Toplinsku energiju goriva svrstavamo u korisne oblike energije, a i transformirane, obzirom da ju dobivamo pretvorbom od kemijske i nuklearne. Od nje dobivamo oko 80% svjetske električne energije, a ima bitnu ulogu i kod pogona vozila, grijanja prostora, prozvodnje procesne pare i građevinskog materijala, pa joj je ukupni energetski doprinos oko 94%. Uz tako veliki doprinos neminovni su i negativni efekti:Globalno zatopljenje, kisele kiše, aksidenti...
1. Kakvu energiju posjeduju goriva?
Goriva posjeduju kemijsku ili nuklearnu energiju.
2. Od kud potječe energija goriva?
Kemijska energija je nastala pretvorbom od sunčevog zračenja, a nuklearna energija je stvorena nastankom teških metala urana i torija.
3. Navedi podjelu goriva.
Goriva možemo podjeliti na fosilna (ugljen, sirova nafta i prirodni plin), nuklearna, drvo i biogorivo.
4. Opiši ugljen.
Nastao je davno u prošlosti od pretežno biljne tvari koja je dospjela duboko pod zemlju i bila izložena visokim temperaturama i tlakovima uz odsustvo zraka. Koristi se za gorivo, kao sirovina u petrokemiji, a prerađeni visokokalorični ugljen koks koristi se u metalurgiji za topljenje ruda. Doprinosi svjetskoj proizvodnji energije sa oko 24%.
5. Opiši sirovu naftu.
Nastala je kao i ugljen davno u prošlosti od tvari pretežno životinjskog porjekla duboko pod zemljom. Prije upotrebe mora se u rafinerijama razdvojiti na komponente ( tekući naftni plin, benzin, dizelsko gorivo, loživo ulje, mazuti i bitumen ). Komponente sirove nafte ( frakcije ) koriste se za loženje i pogon motora. Sirova nafta se koristi i kao sirovina u proizvodnji plastika, lijekova, umjetnog gnojiva, a bitumen se koristi za proizvodnju asfalta. Doprinosi svjetskoj proizvodnji energije oko 33%. Nafte, a i ostalih fosilnih goriva utroši se za jednu godinu približno onoliko koliko je stvoreno za 500 000 godina.
6. Opiši prirodni plin.
Prirodni plin (većinom metan) nalazimo samostalno ili kao pratilac nafte.Kvalitetno je gorivo, a koristimo ga i kao sirovinu u kemijskoj industriji. doprinosi svjetskoj proizvodnji energije oko 21%.
7. Opiši nuklearno gorivo.
Radioaktivnim raspadom urana nastaje radioaktivni otpad, radioaktivno zračenje i oslobađa se velika količina toplinske energije koja se koristi za proizvodnju vodene pare. Vodena para se koristi za pogon parnih turbina u termoelektranama i na velikim vojnim brodovima. Zbog zračenja reaktor se smješta u prostoriju sa betonskim zidovima debelim 5 metara, a radioaktivni otpad mora se trajno zbrinuti. Doprinosi svjetskoj proizvodnji energije oko 6%.
8. Opiši drvo
To je kruto gorivo niže toplinske vrijednosti od fosilnih goriva. Najviše se za ogrjev i pripremu hrane koriste oni dijelovi koji nisu podesni za preradu u poluproizvode od bukve, hrasta i graba. Svjetska proizvodnja je oko 4 milijarde m kubnih, a 60% se utroši za ogrijev. Vrlo malo doprinosi kiselosti oborina , a po pitanju efekta staklenika je neutralno. Emitira istu količinu ugljičnog dioksida kod izgaranja i prirodnog truljenja. Drvna masa se zbog eksploatacije stalno smanjuje. Doprinosi svjetskoj proizvodnji energije oko 10%.
