A szén a széntartalmú kőzet üledékes megfelel egy bizonyos minőségi szenet , közbenső közötti lignit és antracit (80-90% a szén ). Feketés színű , a növényi szervezetek karbonizációjából származik, ezért fosszilis tüzelőanyagként használható .
Ez a felhasznált üzemanyag a XI th század és a kitermelési a bányák lehetővé tette ipari forradalom a XIX th században. Azóta a kemény szén az egyik fő energiaforrás az iparosodott országokban.
A szén elnevezése általában a szénre utal.
A "szén" kifejezés a vallon hoye vagy hougne francia megfelelője lenne . A Liège tartomány , a szó megy vissza a XI th században, amikor kiderül, az eljárás a fejezet Saint-Lambert a 1278 és 1299 , valamint azokat az apátság Val Benoît a 1281 . Szerint Jean Haust , a „Hoye” létezett felfedezése előtt a szén és eszközök „fragmentum, chip, tarja” a vallon Liège . A felfedezés szén, „Hoye” használták, hogy kijelölje darabos szén, és a szó terjedt el 1200 a nyugati és a déli a nyelvjárási Vallónia .
Bormans szerint a "hoye" a "schillen" (hámozni), "scho, schael" ige származékaiból származna, és "skálát, földréteget, skót" jelentene. Egy másik lehetséges szó eredete lenne „Hullos” vagy „Hollius”, a legendás kovács származó Plainevaux aki felfedezte a szén Publémont .
A szén természetes fejlődése szerves anyagból származik , amelyet a karbon trópusi erdői hoznak létre - ideértve a kerogén termelését is . Így általában „szénerdőről” beszélünk: e mocsaras paleerdők temetkezése és átalakítása a szénlerakódások eredete.
Gazdasági érdeklődésüktől függetlenül a szénmedencék így értékes információkkal szolgálnak az ősi növényvilágról és az ősi szárazföldi tájakról.
Kőszén adott minőségű szenet , egy általános kifejezés, amely magában foglalja a három kategóriába tartozó szilárd tüzelőanyagok azonos eredetű ( kerogén ), de akinek betétek különböző szakaszaiban átalakulás: tőzeg , lignit és végül feketekőszén, beleértve az antracit prémium fajta.
Ipari és háztartási célokra a szenet a következők jellemzik:
Termékek | Széntartalom (%) |
Fűtőérték (kJ / kg-ban) |
---|---|---|
Antracit | 93 - 97 | 33 500 - 34 900 |
Sovány szén és antracit szén | 90 - 93 | 34 900 - 36 000 |
Félzsíros vagy félig bitumenes szén | 80 - 90 | 35 000 - 37 000 |
Olajos vagy bitumenes szén kokszolása | 75 - 90 | 32 000 - 37 000 |
Lángoló | 70 - 80 | 32 700 - 34 000 |
Barnaszén | 50–60 | <25 110 |
Tőzeg | <50 | 12 555 |
Carbon elemzői most létezik, működik folyamatosan.
Szenet használnak, mivel a XI th században , mint az üzemanyag a fűtés , és még főzés .
