موارد الطاقة الطبيعية غير المتجددة

بعض أهم مصادر الطاقة الطبيعية غير المتجددة هي: 1. النفط الخام 2. الوقود الأحفوري و 3. الغاز الطبيعي:

تأتي معظم طاقة العالم من حرق النفط. يستخدم البشر الزيت لأغراض مثل النقل والصناعة والزراعة والاستخدامات السكنية والمرافق الكهربائية.

1. النفط الخام:

يتكون النفط الخام (أو النفط) من أكثر من مائة مركب هيدروكربوني مختلف. تفصل عملية التكرير النفط الخام إلى العديد من المنتجات التجارية المختلفة بما في ذلك الغازات والبنزين وزيت التدفئة وزيت الديزل والأسفلت. يحتوي الزيت الخام أيضًا على البتروكيماويات التي تُستخدم في إنتاج الأسمدة والبلاستيك والدهانات والمبيدات الحشرية والأدوية والألياف الصناعية مثل النايلون.

ما هي أنواع الوقود الأحفوري؟

ا. مشتقة من بقايا الكائنات الحية في وقت ما.

ب. تشكلت منذ حوالي 500 مليون سنة.

ج. ثلاثة أنواع من الوقود الأحفوري هي النفط والفحم والغاز الطبيعي.

د. يتم استهلاكه حاليًا بمعدل أسرع مما يتم إنتاجه.

2. الوقود الأحفوري:

الوقود الأحفوري عبارة عن هيدروكربونات يتم ضخها من الأرض. الوقود الأحفوري يشمل الفحم والنفط والغاز الطبيعي. يتم تشكيلها على مدى آلاف السنين من الوقت لذلك إنتاج أكثر غير ممكن. تظهر دورة الكربون في الصورة التالية. (الشكل 3.5).

البوتان = C4H10 ، الهكسان = C6H14 ، أوكتان = C8H18.

الوزن الجزيئي لديه الكثير لتفعله مع وظيفة وخصائص

1 غاز الكربون وحدة الميثان

3 وحدات كربون غاز البروبان المستخدمة في الشوايات الخارجية

4 وحدات الكربون سائل البوتان السائل - تستخدم في ولاعات السجائر

8 وحدات كربون اوكتان - بنزين

15-17 وحدة زيت الكربون المعدنية

22-30 وحدات الكربون شمع البارافين - شمعة

10000 وحدة الكربون قابلة للاستخدام وقابلة للتشكيل مثل إبريق الحليب

الاحتياطيات العالمية من الوقود الأحفوري (اعتبارا من عام 2000)

توريد الفحم 250 سنة

بترول لمدة 45 سنة

امدادات الغاز الطبيعي 70 سنة

3. الغاز الطبيعي:

أكثر حرقًا كفاءة ونظافة دون ترك أي بقايا. لديها أعلى انتاج الطاقة لكتلتها. غالبا ما يتم العثور عليها مع الغاز ، ولكن يمكن العثور عليها أيضا في الأرض. يحتوي عادة على 60-80 ٪ ميثان مع بعض البروبان والبيوتان. ينقى الغاز الطبيعي قبل استخدامه لإزالة CO ₂ ، التي تحتوي على مركبات وبخار الماء.

في حالته الغازية تحت الأرض ، يكون الغاز الطبيعي عبارة عن خليط من 50 إلى 90٪ من حجم غاز الميثان (CH ₄ ) وكميات أصغر من مركبات الهيدروكربون الغثية الثقيلة مثل البروبان (C ₃ H ₈ ) والبيوتان (C ₄ H ₁₀ ) . يتم فصل البروبان والبيوتان عن الغاز الطبيعي ويتم تخزينهما كوقود مسال في خزانات خاصة مضغوطة.

تستخدم هاتان المادتان في المقام الأول كوقود للتدفئة والطهي. الميثان هو أكثر أهمية من الناحية الاقتصادية. يتم حرق الميثان في أفران لتزويد المباني السكنية والتجارية بالحرارة ، وتستخدم لتسخين المياه في صهاريج الماء الساخن ، وتستخدم في محطات توليد الكهرباء لتوليد الكهرباء ، وتستخدم بطرق متنوعة في صناعة الكيمياء العضوية.

توجد أيضًا العديد من الغازات غير الهيدروكربونية في خلائط الغاز الطبيعي. يمكن العثور على ثاني أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين بنسب كبيرة. النيتروجين خامل وغير قابل للاشتعال. إذا كانت موجودة بكميات كبيرة ، فإنها تقلل من قيمة التسخين لمزيج الغاز الطبيعي ويجب فصلها قبل استخدام الوقود للأغراض التجارية.

ثاني أكسيد الكربون هو عنصر آخر غير مرغوب فيه في خليط الغاز. عادة ، يتم إزالته من الخليط لرفع قيمة التسخين ، تقليل الحجم ، ودعم خصائص الاحتراق. تتم إزالة كبريتيد الهيدروجين من الغاز الطبيعي بعملية مماثلة لتلك المستخدمة في تكرير النفط الخام.

عادة ما يتم استخراج نوعين من الغاز الطبيعي من الغلاف الصخري. يوجد الغاز الطبيعي التقليدي في الترسبات التي تحدث فوق النفط. إذا كان الغاز الطبيعي يحدث في حجر الأساس بحد ذاته ، فإنه يسمى بالغاز الطبيعي غير التقليدي.

يتم توزيع الإمدادات التقليدية من الغاز الطبيعي على نحو أفضل ويعتقد أنها أكبر من تلك الموجودة في النفط الخام. يقدر العرض العالمي من الاحتياطيات المعروفة والوقائع غير المكتشفة القابلة للاسترداد اقتصادياً للغاز الطبيعي التقليدي بـ 50 سنة بمعدلات الاستهلاك الحالية.

