Aktualnie online
· Gości online: 3

· Użytkowników online: 0

· Łącznie użytkowników: 6,299
· Najnowszy użytkownik: rorsweems
Wyszukiwarka Kategoria
Charakterystyka paliw stosowanych w energetyce










Charakterystyka paliw stosowanych w energetyce





































Do najpopularniejszych paliw stosowanych w energetyce zaliczamy:

węgiel kamienny i brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
paliwa jądrowe

Paliwa te są to nośniki energii pierwotnej. Dostępność tych paliw w świecie jest ograniczona.
Źródłem poważnego zagrożenia dla atmosfery są procesy spalania paliw, a wśród nich spalanie węgla w paleniskach komunalnych oraz w środkach transportu.
Pojazdy samochodowe stanowią, obok zakładów przemysłowych, źródło znacznej emisji tlenków azotu, których stężenie w spalinach może wahać się od 100 do 1500 mg/m3. W Polsce emisja uciążliwych dla środowiska zanieczyszczeń wynosiła 2,3 mln ton pyłów i 3,4 mln ton substancji gazowych (w tym 2,3 mln ton SO2).
Jako najbardziej reprezentatywnym czynnikiem degradacji środowiska są związki siarki. Zanieczyszczenia atmosferyczne powodują gazowe związki siarki SO2 , SO3,H2 S , kwas siarkowy H2 SO4 i siarczany różnych metali.
Dwutlenek siarki jest bezbarwnym, silnie toksycznym gazem o duszącym zapachu .Wolno rozpuszcza się w atmosferze ze względu na duży ciężar właściwy . Powstaje m .in. w wyniku spalania zanieczyszczonych siarką paliw stałych i płynnych ( np. węgla , ropy naftowej) w silnikach spalinowych , w elektrociepłowniach , elektrowniach cieplnych .
Największy udział emisji SO2 ma przemysł paliwowo-energetyczny . Opalana węglem (zwykle zanieczyszczonym ) elektrownia o mocy 1000MW emituje do atmosfery w ciągu roku 140 000 ton siarki , głównie w postaci SO2.
Dwutlenek siarki utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i w tym czasie może się przemieścić na bardzo duże odległości. Dwutlenek siarki należy do szczególnie szkodliwych substancji. Jest on silnie toksycznym gazem, działającym na świat roślinny i zwierzęcy, niszczący budynki, konstrukcje i urządzenia, niezwykle szkodliwy jest także dla ludzi- wywołuje silne podrażnienia oczu, nosa, gardła i dróg oddechowych połączone z dokuczliwym kaszlem. Jeżeli uwzględni się, że potrzeby energetyczne Polski w roku 2000 będą wymagały spalania blisko 250 mln ton węgla kamiennego i ok. 62 mln ton węgla brunatnego rocznie to, ze względu na zasiarczenie tych paliw, wielkość emisji SO2 osiągnie wartość rzędu 10 mln ton rocznie.



Paliwa stosowane w energetyce możemy podzielić na paliwa:


- stałe
- ciekłe
- gazowe
- rozszczepialne





Paliwa stałe

Do paliw stałych zalicza się :
węgiel kamienny i brunatny
torf i drewno
koks i półkoks
brykiety


Węgiel

Węgiel to kopalina pochodzenia organicznego, utworzona głównie z biomasy roślin lądowych (od mchów do drzew włącznie), które przed milionami lat w okresie geologicznym karbonu i permu, w drodze fotosyntezy, pobrały z atmosfery dwutlenek węgla i wykorzystując energię promieniowania słonecznego padającego na ziemię w tamtych zamierzchłych epokach, wbudowały zawarty w asymilowanym CO2 węgiel pierwiastkowy w złożone związki organiczne składające się na ich biomasę. Z biegiem czasu, umierające rośliny tworzyły grube pokłady biomasy, które następnie na skutek procesów erozyjnych i górotwórczych przykryte zostały wierzchnimi warstwami geologicznymi. W wyniku złożonych procesów chemicznych zachodzących w warunkach wysokiego ciśnienia spowodowanego naciskającą na pokłady biomasy roślinnej warstwą górotworu, nastąpił tzw. Proces uwęglania czyli wzbogacenia biomasy w węgiel pierwiastkowy. Z biomasy najpierw powstawał torf. W skutek dalszego uwęglania torf przekształca się w węgiel brunatny, a następnie w węgiel kamienny. Najstarsza i najbardziej uwęglona forma węgla kamiennego to antracyt.
W Polsce można spotkać wszystkie z wyżej wymienionych paliw węglowych. To, czy w danym miejscu występuje torf, czy węgiel brunatny, czy też kamienny zależy od wieku danej formacji geologicznej.

