Uhlie
Z Wikipédie
Uhlie je čierna alebo hnedočierna (tzv. hnedé uhlie — lignit) horľavá hornina. Získava sa z povrchových alebo hlbinných dolov a používa sa predovšetkým ako palivo. Od dôb priemyselnej revolúcie je uhlie veľmi dôležitou energetickou surovinou. Väčšina svetovej výroby elektrickej energie sa uskutočňuje práve v uhoľných (t.j. tepelných) elektrárniach. Uhlie je zložené predovšetkým z uhlíka, obsahuje však rozmanité zložky vrátane sírnych zlúčenín. Uhlie je celosvetovo najdôležitejší zdroj pre výrobu elektrickej energie (približne 40 %).
Obsah |
[upraviť] Vznik uhlia
Uhlie vzniklo z rastlinných a živočíšnych zvyškov, ktoré boli uložené v anaeróbnom vodnom prostredí, kde nízky obsah kyslíka zabraňoval ich úplnému rozkladu a oxidácii (t.j. hnitiu).
[upraviť] Typy uhlia
- lignit — tiež označovaný ako hnedé uhlie je najmenej kvalitný druh uhlia. Používa sa len na parnú výrobu elektrickej energie. Leštený lignit sa od doby železnej používal ako ozdobný kameň.
- hnedo-čierne — jeho vlastnosti sú kombináciou vlastností čierneho a hnedého uhlia, použitie má rovnaké ako lignit
- čierne uhlie — je charakteristické vysokou hustotou, jeho farba je obvykle hnedočierna až čierna
- antracit — najkvalitnejšie uhlie, používa sa na vykurovanie
[upraviť] Uhlie ako palivo
Uhlie je najčastejšie používané tuhé palivo na výrobu tepla spaľovaním. Svetová spotreba uhlia je 5 200 miliónov ton ročne, z toho je 75 % využívaných na výrobu elektrickej energie. V oblasti Číny a Indie sa ročne spotrebuje 1 6 miliónov ton uhlia a predpokladá sa, že v roku 2025 narastie táto spotreba na 2 700 miliónov ton ročne. V USA sa každoročne spotrebuje miliarda ton uhlia, z toho až 90 % na výrobu elektrickej energie.
Pri výrobe elektrickej energie sa spaľuje uhlie rozomleté na prach v špeciálnom horáku, ohrieva vodu na vodnú paru, ktorá roztáča turbíny a generátory. Pri udržaní súčasnej spotreby vystačia zásoby uhlia na približne 120 rokov.
[upraviť] Splyňovanie
Vysoké ceny vykurovacích olejov a zemného plynu vedú k zvýšenému záujmu o tzv. BTU konverziu — technológie ako splyňovanie, skvapalňovanie a tuhnutie. V minulosti bolo uhlie používané na výrobu svietiplynu, ktorý bol dopravovaný k spotrebiteľom potrubím a bol využívaný na svietenie, varenie a kúrenie. Dnes je namiesto svietiplynu používaný bezpečnejší zemný plyn. V južnej Afrike sa ešte stále využíva splyňovanie uhlia pre potreby petrochemického priemyslu. Splyňovanie je tiež možnosť výroby energie, ktorá je všeobecne čistejšia než energia získaná konvenčne z uhlia, môžu sa vyrábať nové plynové turbíny s vyššou účinnosťou než súčasné parné turbíny. Vznikajúci oxid uhličitý je možné v prípade potreby zachytávať.
[upraviť] Skvapalňovanie
Uhlie možno previesť na kvapalné palivá ako napríklad benzín či nafta niekoľkými rôznymi spôsobmi. Fischerov—Tropschov proces spočíva v syntéze kvapalných uhľovodíkov, bol použitý v nacistickom Nemecku a južnej Afrike, pretože tieto krajiny boli politicky izolované a nemali dostatočné zdroje surovej ropy. Uhlie môže byť skvapalňované na tzv. syngas (syntézny plyn) a syngas skvapalnený Fischerovou—Tropschovou metódou na ľahké uhľovodíky, ktoré sú ďalej spracúvané na benzín a naftu. Syngas môže byť tiež prevedený na metanol, ktorý sa používa ako palivo alebo ako aditívum do palív. Priame skvapalňovanie Bergiusovým procesom (hydrogenačné skvapalňovanie) je možné, ale nie je vo svete zaužívané, len v Nemecku za prvej a druhej svetovej vojny.
