Strona główna » energia elektryczna » Peak oil? Nie ma takiego problemu

Peak oil? Nie ma takiego problemu

Archiwum

Tytuł jest prowokacyjny, bo przecież każdy człowiek względnie zorientowany w sprawach światowej podaży energii dobrze wie, że z powodu samej geologii wydobycie ropy naftowej kiedyś musi osiągnąć szczyt, a następnie zacznie spadać. Za tym pójdzie zmniejszona podaż i zwiększone ceny paliw płynnych i wszystkie konsekwencje, które normalnie sie przewiduje. Tylko, że niekoniecznie….

Nie nie mam tu zamiaru snuć jakichs opowieści rodem z chorych kremlowskich głów, jak to ropa jest produkowana przez jakieś mikroorganizmy na bieżąco, globalne ocieplenie to spisek ekologów, a rosyjski gaz podstawą szczescia i dobrobytu całego świata.

Peak oil jako zjawisko geologiczne istnieje, jeśli mowa jest o zwykłej lekkiej ropie, to juz go prawdopodbnie przekroczyliśmy. Doliczając pozostałe węglowodory  mieszczace sie w oficjalnej definicji ropy – być może też.

Ale to wszystko jest bez znaczenia

Produkcja paliw płynnych cały czas rośnie. Oczywiście, szczelinowanie hydrauliczne to jedno. Ale łupki roponośne to drugie. Znacznie ciekawsze. Trzecią rzeczą, dzięki któej przybywa paliw płynnych są tzw. „zyski rafineryjne”. Mało kto je rozumie, więc spróbuję wytłumaczyć.

Najprostszy przykład. Otóż w przeliczeniu na objętość benzyna jest paliwem mniej kalorycznym niż olej napędowy. Ale za to w przeliczeniu na wagę jest odwrotnie. Benzyna składa się z węglowodorów o krótszych łańcuchach węglowych niż olej napędowy i dokładnie taka sama zależność ma miejsce w przypadku dwóch dowolnych weglowodorów lub ich mieszanin. Im krótszy łańcuch węglowy, tym mniej energii w objętości i tym więcej energii licząc na wagę. Zaczynając od metanu, skondensowanej energi patrząc na wagę, ale w 1 m3 w normalnych warunkach jego wartość opałowa to zaledwie 10 kwh. 1 m3 oleju napędowego to tysiąckrotnie więcej.  Jaki to ma z tym wszystkim związek?

*Uwaga wzory chemiczne*

Dla bardzo dużego uproszczenia przyjmijmy,  że benzyna to wyłacznie oktan (jeden z kilkuset związków wchodzacych w skład mieszaniny zwanej benzyną), a olej napędowy to wyłącznie cetan.

Wzór oktanu to C8H18, cetanu C16H34. Jak łatwo zauważyć, teoretycznie aby z jednej cząsteczki cetanu powstały dwie oktanu należy dołożyć cząsteczke (H2) wodoru. Powstaje uproszczony (ekstremalnie uproszczony) wzór C16H34 + H2 -> 2 x C8H18

*Koniec wzorów*

W taki sposób mozna bez trudu otrzymać przy prawie nie zmienionej wadze (wodór w tej reakcji waży mniej niż 1%) wyraźnie większą objętość paliwa, ale także licząc energią, paliwa płynnego. Energia z nieba nie spadła, została dostarczona w postaci wodoru. Własnie wodór jest tym energetycznym kluczem, a nawet wytrychem.

W rzeczywistości chyba nikt nie przerabia paliwa diesla na benzyne. Diesel też ma swoją, całkiem sporą wartość. Za to węglowodory o łańcuchach dłuższych niż 20 atomów węgla, stanowiące pozostałość po destylacji, to inna sprawa. W najlepszym wypadku mozna je sprzedać jako bunker (paliwo do statków) za stosownie niższe ceny. Jeśli da się je przerobić na coś o większej wartości handlowej – wszyscy to bardzo chętnie robią. Trzeba tylko dorzucić wodoru i chwilę pogotować, potem znów przedestylować i już płynie zrobiony z odpadów czysty, drogi diesel i benzyna. Nic dziwnego, że stosownym sprzętem obecnie dysponuje praktycznie każda większa rafineria w cywilizowanym świecie.

