Pridobivanje energije iz fosilnih goriv
viri primarne energije
premog
surova
nafta
plin
iz vrtine
drva
iz gozda
uran
iz rudnika
sončno
sevanje
voda
veter
toplota
meh. delo
toplota
zgorevanje
meh. delo
toplota
meh. delo
el. energija
svetloba
zvok
Energije in okolje
4
Uporaba primarnih virov energije
zgorevanje
nafta 37 %
jedrska 6 %
sonce 0,5 %
premog 25 %
plin 23 %
biomasa 4 %
voda 3 %
veter 0,3 %
geotermalna 0,2 %
biogoriva 0,2 %
fotovoltaika 0,04 %
Energije in okolje
6
Zgorevanje
gorivo
trdno, kapljevito:
C, H, S, O, N, H2O, pepel
plinasto:
H2, CxHy, CO2, N2,...
dimni plini
N2, O2, H2O, CO2, SO2
+
+
zrak
N2, O2, (H2O, CO2, Ar,...)
toplota
Qg =mg Hi
Energije in okolje
7
Energije in okolje
8
Zgorevanje
Sestava goriva
masni delež ogljika in vodika v gorivu:
wC =
mC
mg
wH =
mH
mg
Masna sestava ogljikovodikov (CxHy)
molska masa ogljika in vodika:
masna deleža ogljika in vodika:
MC =12kg/kmol
MH =1kg/kmol
x - št. atomov ogljika v molekuli
y - št. atomov vodika v molekuli
wC =
x MC
x MC + y M H
wH =
y MH
x MC + y M H
Energije in okolje
9
Reakcije
izraženo s kmol snovi:
C + O2 → CO2
4H + O2 → 2H2O
izraženo s kg snovi:
12 kgC + 32 kgO2 →44 kgCO2
4 kgH + 32 kgO2 →36 kgH2O
izraženo na 1 kg gorljivega elementa:
1 kgC + 2,67 kgO2 →3,67 kgCO2
1 kgH + 8 kgO2 →9 kgH2O
Energije in okolje
+ 33,9 MJ
+ 141,8 MJ
13
Osnovne enačbe zgorevanja
1 kgC + 2,67 kgO2 →3,67 kgCO2
1 kgH + 8 kgO2 →9 kgH2O
+ 33,9 MJ
+ 141,8 MJ
potrebna količina zraka za zgorevanje:
mZ ,min = mg
1
(2,67wC + 8wH )
0,23
količina ogljikovega dioksida in vode nastalih pri zgorevanju:
mCO2 = mg (3,67wC )
mH2O = mg (9w H + w H2O )
sproščena energija pri zgorevanju - kurilnost goriva:
Q = mg (33,9wC + 141,8w H )
144424443
kurilnost goriva
Energije in okolje
18
Naloga
Za ogrevanje stanovanjske hiše porabimo 80 GJ toplote na leto, ki jo lahko
dobimo s kurjenjem premoga, kurilnega olja ali zemeljskega plina. Premog
je sestavljen iz 55 % ogljika in 4 % vodika (masni deleži, preostanek so
negorljive snovi), za olje in plin pa upoštevamo kar kemijski formuli C12H23
in CH4.
a) Za vse tri vrste goriva ugotovi, koliko kg CO2 se sprosti pri zgorevanju
1 kg goriva.
b) Izračunaj potrebno količino posamezne vrste goriva za ogrevanje hiše.
c) Kolikšna je celoletna količina nastalega CO2 pri uporabi posamezne
vrste goriva?
Energije in okolje
19
Naloga
wC =
x MC
x MC + y M H
wH =
y MH
x MC + y M H
mCO2 = mg (3,67wC )
Q = mg (33,9wC + 141,8w H )
Energije in okolje
20
Naloga
Osebni avtomobil z bencinskim motorjem ima povprečno porabo goriva
8 l/100 km, avtomobil z dizelskim motorjem pa 6,6 l/100 km. Z obema
prevozimo v enem letu 20.000 kilometrov. Poznamo tudi lastnosti goriva:
– bencin: povprečna kemijska formula: C8H18, gostota 720 kg/m3
– diesel: povprečna kemijska formula: C12H23, gostota 850 kg/m3
d) Izračunaj povprečno emisijo CO2 na prevožen km poti.
e) Izračunaj celoletno količino nastalega CO2.
Rešitev:
d) za oba velja m CO2 = 178 g/km
e) za oba velja mCO2 = 3560 kg/leto
Energije in okolje
22
Naloga
Po podatkih Elektra Ljubljana je v gospodinjstvih povprečna mesečna
poraba električne energije okrog 290 kWh. Približno polovica električne
energije, ki jo dobavlja Elektro Ljubljana je proizvedena iz premoga
(Termoelektrarna-toplarna Ljubljana, Termoelektrarni Šoštanj in Trbovlje).
Upoštevaj izkoristek pretvorbe energije goriva v elektriko 30 % in lastnosti
premoga podane v prvem delu naloge.
f) Kolikšna je poraba premoga za proizvodnjo električne energije, ki jo v
enem letu porabi povprečno gospodinjstvo?
g) Izračunaj s tem povezano letno emisijo CO2.
Rešitev:
f) mpremog = 859 kg/leto
g) mCO2 = 1733 kg/leto
Energije in okolje
24
Primerjava rezultatov
količina
goriva
količina CO2
kg
kg
glede na
osebo
količina O2
glede na
osebo
kg
ogrevanje
premog
3290
6641
18,4
5884
22,6
olje
1641
5192
14,4
5585
21,5
plin
1314
3617
10,0
5260
20,2
bencin
1152
3560
9,9
4045
15,6
diesel
1122
3551
9,9
3819
14,7
859
1733
4,8
1536
65,9
avto
elektrika
premog
Energije in okolje
25