Węgiel kamienny wydobywa się w Polsce w kopalniach głębinowych. Pionowe szyby umożliwiają dowóz górników do położonych na znacznych głębokościach pod ziemią złóż węgla i wywóz urobku na powierzchnię. Na świecie spotyka się również płytko położone pokłady węgla kamiennego, których eksploracja możliwa i opłacalna jest metodą odkrywkową.
Węgiel brunatny, zarówno w Polsce jak i na świecie wydobywa się wyłącznie metodą odkrywkową.
Światowe zasoby węgla kamiennego i brunatnego szacuje się na ponad 1 bilion ton (w tym 520 mld ton węgla kamiennego i 524 mld ton węgla brunatnego). Zasoby węgla kamiennego i brunatnego w Polsce stanowią około 7% zasobów światowych. Jest to ilość znacząca zważywszy, że w naszym kraju żyje tylko ok. 0,7% ludności świata, a wytwarzany w Polsce produkt stanowi 0,8% produktu światowego.
Roczne zużycie węgla w Polsce kształtuje się obecnie na poziomie 110 mln ton węgla kamiennego (w tym 18 mln ton węgla koksowego) i 64 mln ton węgla brunatnego. Stanowi to odpowiednio 0,4% i 0,5% krajowych zasobów.
Około połowy węgla kamiennego (45% całkowitego zużycia) zużywa się w naszym kraju do produkcji energii elektrycznej. Praktycznie cały wydobywany w Polsce węgiel brunatny (kopalnie odkrywkowe) zużywany jest w sąsiadujących z kopalniami elektrowniach dla produkcji energii elektrycznej.
Przemysł węglowy w Polsce rozwinął się głównie na Śląsku, gdyż tam właśnie znajdują się najbogatsze zasoby węgla kamiennego. W przeszłości przemysł węglowy był podstawą i dumą naszej gospodarki. Do dziś stanowi on podstawę tzw. “bezpieczeństwa energetycznego” naszego kraju. Nie mniej to “ukochane dziecko” przysparza coraz więcej kłopotów. Z czasem, ilość łatwo dostępnych zasobów węgla w Polsce zmniejszyła się, a koszty wydobycia znacząco wzrosły. W tej sytuacji coraz trudniej jest konkurować polskim kopalniom z zagranicznymi producentami węgla, którzy wydobywają węgiel przy nieporównanie niższych kosztach niż w Polsce.

Charakterystyka węgla jako paliwa

W paliwie węglowym (tzw. węglu surowym wydobywanym w kopalni) wyróżnić można takie składniki jak: substancja palna, substancja mineralna (popiół) i wilgoć (w postaci higroskopijnej oraz zwyczajnej wody). Skład chemiczny substancji palnej oraz zawartość popiołu i wilgoci w węglu przesądzają o jego typie i jakości. Na substancję palną, która w przypadku węgla bardzo niskiej jakości stanowi zaledwie 50% jego masy, składają się takie pierwiastki chemiczne jak węgiel, wodór i siarka. Zawartość pierwiastka węgla w substancji palnej paliwa węglowego zależy od jego wieku geologicznego i wynosi ok. 70% dla węgla brunatnego, 82% dla węgla kamiennego i aż 94% dla antracytu. Średnia wartość opałowa węgla kamiennego spalanego w polskich elektrowniach wynosi 21,4 MJ / kg, a węgla brunatnego 8,5 MJ / kg.
Węgiel jest paliwem kłopotliwym w transporcie i użytkowaniu. Nadaje się głównie do spalania w elektrowniach i elektrociepłowniach w kotłach parowych o dużej mocy
(200 – 500 MW) i wysokiej sprawności dochodzącej do 90%. Technika spalania węgla nie jest łatwa. Wysokosprawne paleniska węglowe to paleniska zasilane pyłem węglowym. W takie właśnie paleniska wyposażane są kotły w elektrowniach. Dlatego przed wprowadzeniem węgla do paleniska poprzez palnik trzeba go rozdrobnić na pył. Potrzeba na to wydatkować pewną ilość pieniędzy i energii.
Zawartość siarki w węglu kamiennym
Siarka jest jednym z pierwiastków palnych występujących w węglu. Jej zawartość w węglu z różnych złóż na świecie waha się od 0.4% do 3.5%
Średni udział siarki w polskich węglach wynosi około 1,1% . Dla około 70% zasobów udział siarki mieści się poniżej średniej.
W porównaniu z węglami z innych złóż polskie węgle charakteryzują się korzystnym udziałem siarki nieograniczonej w węglu co pozwala na jej wydzielenie w procesach przeróbki mechanicznej i obniżenie stopnia zanieczyszczenia węgla od 40 do 60 %.
Użytkowanie węgli gorszej jakości wiąże się z rozbudową zakładów wzbogacania węgla . Wzbogacanie węgla polega na płukaniu , sortowaniu i usuwaniu pirytów z węgla .Opłacalne jest wzbogacanie bezpośrednio przy kopalni najbardziej zapopielonych i zasiarczonych węgli.
Tracąc około 5 % energii chemicznej węgla można przez wzbogacenie wydzielić około 2/3 całkowitej zawartości siarki. Odpady wzbogacenia powinny być spalane w kotłowniach wyposażonych w instalację odsiarczania spalin.
Obniżenie zawartości popiołu w węglu energetycznym o 10% przynosi efekty energetyczne w postaci bezwzględnego zwiększenia sprawności energetycznych o 2% i bezwzględnego zmniejszenia zużycia energii na potrzeby własne o 1-2% .możliwe jest również odzyskanie w istniejących elektrowniach opalanych węglem kamiennym około 1GW mocy dyspozycyjnej utraconej na skutek złej jakości węgla .Wzbogacenie węgla energetycznego metodami przeróbki mechanicznej jest obecnie w kraju najbardziej efektywnym ekonomicznie sposobem zmniejszania emisji tlenków siarki i pyłów.





