Топливо

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

То́пливо в широком смысле слова — это вещество, способное выделять энергию в ходе определённых процессов, которую можно использовать для технических целей. Химическое топливо выделяет энергию в ходе экзотермических химических реакций при горении, ядерное топливо — в ходе ядерных реакций. Некоторые топлива (например, гомогенные пороха или твёрдые ракетные топлива) способны к самостоятельному горению в отсутствие окислителя. Однако большинство топлив, используемых в быту и в промышленности, требует для сжигания наличия кислорода, и такие топлива также могут называются горючими. Наиболее распространёнными горючими материалами являются органические топлива, в составе которых есть углерод и водород. Топлива подразделяются по агрегатному состоянию вещества на твёрдые, жидкие и газообразные, а по способу получения — на природные (уголь, нефть, газ) и искусственные. Ископаемые природные топлива служат основным источником энергии для современного общества. В 2010 году примерно 90 % всей энергии, производимой человечеством на Земле, добывалось сжиганием ископаемого топлива или биотоплив[1], и, по прогнозам Управления энергетических исследований и разработок (США)[en], эта доля не упадёт ниже 80 % до 2040 года при одновременном росте энергопотребления на 56 % в период с 2010 по 2040 годы[2]. С этим связаны такие глобальные проблемы современной цивилизации, как истощение невозобновляемых энергоресурсов, загрязнение окружающей среды и глобальное потепление.

Понятие топлива[править | править вики-текст]

Понятие топлива возникло из способности некоторых веществ гореть, выделяя при этом тепло. Поскольку горение является химической реакцией окисления, то в этом случае топливо состоит из горючего (например, дерева в виде дров или бензина) и окислителя, которым часто служит кислород воздуха. В качестве окислителя в специальных устройствах (например, ракетных двигателях) могут использоваться и другие вещества, например, жидкий кислород. Фтор не используется как окислитель из-за очень высокой токсичности, озон из-за токсичности и нестабильности.

Поскольку во многих устройствах в качестве окислителя используется кислород, потребляемый из окружающего воздуха без приложения специальных усилий («невидимый» окислитель), в быту происходит смешение понятий и горючее часто (и ошибочно) называют топливом.

Для преобразования тепловой энергии топлива в кинетическую используют различные виды тепловых двигателей.

Основной показатель топлива — теплотворная способность (теплота сгорания). Для целей сравнения видов топлива введено понятие условного топлива (теплота сгорания одного килограмма «условного топлива» (у.т.) составляет 29,3 МДж или 7000 ккал — что соответствует низшей теплотворной способности чистого антрацита).

Печное бытовое топливо предназначено для сжигания в отопительных установках небольшой мощности, расположенных непосредственно в жилых помещениях, а также в теплогенераторах средней мощности, используемых в сельском хозяйстве для приготовления кормов, сушки зерна, фруктов, консервирования и других целей.

Стандарт на котельное топливо — ГОСТ 10585-99 предусматривает выпуск четырёх его марок: флотских мазутов Ф-5 и Ф-12, которые по вязкости классифицируются как лёгкие топлива, топочных мазутов марки 40 — как среднее и марки 100 — тяжёлое топливо. Цифры указывают ориентировочную вязкость соответствующих марок мазутов при 50 °C.

Печное топливо тёмное вырабатывается из дизельных фракций прямой перегонки и вторичного происхождения — дистиллятов термического, каталитического крекинга и коксования.

По фракционному составу печное топливо может быть несколько тяжелее дизельного топлива по ГОСТ 305-82 (до 360 °C перегоняется до 90 процентов вместо 96 процентов, вязкость печного топлива до 8,0 мм2/с при 20 °C против 3,0-6,0 мм2/с дизельного).

При изготовлении печного топлива не нормируются цетановое и йодное числа, температура помутнения. При переработке сернистых нефтей массовая доля серы в топливе — до 1,1 процента.

Для улучшения низкотемпературных свойств печного топлива в промышленности применяют депрессорные присадки, синтезированные на основе сополимера этилена с винилацетатом.

Характеристики:

Основные современные виды топлива[править | править вики-текст]

Твёрдые топлива[править | править вики-текст]

Жидкие топлива[править | править вики-текст]

Просты в транспортировке, но при этом велики потери при испарении, разливах и утечках.

Газообразные топлива[править | править вики-текст]

Ещё более транспортабельны, при этом ещё большие потери, а также при нормальных условиях ниже энергетическая плотность.

Дисперсные системы, растворы[править | править вики-текст]

Уровень и структура потребления топлива[править | править вики-текст]

Несмотря на огромное разнообразие видов топлива, основными источниками энергии остаются нефть, природный газ и уголь. Положение дел 100 лет назад было освещено Менделеевым. Первые два ископаемых топлива исчерпаемы в ближайшем будущем. Нефтяные топлива обладают особой ценностью для транспортных средств (основных потребителей энергии), в силу удобства перевозки, поэтому в настоящий момент ведутся исследования по использованию угля для выработки жидких топлив, в том числе и моторных. Также огромны запасы ядерного топлива, однако его использование накладывает высокие требования к безопасности, высокие затраты на подготовку, эксплуатацию и утилизацию топлива и попутных материалов.

Мировое потребление ископаемого топлива составляет около 12 млрд т. у.т. в год. По данным BP Statistical review of World Energy 2003, за 2002 год потребление ископаемого топлива составило:

  • В Европейском союзе (EU-15) — 1396 млн тонн нефтяного эквивалента (2,1 млрд т. у.т.)
    • 45 % — нефть, 25 % — газ (природный), 16 % — уголь, 14 % — ядерное топливо
  • В США — 2235 млн тонн нефтяного эквивалента (3,4 млрд т. у.т.)
    • 40 % — нефть, 27 % — газ (природный), 26 % — уголь, 8 % — ядерное топливо

Доля возобновляемых источников энергии в энергобалансах

  • Европы — 5 %
  • США — 2 %

По приблизительным оценкам энергопотребление России составляет 1,3 млрд т. у.т. в год.

  • 6 % — ядерное топливо
  • 4 % — возобновляемые источники

Динамика[править | править вики-текст]

За последние 20 лет мировое энергопотребление возросло на 30 % (и этот рост, по-видимому, продолжится в связи ростом потребности бурно развивающихся стран азиатского региона). В развитых странах за тот же период сильно изменилась структура потребления — произошло замещение части угля более экологичным газом (Европа и прежде всего Россия, где доля газа в потреблении составила до 40 %), а также возросла с 4 % до 10 % доля атомной энергии.

После приведения цифр стоит указать пример Австралии, в балансе которой солнечная энергетика занимает около 30 %. Эту долю потребляет солевая промышленность, вырабатывающая продукцию естественным испарением на солнце.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Key World Energy Statistics. — International Energy Agency (IEA), 2012. — P. 6. — 80 p.
  2. International Energy Outlook 2013 with Projections to 2040 (англ.) 1. U.S. Energy Information Administration (EIA). Проверено 4 февраля 2014.

Ссылки[править | править вики-текст]