Przyszłość paliw silników spalinowych

Przyszłość paliw silników spalinowych
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Międzynarodowy koncern wydobywania oraz przetwarzania ropy i gazu ziemnego ExxonMobil ogłosił długoterminową prognozę zapotrzebowania oraz pozyskiwania pierwotnych nośników energii do 2040 r.

Obok informacji ogólnoświatowych uwzględniono m.in. liczne dane szczegółowe dla Niemiec. Skoro ten kraj jest naszym głównym partnerem gospodarczym, to szczegółowe dane o nim - w obszarze omawianej problematyki - należy uznać za ważne również dla Polski. W tej prognozie przyjęto roczny wzrost zaludnienia naszej planety o 0,8%. Zaznaczono, że dla krajów gospodarczo wysoko rozwiniętych przyrost zaludnienia będzie mniejszy od powyższego. Przeciętny przyrost globalnego produktu krajowego brutto prognozuje się na 2,9% rocznie i to przede wszystkim w krajach zamożnych. Zaskakująco nisko wyszacowano światowy wzrost zużycia nośników energii: 0,9% rocznie. Tak niski przyrost ogólnoświatowego zapotrzebowania nośników energii uzasadniono tym, że kraje gospodarczo wysoko rozwinięte pokryją przyrost produktu krajowego brutto obecnym poziomem zużycia nośników energii. W tej bowiem dziedzinie istnieją wciąż jeszcze relatywnie znaczne możliwości uefektywniania urządzeń pobierających energię w różnej postaci.

Światowe zapotrzebowanie na pierwotne nośniki energii do 2040 r. wg ExxonMobil będzie kształtowało się następująco:

W globalnym miksie energetycznym udział odnawialnych nośników energii osiągnie poziom ok. 15%. Wśród nich dominują dziś etanol oraz biodiesel. Ten ostatni bywa obecnie wytwarzany przede wszystkim na drodze katalitycznej reestryfikacji olejów roślinnych metanolem. W tym procesie otrzymuje się estry metylowe kwasów tłuszczowych, które pod nazwą biodiesla można mieszać w dowolnym stosunku z olejem napędowym wytwarzanym z ropy naftowej. Produktem ubocznym tego procesu jest gliceryna, którą można eterować olefinami lub estryfikować kwasami do komponentów benzyn. Przyszłość paliw silnikowych wytwarzanych ze źródeł odnawialnych należeć będzie jednak do katalitycznego hydrokrakingu odpadowych olejów roślinnych oraz tłuszczów zwierzęcych. Pierwszą tego typu fabrykę, o mocy 360 tys. ton/rok, wybudował w okolicach Amsterdamu fiński koncern Neste Oil. W tym procesie uzyskuje się nie tylko biodiesel o liczbie cetanowej w granicach 75-95 jednostek, ale również wysokiej jakości paliwo odrzutowe. Tymczasem olej napędowy z ropy naftowej osiąga liczbę cetanową poniżej 53.

Innowacyjne działania koncernu Neste Oil we wdrażaniu procesu drugiej generacji produkcji biodiesla nie są odosobnionymi. Największy koncern energetyczny Włoch Eni S.p.A. podjął ostatnio wdrażanie podobnej technologii o nazwie Honneywell UOP/Eni Ecofining TM-Process. W tym celu jego instalacje produkcji oleju napędowego z ropy w rafinerii w miejscowości Vending zostaną w 2013 r. przystosowane pod wymogi procesowe produkcji biodiesla w katalitycznym hydrokrakingu odpadowych olejów roślinnych wspólnie z tłuszczami zwierzęcymi. Moc produkcyjna tej wytwórni będzie wynosiła 310 tys. ton/rok biodiesla.

Wśród nieodnawialnych nośników energii gaz ziemny (łącznie z łupkowym) z upływem lat zyskuje coraz bardziej na znaczeniu w całej gospodarce światowej. Jego korzystne właściwości energetyczne wynikają z chemicznej budowy; równocześnie dzięki niej jest relatywnie mniej CO2 w spalinach w porównaniu z innymi kopalnymi paliwami.

Do 2040 r. ropa będzie głównym surowcem dla wytwórczości paliw silnikowych w transporcie drogowym, rzecznym oraz powietrznym. Aktualnie udokumentowane zasoby tego nośnika energii zapewniają pełne pokrycie światowych potrzeb znacznie poza rok 2040.

Tymczasem węgiel traci na znaczeniu w światowej energetyce, z wyłączeniem przede wszystkim Chin, chociaż jego udokumentowane zasoby wystarczą znacznie poza rok 2060. Natomiast elektrownie wiatrowe, ogniwa fotowoltaiczne oraz biogazownie - utylizujące rośliny i odpady organiczne - są instalowane coraz intensywniej na wszystkich kontynentach. To one ograniczają inwestycje w elektrowniach węglowych.