Zawartość siarki w węglu brunatnym
Węgiel brunatny zwiera stosunkowo dużą zawartość siarki , ze względu na to stwarza nie mniejsze niż w przypadku węgla kamiennego zagrożenie powietrza atmosferycznego. Ilość siarki w odniesieniu do energii chemicznej węgla brunatnego waha się w granicach 0,6-1,6 g/MJ .
Rozwój odkrywkowego górnictwa węgla brunatnego stanowi poważne zagrożenie dla środowiska naturalnego .
Powstanie w sąsiedztwie odkrywek głębokich lejów depresyjnych o znacznym zasięgu powoduje zagrożenie produkcji rolnej na skutek obniżenia się poziomu wód gruntowych i wymaga budowy rozległych sieci wodociągowych.
Niska wartość opałowa węgla brunatnego jest przyczyną powstawania znacznych ilości odpadów paleniskowych (żużla i popiołu ) , których składowanie staje się problemem i zagrożeniem dla środowiska naturalnego człowieka .
Podczas eksploatacji złoża pozostaje dużo skały płonej, tj. nie zawierającej poszukiwanego surowca. Składa się ją na hałdach kopalnianych.
Hałdy kopalni rud metali zawierają zazwyczaj dużo tzw. metali ciężkich, szkodliwych dla człowieka i wielu innych organizmów. Czasem rudy metali trzeba wzbogacać metodą flotacji, tzn. przepłukiwania drobno zmielonej rudy za pomocą piany. Osad (szlam) pozostały po flotacji zawiera zwykle dużo metali ciężkich, podobnie jak zużyta woda.
Drążąc szyby kopalni przecina się warstwy wodonośne. Woda grozi zalaniem kopalni, trzeba ją ciągle wypompowywać. Woda z dużych głębokości zawiera zwykle sól. Jest odprowadzana do rzek i powoduje ich zasolenie.
Podczas eksploatacji złóż metodą odkrywkową (zrywanie wierzchnich warstw ziemi, aby przedostać się do rudy - po co się wysilać, kopać, pilnować szybów, itd.) marnowane są wielkie ilości gleby, nierzadko żyznej. W krajach rozwiniętych gospodarczo (np. Niemcy) zerwaną ziemię składuje się w odpowiednich warunkach, aby po zakończeniu eksploatacji z powrotem ją położyć na miejsce - gleba kształtuje się ok. 200 lat! Nie można jej marnować! Usypuje się ogromne hałdy ze skały płonej, w podłożu zostaje olbrzymia niecka. Spływa do niej woda z przeciętych warstw wodonośnych, wskutek czego obniża się poziom wód gruntowych.
Zabiegi służące przyspieszeniu odradzania się przyrody na terenach zniszczonych przez przemysł i gónictwo nazywamy rekultywacją. Na hałdy nawozi się warstwę Ziemi, wysiewa odpowiednie gatunki roślin zielnych i sadzi drzewa. Najlepiej nadają się do tego robinie akacjowe i olsze, bowiem ich korzenie współżyją z bakteriami wiążącymi azot.


Inne paliwa stałe stosowane w energetyce.
Torf i drewno mają niewielkie znaczenie w krajowym bilansie paliw stałych. Ich pozyskanie i użytkowanie ma zasięg lokalny. Zużycie drewna i jego odpadów wynosi obecnie około 4 mln m3/rok, a zużycie torfu około 0,2 mln t/rok.. Należy dążyć w przyszłości do wyeliminowania drewna jako materiału opalowego. Torf występuje w torfowiskach na powierzchni ziemi w warstwach o grubości 0,5-3 m. Przed eksploatacją torfowisko podlega odwodnieniu. Wilgoć torfu w stanie świeżo wydobytym dochodzi do 90%, w stanie powietrzno suchym wynosi około 25% Wartość opałowa podsuszonego torfu mieści się w granicach od 11300-15900 kJ/kg. Torf suszy się w sposób naturalny. Do celów opalowych torf formuje się w postaci brykietów.
Uważa się, że torf powinien być zużywany do celów nie energetycznych jako nawóz, materiał izolacyjny lub surowiec do produkcji farb.
Koks stanowi podstawowe przetworzone paliwo stale w podsystemie paliw stałych.
Z jednej tony węgla koksowego otrzymuje się w koksowni około 750 kg koksu , około 13,4 kmol (300 m3) gazu koksowniczego , około 35 kg smoły, 25 kg amoniaku i 11 kg benzolu.
Rozróżnia się następujące rodzaje koksu: wielkopiecowy (meta1urgiczny), odlewniczy, koks dla potrzeb chemicznych, generatorowy, opalowy. Zapotrzebowanie na koks jest narzucone przede wszystkim przez produkcję surówki .Przemysł zużywa 60% produkcji koksu ( w tym hutnictwo 40% ) gospodarka bytowo-komunalna 25% produkcja koksu była przeznaczona na eksport.

