Přeskočit na obsah

Palivo

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Tento článek je o látce ke spalování. O části obce Radětice pojednává článekPalivo (Radětice).
Briketa

Palivoje všeobecné označení prochemickou látkunebo jejichsměs,mající schopnost za vhodných podmínek začít a udržet chemickou reakcispalování.Při spalování se uvolňujechemická energieobsažená v palivu a přeměňuje se hlavně natepelnou energii,kterou je možné dál využít. Specifickou skupinou paliv jsoupohonné hmoty.

K palivům jsou zařazovány ivýbušniny.Zvláštní kategorii paliva tvoříjaderné palivo,které energii neuvolňuje chemicky.

Požadavky

[editovat|editovat zdroj]
Černé uhlí
  • vytvořit se vzduchem takovou zápalnou směs, která zanechá po shoření co nejméně mechanicky nebo chemicky škodlivých látek.
  • maximální obsah aktivních látek, které uvolňují teplo
  • minimální obsah pasivních látek nebo látek, které spalovaní stěžují

Fyzikální vlastnosti

[editovat|editovat zdroj]
  • dobrávýhřevnost
  • dobrá zápalnost
  • dostatečná rychlost spalovaní
  • vyhovující rozpětí směšovacího poměru
  • dobráodpařivost
  • vhodná teplota bodu zápalu resp.samovznícení
  • výhodné chemické složení a jiné

Podmínky pro praktické použití

[editovat|editovat zdroj]

Skupenství paliv

[editovat|editovat zdroj]

Uhlovodíková paliva

[editovat|editovat zdroj]
Rafinérie

Výrazně největší podíl z paliv využívaných v současnosti pokrývajíuhlovodíková paliva.Vyrábějí se zropy,zemního plynu, případně olejnatých břidlic. Protože tyto zdroje vznikly v minulosti z fosílií živých organismů, nazývají se téžfosilní paliva.Celosvětové zásoby zdrojů fosilních paliv jsou omezeny, proto je potřebné hledat jiné, alternativní zdroje energie.

Vlastnosti uhlovodíkových paliv

[editovat|editovat zdroj]

Uhlovodíková paliva jsou tvořenauhlovodíky.Skládají se tedy převážně z uhlíku a vodíku. To znamená, že mají velmi výhodné energetické vlastnosti:

  • spálením jednoho kilogramuvodíkuse získá až120,8 MJtepelné energie
  • spálením jednoho kilogramuuhlíkuse získá32,8 MJtepelné energie

Tato paliva jsou zpravidla směsí různých uhlovodíků. Od jejich poměrného složení závisí jejich vlastnosti. Pokud jsou v palivu zastoupeny imolekulys vázanýmkyslíkem,dosahuje se kvalitnějšího spalovaní, protože takto uvolněný kyslík je reaktivnější, a reakce probíhají i v méně příznivých podmínkách.

Syntetická paliva

[editovat|editovat zdroj]

Syntetická paliva(takéE-paliva,ekologická paliva) jsou paliva vyráběnáštěpením vodys následným přidánímCO2.[1]Výrobní postup je dvoufázový. V první fázi seelektrolýzouštěpívodanavodíkakyslík,ve druhé fázi jevodíkkombinován sCO2a pomocíchemické reakceje získáno syntetické palivo. Tento proces je označován jakoPower-to-Fuel.[2]Výsledkem procesu může být výroba plynu (Power-to-Gas),[3]nebo především výroba kapaliny (Power-to-Liquid).[4][5]V závislosti na tom, zda jsou syntetizoványplynnénebokapalné složky.

Technologie

[editovat|editovat zdroj]

Historie

[editovat|editovat zdroj]

Německý profesorFriedrich Bergiusobjevil postup, jak zvýšit produkcibenzínu,který se v té době získával ze zpracováníropy.[pozn. 1]V roce1913získal patent na technologiizkapalňování uhlí,které je tvořeno hlavně čistýmuhlíkem.Převod na „ropné produkty ", de-factouhlovodíky,prováděl přidánímvodíku(hydrogenace),katalyzátorembyloxid železitý.Proces probíhal za vysokých teplot, hydrogenované uhlí bylo rozemleto a rozpuštěno v oleji.[6][7]V letech1914–1918se technologie nestačila rozvinout a přejít do fázemasové výroby.V roce1926byl tento postup uplatněn vtovárnáchI.G. Farbenindustrie AG,která dovýzkumua vývoje investovala. Náklady na výrobu syntetického benzínu, byly oprotibenzínuzískanému zropy,vyšší. To z důvodu nižší ceny vstupní suroviny, kdynaftabyla levnější, nežuhlí.[6][7][8]

