Nieodnawialne źródła energii

Transkrypt

1 Nieodnawialne źródła energii Nieodnawialne źródła energii to wszelkie źródła energii, które nie odnawiają się w krótkim okresie. Ich wykorzystanie jest znacznie szybsze niż uzupełnianie ich zasobów. Źródłami nieodnawialnymi są przede wszystkim paliwa kopalne: węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf, ropa naftowa i gaz ziemny. Nieodnawialne źródła energii pod postacią paliw kopalnych są podstawowym źródłem dla przemysłu, energetyki, transportu i gospodarstw domowych. W roku 2009 nieodnawialne źródła posłużyły do wyprodukowania 81% energii na świecie: Najważniejsze nieodnawialne źródła energii Węgiel kamienny skała osadowa pochodzenia roślinnego, zawierająca 75-97% pierwiastka węgla, powstała w karbonie ze szczątków roślinnych, które bez dostępu tlenu uległy uwęgleniu. Ma czarną barwę, matowy połysk, czarną rysę. Węgiel kamienny stosowany jest powszechnie jako paliwo. Jego wartość opałowa waha się od 16,7 do 29,3 MJ/kg i silnie zależy od jego składu (zawartości popiołu, siarki i wilgotności). Wartość opałowa czystego pierwiastka węgla wynosi ok. 33,2 MJ/kg. Z uwagi na wartość energetyczną oraz rozmiar pojedynczych bryłek rozróżniamy kilkanaście typów węgla kamiennego. Węgiel jest w Polsce surowcem strategicznym, bo zaspokaja 93% zapotrzebowania energetycznego kraju. Jest również jednym z podstawowych surowców wydobywanych w Polsce. Poniższy wykres pokazuje największych producentów węgla kamiennego na świecie w 2011 roku.

2 Światowe zasoby węgla kamiennego przy obecnym poziomie wydobycia powinny wystarczyć na około 200 lat. Szacuje się, że polskie złoża węgla kamiennego, które są w zasięgu działających kopalni, powinny starczyć jedynie na 40 lat. W ciągu kolejnych kilku lat będziemy świadkami zamykania kolejnych kopalni. Według szacunków do 2030 roku zamkniętych zostanie 13 z obecnie działających trzydziestu kilku. Na szczęście Polska ma też złoża jeszcze niezagospodarowane. Niestety nie wiadomo ile z nich można wykorzystać i jaka jest ich jakość. Według badań geologów, jeżeli złoża te zostałyby wykorzystane przynajmniej w jednej piątej, to zasoby węgla uda się przedłużyć na kolejne 20 lat. Węgiel brunatny to skała osadowa pochodzenia organicznego roślinnego powstała w trzeciorzędzie ze szczątków obumarłych roślin bez dostępu powietrza. Zawartość węgla 62-75%. Często stosowany jako paliwo. Jego wartość opałowa waha się od 7,5 do 21 MJ/kg. Węgiel brunatny podzielono na 7 sortymentów ze względu na wielkość ziarna. Węgiel brunatny używany jest na rynkach lokalnych, ponieważ w czasie transportu kolejowego mokry i spopielony węgiel pod wpływem wilgoci zbija się w masę trudną do rozładowania, a w porze zimowej masa ta zamarza. Skutkiem tego elektrownie opalane węglem brunatnym najczęściej stawia się w pobliżu złóż, a surowiec dostarczany jest do nich przenośnikami taśmowymi. Niestety wydobycie węgla brunatnego nie pozostaje bez wpływu na środowisko naturalne. Surowiec pozyskiwany jest najczęściej metodą odkrywkową i powoduje dewastację terenu. W ostatnich latach troska o środowisko sprawiła, że tereny po kopalniane są rekultywowane i na byłych hałdach powstają np. trasy narciarskie. Z drugiej strony łatwość wydobycia oraz niewielkie koszty transportu sprawiają, że węgiel brunatny jest obecnie najtańszym źródłem energii. Poniższa mapa pokazuje obszary występowania węgla kamiennego i brunatnego w Polsce.