W brykietowniach węgiel podlega suszeniu i prasowaniu w postaci kostek.
W zależności od masy pojedynczego brykietu rozróżnia się dwa ich asortymenty: gruby i drobny .Każdy sortyment podzielony na pięć klas w zależności od wartości opałowej i zawartości popiołu w stanie roboczym.
Wartość opałowa brykietów jest zawarta w granicach 26800-23500 kI/kg.


Paliwa ciekłe:

Podobnie jak węgiel, ropa naftowa powstała z substancji organicznej nagromadzonej przed milionami lat z tą różnicą, że w przypadku ropy naftowej jest to substancja utworzona z biomasy glonów i niższych gatunków żyjących istot wodnych (planktonu), jaki w pewnej mierze ze zwierząt o wyższym stopniu rozwoju. Organicznym materiałem wyjściowym w powstawaniu ropy naftowej były w przeważającej mierze tłuszcze i białko oraz pozostałości bakterii biorących udział w procesie przemian materii organicznej.
Ropę naftową wydobywa się wiercąc w ziemi otwory, tzw. odwierty, na głębokość 1 km i więcej. Miejsca prawdopodobnego zalegania złóż ropy naftowej wyszukiwane są przez geologów. Rozwój technik poszukiwania złóż pozwala na coraz precyzyjniejszą identyfikację miejsc występowania i wielkości zasobów. Tak samo rozwija się technika wierceń. Początkowo poszukiwania i wiercenia prowadzono wyłącznie na lądach. Okazało się jednak, że część światowych zasobów ropy zalega w obszarach szelfów mórz i oceanów.
Ropa naftowa występuje w Polsce na Podkarpaciu w okolicach Krosna i Jasła. Pewne zasoby zalegają również w szelfie morza Bałtyckiego . Zasoby ropy naftowej w Polsce są niewielkie i dlatego krajowe wydobycie ropy w ilości ok. 300 tys. ton zaspokaja zaledwie 2% potrzeb krajowych . Tak więc przerabiana w Polsce ropa naftowa prawie w całości pochodzi z importu ( głównie z Rosji ) .
W Polsce istnieją dwie duże i pięć małych rafinerii ropy naftowej przetwarzających ogółem ok. 15 mln. ton ropy rocznie .
Ropa naftowa nie nadaje się do bezpośredniego zastosowania technicznego jako paliwo . Po wydobyciu z otworu wiertniczego jest ona oczyszczana z zanieczyszczeń mechanicznych , a następnie oddziela się od niej wartościowe i łatwo wrzące składniki : propan , butan i benzyny . Pozostałość podlega w rafineriach stopniowej destylacji ( w maksymalnej temperaturze ok. 400 oC ) na szereg gazów i olejów . W drugim etapie procesu destylacji trudno wrzące pozostałości poprzez tzw. kranking rozkłada się na węglowodory lekkie . Końcowymi produktami rafinerii są takie paliwa ciekłe jak benzyny , oleje opałowe , oleje napędowe , nafta . Są to mieszaniny węglowodorów ciekłych o wartości opałowej ok. 42 MJ / kg paliwa . Paliwa ciekłe są więc ok. dwa razy “mocniejszymi paliwami” od węgla kamiennego , a poza tym są one łatwe do transportowania .
Ciekłe paliwa ropo – pochodne przewożone są przeważnie w cysternach samochodowych lub kolejowych .
Paliwa ciekłe dzięki swoim właściwościom fizyko – chemicznym doskonale nadają się do zasilania silników spalinowych . Znalazły dlatego powszechne zastosowanie w transporcie – samochodach , statkach , samolotach .
Paliwa ciekłe stosuje się też do opalania kotłów .
Paliwa ciekłe znalazły również szerokie zastosowanie w szeregu urządzeń technologicznych jak suszarnie, przemysłowe piece grzewcze , wytwornice pary , itp.
Paliwa ciekłe mają liczne zalety , których brakuje paliwom stałym . Ich wydobycie , transport lądowy , przerób i użytkowanie magą być całkowicie zautomatyzowane.
Paliwa te nie zawierają popiołu , a ich dużą zaletą jest możliwość eliminacji z nich związków siarki .
Transport rurociągowy paliw ciekłych nie wpływa również szkodliwie na środowisko , ponieważ awarie rurociągów zdarzają się bardzo rzadko i mają charakter lokalny Istnieje jedynie obawa przed zanieczyszczeniem mórz w przypadku wydobywania ropy naftowej na szlifach i w razie awarii dużych zbiorników .
W procesie destylacji ropy naftowej prawie cała siarka przechodzi do produktów najcięższych , których znaczna część wchodzi w skład ciężkich olejów opałowych.
W zasobach światowych przeważa ropa zasiarczona zawierająca 1,5-1,6 % siarki .
Ciężkie oleje opałowe otrzymywane z tej ropy zawierają 3-4% siarki. W przeliczeniu na jednostkę energii chemicznej jest to jednak dwa razy mniej niż dla najbardziej zasiarczonych węgli kamiennych i brunatnych .Istnieje na świecie kilka metod odsiarczania oleju opałowego , przy czym koszt odsiarczania nie przekracza kilku dolarów na 1 tonę oleju .
Trudności importowe wynikające ze stosunkowo szybkiego wyczerpywania się
światowych zasobów ropy wpływają na ograniczenie w użytkowaniu oleju opałowego.
Na ilość przerobionej ropy wpływa zapotrzebownie na olej napędowy . Oleje opałowe stanowią produkt uboczny. Dlatego olej opałowy powinni otrzymywać przede wszystkim ci użytkownicy, którzy ze względów technologicznych nic mogą zużywać paliw stałych, w drugiej zaś kolejności odbiorcy wykazujący się dużą efektywnością ekonomiczną jego użytkowania. W niektórych przypadkach o celowości zastosowania oleju niskosiarkowego powinny decydować względy ochrony środowiska.
Pewne ilości oleju opałowego są również przewidywane do opalania kotłów szczytowych w elektrociepłowniach i ciepłowniach, do ogrzewania indywidualnego oraz w rolnictwie do opalania szklarni.
Użytkowanie benzyny silnikowej stanowi źródło emisji do otoczenia tlenków węgla i azotu, związków ołowiu i węglowodorów. Emisja tlenków węgla i azotu wpływa na podwyższenie ich koncentracji w powietrzu wywołanej użytkowaniem paliw stałych .
Związki ołowiu akumulują się w glebie i przedostają się do cieków wodnych, a
następnie za pośrednictwem roślin i zwierząt wchodzą w skład środków
żywnościowych ujemnie wpływając na organizm człowieka. Skuteczne ograniczenie emisji tlenków węgla i azotu można uzyskać poprzez katalityczne dopalanie gazów spalinowych. Dopalania katalitycznego nie można jednak stosować, jeżeli do benzyny dodaje się związki ołowiu jako dodatki antydetonacyjne. Istnieją możliwości podniesienia w pewnych granicach liczby oktanowej benzyny bez stosowania szkodliwych ekologicznie związków ołowiu. Zależy to jednak w pewnym stopniu od rodzaju ropy naftowej i wymaga trudnych oraz kosztownych zabiegów technologicznych w procesie jej przerabiania . Stosowanie benzyny bezołowiowej wymaga oprócz tego zastosowania szlachetniejszych gatunków stali oraz zmian konstrukcyjnych w celu przystosowania silnika do paliwa o innych własnościach . Wprowadzenie benzyny bezołowiowej może poza tym spowodować wzrost jej jednostkowego zużycia . Wpływa to na zwiększenie ceny samochodów i kosztów eksloatacji .
W dalszej perspektywie substytutem produktów naftowych przeznaczonych dla transportu samochodowego może być samochód elektryczny.