V roce1920Lewis Karrickvyvinul metodunízkoteplotní karbonizace.Metoda je podobná technologii výrobykoksu,probíhá za nižších teplot, mezi 450 °C–700 °C. Vzniklédehtyobsahují velké procento lehkýchuhlovodíků,které jsou pak snadno zpracovávány na paliva.[9]

V témže roce (1920)Franz FischeraHanz TropschzKaiser Wilhelm Society[pozn. 2]vyvinuli metodu, které se říkáFischerova–Tropschova syntéza.V tomto procesu působívodíkprostřednictvím katalyzátorů nauhlí,resp. naoxid uhelnatý(chemický vzorec:CO,) který vzniká nedokonalým spalovánímuhlí.Meziproduktem je plynná směsvodíkuaoxidu uhelnatého,tzv.syngas.[10]Z něj se pak vyrábí kapalná paliva.[9]

Během druhé světové války představoval syntetický benzín strategickou surovinu, kteráNěmeckuumožňovala pokračovat v bojích i bez přísunuropy.Počátkemdruhé světové válkyzískaloNěmeckopřístup kropným polímvRumunskua naUkrajině.Koncem války, kdy zásobyropybyly omezeny, došlo k plánům na výrobubenzínuz uhlí.[6][7]Část výroby probíhala i na našem území. Výroba byla ukončena v50. letech.V období růstu cen ropy se předevšímFischerova–Tropschova syntézadostával do popředí.[9][11]

Význam těchtotechnologiívýroby paliv zuhlíby měla budoucnost tehdy, kdy by zásobyropydošly dříve, než zásobyuhlí,nebo kdyby cenauhlíjako suroviny byla nižší než cenaropy.[6][7]

Současnost

[editovat|editovat zdroj]

Německá společnostsunfire GmbH,která sídlí vDrážďanechvyvíjítechnologie,kde lze využítelektřinuzobnovitelných zdrojůaCO2k výrobě syntetických paliv,plynu,parafínu(prokosmetické účely) a dalšíchuhlovodíků.Základním stavebním prvkem technologie jsou jednotky spevnými oxidy,tzv.PowerCore,tedy „energetické převodníky “, ze kterých se pak budují vysokoteplotní parníelektrolyzéry,nebopalivové články.To v závislosti na požadovaném provozu, kdy se:

  1. elektrická energievyužije kchemickému procesu,tedyelektrolýze vody,výroběvodíkua po dodáníCO2pak vznikne syntetické palivo,
  2. uhlovodíková paliva se využijí k výroběelektrického prouduatepla.

Prototypovárafinerieje postavena vedle sídla firmysunfire GmbH.Zde se testuje a vylepšujetechnologie.Současnýmproduktemrafinériejeparafínprokosmetické účely.Plné zahájenívýrobyje plánováno na rok2020vnorskémměstěPorsgrunn.Projekt je nazvánNodric Blue Crude.[12]Tatorafinériemá mítpříkon20MW(zobnovitelných zdrojů). Plánována ročnívýrobaje 8 000tunsyntetické ropy tzv.Blue Crude[13](„modrá ropa“). Z tohoto produktu lze vyrobit cca 3000 standardních „ropných" produktů vč.vosků,benzinuneboraketového paliva.Plánovaná cena syntetického paliva má být pod 2€za litr. Je zvažováno, že syntetická paliva budou osvobozena od některýchdaní,zejména těch, které se týkají produktů vyrobených z klasickéropy.[14]

Přínos pro planetu

[editovat|editovat zdroj]
  • PodleDr.Volkmara Dennera,předsedy představenstva společnostiRobert Bosch GmbH:„Díky syntetickým palivům je možné benzínové a dieselové motory přeměnit na uhlíkově neutrální a výrazně tak přispět k omezení globálního oteplování. “Podle výpočtu pracovníků z firmyRobert Bosch GmbH,by do roku2050mohlo použití syntetických paliv, jako alternativa k elektrifikaci, ušetřit až 2,8 gigatunyCO2.To odpovídá trojnásobku emisíCO2vNěmeckuza rok2016.[1]
  • Navíc,hybridnívozidlo na syntetické palivo může být za určitých okolností levnější neželektromobils dlouhým dojezdem, tvrdí odborníci společnostiBosch.Podle zástupců této společnosti je pro dosaženíklimatických cílůmimoelektromobility,také hledat další inteligentní řešení. Při předpokladu, že by všechnyautomobilyjednoho dne jezdily naelektřinu,takletadla,loděanákladní autabudou ke svému pohonu i nadále používat především palivo.[15]