Így az Enciklopédiában vagy a Tudományok, Művészetek és Mesterségek Indokolt Szótárában : "A földi szén nagy hasznát veszi az élet felhasználásának. Azokban az országokban, ahol a fa nem elterjedt, például Angliában és Skóciában, az étel fűtésére és főzésére használják; és még sokan azt állítják, hogy az ilyen tűznél sült hús jobb; az biztos, hogy zamatosabbak, mert a lé ott jobban koncentrálódik. (…) Megmentése érdekében a szegény emberek durva porrá redukálják, amelyet agyaggal kevernek össze; ezt a keveréket dolgozzák fel, mint az ember a habarccsal tenné ; ezután golyókat vagy süteményeket alkotnak, amelyeket nyáron a napon szárítanak. Ezeket a golyókat közönséges szénnel égetik el; és amikor megpirulnak, nagyon sokáig enyhe hőt adnak, amely kevésbé kemény, mint a csak a széné. (…) Számos kézműipar emellett nagyon nagy mértékben használja fel a szenet. A marsallok és a lakatosok, és mindazok, akik vasalással dolgoznak, a szenet részesítik előnyben; mert gyorsabban melegszik fel, mint az utóbbi, és sokáig több hőt tart vissza . Angliában üveggyárakban szokásos üvegből, sőt kristályból is ; ez dicséri felett mindenekelőtt annak használatát a sütéshez téglák és csempék; és sok helyen sikeresen alkalmazták mészkemencék fűtésére. "
Angliában a kockázata hiány faszén , eredetileg használt öntödék, kötelezi az angol kohászatban hogy keressen egy másik nyersanyag annak ipar : a szén és a kemény szén. Nyers állapotában alkalmatlan az iparban történő felhasználásra, és „lepárlást” igényel retortákban , elemekre csoportosítva, egy kokszolóüzemben . A kapott termék koksz .
A koksz feltalálásának dátuma nem igazán ismert. A német kohász a XIX th században , Ledebur ( Adolf Ledebur ) említi a szabadalom angol Dud Dudley a 1619 . A kokszgyártás tényleges fejlesztésére a XVIII . Század végén kerül sor . Különösen Abraham Darby szénnel történő koksztal történő cseréje indította el ipari felhasználását.
A szén "desztillációja" (valójában pirolízise ) lehetővé teszi a széngáz megvilágítás céljából történő kinyerését . A széngáz 50% dihidrogént , 32% metánt és 8% szén-monoxidot tartalmaz . Az ingatlan felfedezésének karburátoros hidrogéngáz (Lebon) vagy gázfény (Murdoch), vagy szén-gáz (de gáz világítás , feldolgozott gáz , városi gáz , stb) körül 1800 volt vita abban az időben. Megoszlik a francia Philippe Lebon , az angol William Murdoch , a német Frédéric-Albert Winsor , a Limburger Jan Pieter Minckelers között, akik egyedüliként nem adtak neki ipari következményeket. Tól 1812 , terjedése széngáz mint gázvilágítást hogy London első, Párizsban , majd a vezetése alatt Frederick Albert Winsor amikor kigyullad ismét " olajat . Ennek során különféle vállalatokat alapítottak azzal a céllal, hogy felszereljék az európai nagyvárosokat, köztük az angol Imperial Continental Gas Association vállalatot , amely a nagy modern energiacsoportok eredete lesz.
Eleinte gázgyárakat építettek széngáz előállítására (innen származik a gyártott gáz neve ); a koksz , a gáztermelés melléktermékének viszonteladása elegendő a kőszén kifizetéséhez. Másodszor, a gázt kokszolókból szállítják . A gáz a kokszgyártás melléktermékévé válik. Ez a fejlődés a kokszolóüzemek ösztönözte a boom carbochemistry a 1920 és az új koksz melléktermékek: benzol , hidrogén , etilén , stb
Úgy tűnik, hogy az energiaellátás egyéb forrásai versenyeznek a kemény szénnel. Ezeket az akkoriban mindenütt jelen lévő szén mércéje alapján jelöljük ki, kicsit úgy, mint napjainkban, a kőolajat "fekete arany" kifejezés alatt jelöljük. A „fehér szén” formula például kifejlesztett Grenoble származó 1878 folyamán helyi találkozókon, majd a Lyon valós in 1887 by Aristide Berges , véglegesen népszerűvé során Universal kiállítás Párizsban 1889-ben , ahol valójában a népszerű kifejezést jellemzésére hidraulikus erő minden formájában. Megkülönböztetünk:
Az előállított gázokat az utcai világításhoz 1880- tól kezdve elektromos áram váltja fel , és különféle ipari és háztartási felhasználásaihoz, beleértve a fűtést és a főzést, a földgázt , különösen az 1929-es válság idején , tágabban a második világháború végétől kezdve .