Paliwa Gazowe

Gaz ziemny przeważnie towarzyszy pokładom ropy naftowej , ale również występuje samodzielnie . Opinie na temat pochodzenia geologicznego gazu ziemnego nie są w pełni zgodne . Jedna z hipotez głosi , że jego pochodzenie geologiczne jest identyczne jak pochodzenie złóż ropy naftowej . Taka sama jak dla ropy jest również technika poszukiwań złóż gazu i wierceń . W złożach gaz znajduje się pod znacznym ciśnieniem , to też sam wydobywa się odwiertem na powierzchnię ziemi . Po wydobyciu surowy gaz jest przeważnie zanieczyszczony ciałami stałymi ( rozdrobniony piasek lub glina ) i ciekłymi ( resztki ropy naftowej – węglowodory ciekłe i woda ) . Przed wprowadzeniem go do rurociągu przesyłowego poddawany jest oczyszczeniu .
Złoża gazu ziemnego w Polsce występują w podkarpackim rejonie roponośnym ( gaz mocny – ok. 90% metanu ) oraz na terenach zachodnich ( tzw. gaz ziemny zaazotowany o zawartości ok. 50% metanu i 50% azotu ) . Zasoby i wydobycie gazu ziemnego są niewystarczające dla zaspokojenia krajowego zapotrzebowania na to paliwo. W Polsce wydobywa się ok. 2 mld m3 gazu ziemnego wysokometanowego i 2,8 mld m3 gazu ziemnego zaazotowanego. Około 7 mld m3 wysokometanowego gazu ziemnego importuje się z Rosji. Dzięki budowie nowego rurociągu w nadchodzących latach import rosyjskiego gazu ma znacznie wzrosnąć.
Gaz ziemny jest “najbardziej komfortowym” paliwem dla wszelkich stacjonarnych urządzeń energetycznych takich jak np.: kotły (szczególnie małej mocy, ale i te duże, energetyczne), turbiny, suszarnie, przemysłowe piece grzewcze, kuchnie domowe. W niektórych względy technologiczne lub techniczne sprawiają, że innego paliwa niż gazowe po prostu nie da się zastosować. Tak jest np. przy produkcji żarówek lub w przypadku turbin gazowych. Walory gazu to łatwość i wygoda transportu (rurociągami), łatwość sterowania i automatyzacji procesu spalania oraz, co chyba najważniejsze, możliwość osiągnięcia wyższych wskaźników sprawności energetycznej w porównaniu z urządzeniami zasilanymi innymi paliwami.
Dlatego w państwach, w których ogólna efektywność energetyczna (wyrażona ilością wyprodukowanych dóbr na jednostkę zużytej energii) jest wysoka, udział zużycia paliw gazowych w strukturze zużywanej energii jest z reguły znaczący. Polska powinna dążyć do zwiększenia udziału gazu w strukturze zużywanej w kraju energii pierwotnej.
Gaz ziemny jest paliwem pierwotnym , którego koszty pozyskania i użytkowania są najmniejsze. Również pod względem ekologicznym jest to paliwo najkorzystniejsze.
Związki siarki dają się z niego usunąć , a przy jego spalaniu wytwarza się mniej tlenków azotu niż przy spalaniu jakiegokolwiek innego paliwa.
Jedyną wadą gazu ziemnego jest trudność w magazynowaniu go przy parametrach otoczenia .
Dlatego gaz ziemny można właściwie zużywać tylko tam , dokąd jest doprowadzony za pomocą rurociągów.
Przy podejmowaniu decyzji o wyborze nośnika energii warto pamiętać, że nasze dzieci i wnuki będą żyły w takim środowisku jakie im pozostawimy. Świadomość tego faktu kieruje nas znowu w stronę gazu ziemnego. Jest on bowiem nośnikiem, który od momentu wydobycia do momentu spalenia najmniej obciąża środowisko, w którym żyjemy. W spalinach powstałych po spaleniu gazu ziemnego nie ma tlenków siarki - uważanych za główną przyczynę kwaśnych deszczów, nie ma również pyłów czy fluorytów. Każdy z nas słyszał zapewne o tzw. efekcie cieplarnianym, powodującym zmiany w atmosferze Ziemi. Również na tym polu gaz ziemny jest paliwem ze wszech miar pożądanym. Przy spalaniu gazu ziemnego powstaje bowiem 1,3 razy mniej CO2 niż przy paliwach płynnych i dwa razy mniej niż przy paliwach stałych.


