Uhlí je uhlíkatý hornina sedimentární odpovídající kvalitě konkrétní z uhlí , meziproduktu mezi hnědé uhlí a antracit (80 až 90% uhlíku ). Načernalé v barvě , že pochází z karbonizací z rostlinných organismů , a mohou být proto použity jako fosilní paliva .
Toto palivo se používá od XI -tého století a její těžba v dolech umožnila průmyslová revoluce v XIX th století. Od té doby je černé uhlí jedním z hlavních zdrojů energie v průmyslových zemích.
Obecný název uhlí obecně odkazuje na černé uhlí.
Termín „uhlí“ by byl francouzským ekvivalentem valonského hoye nebo hougne . V provincii Lutych , slovo sahá až do XI th století, kdy se nalézá ve sborníku z kapitoly Saint-Lambert v roce 1278 a 1299 , jakož i ty z opatství Val Benoît v 1281 . Podle Jeana Hausta slovo „hoye“ existovalo před objevením uhlí a ve valonské Lutychu znamená „fragment, chip, clod“ . S objevem uhlí byl výraz „hoye“ použit k označení kusového uhlí a slovo se rozšířilo od roku 1200 na západ a na jih od nářečí Valonska .
Podle Bormanse by slovo „hoye“ pocházelo z derivátů slovesa „schillen“ (loupat), „scho, schael“ a znamenalo by to „měřítko, hruda Země, břidlice“. Dalším možným původem slova by byl „Hullos“ nebo „Hollius“, legendární kovář z Plainevaux, který objevil uhlí v Publémontu .
Přirozený vývoj uhlí se získává z organické hmoty , kterou produkují tropické lesy karbonu - včetně produkce kerogenu . Obvykle tedy hovoříme o „uhelném lese“: uhelná naleziště jsou původem z pohřbívání a přeměny těchto bažinatých paleolesů.
Bez ohledu na jejich ekonomický zájem tak uhelné pánve poskytují cenné informace o starověké flóře a starověké suchozemské krajině.
Černé uhlí je specifická kvalita uhlí , obecný pojem, který zahrnuje tři kategorie pevných paliv stejného původu ( kerogen ), ale jejichž ložiska jsou v různých fázích transformace: rašelina , hnědé uhlí a nakonec černé uhlí, včetně antracitu, je prémie odrůda.
Pro průmyslové a domácí potřeby se uhlí vyznačuje:
produkty | Obsah uhlíku (v%) |
Výhřevnost (v kJ / kg) |
---|---|---|
Antracit | 93 - 97 | 33 500 - 34 900 |
Chudé uhlí a antracitové uhlí | 90 - 93 | 34 900 - 36 000 |
Polotučné nebo polo bitumenové uhlí | 80 - 90 | 35 000 - 37 000 |
Koksování mastného nebo živičného uhlí | 75 - 90 | 32 000 - 37 000 |
Planoucí | 70 - 80 | 32 700 - 34 000 |
Hnědé uhlí | 50 - 60 | <25 110 |
Rašelina | <50 | 12555 |
Uhlíkové analyzátory nyní existují a pracují nepřetržitě.
Uhlí se využívá již od XI -tého století jako palivo pro vytápění a dokonce i vaření .
Tedy v Encyklopedii nebo v Odůvodněném slovníku věd, umění a řemesel : „Zemní uhlí je velmi užitečné pro využití života. V zemích, kde dřevo není běžné, jako je Anglie a Skotsko, se používá k ohřevu a vaření potravin; & dokonce mnoho lidí tvrdí, že maso pečené při takovém ohni je lepší; je jisté, že jsou šťavnatější, protože tam je šťáva koncentrovanější. (…) Aby to zachránili, chudí lidé ho rozdrobili na hrubý prášek, který smíchali s hlínou; pracují s touto směsí, jako by to bylo u malty; pak tvoří kuličky nebo různé druhy koláčů, které se v létě suší na slunci. Tyto koule jsou spálené obyčejným uhlím; & když jsou zčervenání, velmi dlouho způsobují mírné teplo méně tvrdé než samotné uhlí. (…) Několik umění a řemesel kromě toho velmi často používá dřevěné uhlí. Maršálové a zámečníci a všichni, kdo pracují se železem, dávají přednost dřevěnému uhlí; protože se ohřívá rychleji než druhý a udržuje si více tepla po dlouhou dobu . V Anglii se používá ve sklárnách z běžného skla a dokonce i křišťálu ; chválí se především za použití pro pečení cihel a dlaždic; & na mnoha místech se úspěšně používá k ohřevu vápenných pecí. "
V Anglii zavazuje riziko nedostatku uhlí , které se původně používalo ve slévárnách, k tomu, aby anglický metalurgický průmysl hledal pro svůj průmysl další surovinu : uhlí a černé uhlí. V surovém stavu je nevhodný pro použití v tomto odvětví a vyžaduje „destilaci“ v retortách seskupených do baterií v továrně zvané koksovna . Získaným produktem je koks .