Oczywiście to trochę pogotować nie przypomina za bardzo zwykłej kuchni. Reakcje hydrokrakingu zachodzą w temperaturach rzędu 350 C i pod ciśnieniem wodoru rzędu 60 barów (atmosfer). W garażu się nie da. Nawet nie polecam próbować. OK. Nie bedę powtarzać, że się nie da. Ale próbować nie polecam.

Wyjaśniłem co to są „rafinery gains”, ale jaki ma to związek z łupkami roponośnymi? Otóż taki, że produkcja ropy syntetycznej z łupków bitumicznych to jest dokładnie to samo. Wodór, ciśnienie i temperatura i z czegoś gęstego wychodzi coś, co jest mniej gęste, a bardziej energetyczne. To coś się nazywa ropa syntetyczna i wędruje sobie rurociągami oraz pociągami co czasem wybuchają, prosto do rafinerii.

Potrzeba do tego wszystkiego tylko wodoru. Obecnie wodór pozyskuje sie najczęściej z gazu ziemnego, ale od technicznej strony zagadnienia jego źródło może być absolutnie dowolne. To wszystko jest jakby wyjaśnieniem, dlaczego wydobycie ropy powinno spadać, a może i spada a jednocześnie konsumpcja rośnie. Różnica jest w taki sposób uzupełniana wodorem.

Co jest w tym najciekawsze?

Zarówno wodór moze pochodzić z dowolnego źródła, jak też związki węgla mogą być właściwie dowolne. Jedyny wymóg polega na tym, aby był łańcuch węglowy co najmniej interesującej nas długości. Dłuższe można skrócić, siarkę za pomocą wodoru oddzielić, podobnie jak azot i tlen. W skrócie – na wejściu jest praktycznie dowolna substancja organiczna i wodór, a na wyjściu mamy bardzo ładną mieszaninę węglowodorów, którą rozdzielamy na benzyne, diesla, czy cokolwiek się będzie podobac.

Co więcej – pisząc „dowolną substancje organiczną” mam na myśli dokladnie to. Od technicznej strony absolutnie nic nie stoi na przeszkocie, aby to była np. słoma. Albo trociny. Albo osad z oczyszczalni ścieków. Serio. Wysuszyć, dołożyć wodoru, zagotować, przedestylować.

Oczywiście jest kwestia ilości tego wodoru. Za darmo nie spadnie. I tutaj jakakolwek biomasa jest problematyczna, ponieważ zawiera relatywnie dużo związanego tlenu, który trzeba oddzielić w postaci innego związku, którym jest H2O, czyli zwyczajna woda. Ale do tego potrzeba wodoru…

Wszystko się rozbija tak naprawde o cenę wodoru. Dziś wytwarzamy go z gazu ziemnego (BTW uzyskuje się 3 x H2 z jednej cząseczki CH4, drodzy czytelnicy sami sobie znajdzcie jak się takie cuda robi).

Ale jeśli wodór da sie uzyskać taniej, to i paliw płynnych przybędzie, bo będzie mozliwe przerobienie coraz gorszych substratów. Az do słomy i trocin. A jak to obniżyc? Droga także znana. Rozwijając technologię energetyki odnawialnej. Kiedy 20 kwh będzie tańsze od 1 m3 gazu ziemnego, elektroliza wody jest bardziej opłacalna niż produkcja wodoru z gazu ziemnego. To są warunki, które już się zdarzają w Niemczech. Nie codziennie, ale wystarczająco często, aby opłacało się inwestować w elektrolizery i uzywac lub sprzedawać tak wyprodukowany wodór zamiast gazu ziemnego. Przy okazji. zużycie gazu w Niemczech rok do roku spadło o 14%. Przez przypadek Niemcy to największy odbiorca Gazpromu, który zmniejszył wydobycie o 9%. Ceny zresztą też. Dla pokazania skali- obie te liczby to okolice całości polskiego importu gazu.