Paliwa rozszczepialne


W elektrowni jądrowej następuje w procesie rozszczepiania jąder atomów uranu, plutonu lub toru wyzwolenie energii cieplnej, którą wykorzystuje się do wytworzenia pary wodnej. Energia cieplna tej pary zostaje przemieniona w energię mechaniczną w procesie rozprężania pary zachodzącego w turbinie, a dalej następuje przemiana energii kinetycznej w energię elektryczną w napędzanym przez łopatki turbiny generatorze prądu.
Reakcja rozszczepienia jądra uranu, plutonu lub toru następuje wówczas gdy po zderzeniu neutronu z jądrem pierwiastka następuje pochłonięcie neutronu. W wyniku rozszczepienia jądra pierwiastka ciężkiego (jakim jest uran, pluton i tor) powstają dwa jądra pierwiastków lżejszych, wydzielając w skutek ubytku masy energię cieplną i wyzwalając od 0 do 8 neutronów. Wykorzystanie tej energii cieplnej jest celem eksploatacji reaktorów energetycznych,. Część pozostałej energii wydziela się w postaci promieniowania gama, dalsza jej część wydziela się z opóźnieniem jako promieniowanie beta i gama produktów rozszczepienia. Tak właśnie uzyskiwana jest energia z paliw rozszczepialnych.
Normalnie pracująca elektrownia jądrowa nie produkuje popiołów ani pyłów i nie wydala gazów spalinowych. Wprowadza do środowiska mniejsze ilości substancji radioaktywnych niż elektrownia węglowa i to głównie w postaci nie reagujących chemicznie gazów szlachetnych: 85 Kryponu i 133 Xenonu. Oprócz energii elektrycznej produkuje, jak każda elektrownia, ciepło odpadowe. Jest to czysta energetyka, prawie zupełnie nieszkodliwa dla środowiska. Elektrownia jądrowa o mocy 1000 MW(e) zużywa około 80 kg uranu dziennie, a rocznie produkuje około 30 t wysoko radioaktywnych odpadów w postaci zużytego paliwa.
Sprawność przetwarzania energii cieplnej w elektryczną w elektrowniach węglowych dochodzi do 39%, podczas gdy w elektrowniach jądrowych jest niższa i wynosi około 30%. Zależy to przede wszystkim od temperatury i ciśnienia pary poruszającej turbiny. Różnica nie jest duża i w obu przypadkach, jeżeli siłownia wytwarza tylko energię elektryczną, około 2/3 przetwarzanej energii pierwotnej to ciepło odpadowe. Najlepiej zużyć je w innych procesach technologicznych lub do ogrzewania pomieszczeń. Dlatego budowane są elektrociepłownie, które są dużo bardziej ekonomiczne.
W reaktorach energetycznych typu PWR (z wodą pod ciśnieniem), takich które pracują w większości elektrowni jądrowych na świecie i które miały być zainstalowane w Polsce, istnieją 4 bariery zabezpieczające przed uwalnianiem się substancji radioaktywnych. Normalnie pracująca elektrownia jądrowa wprowadza do otoczenia gazy szlachetne ( 85 Kryptonu i 133 Xenonu) oraz Jodu. Przy czym uwzględniając maksymalne dopuszczalne stężenie tych radionuklidów w powietrzu, objętość powietrza potrzebna do rozcieńczenia ilości rocznie produkowanych przez jedną elektrownie do poziomu dopuszczalnego wynosi około 5.5 x 10 10 m 3 , natomiast objętość powietrza potrzebna, by rozcieńczyć do dopuszczalnego poziomu stężenie dwutlenku siarki wydzielanego rocznie w gazach odlotowych elektrowni węglowej takiej samej mocy wynosi około 4.3 x 10 15 m 3 czyli jest to prawie 100 000 razy więcej. Na przykładzie Francji widać najwyraźniej, że rozwój energetyki jądrowej sprzyja środowisku.
Głównym problemem związanym z eksploatacją elektrowni jądrowych i ochroną środowiska, jest unieszkodliwianie i składowanie odpadów promieniotwórczych.