Datum vynálezu koksu není ve skutečnosti známo. Německá metalurg z XIX -tého století , Ledebur ( Adolf Ledebur ) zmiňuje patent anglickým Dud Dudley v roce 1619 . Skutečný rozvoj výroby koksu se bude konat na konci XVIII -tého století. Bylo to zejména nahrazení dřevěného uhlí koksem Abrahamem Darbym, které zahájilo jeho průmyslové využití.
„Destilace“ (ve skutečnosti pyrolýza ) uhlí následně umožní získat uhelný plyn pro účely osvětlení . Uhlí plyn obsahuje 50% dihydrogen , 32% metanu a 8% oxidu uhelnatého . Vlastnost objevu karburovaného plynného vodíku (Lebon) nebo plynového světla (Murdoch) nebo uhelného plynu (ale plynového osvětlení , vyráběného plynu , městského plynu atd.) Byla kolem roku 1800 debata. Sdílejí jej francouzský Philippe Lebon , anglický William Murdoch , německý Frédéric-Albert Winsor , Limburger Jan Pieter Minckelers, který jako jediný nedal průmyslové důsledky. Od roku 1812 se šíření uhelného plynu jako plynového osvětlení šíří nejprve do Londýna do Paříže, poté pod vedením Fredericka Alberta Winsora v době, kdy se opět rozsvítí na „ ropu “ . V rámci tohoto procesu byly založeny různé společnosti s cílem vybavit velká evropská města, včetně anglické společnosti Imperial Continental Gas Association , která bude u zrodu velkých moderních energetických skupin.
Nejprve byly stavěny plynové továrny na výrobu uhelného plynu (odtud název vyráběného plynu ); další prodej koksu , vedlejšího produktu při výrobě plynu, je dostatečný k zaplacení černého uhlí. Zadruhé, plyn se dodává z koksoven . Plyn se stává vedlejším produktem při výrobě koksu. Tento vývoj koksoven byl podpořen rozmachem karbochemie z roku 1920 a vývojem nových vedlejších produktů koksu: benzol , vodík , ethylen atd.
Zdá se, že jiné zdroje dodávek energie konkurují černému uhlí. Označujeme je měřítkem uhlí, které je v té době všudypřítomné, trochu jako v naší době, označujeme ropu pod pojmem „černé zlato“. „Bílá uhlí“ vzorec například vyvinut v Grenoblu od roku 1878 při místních setkáních, pak na veletrhu v Lyonu v roce 1887 ze strany Aristide Berges , byl definitivně popularizoval během Světové výstavy v Paříži v roce 1889 , kde ve skutečnosti je populární výraz charakterizovat hydraulická síla ve všech jejích formách. Rozlišujeme:
Tyto vyrobené plyny jsou nahrazeny, pro pouliční osvětlení pomocí elektřiny z roku 1880 a pro jeho různé průmyslové a domácí použití, včetně topení a vaření, na zemní plyn , a to zejména od roku 1929 krize , ve větší míře od konce druhé světové války .
Transformace uhlí do plynových vzbuzuje obnovený zájem s objevem v roce 1926 z Fischer-Tropschova (umožňující generovat syntetického kapalného paliva tzv synfuel ). Občas se objevil termín syntetický plyn nebo syntézní plyn (zkratka pro syntetický plyn ), který zahrnuje vyráběné plyny a moderní zkušenosti s vytvářením syntetického plynu. Potom se využití uhlí stal okrajový: v polovině 1980 , uhlovodíky ( zemní plyn nebo ropné řezy ) byly hlavním zdrojem syntézního plynu .
Uhlí se dnes používá hlavně:
Využití uhlí v tepelných elektrárnách je velmi důležité; tyto závody dodávají 40% světové produkce elektřiny, polovinu z toho ve Spojených státech a Německu . Zájem o uhlí, který byl dlouho považován za zastaralý, se vrací, když energetické potřeby dosáhnou maximální výrobní kapacity pro ropu nebo zemní plyn , což zvyšuje jejich náklady. Využívání uhlí, zejména v elektrárnách, dosáhlo a nadále dosahuje obrovského pokroku při snižování emisí znečišťujících látek, jako je síra , oxidy dusíku a jemné částice. Na druhé straně se téměř nic nezměnilo, pokud jde o emise skleníkových plynů . Současná uhelná elektrárna emituje podstatně méně CO 2za vyrobenou kilowatthodinu než stará (z důvodu lepší účinnosti), ale dvakrát tolik než plynárna. Návrat uhlí tedy bude (a již je) katastrofou z hlediska globálního oteplování. Sekvestrace CO 2 se jeví jako zajímavé řešení, ale po mnoho let nebude široce dostupné.