9. Opiši biogorivo.
Dijelimo ga na kruto biomase, tekuće biodiessel i bioetanol i plinovito bioplin. Biomase i bioplin koristimo za loženje, a bio diessel i bio etanol za pogon motora. Doprinos svjetskoj proizvodnji energije je oko 0,3%
10. Komentiraj ulogu fosilnih goriva.
Korištenjem fosilnih goriva pokriva se većina energetskih potreba. Zalihe se stalno smanjuju pa pripadaju neobnovljivim energetskim izvorima. Glavna goriva tvar u fosilnim gorivima je ugljik koji izgara u ugljični dioksid. Samo polovica emitiranog ugljičnog dioksida se regenerira (fotosinteza), a ostatak se nagomilava u atmosferi i doprinosi globalnom zatopljenju (efekt staklenika).
Globalno zatopljenje izaziva nepovoljne klimatske promjene koje se mogu pratiti na Internetu (karta 4 stupnja), a u cilju da se proces zaustavi korištenje fosilnih goriva ograničeno je međunarodnim ugovorima.
11. Protokol iz Kyota *****+
Pod okriljem UN donesen je 1997. godine u Kyotu međunarodni sporazum kojim se potpisnici obvezuju da će smanjiti emisiju šest stakleničkih plinova za 5%. Protokolu je pristupilo 170 zemalja, ali ne i SAD. 2012. godine donosi se Kyoto II, ali ga otkazuju Kanada, Novi Zeland, Japan i Rusija.
12. Što je potrebno za proces gorenja?
Za proces gorenja potrebna je goriva tvar, kisik i toplinska energija koja će osigurati temperaturu zapaljenja nakon čega se započeti proces izgaranja nastavlja. To se jednim imenom naziva «trokut izgaranja».
13. Navedi gorive elemente u gorivima i komentiraj.
Gorivi elementi u gorivima koja raspolažu kemijskom energijom su ugljik, vodik i sumpor.
Ugljik izgara u ugljični dioksid i kao staklenički plin doprinosi globalnom zatopljenju.
Vodik izgara u vodenu paru koja se pridružuje vodi u prirodi i nema drugih emisija. Ta činjenica, uz to što ga je moguće proizvesti na više načina, dati će vodiku posebno mjesto u budućnosti.
Sumpor izgara u sumporni dioksid i izaziva kisele kiše, a energetski doprinos mu je malen.
14. Što je toplinska vrijednost goriva?
Toplinska vrijednost goriva je toplinska energija koja se oslobodi izgaranjem jednog kilograma krutog ili tekućeg goriva, a jednog kubnog metra plinovitog goriva. Mjeri se uređajem koji se naziva kalorimetrijska bomba. Goriva imaju različite toplinske vrijednosti i od toga znatno ovisi njihova cijena.
15. Navedi postupak gašenja vatre.
Ako je moguće prvo se uklanja goriva tvar. Drugi način je rashlađivanje ispod temperature zapaljenja. To postižemo vodom ili pjenom za gašenje. Treći način je sprječavanje dovoda kisika do gorive tvari. To postižemo prekrivanjem sa tkaninom, posipanjem pijeskom ili prahom za gašenje, te ugljičnim dioksidom i specijalnim plinom za gašenje požara. Požar izazvan električnom strujom ne smije se gasiti vodom. Postoje i automatski sustavi za gašenje. Koristi se voda ili specijalni plin za gašenje.
16. Opiši grijanje prostorija pećima.
Za grijanje prostorija koristimo različite vrste peći, a goriva mogu biti drvo, ugljen, loživo ulje i plin. Kod upotrebe drveta i ugljena bolje rezultate postižemo ako je peć iznutra obložena vatrostalnom opekom ili je u cjelosti izrađena od keramičkih elemenata. Kapacitet grijanja se regulira zrakom za izgaranje, a produkti izgaranja odvode se dimovodnom cijevi koja se mora redovito čistiti.
17. Opiši centralno grijanje prostorija.
Kotao za centralno grijanje opremljen je plamenikom koji izgaranjem potrebne količine goriva osigurava toplinsku energiju za grijanje vode. Zagrijana voda pumpom se doprema do radijatora koji je predaju u okolni prostor.