W taki sposób wracamy do pierwotnego problemu – czy peak oil w ogóle istnieje? Wydobycie ropy prawdopodobnie spada. Ale produkcja paliw rośnie. A teraz sobie wyobraźmy, że dzięki sprawnie przeprowadzonej rewolucji energetycznej prąd w Polsce jest tani. Naprawdę tani. W Rosji nie opłaca się wydobywac gazu, bo jego większość została zastapiona – w przemyśle wodorem z elektrolizy, dzięki taniej elektryczności, dla energii cieplnej po prostu elektrycznością. Posiadając tani wodór opłaca się przerabiać najtańszą biomasę na olej. Powiedzy, że tyle samo, ile dziś zużywa kraj. Ale bez importu ropy naftowej. Ta ropa zwyczajnie nie będzie wydobywana. Dlatego, że jej nie ma. Nie odkryto złóż, które gdzieś powinny być, czy wydobycie z dzisiejszych jest zbyt drogie.  Peak oil geologicznie minął. Ropa troche podrożała, potem się ustabilizowała. A produkcja paliw rośnie. Może dalej będzie rosnąć, może zacznie spadać. Bo z drugiej strony, skoro prąd jest tani, to po co robić z niego ropę zamiast bezpośrednio zużyć?

A znów, dla uświadomienia sobie skali. Ilość ropy zuzywanej rocznie w Polsce odpowiada mniej więcej ilości zbieranej słomy, która obecnie,jeśli ma w ogóle jakieś zastosowanie, to jest spalana w elektrowniach. Zwyczajnie import ropy jest w Polsce niepotrzebny. Potrzebny jest tani wodór dla rafinerii.

Peak oil jest i go nie ma jednocześnie. Fajna jest ta chemia, nieprawdaż?

Advertisements

11 komentarzy

  1. Kahzad pisze:

    Chemia zawsze na propsie. Chemia rozwiąże wszystkie problemy 😀

    Kwestia techniczna: zamiast „bunker” lepiej napisać „mazut”.

    Kolejna uwaga-ciekawostka. Przy hydrokrakingu są potrzebne (dla obniżenia kosztów) katalizatory. Szczególnie te platynowe – hint na przyszłość. Jeżeli tego typu technologie zaczną się rozwijać – hydrokrakowanie węglowodorów organicznych z biomasy, to i zapotrzebowanie na platynę (i inne metale wykorzystywane w katalizatorach) skoczy w górę. Ceny również :>

  2. Użyłem okreslenia „sprzedać jako bunker” jako okreslenie przeznaczenia handlowego. Wchodzac w precyzję, to mazut jest pozostałością po destylacji , ale według norm radzieckich. Według tych z normalnego świata mówimy o fuel oil nr 4, 5 i 6. Aby trzymać się precyzji i nie wchodzić w samym tekscie a aż takie dyawagacje, podałem handlowe zastosowanie. Na razie mojego pomysłu się trzymam.
    Katalizatory, o ile sie orientuję zasadniczo są w tym niklowo- molibdenowe. Też trochę kosztują, ale światowa produkcja nawet molibdenu jest w setkach tysięcu ton, a ubytki katalizatora liczy się max w kilogramachrocznie. A czesciej chyba w gramach.Wiec nie widzę tego problemu. Choć tam gdzie się stosuje platyne, jak najbardziej może być.

  3. Kahzad pisze:

    Wychodzi na to, że byłem uczony przez naukowców poradzieckich. Czemu się specjalnie nie dziwię 🙂

    Na Polibudzie Wrocławskiej pracowaliśmy na katalizatorach platynowych i właśnie platyna była nam zawsze przedstawiana jako ten katalizator idealny. A reszta jako jedynie tanie zastępstwo.

    Wzrost zapotrzebowania na platynę wynikałoby nie z powodu ubytków na katalizatorze, a z fizycznego wzrostu liczby instalacji korzystających z tych katalizatorów. Przy czym każda instalacja potrzebuje co najmniej 2 wkładów – aby pracować bez przerw. 1 pracuje, 2 jest regenerowany.

