony és gáznemű anyagokat is tartalmaz, amelyeket villamos energia előállítására, fűtésre vagy üzemanyagként használnak. Ezek mind biológiai eredetűek. Ez vonatkozik a fosszilis tüzelőanyagokra is, de ezeket nem számolják biomasszának, mert általában el vannak választva a bioszférától és nagyon régen keletkeztek. A biomasszát viszont nem változtatták meg geológiai folyamatok. A biomassza nagy része fitomassza, azaz növényi eredetű. Különbséget tesznek a lignifikált és az egyéb biomassza között, amely magában foglalja az állati eredetű biomasszát is, például a folyékony trágyát vagy a vágóhídi hulladékot.
Biomassza erőmű. Kép: Shutterstock
A globális energiaigény körülbelül tíz százalékát fedezi a biomassza. A biomasszából előállított üzemanyagok tehát jelentősen hozzájárulnak a klímavédelemhez, mert elégetve nem szabadítanak fel több CO2-t, mint amennyit a növények korábban felszívtak - ez nagyrészt zárt CO2-körforgás. A CO2 egyébként akkor is felszabadul, ha a biomasszát nem használják fel és rothad. Ezért alapvetően éghajlat-semleges. A biomassza egyik előnye, hogy nem ingadozik, mint más megújuló energiaforrások, azaz, mint a napenergia vagy a szélenergia, a napsütéstől és a szél erősségétől függ.
A biomassza azonban nem semleges az éghajlattal szemben, ha például az erdőket kivágják, de nem újítják meg. Ez a helyzet akkor is, ha az energianövényeket - például a kukoricát vagy a repcét - kifejezetten energiatermelés céljából termesztik, és a fosszilis tüzelőanyagokat termesztésre, betakarításra, átalakításra és szállításra használják. Ezenkívül éghajlatkárosító N2O-kibocsátások vannak a talajból, intenzív nitrogénnel történő trágyázás során. A földigény - gyakran a természetes ökoszisztémák rovására - és az élelmiszer-termesztéssel való verseny szintén problémás ezen energianövények esetében.
Az olyan energianövények, mint a repce, nagy mennyiségű szántóföldet fogyasztanak. Kép: Shutterstock
A biomasszából különféle folyamatokban nyert biogáz, etanol (alkohol) vagy biodízel különösen alkalmas a fosszilis üzemanyagok közvetlen helyettesítésére. A biogáz komplex eljárással földgázminőségre javítható. Fűtőértéke körülbelül olyan magas, mint a földgázé. Ha ezt az úgynevezett biometánt salakanyagokból állítják elő, akkor az összes bioüzemanyag közül a legjobb ökológiai egyensúlyt képviseli.
Biodízel. Kép: Shutterstock
A hagyományos dízelüzemanyaghoz gyakran adnak biodízelt, ettől kémiailag eltér. Energiasűrűsége kissé alacsonyabb, de ként nem tartalmaz. A dízellel szemben biológiailag könnyen lebontható.