Odpady towarzyszące produkcji przemysłowej stają się zmorą ludzkości. W Polsce stałych odpadów przemysłowych, uciążliwych dla środowiska, w 1995 roku było 123 mln ton, a nagromadzonych odpadów ponad 1.9 mld ton. Zawierają one wiele toksycznych (m.in. rakotwórczych) związków chemicznych i ciężkich metali. Szkodliwe substancje wymywane przez deszcze przedostają się do wód powierzchniowych i gruntowych, dewastują środowisko oraz zagrażają zdrowiu i życiu ludzi. Objętość nieczyszczonych ścieków przemysłowych i komunalnych odprowadzonych w 1995 roku do wód powierzchniowych przekroczyła 1 mld m 3 . Większość tych odpadów jest traktowana beztrosko, bez żadnych zabezpieczeń. Na tym tle zestalone w betonie lub asfalcie i zamknięte w metalowych beczkach nisko i średnioaktywne odpady promieniotwórcze stanowią nieistotne zagrożenie.
Wypalone paliwo jądrowe jest przechowywane przez około 10 lat w basenach wodnych na terenie elektrowni. W tym czasie znacznie maleje aktywność produktów rozszczepienia i ilość wydzielanego ciepła. Następnie zużyte paliwo może ulec przeróbce polegającej na odzyskaniu pozostałego w nim uranu oraz wytworzonego plutonu. Obecnie, wobec niskich cen uranu i wielkich zapasów broni jądrowej, taka przeróbka się nie opłaca, toteż paliwo jest składowane w suchych przechowalnikach w celu uniknięcia korozji, gdzie czeka na ewentualne zmiany na rynku paliw jądrowych. Dotychczas tylko w Szwecji, Kanadzie i w Szwajcarii podjęto decyzje o ostatecznym zagospodarowaniu wypalonego paliwa.
Najlepszym zabezpieczeniem wysokoaktywnych produktów rozszczepienia jest ich zeszklenie i umieszczenie w pojemnikach z nie oddziałujących chemicznie materiałów, które z kolei, otoczone warstwą gliny nie przepuszczającej wody są składowane na dużych głębokościach pod ziemią lub wewnątrz gór. Taka procedura sprowadza praktycznie do zera prawdopodobieństwo przedostania się substancji radioaktywnych do biosfery.
Awarie reaktorowe
W reaktorze energetycznym nie może nastąpić wybuch jądrowy. Nie może rozwinąć się tak szybko przebiegająca łańcuchowa reakcja rozszczepienia, jak to ma miejsce w bombie atomowej. Przyczyną jest małe wzbogacenie paliwa jądrowego w rozszczepialny 235 U. W naturalnym uranie jest go 0.7%, w paliwie reaktorowym rzadko więcej niż 4%, natomiast w bombie atomowej znacznie powyżej 90%. Żadne zmiany konfiguracji elementów paliwowych w reaktorze, żadna akcja terrorystyczna, żadna katastrofa niszcząca budynek reaktora nie może spowodować wybuchu jądrowego. Zdarzają się jednak awarie reaktorów energetycznych, z których najgroźniejsze polegają na uszkodzeniu rdzenia reaktora, co może doprowadzić do wydostania się substancji promieniotwórczych do otoczenia. Promieniowanie radioaktywne jest groźne dla wszystkich organizmów, wywołuje bowiem zmiany w materiale genetycznym. U człowieka zmiany te mogą być przyczyną białaczki lub rozwoju raka.
Rozwiązania projektowe zapewniają, przy właściwej eksploatacji, ograniczenie do minimum możliwości awarii obejmującej swymi skutkami otoczenie elektrowni jądrowej.
Nim zaczęto przeciwdziałać skażeniom, na świecie miało miejsce wiele katastrof, których skutki dotknęły nasze środowisko czy też ludzi przebywających w pobliżu katastrofy.
Reasumując:
Wady energetyki jądrowej to :
Kłopotliwy problem składowania i zagospodarowywania radioaktywnych odpadów, powstających z reaktora jądrowego.
Możliwość skażenia wód, powietrza i gleb znajdujących się w rejonie składowania odpadów.
W przypadku awarii reaktora zagrożenie skażenia radioaktywnego.
Natomiast do niewątpliwych korzyści czerpanych z reaktora atomowego zaliczymy to, że:
Nie emituje pyłów oraz szkodliwych gazów, przez co w minimalnym stopniu degraduje środowisko.
Eliminuje problemy usuwania i składowania lotnych popiołów.
Wielokrotne zmniejszenie ilości odpadów i powierzchni ich składowania. /LI>
Ogranicza eksploatację paliw kopalnych .
Nie wymaga hałaśliwych urządzeń do nawęglania.