3 Zasoby węgla brunatnego w świecie koncentrują się w kilku krajach. Oprócz Polski do tej grupy należą: Australia, Chiny, Czechy, Grecja, Niemcy, Rosja, Stany Zjednoczone i Turcja. Torf skała osadowa powstała w wyniku zachodzących w szczególnych warunkach przemian obumarłych szczątków roślinnych. Szczątki drzew żyjących przed setkami i tysiącami lat zostały pochłonięte przez bagna, tworząc powłokę, która pod naporem kolejnych warstw osadów została stopniowo sprasowana. Po usunięciu tlenu, powstał torf. W wyniku kolejnych procesów, po upływie milionów lat zmienia się w węgiel brunatny a potem w kamienny. Ropa naftowa ciekła kopalina, złożona z naturalnych węglowodorów gazowych, ciekłych i stałych. Złoża ropy naftowej występują w porowatych skałach w głębi ziemi. W normalnych warunkach ponad złożem ropy tworzy się warstwa zawierająca gaz ziemny. W płytkich złożach ropa naftowa przesiąka do powierzchni ziemi, gdzie bardziej lotne frakcje odparowują, pozostawiając oleiste, na wpół stałe substancje jak np. asfalt. Jest podstawowym surowcem przemysłu petrochemicznego stosowanym do otrzymywania m.in. benzyny, nafty, olejów, parafiny, smarów, asfaltów, mazutów, wazelin. Ropa naftowa podzielona jest na 5 typów związanych z różnymi zależnościami. Bardzo szerokie zastosowanie ropy naftowej, przede wszystkim jako paliwa w transporcie oraz głównego surowca w przemyśle chemicznym sprawia, że surowiec ten stał się najbardziej strategiczny na świecie. Głównymi rejonami wydobycia ropy naftowej są:

4 - w Europie - szelf Morza Północnego (Norwegia, Wielka Brytania), okolice Ploeszti w Rumunii oraz Zagłębie Wołżańsko-Uralskie w Rosji; - w Azji - Zagłębie Zachodniosyberyjskie w Rosji, rejon Zatoki Perskiej, rejon Baku w Azerbejdżanie, północno-zachodnie Chiny (Karamay) oraz indonezyjskie wyspy Jawa, Sumatra i Borneo; - w Ameryce Północnej - stany południowe (Teksas, Luizjana, Oklahoma, Kansas i Nowy Meksyk), Kalifornia oraz Alaska w USA, prowincja Alberta w Kanadzie oraz prowincja Chiapas i Półwysep Jukatan w Meksyku. Meksyk i USA wydobywają także ropę naftową spod dna Zatoki Meksykańskiej; - w Ameryce Południowej - nad Jeziorem Maracaibo oraz na terenie delty Orinoko w Wenezueli; - w Afryce - północna część (Egipt, Libia, Tunezja, Algieria) oraz nad Zatoką Gwinejską (Nigeria, Gabon, Kongo, Kamerun). Niestety zasoby ropy naftowej w Polsce są minimalne i nie pokrywają wszystkich potrzeb. Dlatego musimy importować surowiec z innych krajów, przede wszystkim z Rosji poprzez sieć rurociągów. Światowe zasoby ropy naftowej szybko się wyczerpują. Obecnie znamy złoża o wielkości ok mld baryłek (ok. 140 mld ton) a pod ziemią pozostaje jeszcze od 500 do 800 mld baryłek. Nie są to jednak dane sprawdzone i dopiero odkrycie owych złóż, da gwarancję na ich istnienie. Nikt jednak nie spodziewa się odkrycia złóż tak ogromnych jak obecne. Raczej będą to małe, trudne w eksploatacji pokłady, przez co wydobycie będzie bardzo kosztowne. Również znane nam złoża nie będą się dały ciągle, łatwo i tanio eksploatować, gdyż zaledwie 1/3 surowca jest w nich możliwa do wydobycia poprzez bezpośrednie pompowanie. Wydobycie pozostałych zapasów wymaga stosowania skomplikowanych i drogich technik co odbije się znacznie na cenach, być może również na zdolnościach produkcyjnych, a co za tym idzie na