فحم:

الوقود هو أي نوع من المواد التي تخزن الطاقة ويمكن حرقها لتزويد الحرارة. الوقود الأحفوري هي أنواع من الوقود العضوي التي تتكون من بقايا النباتات أو الحيوانات (مثل الديناصورات) التي يتم دفنها في طبقات الصخور في جميع أنحاء الأرض.

تسببت الحرارة من داخل الأرض ، إلى جانب الضغط من الصخور والتربة على البقايا (أو "الأحافير") في مرور الوقت على الفحم أو البترول أو الغاز الطبيعي. الفحم هو صلب في شكل صخرة ناعمة وسهلة الحرق. النفط هو سائل ، والغاز الطبيعي أشبه بالبخار ، وليس بالبنزين الذي تستخدمه كوقود للسيارات والشاحنات. الوقود الأحفوري يحتوي على الطاقة الكيميائية التي يتم إطلاقها عن طريق حرق.

يتم تشكيل الفحم على عدة مراحل حيث تتعرض بقايا النباتات للحرارة والضغط الشديد على مدى ملايين السنين. وهو خليط معقد من المركبات العضوية ، مع 30 ٪ إلى 98 ٪ من الكربون من حيث الوزن بالإضافة إلى كميات متفاوتة من الماء وكميات صغيرة من النيتروجين والكبريت.

الجدول 3-3 الخصائص الفيزيائية لأنواع مختلفة من الفحم:

الخصائص الفيزيائية لأنواع الفحم الواردة في الجدول 3-3. يتحلل الغطاء النباتي للخث. عندما يصبح الجفت مدفونا بضغط عال يصبح الليجنيت. على مدى آلاف السنين ، تتحول الضغوطات ودرجات الحرارة الأعلى إلى الفحم الحجري (الفحم الحجري). ﻓﻲ اﻟﻤﻨﺎﻃﻖ اﻟﺠﺒﻠﻴﺔ ، ﺗﺼﻨﻊ اﻟﻀﻐﻮط اﻟﻌﺎﻟﻴﺔ اﻟﻔﺮﻧﺴﻴﺖ (اﻟﻔﺤﻢ اﻟﺼﻠﺐ ، 90٪ ﻣﻦ اﻟﻜﺮﺑﻮن). (الجدول 3.4).

أنثراسايت:

Anthracite هو الفحم الذي يحتوي على أعلى نسبة من الكربون ، بين 86 و 98 في المئة ، وقيمة حرارية من حوالي 15000 BTUs لكل رطل. غالباً ما تكون أنثراسيت مرتبطة بالتدفئة المنزلية ، وهي جزء صغير جداً من سوق الفحم في الولايات المتحدة. هناك 7.3 مليار طن من احتياطي الأنثراسيت في الولايات المتحدة.

القطران:

أكثر أنواع الفحم وفرة في الولايات المتحدة ، ويستخدم الفحم البيتوميني في المقام الأول لتوليد الكهرباء وجعل فحم لصناعة الصلب. السوق الأسرع نمواً للفحم ، وإن كان صغيرًا ، فهو يزود الحرارة للعمليات الصناعية. يحتوي الفحم البتيوميني على محتوى من الكربون يتراوح من 45 إلى 86 بالمائة من الكربون وقيمة حرارية تتراوح بين 10500 و 15،500 وحدة حرارية بريطانية لكل رطل.

الغيربيتوميني:

الترتيب تحت البيوتومين هو فحم شبه قاري يحتوي على 35-45 في المائة من محتوى الكربون وقيمة حرارية تتراوح بين 8300 و 13000 وحدة حرارية بريطانية لكل رطل. تقع الاحتياطيات بشكل رئيسي في ست دول غربية ودول ألاسكا. على الرغم من انخفاض قيمة الحرارة ، إلا أن هذا الفحم يحتوي على نسبة كبريت أقل من الأنواع الأخرى ، مما يجعله جذابًا للاستخدام نظرًا لأنه حرق أكثر نظافة.

البني الفحم:

Lignite هو فحم جيولوجي صغير يحتوي على أقل نسبة من الكربون ، 25-35٪ ، وقيمة حرارية تتراوح بين 4000 و 8،300 وحدة حرارية بريطانية لكل رطل. يسمى في بعض الأحيان الفحم البني ، ويستخدم أساسا لتوليد الطاقة الكهربائية.

يتم حرق حوالي 60 ٪ من الفحم المستخرج في العالم في الغلايات لإنتاج البخار لتوليد الطاقة الكهربائية. ويتم تحويل الباقي إلى فحم الكوك المستخدم في صناعة الصلب والحرق في الغلايات لإنتاج البخار واستخدامه في عمليات التصنيع المختلفة. يتم إنتاج الكهرباء في مصنع أحفوري يعمل بالفحم من خلال عملية تسخين المياه في المرجل لإنتاج البخار.

يتدفق البخار ، تحت ضغط هائل ، إلى توربين ، يدور مولدًا لإنتاج الكهرباء. تسخن كل غلاية الماء إلى حوالي 1000 درجة فهرنهايت (540 درجة مئوية) لتوليد البخار. يتم إرسال البخار إلى التوربينات عند ضغط يزيد عن 1،800 رطل لكل بوصة مربعة (130 كيلوجرام لكل سنتيمتر مربع). تنتج هذه المحطة الواحدة حوالي 10 مليار كيلو وات ساعة في السنة ، أو ما يكفي من الكهرباء لتزويد 700000 منزل.