Rozdíl mezi syntetickým palivem a biopalivem

[editovat|editovat zdroj]

U syntetických paliv nedochází u producentů vstupních surovin k tzv. rozhodování mezi „nádrží a talířem “. Což v případěbiopaliv,kde vstupní surovinu produkujízemědělci,dochází. Ti se musí rozhodovat, jestli budou na poli pěstovatplodinyurčené do pohonných hmot („nádrž “) nebopotraviny,případněkrmivoprodobytek(„talíř “). Pokud jsou při výrobě použity zdrojeobnovitelné energie,je možné syntetická paliva vyrábět v neomezeném množstvích, což ubiopalivnelze. Je zde jen jisté dostupné množstvípůdy.[1]

Výhody syntetických paliv

[editovat|editovat zdroj]
  • Vyrobená syntetická paliva jsou zcela rovnocenná s těmi z přírodníropy.Výhodou je, že jsou bez příměsí a nečistot.
  • Jsou plně kompatibilní se současnými technologiemi, kde se využívánafta,benzín,plyn.[14]

Nevýhody syntetických paliv

[editovat|editovat zdroj]
  • Jejich produkce je energeticky náročná. Právě proto se při výrobě využívá elektrické energie zobnovitelných zdrojů.[16]

Produkty

[editovat|editovat zdroj]

E-gas (E-plyn)

[editovat|editovat zdroj]

E-gas je syntetickýzemní plynvyrobený průmyslovou technologiíPower-to-Gas.[3]Účinnost konverze elektrické energie na plyn může být i 80 %.[17]

V roce2014zahájila výrobu tohoto plynu továrna vněmeckémWerlte.Výsledným produktem jevodíka syntetickýzemní plyn(E-gas, syntetickýmetan,CH4).[18]

E-nafta

[editovat|editovat zdroj]

E-nafta je syntetická motorová nafta vyrobena průmyslovou technologiíPower-to-Liquid.[4]Účinnost technologie může být přes 60 %.[19]

Koncem roku2014byla vyrobena první E-nafta s názvem „Audi e-diesel".SpolečnostAUDI AGna vývoji a produkční technologii spolupracovala se společnostísunfire GmbH.SpolečnostAUDI AGse vývojem E-nafty zabývá od roku2009.V roce2013zahájila výstavbutovárny.Kolaudaceproběhla 14. listopadu2014.[20][21]

V květnu2015,po úspěšném testovacím provozu, začala vyrábětněmeckáspolečnostsunfire GmbH,[pozn. 3]nový druh syntetickénafty,tzv. E-diesel. DodavatelemCO2je společnostClimeworks Deutschland GmbH.Odpadní produkty, která tvoří přibližně 20%, jsoukyslík,vodaametan,který se dá rovněž využít jako palivo (E-gas). Výrobní kapacita je 3500 litrů E-nafty měsíčně. Tato E-nafta může být mísena s běžnounaftou.Má několik dalších výhod, např. vyššícetanové číslo,neobsahujesíru[pozn. 4]aaromatické uhlovodíky.[18][22][23]

V roce2017společnostAUDI AGohlásila výstavbu nového pilotního závodu pro výrobu paliva E-diesel vLaufenburguve švýcarskémkantonuAargau.Partnery na tomto projektu jsou společnostiIneratec GmbHaEnergiedienst Holding AG.Potřebnou elektrickou energii zobnovitelných zdrojůbude dodávatvodní elektrárna.Plánované výrobní zařízení má kapacitu 400 000 litrů za rok. Vedlejším produktem bude tzv.uložení energie z obnovitelných zdrojů.[21]

E-benzín

[editovat|editovat zdroj]

E-benzín je syntetický benzín vyrobený průmyslovou technologiíPower-to-Liquid.[4]