5 dostępności. W trudnej sytuacji znajdują się przede wszystkim kraje Europy Zachodniej oraz Stany Zjednoczone, których obecne zasoby, stanowiąc 2,4% światowych złóż i starczą na mniej więcej 9 lat. Z kolei aż 25% światowych zasobów jest w posiadaniu Arabii Saudyjskiej, a duże złoża znajdują się na obszarach Kuwejtu, Zjednoczonych Emiratów Arabskich, Iraku i Iranu. W zależności od szacunków, mówi się iż światowe zasoby starczą na lat. Gaz ziemny jest to paliwo kopalne pochodzenia organicznego, gaz zawierający się w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających powierzchnie, niekiedy pod wysokim ciśnieniem. Pokłady gazu ziemnego występują samodzielnie lub towarzyszą złożą ropy naftowej albo węgla kamiennego. Jego głównym składnikiem jest metan. Podzielony jest on ma 3 typy ze względu na zawartość różnych składników. Największe złoża tego surowca posiada Rosja (Stawropol, Uriengoj, półwysep Jamał). Na drugim miejscu znajduje się rejon Zatoki Perskiej. Inne duże złoża gazu ziemnego znajdują się w basenie Zatoki Meksykańskiej i Morza Karaibskiego, w Afryce Północnej, nad Zatoką Gwinejską oraz pod dnem Morza Północnego. Miejsce Kraj Produkcja 2010 [mld m 3 ] Świat 3.193,3 1 USA 611,0 2 Rosja 588,9 3 Kanada 159,8 4 Iran 138,5 5 Katar 116,7 6 Norwegia 106,4 7 Chiny 96,8 8 Arabia Saudyjska 83,9 9 Indonezja 82,0 10 Algieria 80,4 49 Polska 4,2 Wydobycie gazu ziemnego w Polsce pokrywa jedynie około 30% zapotrzebowania. W ostatnich latach dużą nadzieję budzi nowa technologia wydobycia gazu ziemnego z łupków skalnych. Szacuje się, że Polska posiada bogate zasoby tego surowca, które mogłyby spowodować nie tylko całkowitą samowystarczalność naszego kraju, ale nawet umożliwiłyby, że Polska mogłaby eksportować nadwyżki. Poniższa mapa pokazuje potencjalne obszary występowania gazu łupkowego w Polsce.

6 Uran pierwiastek chemiczny z grupy aktynowców w układzie okresowym. Wśród pierwiastków występujących naturalnie na Ziemi ma największą liczbę atomową (92), jest słabo promieniotwórczy. W uranie naturalnym występuje głównie izotop 238 U (około 99,3%), któremu towarzyszy 235 U (około 0,7%) i ślady 234 U. Jądra wszystkich izotopów uranu ulegają rozpadowi radioaktywnemu. Jądra izotopów 235 U i 233 U ulegają rozszczepieniu spontanicznemu wymuszonemu rozszczepieniu jądra. Czysty uran jest srebrzystobiałym metalem o dużej gęstości (65% większej niż gęstość ołowiu). 1 kilogram uranu dostarcza tyle samo energii co 2500 ton węgla. Uran występuje na ziemi naturalnie w postaci związków chemicznych. Można znaleźć go w skałach, glebie, wodzie, roślinach, zwierzętach a nawet w ciele ludzkim. Występuje także w większym stężeniu w minerałach, w postaci tlenków. Najważniejszymi minerałami uranu są: blenda uranowa uraninit karnotyt Występowanie złóż: Kanada w okolicach Jeziora Athabaska

7 Rosja w okolicach Peczory i Irkucka Francja w Masywie Centralnym Niger w północnej części kraju Namibia na wybrzeżu USA na Wyżynie Kolorado Australia na północ, na Ziemi Arnhema RPA w okolicach Johannesburga Energia jądrowa jest obecnie największą nadzieją na wykorzystanie surowców do produkcji energii. Niestety awarie takie jak w Czernobylu stanowią olbrzymie zagrożenie dla środowiska naturalnego. Między innymi z tego powodu Polska do dzisiaj nie wybudowała elektrowni jądrowej. Podsumowanie Nieodnawialne zasoby naszej planety stale się kurczą. Nowe technologie typu wydobycie gazu ziemnego z łupków jedynie opóźniają moment, w którym światu zabraknie surowców do produkcji energii. Dlatego już teraz wiele państw na świecie poszukuje sposobów na produkcję energii ze źródeł odnawialnych. Przykładem są powstające również w Polsce elektrownie wykorzystujące siłę wiatru. Przygotowała Joanna Witczak klasa VIc