Fosszilis tüzelőanyagok

A fosszilis tüzelőanyagok (szén, kőolaj, földgáz) évmilliók alatt, elpusztult növényi és állati maradványokból keletkeztek a Föld mélyén. Ezek jelenleg a világ energiafelhasználásának jelentős részét fedezik. Bár nagy energiatartalmuk és viszonylag könnyű kitermelésük miatt népszerűek voltak és még ma is azok, használatuk jelentős környezeti terheléssel jár, különösen a szén-dioxid kibocsátás miatt, ami hozzájárul a klímaváltozáshoz.

Szén

A szén egy szilárd, szerves energiahordozó, amely főként szénből áll. Különböző minőségi kategóriái léteznek (például antracit, feketekőszén, barnakőszén, lignit), amelyek energiatartalmukban és szennyezőanyag-tartalmukban eltérnek. A szénet elsősorban hőerőművekben használják elektromosság előállítására, de a kohászatban és a háztartásokban is alkalmazták/alkalmazzák fűtésre. A szén égetése jelentős mennyiségű szén-dioxidot és egyéb légszennyező anyagokat bocsát ki.

A szén keletkezése és bányászata

A szén a karbon időszakban (körülbelül 360-300 millió évvel ezelőtt) élt hatalmas kiterjedésű mocsári erdők növényzetének elbomlásával és a földtani folyamatok hatására jött létre. A növényi maradványokat vastag üledékrétegek fedték be, a nyomás és a hő hatására pedig először tőzeg, majd lignit, barnakőszén, feketekőszén és végül antracit keletkezett. A szénet különböző bányászati módszerekkel termelik ki, a felszínközeli rétegeket külszíni fejtéssel, a mélyebben fekvőket pedig mélyműveléssel.

A szén felhasználási területei

A szénet sokáig a legfontosabb energiahordozónak tartották. Fő felhasználási területei közé tartozik az elektromos áram termelése hőerőművekben, ahol a szén elégetésével vizet forralnak, a keletkező gőz pedig turbinákat hajt meg, amelyek generátorokat működtetnek. Emellett a szénet a vas- és acélgyártásban redukálószerként, valamint a cementgyártásban is használják. A háztartásokban korábban széles körben alkalmazták fűtésre, de ez a felhasználás a környezetvédelmi szempontok miatt világszerte csökken.

A szén környezeti hatásai

A szén égetése a legmagasabb szén-dioxid kibocsátással jár a fosszilis tüzelőanyagok közül, ami jelentősen hozzájárul a globális felmelegedéshez és a klímaváltozáshoz. Emellett a szénbányászat komoly tájsebeket okozhat, és a levegőbe kerülő szálló por, kén-dioxid és nitrogén-oxidok savas esőket és légzőszervi megbetegedéseket okozhatnak. A szén hamuja és salakja szintén hulladékkezelési problémákat vet fel.

Kőolaj

A kőolaj egy sűrű, fekete vagy sötétzöld színű folyadék, amely főként szénhidrogének keverékéből áll. A tengeri élőlények maradványaiból keletkezett évmilliók alatt. A kőolajat finomítják, és így számos terméket állítanak elő belőle, beleértve a benzint, a gázolajat, a fűtőolajat, a kerozint és a műanyagok alapanyagait. A közlekedésben és az iparban játszik kulcsszerepet.

A kőolaj keletkezése és kitermelése

A kőolaj a tengerben élt mikroszkopikus élőlények (planktonok és algák) elpusztulása és a tengerfenéken történő lerakódása után, oxigénszegény környezetben, magas nyomáson és hőmérsékleten alakult ki. Az így keletkezett szerves anyagot üledékrétegek fedték be, és a földtani folyamatok hatására szénhidrogénekké alakult. A kőolajat általában fúrások útján hozzák a felszínre a föld alatti tárolórétegekből.

A kőolaj felhasználási területei

A kőolaj a modern társadalom egyik legfontosabb energiahordozója. Fő felhasználási területe a közlekedés (benzin, gázolaj, kerozin), de jelentős mennyiséget használnak fel fűtésre (fűtőolaj), elektromos áram termelésére (olajerőművek), valamint a vegyiparban (műanyagok, gyógyszerek, stb.) alapanyagként. A kőolajból származó termékek szinte minden területen jelen vannak az életünkben.

A kőolaj környezeti hatásai

A kőolaj égetése jelentős mennyiségű szén-dioxidot és más káros anyagokat bocsát ki a légkörbe, hozzájárulva a klímaváltozáshoz és a légszennyezéshez. A kőolaj kitermelése és szállítása során bekövetkező balesetek (pl. olajszivárgások) súlyos környezeti károkat okozhatnak a vízi és szárazföldi ökoszisztémákban. A kőolaj mint nem megújuló energiaforrás véges mennyiségben áll rendelkezésre.

Földgáz

A földgáz főként metánt tartalmazó gáznemű energiahordozó, amely szintén fosszilis eredetű. Gyakran a kőolajmezők közelében található. Tiszta égése miatt kevésbé szennyezi a levegőt, mint a szén vagy a kőolaj. Főként fűtésre, elektromos áram termelésére és ipari folyamatokban használják.