Najaře2015byly vyrobeny první vzorky E-benzínu. Na vývoji technologie se podílela společnostAUDI AG.Výroba je podobná jako u E-gasu a E-nafty, s tím, že se zde využívá činnostimikrobůzbiomasy.AUDI AGvyvíjí technologii, která by nevyžadovalabiomasu,ale pouzevodu,CO2aelektřinu.Výchozísurovinoujeizobuten,který veFrancii,ve městěPomacle,vyrábí společnostGlobal Bioenergies S.A..Izobutenje zde produkován zobnovitelných surovin(zmíněnábiomasa). Výhodou tohoto E-benzínu je jeho vysokéoktanové čísloRON 100,neobsahujesíruabenzeny.[18][16]

E-ethanol

[editovat|editovat zdroj]

E-ethanol je syntetickýethanolvyrobený průmyslovou technologiíPower-to-Liquid.[4]

V90. letechnaNovém Zélanduvyrobili inženýři společnosti Mobil Corp.[pozn. 5]syntetický benzín zmetanolu,s využitímzemního plynu.

Britský deníkThe Daily Telegraphv roce2012psal o projektu britské firmyAir Fuel Synthesis, Ltd.(AFS), která „objevila revoluční způsob, jak zvodyavzduchuvytvořitbenzin“.Podle slovPetera Harrisona,ředitele společnosti: „Naše metoda spočívá v získáváníoxidu uhličitéhozevzduchuavodíkuzvody.Jejich sloučením a dalším zpracováním vznikámetanol,který je pak přeměněn vbenzin,“[24]Firma prezentovala technologii v experimentálnílaboratoři,resp. v malérafinériivStockton-on-Tees,kdy vyrobila několik litrů tohoto paliva. Původní záměr, zahájit jeho komerční výrobu během 2–3 let, nebyl realizován.[18][11]AFSiAUDI AGvyužívajíelektrickou energiizobnovitelných zdrojů,jímanýCO2a elektrolytickývodík.[18]

Dolní výhřevnost (Mendělejevův vztah)

[editovat|editovat zdroj]

Pokud je známé základní složení paliva, jeho dolní výhřevnost je možné určit pomocíMendělejevovavztahu:

Hu= 33,913·mC+ 102,995·mH- 10,885.(mO- mS) - 2,51mH2O

  • Hu- dolní výhřevnost (kJ.kg−1)
  • mC- hmotnostní podíl uhlíku v palivu (%)
  • mH- hmotnostní podíl vodíku v palivu (%)
  • mO- hmotnostní podíl kyslíku v palivu (%)
  • mS- hmotnostní podílsíryv palivu (%)
  • mH2O- hmotnostní podílvodyv palivu (%)

Odkazy

[editovat|editovat zdroj]

Poznámky

[editovat|editovat zdroj]
  1. ↑Na úkor ostatních výstupních látek.
  2. ↑Plný název: Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften. Založen v roce1911.
  3. ↑Společnostsunfire GmbHje projektovým partnerem společnostiAudi AG
  4. ↑Nulový obsah síry, například kromě oxidů síry, znamená i výrazně nižší produkci pevných částic (sazí).
  5. ↑Mobil CorporationjeMobil Oil New Zealand Ltd.součástExxonMobil.