  4. W labolatoriach sie generalnie używa platyny, bo to katalizator i dealny, wszystko się zgadza. Ale w przemysle ma być wystarczająco dobre i tańsze w całym procesie niż alternatywa. Dlatego są ubytki katalizatora, bo o ostatnie 0,01% odzysku lepiej nie walczyć, itd.
    Dlatego platyny się chyba nie używa w żadnym wielkoprzemysłowym procesie.

  5. Adrian pisze:

    Maczeta, wspominałeś wcześniej, chyba w temacie o wiejskich sieciach ciepłowniczych o wstępnym zgazowywaniu paliw stałych, a następnie generowanie w ten sposób elektryczności w agregatach prądotwórczych i ciepła odpadowego. Czy w ten sam sposób można by użyć biogazu?

    Trochę poszperałem i znalazłem, że ilość odpadów organicznych na jedną osobę wynosi średnio 0,3t (w śmieciach komunalnych) oraz 13m3 ścieków. Powstaje z tego odpowiednio 115m3 i 190m3 biogazu, a przy wartości opałowej 5,5kWh (ok 60% metanu) dałoby zaskakujący wynik 1670 kWh energii rocznie. W związku z tym, czy dałoby się małym kosztem zbudować zaizolowany zbiornik betonowy coś a la szambo, który mógłby służyć za fermentator/kompostownik odpadów zielonych, a do sprężania biogazu użyć zwykłego kompresora do 12 Bar i zbiornika ciśnieniowego do jego przechowywania? Taki gaz zawierałby ponad połowę metanu i mógłby być z powodzeniem spalany w kuchenkach, piecach gazowych. I czy nie potrzebna byłaby też większa kompresja lub separacja metanu od CO2 jeśli chodzi o zasilanie agregatu prądotwórczego?

  6. Dokładnie wszystko o czym mówisz jest dość łatwo wykonalne. Co prawda lepiej sprężać sam metan, bo wbrew pozorom sprężanie gazu to dość poważne ilości pasożytniczej energii.
    W istocie ja też uważam że mieszanie ścieków iśmieci komunalnych w celu produkcji biogazu jest jednym z lepszych pomysłów. Na pewno znacznie lepszym niż oczyszczalnie ścieków i wysypiska jakie dziś znamy.
    Fermentacja zachodzi znacznie lepiej w nieco podwyższonych temperaturach, co w polskim klimacie powoduje problem w takich małych rozwiązaniach. Duża biogazownia przy intensywnej fermentacji trochę własnego ciepła wytworzy. Mała przydomowa praktycznie musi być podgrzewana, co jest kolejną energią. Skąds w układzie musi być.
    Spalanie biogazu w silniku to żaden problem. Większość benzynowych powinna działać bez żadnych przeróbek, ewentualnie z mniejsza mocą..

  7. Co do ilości. Problemem jest wilgotność. Rozrzut zawartości wody odpadków jest tak wielki, że prawie nie da sie powiedzieć ile co zawiera energii. Za to przeliczając na suchą masę, można powiedzieć z dobrym przybliżeniem, że ilość energii w gazie z danej materii organicznej bedzie ta sama co z drewna o masie tej samej co ta meteria. Drewno zawsze zawiera troche wody i energia na jej odparowanie się marnuje, praktycznie tak samo jak na utrzymanie życia bakterii które fermentują i produkuja gaz.

  8. Adrian pisze:

    Jeśli chodzi o odpady komunalne, te 300kg na osobę jest raczej masą wilgotną, przyjmując że odpady kuchenne mają 400m3 biogazu/t suchej masy wyjdzie może z kilkadziesiąt m3. Natomiast ze ścieków chyba dobrze wyliczyłem, uwzględniają wyłącznie te z toalety.
    Mieszanie ścieków i biologicznych odpadów komunalnych to jeszcze dobry pomysł ale już odpady zielone i kuchenne, których pochodzenie/skład znamy mogą być użyte później jako bardzo dobry kompost. Gdyż w fermentatorze zostają wszystkie makroelementy jak azot, fosfor, potas i mikroelementy, których byśmy nie odzyskali w tak ogromnej ilości spalając słomę czy przetwarzając odpady na etanol i biodiesel. I w ten sposób nic by się nie zmarnowało.