Spojené státyV průběhu 90. let, kdy energetické společnosti upřednostňovaly výstavbu plynových elektráren, se ve Spojených státech objevilo několik nových uhelných elektráren. Nyní, když cena plynu stoupá a stává se extrémně nestabilní, v důsledku poklesu americké produkce je v období let 2005–2013 připravováno přibližně 100 nových uhelných elektráren, celkem asi 60 gigawattů. Nejčastěji se ale setkávají s odmítáním okolních obyvatel a místních úřadů. Výzkum směřuje k ekologičtějšímu využívání uhlí ak výrobě syntetických paliv vyrobených z uhlí. V roce 2003 americké ministerstvo energetiky také zahájilo výzkumný program FutureGen, který splňuje požadavky na životní prostředí.
ČínaV roce 2003 , The Čínská lidová republika vyrábí 79% elektřiny z uhlí. Peking plánuje přidat přibližně 70 nových uhelných elektráren ročně; v roce 2006 bylo postaveno pět uhelných elektráren týdně. Tato země by se měla stát největším producentem oxidu uhličitého do roku 2009. Většina tepelných elektráren je skutečně zchátralá a velmi znečišťující, protože fungují díky technice rozmělňování uhlí. V roce 2007 měla Čína 13% světových zásob uhlí, neboli 118 miliard tun. Nejdůležitějšími uhelnými společnostmi jsou Shenhua Group a Yankuang. V roce 2008 byla země s 25 000 doly předním světovým producentem (2,5 miliardy tun ročně), spotřebitelem a vývozcem.
NěmeckoV Brandenbursku je jedním z prvních pilotních závodů, řekněme „čisté uhlí“. Tento projekt využívá redox , jeden ze způsobů, jak zachytit a izolovat oxid uhličitý uvolněný palivem. Rostliny tohoto typu by se měly stát běžnými do roku 2020.
Jižní AfrikaPátý největší producent na světě, Rainbow Nation se ukázal v Leden 2008nedostatky v jeho uhelné politice. Kvůli nedostatku tepelných elektráren nebyla schopna uspokojit poptávku po elektřině, což mělo za následek hrozné zatemnění.
FrancieV některých případech se získává přírodní těžební plyn (známý jako „ firedamp “), který se přirozeně odplyňuje z žil opuštěných podzemních provozů. Na severu Francie zařízení společnosti Gazonor získají tento důlní plyn (s výjimkou východního a západního konce těžební pánve) a znovu jej zapojí do sítě Gaz de France . Je to také způsob, jak zabránit tomu, aby se významné množství metanu ( důležité pro skleníkový plyn ) dostalo pouze do atmosféry. European Gas Limited v Lorraine je jedinou společností ve Francii, která provádí výzkum těžby těžebního plynu ve švech nevyužívaného uhlí.
Existují procesy, které přeměňují uhlí na plyn nebo kapalné uhlovodíky.
Zplyňování uhlí sestává, s přidáním kyslíku , při přeměně uhlí na plyn, sestávající z oxidu uhelnatého a vodíku , s názvem syntézní plyn nebo „ syntetického plynu “. Tato směs se obvykle spaluje na výrobu elektřiny jako v elektrárnách typu IGCC . Může být také přeměněn na kapalné uhlovodíky, jak je uvedeno níže.
Zkapalňování uhlí, lépe známé pod anglosaským pojmem „ Coal-To-Liquids “ nebo „ CTL “, spočívá v přeměně uhlí na kapalné uhlovodíky podobné palivům z petrochemikálií.
Existují dvě rodiny procesů:
Tyto dvě trasy byly vynalezeny v Německu: přímá cesta Friedricha Bergia v roce 1913 , nepřímá cesta Franze Fischera a Hanse Tropscha v roce 1923 . Oba procesy byly průmyslově aplikovány v Německu, zejména během druhé světové války .
Olej tak levné, a produkovat palivo poněkud čistší než uhlí, pak nahradí uhlí jako suroviny.
Po ropných šokech v 70. letech došlo u CTL k obnovení zájmu, což vedlo k vytvoření pilotních jednotek, zejména ve Spojených státech a Japonsku . Úroveň cen ropy v 90. letech opět způsobila zpomalení těchto snah. Nové metody těžby břidlicového plynu zachyceného v hlubokých horninách v roce 2000 snížily cenu plynu, čímž byly tyto alternativy ještě méně atraktivní.
South Africa z důvodů energetické nezávislosti, však vyvinula několik jednotek. Společnost Sasol zde dnes produkuje přibližně 30% spotřeby tekutých uhlovodíků v zemi nepřímými prostředky a syntézou Fischer-Tropsch.