Reference

[editovat|editovat zdroj]
  1. ↑abcUhlíkově neutrální automobily: syntetická paliva přeměňují CO2 na surovinu.MotoFocus.cz[online]. MotoFocus EU s.r.o., 2017-08-24 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.
  2. ↑The economics of power to fuels.Carbon Commentary[online]. Christopher Whalen, 2018-08-23 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.(anglicky)
  3. ↑abWETTENGEL, Julian. Power-to-gas: Fix for all problems or simply too expensive?.Clean Energy Wire[online]. Clean Energy Wire (CLEW), 2018-06-18 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.(anglicky)
  4. ↑abcdEurofuel - Publications - New liquid fuels – out of the sunshine?.Eurofuel[online]. EUROFUEL, 2018-05-16 [cit. 2019-10-25].Dostupné v archivupořízeném zorigináludne 2019-10-25. (anglicky)
  5. ↑REDAKCE. Audi zintenzivňuje výzkum syntetických paliv.Hybrid.cz[online]. Chamanne s.r.o., 2017-11-08 [cit. 2019-10-24].Dostupné online.
  6. ↑abcdJak se vyráběl syntetický benzín?.EnviWeb cz - zpravodajství o životním prostředí[online]. Enviweb s.r.o., 2012-04-14 [cit. 2019-10-24].Dostupné online.
  7. ↑abcdHONZÍK, Miroslav.Století energie. Začal to pan Watt..První. vyd. [s.l.]: Vydala Práce, vydavatelství a nakladatelství ROH, 1981. 224 s.
  8. ↑FRM. Opět na scéně. Umělý benzín má zachránit spalovací motory.Euro.cz[online]. Mladá fronta a. s., 2017-08-23 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.
  9. ↑abcPRŮCHA, Jaroslav.Benzín z uhlí? Jde to![online]. pHmedia Czech Republic, s.r.o., 2015-07-05 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.
  10. ↑Syngas - an overview | ScienceDirect Topics.ScienceDirect[online]. Elsevier B.V. (ScienceDirect) [cit. 2019-10-25].Dostupné online.
  11. ↑abAir + water = gasoline? Not quite....New Atlas[online]. New Atlas, 2012-10-31 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.(anglicky)
  12. ↑MAVUSO, Zandile. First synthetic Blue Crude plant to start operation in 2020.Engineering News[online]. CREAMER MEDIA, 2017-10-27 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.
  13. ↑SAINT, Amanda. Blue Crude a sustainable alternative to oil.www.eniday.com[online]. (Eniday) Energy is a good story [cit. 2019-10-25].Dostupné v archivupořízeném dne 2019-10-25. (anglicky)
  14. ↑abcMGR. ZILVAR, Jiří. ČEZ podporuje energetické projekty budoucnosti. Jen jsou zatím mimo ČR.TZB-info[online]. Topinfo s.r.o. (TZB-info), 2019-02-07 [cit. 2019-10-24].Dostupné online.
  15. ↑MAR. Syntetická paliva mohou zachránit spalovací motory před záni... - Průmyslová ekologie.www.prumyslovaekologie.cz[online]. Průmyslová ekologie s.r.o., 2017-09-03 [cit. 2019-10-25].Dostupné v archivupořízeném dne 2020-08-03.
  16. ↑abBUREŠ, David. Audi e-benzin je syntetické palivo s oktanovým číslem 100.Auto.cz[online]. CZECH NEWS CENTER a.s., 2015-05-22 [cit. 2019-10-24].Dostupné online.
  17. ↑https://backend.orbit.dtu.dk/ws/files/157396142/1_s2.0_S0360544218320693_main.pdf- A novel system for large-scale storage of electricity as synthetic natural gas using reversible pressurized solid oxide cells
  18. ↑abcdeREDAKCE. Vodíková budoucnost přijede již letos.Techmagazín.cz[online]. TECH MEDIA PUBLISHING, s r.o. (TechMagazín), 2015-08-31 [cit. 2019-10-24].Dostupné online.
  19. ↑https://www.researchgate.net/publication/278686023_Power-to-Liquids_synthetic_fuels_from_a_sustainable_pathway- Power-to-Liquids: synthetic fuels from a sustainable pathway
  20. ↑HORČÍK, Jan. Audi má palivo budoucnosti: naftu ze vzduchu a vody.Hybrid.cz[online]. Chamanne s.r.o., 201504-27 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.
  21. ↑abREDAKCE. Audi zintenzivňuje výzkum syntetických paliv.Hybrid.cz[online]. Chamanne s.r.o., 2017-11-08 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.
  22. ↑VOKÁČ, Luděk. Audi vsadí na vodík, ale mezitím vyrobí třeba naftu ze vzduchu a vody.iDNES.cz[online]. MAFRA, a. s.,, 2014-11-25 [cit. 2019-10-24].Dostupné online.
  23. ↑FOKT, Michal. Audi už vyrábí ekologické palivo e-diesel.Auto.cz[online]. CZECH NEWS CENTER a.s., 2015-04-22 [cit. 2019-10-24].Dostupné online.
  24. ↑OWANO, Nancy. Air Fuel Synthesis shows petrol from air has future.phys.org[online]. Phys.org, 2012-10-19 [cit. 2019-10-25].Dostupné online.(anglicky)

Literatura

[editovat|editovat zdroj]
  • MATĚJOVSKÝ, Vladimír:Automobilová paliva.[s.l.]: GRADA a.s., 2005.ISBN80-247-0350-5.S. 224.
  • BIČÁKOVÁ Olga, JEREMIÁŠ Michal, POHOŘELÝ Michael, STRAKA Pavel, SVOBODA Karel, ŠYC Michal Šyc:Netradiční zdroje energie, čistá paliva a nové metody spalování.Nakladatelství Academia

Související články

[editovat|editovat zdroj]

Externí odkazy

[editovat|editovat zdroj]
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Palivo&oldid=23923800“