    Zresztą tylko część roślin zawierająca skrobię/cukry proste lub tłuszcze może być przetworzona na paliwa. W przypadku np. takich traw okazuje się że można pozyskać 550m3 biogazu z tony suchej masy. Czyli tak jak mówisz, prawie tyle samo lub nieco mniej energii uzyskamy gdybyśmy spalali biogaz niż słomę w postaci pelletów, a jak wiadomo ten pierwszy można wykorzystać na wiele sposobów.

    Jeszcze myślałem o połączeniu buforu ciepła z chłodnicą wodną z agregatu prądotwórczego, więc wstępny odzysk ciepła nie byłby problemem. Jeśli dodatkowo dom/gospodarstwo posiadałoby wentylację odzyskiem ciepła – rekuperację to wydajność spalania była by bardzo duża bez potrzeby montowania drogich agregatów kogeneracji. Natomiast na ogrzanie fermentatora (w zimę) można by ewentualnie podłączyć oddzielny piec gazowy z wymiennikiem wodnym – takie ogrzewanie podłogowe dla bakterii :). Powstałyby straty energii, ale mimo to proces byłby bardziej efektywny od wspomnianej produkcji biopaliw.
    Natomiast końcowym etapem użycia biogazu jest zasilanie pojazdów z instalacją CNG, zakładając że odseparowałoby się dwutlenek węgla niskim kosztem. Koszt kompresora CNG czy sprężarki wysokociśnieniowej jest spory jak na małe gospodarstwo, jednak co ciekawe przechowywanie gazu w butlach wysokociśnieniowych do 200 Barów jest tańsze (przynajmniej biorąc pod uwagę same zbiorniki) z tego co się zorientowałem no i oczywiście to bardziej kompaktowe rozwiązanie.

  9. 1. Z pozostałościami minerałów i jakościa kompostu masz prawie rację. Potas, żelazo, itp zostaje, część związków azotowych będzie rozłożona, a siarka w większośći ucieknie (co bardzo łatwo wyczuć…) Siarkę można odzyskać dokładając nieco fermentacji tlenowej, część azotu zawsze stracisz. Przy kwesti wykorzystania ścieków jako nawozu jest poważny problem z roślinami później spożywanymi bez gotowania i pasożytami. Jeśli ma być wykorzystany w zwykłym ogródku trzeba to wziąć pod uwagę. Można sobie z tym poradzić, ale trzeba wiedzieć.
    2. Ze zdrewniałej biomasy, typu słoma, zrębki drzewne, itp. biogazu wyjdzie raczej mało i to nie ma sensu, prościej jest to zgazować i użyć gazu generatorowego w silniku.
    3. Agregat+ bufor ciepła to małżeństwo doskonałe. Jak najbardziej chłodzenie silnika załatwi. Ale przez chłodnice złapiesz ok 10% energi z silnika. Większosć idzie w spaliny. I naprawdę nie widze specjalnych problemów technicznych ani kosztowych. MOże patrzyłeś nie tam, może cię ktoś chciał naciągać. Rura z kolektora wyl;otowego przez bufor ciepła i załatwione. Tylko trzeba pamiętać o kondensasie, czyli kwasówka i jakiś odpływ tego. Np po prostu przepływ z góry na dół załatwi sprawę.
    A jak chcesz naprawdę to robić- mail do mnie może pomóc.

  10. Adrian pisze:

    Dzięki za cenne info. Nie żebym miał takie instalacje budować natychmiast, na razie pytam się i zbieram informacje. Ale nie wykluczam, że w przyszłości te rozwiązania bym zastosował w praktyce.

    1. Siarka, jako siarkowodór się ulotni, zresztą najważniejsze jest by
    zastosować taką budowę komory (a przy tym tanią) i sposobu fermentacji by biogaz zawierał jak najmniej siarki w celu zachowania agregatu w dobrym stanie. A azot, chyba za dużych strat nie będzie, a już na pewno nie aż takich jak przy spalaniu biomasy i ulatnianiu się przy tym tlenków azotu?