A földgáz keletkezése és kitermelése

A földgáz hasonló geológiai folyamatok eredményeként keletkezett, mint a kőolaj, gyakran együtt is fordul elő vele a föld alatt. A szerves anyagok anaerob bomlása során metán és más szénhidrogének keletkeznek, amelyek a porózus kőzetekben tárolódnak. A földgázat általában fúrások útján hozzák a felszínre.

A földgáz felhasználási területei

A földgáz széles körben használt energiahordozó. A háztartásokban főként fűtésre és főzésre használják. Az erőművekben elektromos áramot termelnek vele (gázturbinás erőművek). Az iparban különböző technológiai folyamatokhoz és alapanyagként (pl. műtrágyagyártás) alkalmazzák. A közlekedésben is egyre elterjedtebb a használata (CNG, LNG).

A földgáz környezeti hatásai

A földgáz égetése kevesebb szén-dioxidot bocsát ki, mint a szén vagy a kőolaj, és szinte egyáltalán nem termel szálló port vagy kén-dioxidot. Azonban a metán, a földgáz fő összetevője, egy erősebb üvegházhatású gáz, mint a szén-dioxid, így a szivárgások hozzájárulhatnak a klímaváltozáshoz. A földgáz is nem megújuló energiaforrás.

Megújuló energiaforrások

A megújuló energiaforrások olyan energiaforrások, amelyek természetes folyamatok révén folyamatosan újratermelődnek, vagyis kimeríthetetlenek emberi léptékben. Ide tartozik a napenergia, a szélenergia, a vízenergia, a geotermikus energia és a biomassza. Használatuk kevésbé terheli a környezetet, és kulcsszerepet játszanak a fenntartható energiagazdálkodásban.

Napenergia

A napenergia a Nap sugárzásából származó energia. Két fő módon hasznosítják: fotovoltaikus panelekkel elektromos áramot állítanak elő, és szolár kollektorokkal hőt termelnek. A napenergia tiszta és bőséges energiaforrás, de a termelése függ az időjárástól és a napszakoktól.

A napenergia hasznosításának módjai

A napenergia hasznosításának két fő módja van. A fotovoltaikus (PV) rendszerek a napfényt közvetlenül elektromos árammá alakítják át félvezető anyagok segítségével. A szolár termikus rendszerek pedig a nap sugarait hőenergia előállítására használják fel, például vízmelegítésre vagy épületek fűtésére. Léteznek koncentrált napenergia rendszerek (CSP) is, amelyek tükrökkel fókuszálják a napfényt egy kisebb területre, ahol magas hőmérsékletet érnek el, és ezzel gőzt termelnek, ami turbinákat hajt meg.

A napenergia előnyei és hátrányai

A napenergia számos előnnyel rendelkezik: tiszta, kimeríthetetlen energiaforrás, használata nem jár károsanyag-kibocsátással a működés során. A telepített rendszerek karbantartása általában alacsony költségű. Hátránya, hogy a termelés függ az időjárástól és a napszakoktól, ami szükségessé teheti az energia tárolását vagy más energiaforrásokkal való kombinálását. A nagyméretű naperőművek jelentős területet igényelhetnek, és a panelek gyártása környezeti hatásokkal járhat.

Szélenergia

A szélenergia a légmozgás kinetikus energiáját hasznosítja szélturbinák segítségével, amelyek elektromos áramot termelnek. A szélenergia egyre fontosabbá válik a megújuló energiaforrások között, különösen ott, ahol kedvezőek a szélviszonyok. A termelése szintén időjárásfüggő.

A szélenergia hasznosításának módjai

A szélenergia hasznosítása szélturbinákkal történik. A szél hatására a turbina lapátjai forogni kezdenek, ez a forgómozgás egy generátort hajt meg, amely elektromos áramot termel. A szélturbinákat gyakran szélparkokban telepítik, ahol több turbina együtt termeli az energiát. Léteznek szárazföldi és tengeri (offshore) szélparkok is.

A szélenergia előnyei és hátrányai

A szélenergia tiszta energiaforrás, működése során nem keletkezik károsanyag-kibocsátás. A szél egy megújuló és széles körben elérhető természeti erőforrás. Hátránya, hogy a termelés nagymértékben függ a szél sebességétől és gyakoriságától, ami ingadozóvá teheti az energiaellátást. A szélturbinák látvány- és zajszennyezést okozhatnak, és hatással lehetnek a madárvilágra.

Vízenergia

A vízenergia a folyóvizek vagy a tározókban felgyülemlett víz potenciális és kinetikus energiáját hasznosítja vízerőművek segítségével. A vízenergia egy bevált és megbízható megújuló energiaforrás, de a nagyméretű vízerőművek építése ökológiai és társadalmi hatásokkal járhat.

A vízenergia hasznosításának módjai

A vízenergia hasznosítása általában vízerőművekben történik. A víz a gátak segítségével felduzzasztott tározóból csatornákon vagy csöveken keresztül a turbinákhoz áramlik, amelyek a víz mozgási energiáját forgómozgássá alakítják. A turbinákhoz kapcsolt generátorok pedig elektromos áramot termelnek. Különböző típusú vízerőművek