Az átalakulás a szén gázzá felkelti megújult érdeklődés a felfedezést 1926 A Fischer-Tropsch (amely lehetővé teszi, hogy létrehoz egy szintetikus folyékony üzemanyag úgynevezett synfuel ). Időnként megjelent a szintézisgáz vagy a szintagáz (a szintetikus gáz rövidítése ) kifejezés, amely magában foglalja az előállított gázokat és a szintetikus gáz létrehozásának modern tapasztalatait. Ezután a szén felhasználása vált marginális: a közép- 1980 , szénhidrogének ( földgáz vagy kőolaj vágások ) volt a fő forrása a szintetikus gáz .
A szenet ma főleg használják:
A szén hőerőművekben történő felhasználása nagyon fontos; ezek az üzemek biztosítják a világ villamosenergia-termelésének 40% -át, ennek felét az Egyesült Államokban és Németországban . Régóta elavultnak tartják a szén iránti érdeklődést, amikor az energiaigény eléri az olaj vagy földgáz maximális termelési kapacitását , növelve azok költségeit. A szén felhasználása, különösen az erőművekben, óriási előrelépést tett és folytat a szennyező anyagok, például kén , nitrogén-oxidok és finom részecskék kibocsátásának csökkentésében . Másrészt az üvegházhatású gázok kibocsátása szempontjából szinte semmi sem változott . Egy jelenlegi széntüzelésű erőmű jelentősen kevesebb CO 2 -kibocsátást bocsát kielőállított kilowattóránként, mint egy régi (a jobb hatékonyság miatt), de kétszer annyi, mint egy gázüzem. A szén visszatérése tehát katasztrófa lesz (és már most is) a globális felmelegedés szempontjából. A CO 2 megkötése érdekes megoldásnak tűnik, de sok éven át nem lesz széles körben elérhető.
Egyesült ÁllamokAz 1990-es évek során, amikor az áramszolgáltatók inkább gáztüzelésű erőműveket építettek, kevés új széntüzelésű erőmű jelent meg az Egyesült Államokban. Most, hogy a gáz ára emelkedik és rendkívül instabillá válik, az amerikai termelés visszaesése miatt mintegy 100 új széntüzelésű erőmű van folyamatban, összesen mintegy 60 gigawatt alatt a 2005 és 2013 közötti időszakban. De leggyakrabban a közeli lakosság és a helyi hatóságok megtagadása ellen állnak. A kutatás a szén ökológiaibb felhasználása és a szénből előállított szintetikus üzemanyagok előállítása felé halad. 2003-ban az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma elindította a FutureGen kutatási programot is a környezeti követelmények teljesítése érdekében.
KínaA 2003 , a Népköztársaság Kína termelt 79% -a villamos energia szénből. Peking évente mintegy 70 új széntüzelésű erőmű hozzáadását tervezi; 2006-ban hetente öt széntüzelésű erőmű épült. Ennek az országnak 2009-ig a legnagyobb szén-dioxid-kibocsátóvá kell válnia. Valójában a legtöbb hőerőmű romos és nagyon szennyező, mert a szén porításának technikájának köszönhetően működnek. 2007-ben Kína rendelkezett a világ szénkészletének 13% -ával, vagyis 118 milliárd tonnával. A legfontosabb szénipari vállalatok a Shenhua Group és a Yankuang. 2008-ban 25 000 aknával az ország a világ vezető termelője (évi 2,5 milliárd tonna), fogyasztója és exportőre volt.
NémetországA Brandenburg egyik első kísérleti üzemek, mondani, hogy „tiszta szén”. Ez a projekt a redoxot használja , amely az üzemanyagok által kibocsátott szén-dioxid megkötésének és megkötésének egyik módja. Az ilyen típusú növényeknek 2020-ig általánossá kell válniuk.
Dél-AfrikaA világ ötödik legnagyobb producere, a Rainbow Nation megmutatta 2008. januárteljes szénpolitikájának hibái. A hőerőművek hiánya miatt nem tudta kielégíteni az áram iránti keresletet, ami rettenetes áramszünetet eredményezett.
