Uhlie – základná energetická surovina
Uhlie je čierna alebo hnedočierna (tzv. hnedé uhlie – lignit) horľavá hornina, ktorá predstavuje jeden z najdôležitejších prírodných zdrojov energie. Ťaží sa z povrchových alebo hlbinných dolov a jeho hlavné využitie spočíva v spaľovaní ako palivo. Od začiatku priemyselnej revolúcie zohráva uhlie nezastupiteľnú úlohu v globálnej energetike. Väčšina elektrickej energie vo svete sa vyrába práve v uhoľných tepelných elektrárňach.
Zloženie uhlia a jeho vlastnosti
Hlavnou zložkou uhlia je uhlík, no obsahuje aj rôzne iné prvky a zlúčeniny, vrátane sírnych zlúčenín, ktoré môžu pri spaľovaní spôsobovať ekologické problémy, napríklad emisii oxidu siričitého. Kvalita uhlia sa hodnotí podľa obsahu uhlíka a energetickej hodnoty, pričom čierne uhlie má vyšší obsah uhlíka a energetickú hodnotu v porovnaní s lignitom.
Význam a využitie uhlia v priemysle
Uhlie sa najčastejšie využíva ako tuhé palivo pre výrobu tepla a elektrickej energie. Svetová spotreba dosahuje približne 5 200 miliónov ton ročne, pričom 75 % z toho sa využíva priamo na výrobu elektriny. Napríklad v Ázii, najmä v Číne a Indii, sa spotreba uhlia pohybuje v miliónoch ton, pričom očakávaný nárast do roku 2025 dosiahne okolo 2 700 miliónov ton ročne. V Spojených štátoch amerických sa ročne spáli miliarda ton uhlia, z toho až 90 % na výrobu elektrickej energie.
- Spaľovanie uhlia je základným princípom fungovania tepelných elektrární.
- Okrem energetiky sa uhlie využíva aj v chemickom priemysle, napríklad na výrobu koksu.
Ropa – tekutý zdroj uhľovodíkov
Ropa (zastaralo nazývaná tiež surová nafta alebo zemný olej) je hustá, hnedá až nazelená horľavá kvapalina, ktorá je zložená predovšetkým z uhľovodíkov, najmä z alkánov. Jej pôvod sa spája s rozkladom zvyškov pravekých rastlín a živočíchov v anaeróbnych podmienkach po mnohé milióny rokov. Ropy sa nachádzajú v nepriepustných horninách až do hĺbky 8 km pod povrchom Zeme.
Približné chemické zloženie ropy
| Uhlík | 84 % |
| Vodík | 11–14 % |
| Kyslík | 1 % |
Spôsoby ťažby ropy
Ťažba ropy prebieha prevažne pomocou vrtov do podzemných nálezísk. V minulosti existovali miesta, kde ropa prirodzene vyvierala na povrch, dnes však ropa vyviera pod vysokým tlakom alebo sa čerpá mechanicky. Ropa sa často vyskytuje spolu so zemným plynom a podzemnou vodou, čo ovplyvňuje metódy jej ťažby a spracovania. Zemný plyn v nálezisku zabezpečuje potrebný tlak na kladný tok ropy do vrtu.
Využitie ropy v priemysle a doprave
Ropa je základným surovinovým zdrojom pre výrobu palív na dopravu, ako sú benzín, nafta a letecké palivá. Okrem toho sa z nej získavajú suroviny na výrobu plastov, liečiv, hnojív, pesticídov a ďalších chemických produktov. V niektorých menej rozvinutých krajinách slúži ropa aj ako zdroj elektrickej energie.
Spracovanie ropy – frakčná destilácia
Hlavnou metódou spracovania ropy je frakčná destilácia, ktorá umožňuje oddeliť rôzne uhľovodíkové frakcie pri atmosférickom tlaku podľa ich bodov varu. Získané produkty sú lieh, benzíny, nafta, mazadlá, bitúmeny a ďalšie rafinované látky nevyhnutné pre modernú priemyselnú výrobu.
Zemný plyn – významný plynné fosílne palivo
Zemný plyn je prírodný horľavý plyn pozostávajúci prevažne z metánu (50 až 98 % objemu). Okrem metánu obsahuje tiež propán, bután a ďalšie uhľovodíkové zlúčeniny. Je ľahší ako vzduch, bezfarebný a bez zápachu, preto sa pre bezpečnosť pri distribúcii a využití odorizuje špeciálnymi látkami, napríklad tetrahydroliofénom, aby bol ľahko identifikovateľný v prípade úniku.
Fyzikálno-chemické vlastnosti zemného plynu
- Zemný plyn je nedýchateľný a dusivý, pretože znižuje obsah kyslíka v ovzduší.
- Je bezfarebný a bez zápachu, čo zvyšuje riziko únikov bez včasnej detekcie.
Využitie zemného plynu v energetike a priemysle
Zemný plyn nachádza široké využitie ako palivo na vykurovanie domácností a priemyselných zariadení. Vďaka svojim výhodným vlastnostiam sa používa aj ako palivo pre automobilové motory v stlačenej forme (CNG – compressed natural gas). Navyše je dôležitým zdrojom vodíka pre výrobu dusíkatých hnojív, čo je základ pre moderné poľnohospodárstvo.
Výskyt a geologické podmienky zemného plynu
Zemný plyn sa nachádza v podzemných náleziskách buď samostatne, alebo v kombinácii s ropou a vodou. V náleziskách ropy tvorí zemný plyn tzv. plynovú čapicu v horných častiach ložísk, kde sa kumuluje v dôsledku svojej nižšej hustoty.