DODATNI SADRŽAJ (za one koji žele znati više)
1. Izloži doprinos hrvatske tehničke kulture svjetskoj na području toplinske tehnike.
Dr. Fran Bošnjaković (Zagreb, 1902.) bio je poznati stručnjak u tom području.
Doktorirao je na Visokoj tehničkoj školi u Dresdenu gdje je bio i docent.
Profesor termodinamike na Tehničkom fakultetu u Beogradu.
Profesor termodinamike na Tehničkom fakultetu u Zagrebu.
Profesor na Visokoj tehničkoj školi u Braunshweigu i ravnatelj Termotehničkog instituta.
Profesor na Visokoj tehničkoj školi u Stuttgartu i ravnatelj Instituta termodinamike, aeronautike i astronautike. Napisao je šest knjiga koje su prevedne na nekoliko svjetskih jezika, a i danas su temeljna literatura.
Senat Sveučilišta u Zagrebu dodjeljuje prestižnu nagradu dr. Fran Bošnjaković za visoka znanstvena postignuća.
2. Opiši grijanje pomoću toplinske pumpe.
To je uređaj koji se temelji na rashladnom procesu. Sastoji se od dva izmjenjivača topline, isparivača i kondenzatora. U isparivaču isparava rashladni medij, a za isparavanje je potrebna velika količina topline koju preuzima od tekućine koja ga oplakuje. Ta tekućina cirkulira cjevovodom kroz zemlju od koje pruzima toplinu i ponovo se vraća u isparivač. Kompresor tlači rashladni medij u kondenzator gdje predaje toplinu tekućini koja ga oplakuje i prelazi u tekuće stanje. Rashladni medij dalje cirkulira u isparivač gdje se zbog velikog volumena naglo širi i hladi. Proces se dalje ponavlja. Tekućina koja je primila toplinu u kondenzatoru koristi se za grijanje prostorija i pripremu tople vode.
Toplinu smo preuzeli od zemlje, a utrošili smo samo energiju za pogon kompresora i pumpe što čini oko 25% preuzete, pa je ovaj način grijanja najjeftinije i uložena sredstva se brzo vraćaju. Dr. Fran Bošnjaković uveo je za ovaj način grijanja novi stručni naziv «dizalica topline».
3. Što je petroleum?
To je sirova nafta. Ime je nastalo od grčke riječi petra-kamen i latinske oleum-ulje, pa doslovno prevedeno znači kameno ulje.
4. Što je kerozin?
Kerozin je avionsko gorivo. Izdvaja se frakcionom destilacijom sirove nafte nakon izdvajanja benzina, a iza njega se izdvaja dizelsko gorivo.
5. Navedi vrste ugljena.
Treset je niskokalorični ugljen čija su nalazišta u močvarnim predjelima a na malim dubinama. Tresetom obiluju sjeverna područja Europe i Amerike.
Smeđi ugljen nastao je u periodu između 1 i 65 milijuna godina. Dijeli se na nekoliko vrsta. Najmlađi , a i najniže ogrjevne vrijednosti je lignit. Na njemu se mogu zapaziti tragovi biljaka od kojih je nastao. Starije vrste su sve tamnije tako da je najstariji (smolinasti) potpuno crn i sjajan.
Kameni ugljen je nastao u razdoblju od 65 do 320 milijuna godina od čega glavnina u karbonu što i znači ugljen. Najkaloričnija vrsta je antracit blizu 37 MJ/kg.
6. Opiši posebnosti automobilskog plinskog pogona
· Postupak dobivanja goriva je jednostavniji pa je i njegova cijena niža.
· Teže dolazi do nepotpunog izgaranja.
· Nema nesagorivog taloga.
· Manje se onečišćuje okoliš.
· Trajnost motora je veća.
7. Počeci korištenja fosilnih goriva
Prirodni asfalt se počeo koristiti prije 8000, a sirova nafta prije 4500 godina u Mezopotamiji. U Kini se ugljen počinje koristiti oko <1100. godine. Prirodni plin se počinje koristiti iz plitkih bušotina prije 3000 godina.
8. ENERGIJA JE SVUDA OKO NAS
|