FranciaországBizonyos esetekben természetes bányagázt (úgynevezett „ firedamp ” -ot) nyernek ki, amely természetesen gáztalanít az elhagyott földalatti műveletek ereiből. Észak-Franciaországban a Gazonor vállalat létesítményei helyreállítják ezt az égőbélyeget (kivéve a bányamedence keleti és nyugati végét), és visszahelyezik a Gaz de France hálózatába . Ez egyfajta módszer arra is, hogy megakadályozzuk, hogy jelentős mennyiségű metán (gáz- üvegház fontos) csak a légkörbe kerüljön. A lotharingiai European Gas Limited az egyetlen vállalat Franciaországban, amely kutatást végez a nem kitermelt szén varrataiban a tűzeset visszanyeréséről.
Vannak olyan eljárások, amelyek a szenet gázzá vagy folyékony szénhidrogénné alakítják.
A szén elgázosítása oxigén hozzáadásával abból áll, hogy a szenet szénmonoxidból és hidrogénből álló gázzá alakítják , úgynevezett szintézisgáznak vagy " szinagáznak ". Ezt a keveréket általában elégetik áramtermelés céljából, mint az IGCC típusú erőművekben . Folyékony szénhidrogénekké is átalakítható az alábbiak szerint.
A szén cseppfolyósítása, amely jobban ismert az angolszász „ Coal-To-Liquids ” vagy „ CTL ” kifejezéssel, a szén folyékony szénhidrogénné történő átalakításából áll, hasonlóan a petrolkémiai üzemanyagokhoz.
Két folyamatcsalád létezik:
Ezt a két utat Németországban találták ki: a közvetlen útvonalat Friedrich Bergius 1913-ban , a közvetett utat pedig Franz Fischer és Hans Tropsch 1923-ban . Mindkét folyamatot iparilag alkalmazták Németországban, különösen a második világháború idején .
Az ilyen olcsó olaj , amely valamivel tisztább, mint a szénnél üzemanyagokat termel, akkor a szenet váltotta fel alapanyagként.
Miután a olajválságai az 1970-es, a CTL tapasztalt újjáéledése az érdeklődés, ami a létrehozására kísérleti egységet, különösen az Amerikai Egyesült Államokban és Japánban . Az 1990-es évek olajszintje ismét lelassította ezeket az erőfeszítéseket. A 2000-es években a mély kőzetekbe szorult palagáz kiaknázásának új módszerei csökkentették a gáz árát, ami még kevésbé vonzóvá tette ezeket az alternatívákat.
A dél-afrikai okokból energetikai függetlenség azonban kifejlesztett több egység. A Sasol manapság az ország folyékony szénhidrogén-fogyasztásának körülbelül 30% -át szénből állítja elő, közvetett módon és Fischer-Tropsch szintézissel.
2008 végén a kínai Shenhua Belső-Mongóliában elindította első, közvetlen eljárással működő szén-cseppfolyósító egységét . Ezeket az első teszteket, amelyek tizenhárom napig tartottak, egy második tesztkampány követte (2007 - ben kezdődött)2009. október).
A CTL gazdasági kihívásai jelentősek. Egy ipari egység költsége több milliárd euró. Az egységköltség gazdasági mutatója a „kőolaj egyenértékű ára”, amelynek értékei a gyártók és az irodalom által közölt értékek rendkívül változatosak: hordónként 35 és 90 dollár között.
A CTL alapvető tétje az energiafüggetlenség. Valóban sok olyan ország van, amely gazdag szénben és viszonylag szegény olajban, például az Egyesült Államok három óriása, Kína és India. Ezekben az országokban található a 2008-ban vizsgált harminc projekt legtöbbje. Az Egyesült Államokban azonban a palagáz kiaknázása virágzik, ami kevésbé vonzóvá teszi ezt az alternatívát. Ezenkívül a szén-dioxiddal (üvegházhatású gázok, Kiotói Jegyzőkönyv stb.) Kapcsolatos politikai döntések akadályt jelenthetnek a CTL fejlesztése előtt.