    2. Pozostałości ścieków, w sensie odpadów stałych z toalet jako nawozu oczywiście nie chciałem wykorzystywać. To byłyby 2 komory oddzielne do odzysku biogazu, jedna ścieki, druga wyłącznie odpady roślinne wiadomego i naturalnego pochodzenia tj. odpady kuchenne, niezadrukowane kartony i papier, niejadalne części roślin, liście z drzew, trawy, chwasty itd. Rozdrobnione w jak największym stopniu i za bardzo nie zdrewniałe. Przy większej ilości
    produkcji biogazu można też użyć celowej uprawy wieloletniej np. miskanta olbrzymiego czy trawy pampasowej. Wierzba krzewiasta ma co prawda podobnie duży plon plon suchej masy ale za dużo części zdrewniałych, już nie wspominając o maszynach do zbioru które trzeba użyć. A trawy jak by się uparł to nawet kosą ręczną można zbierać z małego areału. Najwydajniej byłoby co
    prawda kukurydzę na kiszonkę ale to roślina jednoroczna.

    3.Skoro przez chłodnicę taki mały odzysk to nawet nie warto montować jej na korpusie silnika. Tak jak piszesz, najlepiej chyba sprawdziła by się rura spalin przez bufor ciepła (wężownica dla większej wymiany ciepła) i wtedy dalej spaliny lecą przez komin. Oczywiście też czujniki tlenku węgla i CO2 w pomieszczeniu techn. obowiązkowe.
    „Tylko trzeba pamiętać o kondensasie, czyli kwasówka i jakiś odpływ tego.” Cenna uwaga, znaczy się rury/wężownica ze stali kwasoodpornej i odpływ skroplonej pary wodnej?
    A propos, pary wodnej w biogazie. Czytałem, że trochę jej gaz może zawierać, a do pozbycia się resztek siarkowodoru i przede wszystkim CO2 używa się płuczek wodnych. Dalej jest jeszcze osuszanie metanu. Do takich małych instalacji nie będzie potrzebne zakładając, że ten siarkowodór uda się wstępnie usunąć z komory fermentacyjnej?

  11. 1. a) Azot będzie albo rozłożony do pierwiastka (N2), albo do amoniaku, który też jest dobrym paliwem, żaden problem, uwaga dotyczyła tylko obiegu pierwiastków.
    b) Siarkowodór rozkładają bakterie tlenowe, Przy większej instalacji dorzuca sie trochę powietrza do fermentatora i załatwia sprawę, Do małej instalacji bym po prostu zignorował ten problem. Mówię to na wyczucie, ale sądzę, ze przyspieszenie zużycia silnika będzie mniej istotne niż dodatkowa komplikacja. Dla małej instalacji, oczywiście.
    2. Dwie komory to jest kolejna komplikacja i podwyższanie kosztów. Jeśli relatywnie eksperymentalna instalacja ma działąć, to lepiej mniej istotne funkcjonalności odpuścić, za to skoncentrować się na dobrym działaniu głównych. A potem ulepszać. Dwie komory to 2x koszt dość drogiego elementu, zwiększone potrzeby dogrzewania i znikomy zysk.
    A swoją drogą to mieszanka ścieków z toalet i odpadków organiczych jest dość dobra. Do tego zwykle dodaje się kukurydzy i pracuje bardzo ładnie.
    3. Tak- odpływ kondensatu, Jeszcze jest kwestia umiejscowienia tłumika i ew. katalizatora.
    Pary wodnej będzie zawierać tyle ile odparuje, czyli zależnie od ciśnienia gazu w fermentatorze i temperatury, są tablice prężności pary, można dokładnie sprawdzić. Ale to jest kolejna rzecz która nie ma co się przejmować. Za fermentatorem jakiś zbiornik, gaz się tam podchłodzi, jeśli się go jeszcze trochę spręży to woda się łatwiej skondensuje,
    O płuczkach zapomnij. To IMO ma sens przy wpuszczaniu gazu do sieci i jeszcze bardziej przy napędzie pojazdów. Do kuchenek i generatorów- żadnego.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

Follow rewolucja energetyczna on WordPress.com
%d blogerów lubi to: