Znaczenie paliw w przemyśle energetycznym

Energetyka: dział nauki i techniki zajmujący się pozyskiwaniem, przetwarzaniem, gromadzeniem oraz użytkowaniem różnych form i nośników energii; użyteczne formy energii uzyskuje się w wyniku przetwarzania energii pierwotnych, głownie chemicznej paliw pierwotnych, jądrowych, wód, wnętrza Ziemi, przepływu powietrza, promieniowania Słońca.

Mieszkańcy krajów Europy Zachodniej, Kanady, Stanów Zjednoczonych oraz Japonii, którzy stanowią tylko 12,5% ludności kuli ziemskiej, zużywają aż 60% całej, dostępnej na świecie energii.
Na 87,5% populacji ziemskiej w krajach uboższych, które nie mogą sobie pozwolić na większe zużycie, przypada zatem pozostałe 40%. Większość energii uzyskuje się z paliw pochodzenia organicznego, czyli z węgla, ropy naftowej oraz gazu ziemnego. Paliwa te powstały ze skamieniałych szczątków prehistorycznych roślin i zwierząt; ich zboża są ograniczone i w zastraszającym tempie maleją.
W krajach najbiedniejszych energie pozyskuje się z drewna i odchodów zwierzęcych czyli z surowców, których zasoby są odnawialne, choć mało wydajne, by sprostać oczekiwaniom ludności całego świata.

Węgiel
Około 35% energii na świecie pochodzi z węgla. W przeszłości był on pierwszym paliwem wykorzystywanym na szeroką skalę. Złoża węgla powstały w większości w okresie karbonu, czyli pomiędzy 286 a 360 milionami lat temu. Pochodzą one z rozkładu gigantycznych paproci rosnących na bagnistym podłożu w tropikalnej strefie klimatycznej. W efekcie procesów gnilnych szczątki paproci zmieniają się w torf, który stopniowo twardnieje i przekształca się w węgiel brunatny, a następnie w węgiel kamienny.
Podstawowym składnikiem węgla jest pierwiastek o tej samej nazwie. Najstarsze i najtwardsze antracyty w około 98%, zbudowane są z tego pierwiastka. Najmłodszy, węgiel brunatny, który ma około 1 miliona lat, zawiera go jedynie 30%.
Na świecie pozostały jeszcze bogate złoża węgla. Ocenia się, że stosunkowo niewielkim kosztem można będzie wydobyć około 910 miliardów ton, natomiast przy większych nakładach finansowych, liczba ta może osiągnąć nawet 1800 miliardów. Przy obecnym zużyciu paliw, węgiel powinien nam wystarczyć na około 200 lat.
1. Chiny - 1316 milionów ton
2. USA - 885 milionów ton
3. Indie - 305 milionów ton

Ropa naftowa
Około 40% wytwarzanej na świecie energii pochodzi z ropy naftowej. To cenne paliwo powstało wiele milionów lat temu w wyniku rozkładu planktonu, czyli drobnych morskich organizmów roślinnych i zwierzęcych. Zarówno ropa naftowa jak i gaz ziemny to mieszaniny różnych węglowodorów oraz innych substancji.
Ropa naftowa jest obecnie najważniejszym źródłem energii na świecie. Wygodne w użyciu benzyna oraz olej napędowy są cennym paliwem dla samochodów, wielkich ciężarówek oraz lokomotyw. Ropy naftowej używa się także na szeroką skalę w przemyśle oraz rolnictwie; wyrabia się z niej farby, kosmetyki, lekarstwa, barwniki, nawozy, włókna sztuczne, plastyk oraz gumę syntetyczną. Wiele domów prywatnych oraz budynków publicznych ogrzewanych jest ropą naftową. Zarówno wielkość jak i ilość wydobywanej ropy mierzy się w specjalnych jednostkach - baryłkach. Jedna baryłka stanowi równowartość159 litrów.
Złoża ropy naftowej znajdują się na wszystkich kontynentach, a także pod dnem wszystkich oceanów, jednakże zdecydowana większość skoncentrowana jest w kilku zaledwie miejscach. 65% ropy naftowej należy do krajów Bliskiego Wschodu, a wśród nich bez wątpienia palma pierwszeństwa należy się Arabii Saudyjskiej. Po odkryciu nowych złóż na jej terenie szacuje się, że państwo to posiada około 300 bilionów baryłek ropy naftowej, co stanowi jedną czwartą wszystkich złóż świata.
Doi niewykorzystanych źródeł należą skały bitumiczne, nasiąknięte substancją o właściwościach podobnych do ropy naftowej. Eksperci szacują, że z ich największych złóż w kanadyjskiej prowincji Alberta można uzyskać tyle samo ropy, co z pól naftowych Arabii Saudyjskiej.
Bliski Wschód, Afryka oraz Ameryka Łacińska to trzy obszary na świecie, które produkują więcej ropy naftowej niż są w stanie zużyć. Kraje będące potentatami w tej dziedzinie maja o wiele mniejsze potrzeby niż państwa wysoko rozwinięte, na przykład Stany Zjednoczone, Kanada, Japonia, czy cała Europa.
Różnice w zużyciu oraz produkcji tego cennego paliwa prowadzą do poważnych konsekwencji w życiu politycznym całego świata. Inwazja Iraku na Kuwejt w 1990 roku wywołała natychmiastową reakcję mocarstw światowych, które strzegły swoich interesów w tym rejonie. Zostały zagrożone nie tylko pola naftowe w Kuwejcie i Arabii Saudyjskie, lecz również w rejonie całej Zatoki Perskiej.