Nas interesuje przede wszystkim kształtowanie się prognoz zużywania pierwotnych nośników energii u naszego zachodniego sąsiada do 2040 r. Szczegółowe informacje o tej problematyce (rys. 1) okazują się zaskakujące.

Chociaż powszechnie wiadomo, że zaludnienie w Niemiec od kilku lat z roku na rok maleje, że do 2022 r. wyłączać się będzie z trwałej eksploatacji istniejące elektrownie jądrowe, jak i to, że produkt krajowy brutto wzrastać będzie rocznie tylko w granicach 1-2%, to byliśmy ciekawi, jak poradzą sobie nasi zachodni sąsiedzi z ograniczeniem emisji CO2. Tymczasem mieszkańcy poszczególnych landów nie akceptują technologii CCS, według której ditlenek węgla miał być po wydzieleniu ze spalin poddawany sprężaniu, osuszaniu oraz skraplaniu, by w takiej postaci mógł być wtłaczany do podziemia tam, gdzie są korzystne struktury geologiczne. Z powyższych względów w aktualnej sytuacji elektrownie węglowe w Niemczech będą obciążane dodatkowymi opłatami za nadmierne emisje gazu cieplarnianego.

Z rys. 1 wynika, że przez najbliższych 30 lat zużycie pierwotnych nośników energii zmniejszy się w Niemczech o ponad 25%, w tym węgla o 40%, a ropy aż o 56%.

Na rys. 2 zaprezentowano prognozę zużycia pierwotnych nośników energii w ogrzewaniu budynków gospodarstw domowych w latach 2000-2040. Największy przyrost w tym okresie wykazują odnawialne źródła energii, wśród których dominują kolektory słoneczne oraz biogazownie. Natomiast znaczny spadek odnotowuje się w zużyciu olejów opałowych.

Globalne obniżenie zużycia pierwotnych nośników energii do ogrzewania gospodarstw domowych wynika przede wszystkim z rosnących postępów w pracach przy termicznym izolowaniu domów starego budownictwa. Tymczasem nowo wznoszone budynki są od razu izolowane wg zmodyfikowanych przepisów tego obszaru inwestycji. Poza tym techniki ogrzewania budynków gospodarstw domowych zostały w ostatnich latach znacznie uefektywnione, co uwidoczniło się przede wszystkim spadkiem zużycia gazu ziemnego.

Pisząc o zużyciu pierwotnych nośników energii w ogrzewaniu domów mieszkalnych trzeba wspomnieć i o tym, że w latach 2010-2040 zwiększy się w Niemczech powierzchnia użytkowa przeciętnego mieszkańca z 43 do 48 m², co należy uwzględnić przy komplementarnej analizie danych na rys. 2. Na rys. 1 i 2 oraz w niniejszym tekście zaprezentowano makrostosowanie pierwotnych nośników energii i w tej skali przedstawiono ich ważność dla określonych gałęzi gospodarki.

Tymczasem koncern motoryzacyjny Audi podejmuje w 2013 r. produkcję modelu A3 Sportback, który będzie zasilany biometanem z własnej produkcji (S. Rentzing, Neue Energie, 54,11,2012). W już budowanej wytwórni z energii elektrycznej uzyskiwanej z trzech elektrowni wiatrowych będzie uzyskiwało się wodór w procesie elektrolizy wody, natomiast ze spalin lokalnej elektrociepłowni sprzężonej z biogazownią wydzieli się CO2. Wodór po zmieszaniu w odpowiedniej proporcji z ditlenkiem węgla będzie w reaktorze z katalizatorem miedziowo-glinowo-cynkowym przetworzony do biometanu i pary wodnej, którą po schłodzeniu wydzieli się jako wodę, a biometan skieruje się do ogólnokrajowej sieci gazu ziemnego. Posiadacze A3 Sportback będą pobierać sprężony metan w krajowych stacjach tankowania paliw silnikowych. Ta instalacja w miejscowości Werlte będzie wytwarzała 1,4 mln m³ biometanu rocznie. Bilansowe rozliczenia biometanu między Audi a państwową siecią gazu ziemnego będą na bieżąco realizowane na tych samych zasadach, które już istnieją w dostawach biometanu od licznych producentów biogazu z odpadów roślinnych i rolniczych. Ten przykład dowodzi o istnieniu rozlicznych technologii wytwarzania odnawialnych nośników energii. Banki chętnie kredytują tego typu inwestycje, o czym autorzy mieli okazję przekonać się w podobnych przedsięwzięciach.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Przyszłość paliw silników spalinowych

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!