Energia a środowisko

Szkodliwe oddziaływania na środowisko , jakie powstają w procesach pozyskiwania przetwarzania , przesyłania i użytkowania energii ,są dwojakiego rodzaju:
-naruszenie równowagi ekologicznej na skutek emisji szkodliwych substancji oddziałujących bezpośrednio lub pośrednio na środowisko oraz na skutek odprowadzania ciepła odpadowego
-wyczerpywanie nieodnawialnych zasobów bogactw naturalnych.
Z emitowanych substancji bezpośrednio szkodliwych dla człowieka i przyrody najgroźniejsze są: pyły , tlenki siarki i azotu , tlenek węgla , węglowodory aromatyczne , tlenki ołowiu , substancje silnie trujące . Działają one szkodliwie na zdrowie ludzkie i zaburzają wegetację roślin . Powodują korozję metali oraz niszczenie budowli . Są również przyczyną smogu , częstych mgieł i odpadów.

Używając w rozrzutny sposób energię nie tylko marnuje się surowce, ale także szkodzi się środowisku naturalnemu. A oto kilka przykładów:
 zanieczyszczenie powietrza
Każdy mieszkaniec dużego miasta musiał niejednokrotnie zauważyć, że powietrze bywa czasami brunatno-szare. Jest to tzw. smog, który powstaje przy niesprzyjających warunkach atmosferycznych a spowodowany jest nadmiernym użyciem energii. Przy spalaniu paliw takich jak węgiel czy benzyna powstaje dym, który ulatnia się w powietrze.
Związki chemiczne tworzące dym unoszą się nad miastem stanowiąc zanieczyszczenia, które są niebezpieczne dla nas i środowiska.
Jest wiele miast na świecie, gdzie przynajmniej kilka dni w roku powietrze bywa tak zanieczyszczone, że wszystkie dopuszczalne normy stężeń trujących związków chemicznych bywają kilkakrotnie przekroczone.
kwaśne deszcze
Spaliny samochodowe, dym z fabryk a także z elektrowni węglowych zawierają tlenki siarki i azotu, które to w zetknięciu z wodą w atmosferze zamieniają się w kwas. W ten sposób powstają kwaśne deszcze i śniegi, które spadając na ziemię powodują zakwaszenie gleby, niszczą rośliny i zabytkowe budowle. To właśnie kwaśne deszcze zdegradowały olbrzymie obszary lasów w Sudetach i niektórych regionów Beskidu Śląskiego.
efekt szklarniowy (cieplarniany)
Ludzie używają tak wiele energii, że istnieje niebezpieczeństwo zmiany klimatu na ziemi. A oto jak to może nastąpić:
Powietrze wokół nas zawiera niewidzialne gazy. One utrzymują potrzebne do życia ciepło na ziemi. To tak jak okna pozwalają promieniom słonecznym wejść do środka, ale uniemożliwiają ucieczkę ciepła na zewnątrz. Takim gazem jest głównie dwutlenek węgla ale także metan i tlenki azotu. Spalając węgiel, ropę i gaz dostarczamy do atmosfery duże ilości dwutlenku węgla co może spowodować, że zrobi się zbyt gorąco. To zjawisko nazywamy efektem szklarniowym. Może być ono bardzo niekorzystne. Uprawy i lasy są uzależnione od klimatu, który teraz panuje na ziemi. Co gorsze, efekt szklarniowy może doprowadzić do topnienia lodów na biegunie północnym i południowym a w efekcie do podniesienia poziomu mórz i zalania niektórych obszarów.



Sposoby Przeciwdziałania zagrożeniom ekologicznym ze strony energetyki:

W procesach pozyskiwania paliw pierwotnych i w procesach ich przetwarzania na energię elektryczną i ciepło można wyróżnić następujące cztery sposoby zmniejszania ujemnych skutków ekologicznych :
- usuwanie zanieczyszczeń z paliwa na drodze fizycznej , chemicznej i biologicznej przed spalaniem ,
- zastosowanie czystych technologii spalania
- oczyszczanie spalin po odpłynięciu z komory spalania
- wytwarzanie czystych paliw w procesach zgazowania , odgazowywania lub upłynniania paliw pierwotnych.

Ocena
Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą oceniać zawartość strony

Zaloguj się lub zarejestruj, żeby móc zagłosować.

Brak ocen. Może czas dodać swoją?