A Nemzetközi szén cseppfolyósítása díjat 2010-ben elnyerte a Mr. Zhang Jiming, alelnöke Kína Shenhua Szén Liquid & Chemical (Kína). A 2011-es díjat Párizsban adták át2011. március 3hogy Mr. Rudi Heydenrich ügyvezető igazgatója Sasol Technology , megállapítva a világ CTL 2001 konferencián .
Körülbelül 2000-ig a globális széntermelés összességében viszonylag stabil volt, a fejlődő országokban növekedett, de a gazdag nyugati országokban csökkent a szennyező jellege és a gáznemű vagy folyékony üzemanyagoknál kevésbé praktikus, vagy az erőforrások kimerülése miatt. A bányászati terület Nord-Pas-de-Calais működtetett 1850-1990, a nyugati része a szénréteg húzódó Franciaország és Belgium (amely beszüntette működését, mint ahány tizenöt „év) és Németországban (ahol kiaknázása várhatóan ig tart 2018). Mindazonáltal az elmúlt években a termelés hirtelen megnőtt, elsősorban Kína hajtotta , amely 2005-ben a termelés 45% -át adta, szemben az 1990-es 19% -kal.
Termelés:
A Nemzetközi Energiaügynökség szerint a „fekete” szenet és a lignitet is tartalmazó termelés a 2005-ben nyolc legfontosabb szenet termelő országot tartalmazza:
Ország | Mt termelés | Megjegyzések |
---|---|---|
Kína | 2226 | |
Egyesült Államok | 1028 | Legnagyobb producer 1990-ig |
India | 430 | Alacsony minőségű szén ( arzén , kén ) |
Ausztrália ( Queensland ) | 372 | Első exportőr |
Dél-Afrika | 315 | |
Oroszország | 220 | |
Indonézia | 318 | A lignit többsége |
Lengyelország | 160 |
A kőolajjal ellentétben a szenet leginkább azokban az országokban fogyasztják, amelyek előállítják; a világ termelésének csak körülbelül 15% -a exportálódik. Az első Ausztrália (231 Mt), Indonézia, Oroszország és Dél-Afrika. A kínai export az elmúlt években csökkent, a termelés annak ellenére, hogy három év alatt 50% -kal nőtt, nem tudott lépést tartani a kínai erőművek hatalmas keresletével.
A szén számos problémát vet fel és jelent a környezet és az egészség szempontjából . Az ágazat előtt:
Az ágazat mögött a szénipar számos következményt hagy maga után:
Franciaországban az ökológiai miniszter 2009-ben arra kérte a prefektusokat, hogy vezessenek be felügyeleti intézkedéseket a radioaktív hulladékok körül, ideértve a „fokozott természetes radioaktivitású” hulladék lerakódásait ( hamu , foszfogipsz stb.). Ez az első leltár irányíthatja az állam stratégiáját a szénhamu kockázataival kapcsolatban, amelyet 2009-ben még évente százezer tonna termelt, 19 széntüzelésű erőmű (15 az EDF és 4 a SNET esetében ), amelyek Franciaországban kompenzálni azokat az igényeket, amelyeket az atomenergia csúcsidőszakokban nem tud ellátni. Egy nagy része a francia raktárak eladták vagy kínálnak az építőipar, ( földmunkák / háttérkitöltési árkok vagy közúti fejlesztések, felvétel cement vagy beton , vagy visszatöltő anyagként különböző közúti és vasúti infrastruktúra ( TGV Est például J. Bonnemains , az ASN számára készített tanulmány szerzője úgy véli, hogy a szénhamu jobb ellenőrzésére van szükség, ami szerinte megköveteli "a termelőkön kívüli struktúra létrehozását a hosszanti és ellentmondásos ellenőrzés biztosítása érdekében".