Gaz ziemny
Z gazu ziemnego uzyskuje się około 20% wytwarzanej na Świecie energii. Można go znaleźć przeważnie w sąsiedztwie ropy naftowej. Oba te cenne dla współczesnego człowieka surowce powstały w tym samym czasie, w podobnych warunkach. Gaz ziemny składa się głównie z substancji gazowej - metanu.
Największym producentem gazy ziemnego od zawsze był nieistniejący już Związek Radziecki, który w latach 80. produkował rocznie około 650 bilionów m3. Innymi potentatami w wydobyciu gazu ziemnego są USA, Kanada, Holandia oraz Wielka Brytania.
Gaz ziemny wykorzystuje się do produkcji paliw, zarówno do użytku osób prywatnych jak i na skalę przemysłową, jako niezbędny składnik do produkcji detergentów, włókien sztucznych, farb, plastyku, oraz gumy syntetycznej.
Na obszarach ubogich w złoża gazu człowiek sam nauczył się go otrzymywać. W wyniku procesu odgazowywania węgla kamiennego w koksowniach powstaje gaz oraz koks.

Drewno jako opał
Około 14% produkowanej obecnie na świecie energii pochodzi z drewna opałowego, które jest podstawowym paliwem dla około 2 miliardów ludzi zamieszkujących kraje Trzeciego Świata. Konieczność pozyskiwania tak dużej jego ilości stała się przyczyną wycięcia całych połaci lasów. Wprawdzie, w odróżnieniu od węgla kamiennego, ropy naftowej i gazu ziemnego, drewno należy do zasobów odnawialnych, istnieje jednak potrzeba racjonalnego gospodarowania zasobami leśnymi.
Paliwa jądrowe
Tylko 4% wytwarzanej obecnie na świecie energii pochodzi z innych paliw niż drewno i paliwa kopalne. Najważniejszą rolę wśród tych niekonwencjonalnych źródeł energii odgrywają paliwa jądrowe.
Ciepło w reaktorze atomowym uzyskuje się poprzez rozszczepienie jądra atomu radioaktywnego pierwiastka - uranu 235. Uzyskana w ten sposób energia używana jest do produkcji pary wodnej napędzającej turbiny, które wytwarzają energię elektryczną. Uran 235n stanowi tylko 0,7% wszystkich złóż tego pierwiastka. Na całą resztę składa się przede wszystkim uran 238. Prowadzone są jednak prace nad wykorzystaniem uranu 238 do produkcji energii atomowej. Gdyby technologia ta okazała się opłacalna, człowiek będzie mógł korzystać z zasobów naturalnych uranu przez tysiące lat.
Niewątpliwie wykorzystywanie energii jądra atomu ma wiele zalet. Przede wszystkim jest to niezwykle ekonomiczny sposób, ponieważ z 1 tony uranu 235 można uzyskać więcej energii niż z 12 milionów baryłek ropy naftowej. Ponadto prawidłowe funkcjonowanie elektrowni atomowych nie jest szkodliwe dla środowiska.

Nowe paliwo
Malejące zasoby paliw konwencjonalnych skłoniły naukowców w wielu krajach do poszukiwania nowych źródeł energii. Ostatnio zwrócono uwagę na możliwość uzyskania energii ze spalanych śmieci. W samej tylko Wielkiej Brytanii co roku wyrzuca się około 70 milionów ton śmieci, pochodzących a gospodarstw domowych. Tymczasem odpadki te mogą dostarczyć tyle energii, ile uzyskujemy z 20 milionów to węgla kamiennego. Elektrownie produkujące energię elektryczną ze spalanych śmieci powstały niedawno w Londynie, Amsterdamie, Frankfurcie nad Menem i w Paryżu.

Ogniwa paliwowe
Najnowszym sposobem uzyskiwania energii elektrycznej są ogniwa paliwowe. Umożliwiają one przemianę energii chemicznej zawartej w wodorze i tlenie w energię elektryczną. Pierwsza elektrownia, w której wykorzystuje się ogniwa paliwowe, powstała w Nowym Jorku.

Oszczędzanie paliw
Paliwa kopalne należą do zasobów nieodnawialnych, trzeba więc gospodarować nimi w sposób racjonalny. Każdego roku inżynierowie konstruują nowe, znacznie lżejsze i oszczędniejsze silniki spalinowe. Odpowiednia izolacja ścian i okien domów sprawia, że do ich ogrzania potrzeba mniej energii. Energię można również oszczędzać w inny sposób, na przykład wyłączając w pomieszczeniach zbędne oświetlenie.

Wydobycie surowców energetycznych w świecie
gaz ziemny ropa naftowa węgiel
1. Rosja
(618,3 km3) 1. Arabia Saudyjska
(390 mln ton) 1. Chiny
(1361 mln ton)
2. USA
(559,7 km3) 2. USA
(320 mln ton) 2. USA
(885 mln ton)
3. Kanada
(165,7 km3) 3. Rosja
(301 mln ton) 3. Indie
(305 mln ton)