Ďalším spôsobom používaným na skvapalňovanie uhlia je nízkoteplotná karbonizácia (LTC). Uhlie je pri LTC karbonizované pri teplotách 450–700 °C (pre porovnanie, pri kokse je to 800–1000 °C). Tieto teploty sú optimálne na výrobu kamennouhoľných dechtov. Na rozdiel od klasického dechtu má väčší obsah ľahkých uhľovodíkov. Kamennouhoľný decht je potom ďalej spracúvaný na palivá. Tento proces vyvinul Lewis Karrick v roku 1920. Všetky tieto procesy uvoľňujú oxid uhličitý. Ak je potrebné ho zachytávať, je to pri použití týchto procesov jednoduchšie než jeho zachytávanie zo spalín produkovaných pri spaľovaní uhlia.
[upraviť] Koksovanie a použitie koksu
Koks je pevný uhlíkový zvyšok odvodený od nízkopopolového nízkosírneho čierneho uhlia, z ktorého sú odstránené prchavé zložky v peci s obmedzeným prístupom kyslíka pri teplotách 1000 °C. Ďalšími produktmi koksovanie je kamennouhoľný decht, amoniak, ľahké oleje a svietiplyn.
[upraviť] Petrolejový koks
Petrolejový koks je pevný zvyšok získaný rafináciou ropy, obsahuje však veľké množstvo nečistôt na to, aby mohol byť použitý v metalurgii. Koks sa používa ako palivo a redukčné činidlo, okrem iného aj vo vysokej peci. Koks pripravený z uhlia je sivý, tvrdý, pórovitý a jeho výhrevnosť je 29,3 MJ/kg.
[upraviť] Škodlivé účinky spaľovania uhlia
Pri spaľovaní uhlia vzniká oxid uhličitý spolu s premenlivých množstvom oxidu siričitého v závislosti od kvality spracovávaného uhlia. Oxid siričitý reaguje s vodou za vzniku kyseliny siričitej. Ak sa dostane do atmosféry, reaguje s vodnou parou a vznikajú kyslé dažde. Emisie z uhoľných elektrární predstavujú najväčší umelý zdroj oxidu uhličitého, čím výrazne prispievajú ku globálnemu otepľovaniu. Moderné elektrárne využívajú mnohé techniky na obmedzenie škodlivosti odpadných látok. Napriek tomu, že sú tieto techniky v niektorých krajinách už široko využívané, sú stále pomerne drahé. Uhlie obsahuje aj mnoho toxických prvkov vrátane arzénu a ortuti, ktoré sú veľmi nebezpečné v prípade, že sa dostanú do ovzdušia. Uhlie obsahuje stopové množstvo uránu, tória a iných prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych nuklidov. Aj keď sú tieto prvky v uhlí len stopovými nečistotami, tak spôsobujú, že v okolí uhoľných elektrární je úroveň rádioaktívneho žiarenia často vyššia než v okolí atómových elektrární.
[upraviť] Požiare uhlia
Vo svete existuje mnoho požiarov uhlia, ktoré nie je možné zahasiť, pretože uhlie horí pod zemským povrchom. Požiare uhlia môžu spôsobiť prepady pôdy a vznikajúce spaliny sú životunebezpečné. Okrem toho môžu požiare prestupovať prasklinami na povrch a vytvárať tak povrchové. Požiare uhlia spália v Číne ročne 120 miliónov ton uhlia, z ktorého vznikne 360 miliónov ton oxidu uhličitého, čo predstavuje 2–3 % jeho ročnej svetovej produkcie z fosílnych palív.
V minulosti sa verilo, že austrálska Horiaca hora (Burning Mountain) je činná sopka, až neskôr sa zistilo, že ide o uhoľný požiar, ktorý horí už viac ako 5000 rokov.
[upraviť] Náleziská v SR
Na Slovensku sa najväčšie náleziská uhlia nachádzajú v okolí Prievidze, Novák, Handlovej a Veľkého Krtíša.
[upraviť] Iné projekty
Wikicitáty ponúka citáty od alebo o Uhlie
Commons ponúka multimediálne súbory na tému Uhlie