Na konci roku 2008 zahájila čínská Shenhua ve vnitřním Mongolsku svoji první jednotku zkapalňování uhlí s přímým procesem . Po těchto prvních testech, které trvaly třináct dní, následovala druhá testovací kampaň (zahájená v roce 2006)října 2009).
Ekonomické výzvy CTL jsou značné. Cena průmyslové jednotky je několik miliard eur. Ekonomickým ukazatelem nákladů na jednotku je „ekvivalentní cena ropy“, jejíž hodnoty sdělené výrobci a v literatuře jsou velmi variabilní: od 35 do 90 dolarů za barel.
Základním zájmem CTL je energetická nezávislost. Skutečně existuje mnoho zemí, které jsou bohaté na uhlí a relativně chudé na ropu, jako tři giganti ze Spojených států, Číny a Indie. Právě v těchto zemích najdeme většinu z třiceti zkoumaných projektů v roce 2008. Ve Spojených státech však prudce vzrůstá těžba břidlicového plynu, díky čemuž je tato alternativa méně atraktivní. Kromě toho mohou politické volby týkající se oxidu uhličitého (skleníkový plyn, Kjótský protokol atd.) Představovat překážky pro rozvoj CTL.
Mezinárodní cenu zkapalňování uhlí za rok 2010 získal pan Zhang Jiming, viceprezident čínské společnosti Shenhua Coal to Liquid & Chemical (Čína). Cena 2011 byla udělena v Paříži dne3. března 2011na pana Rudi Heydenrich, výkonný ředitel Sasol technologie , uzavírá konferenci World CTL 2001 .
Zhruba do roku 2000 byla celosvětová produkce uhlí celkově relativně stabilní, v rozvojových zemích rostla, ale v bohatých západních zemích klesala kvůli své znečišťující povaze a menší praktičnosti než plynná nebo kapalná paliva nebo kvůli vyčerpání zdrojů. Těžební oblast Nord-Pas-de-Calais provozuje od roku 1850 do roku 1990, západní část uhelné sloje táhnoucí se z Francie do Belgie (která ukončila provoz co existuje patnáct ‚let) a Německa (kde se těžba očekává, že poslední, dokud 2018). Nicméně v posledních letech produkce prudce vzrostla, a to zejména díky Číně , která v roce 2005 představovala 45% produkce, oproti 19% v roce 1990.
Výroba:
Zde je osm největších zemí produkujících uhlí v roce 2005, podle Mezinárodní energetické agentury produkce včetně „černého“ uhlí a hnědého uhlí:
Země | Produkce MT | Poznámky |
---|---|---|
Čína | 2226 | |
Spojené státy | 1028 | Největší producent do roku 1990 |
Indie | 430 | Uhlí nízké kvality ( arsen , síra ) |
Austrálie ( Queensland ) | 372 | První vývozce |
Jižní Afrika | 315 | |
Rusko | 220 | |
Indonésie | 318 | Většina hnědého uhlí |
Polsko | 160 |
Na rozdíl od ropy se uhlí většinou spotřebovává v zemích, které ho produkují; pouze asi 15% světové produkce se vyváží. První jsou Austrálie (231 Mt), Indonésie, Rusko a Jižní Afrika. Čínský vývoz v posledních letech poklesl, přičemž produkce přes navýšení o 50% za tři roky nedokázala držet krok s masivní poptávkou čínských elektráren.
Uhlí představuje a stále představuje mnoho problémů pro životní prostředí a zdraví životního prostředí . Upstream od sektoru:
Za tímto odvětvím zanechává uhelný průmysl mnoho důsledků:
Ve Francii ministr ekologie v roce 2009 požádal prefekty, aby zavedli opatření dohledu nad místy s radioaktivním odpadem, včetně ukládání odpadu se „zvýšenou přírodní radioaktivitou“ ( popel , fosfosádra atd.). Tento první soupis by mohl vést strategii státu týkající se rizik spojených s uhelným popelem, který v roce 2009 stále produkovaly stovky tisíc tun ročně, 19 uhelných elektráren (15 pro EDF a 4 pro SNET ), které ve Francii kompenzovat potřeby, které jaderná energie nemůže dodávat během špiček. Velká část francouzských skladů byla prodána nebo nabídnuta pro stavební průmysl ( zemní práce / zásyp příkopů nebo vylepšení silnic, začlenění do cementu nebo betonu nebo jako zásypový materiál pro různé silniční nebo železniční infrastruktury ( TGV Est například J. Bonnemains Autor studie provedené pro ASN se domnívá, že je nutná lepší kontrola uhelného popela, což podle něj vyžaduje „vytvoření externí struktury pro producenty, aby bylo zajištěno podélné a protichůdné monitorování“.