Ископаемое топливо

Перейти к материалам ОГЭ/ЕГЭ

РУВИКИ для ОГЭ/ЕГЭ

Переходите на портал РУВИКИ, где собраны материалы для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ

Перейти

Перейти к материалам ОГЭ/ЕГЭ

РУВИКИ для ОГЭ/ЕГЭ

        Переходите на портал РУВИКИ, где собраны материалы для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ

Перейти

Угольный разрез — карьерный самосвал

Угольный разрез — работает абзетцер

Ископа́емое то́пливо — углеводородсодержащий материал, образующийся естественным образом в земной коре из останков погибших растений и животных и используемое человечеством как источник энергии. Основные ископаемые топлива:нефть, природный газ и уголь относятся к каустобиолитам.

Так как на образование горючих полезных ископаемых требуются десятки тысяч лет, их принято считать не возобновляемыми ресурсами. Сейчас ископаемое топливо является основным источником энергии. Согласно отчету Международного энергетического агентства (МЭА), за 2022 год одного угля, как источника энергии, было сожжено 8,3 млрд тонн

Применение

При сжигании всех видов ископаемого топлива выделяется большое количество энергии, за счет высокой удельной теплоты сгорания угля, торфа, нефти и метана. Согласно приведенной ниже таблице можно сделать вывод, что при сжигании одного килограмма нефти выделяется тепла, то есть энергии, как минимум, в 5,3 раз больше, чем при сжигании одного килограмма сухих дров (не учитывая КПД физических и химических процессов), следовательно, нефть является более энергонасыщенным соединением, а значит и более выгодным топливом, чем дерево.

Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива

Вещество	q, Дж/кг $\cdot 10^{6}$	Вещество	q, Дж/кг$\cdot 10^{6}$
Дрова сухие	8,4-11	Древесный уголь	31,5-34,4
Торф	8,1-16,3	Природный газ	41-49
Каменный уголь	27	Нефть	43,5-46
Антрацит	26,8-34,8	Бурый уголь	13-25

Но ископаемые топливные ресурсы используют не только как источник энергии. Уголь применяют в металлургической и химической промышленности как сырье для производства, как фильтр для питьевых и сточных вод. Из нефти получают не только разные виды топлива (например мазут или керосин), она также является сырьем для получения пластмасс, используется в химической, косметической и строительной промышленности.

Виды ископаемого топлива

Ископаемые органические топлива делятся по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообразные.

Твердое топливо

Каменный уголь

Ископаемым твердым топливом (твердым горючим полезным ископаемым) называются естественные твердые горючие вещества органического происхождения, образовавшиеся из остатков отмерших растений и планктонов в результате бактериального воздействия. В земной коре твердые горючие ископаемые находятся в виде осадочных пород-каустобиолитов.

Твердые ископаемые топлива в свою очередь делятся на:

• Сапропелиты — продукты преобразования низших растений на дне болот или водоемов. К этой группе относятся богхеды, горючие сланцы.

• Гумолиты — группа ископаемых углей, образовавшихся из высших растений. К таким топливам относят угли и торф.

В состав твердого горючего ископаемого входят, главным образом, углеводы, лигнин, белки и липиды, их процентное содержание соответствует содержанию данных структур в материале, преобразованием которого является рассматриваемое топливо.

Жидкое и газообразное топливо

Элементный состав нефти

Нефть — жидкое горючее полезное ископаемое. Представляет собой вязкую маслянистую жидкость — сложную смесь органических соединений, в основном углеводородов нафтенового, ароматического или парафинового классов.

Химический состав нефти, как и ее физические свойства (такие как плотность, вязкость, газосодержание, теплота сгорания и другие) зависят от месторождения и типа добываемой нефти. В среднем, процентное содержание углерода колеблется в пределах 80-80 %, водорода — 10-14 %, азота, кислорода и серы — 5-8 %.

Природный газ — бесцветная газовая смесь, образовавшаяся в недрах Земли при бескислородном разложении органических веществ. В основном состоит из метана и его гомологов.Природные газы делятся на три группы:

• Газы, добываемые из чисто газовых месторождений — наиболее легкие, состоят из метана на 90 % и более.
• Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений — содержат 80-90 % метана.
• Газы, добываемые вместе с нефтью из нефтяных месторождений — состоят из 30-70 % метана, так же называются попутными нефтяными газами.

Отдельно можно выделить попутный угольный газ или метан угольных пластов, который присутствует на угольных месторождениях, но обычно его специализированная добыча экономически нецелесообразна, в России извлекается до 30 % от всего выделяющегося попутного угольного метана.

Все природные газы представляют собой смеси парафиновых углеводородов с азотом, сероводородом и углекислым газом.

Добыча

Добыча горючих полезных ископаемых производится открытым и подземным методом. Для добычи угля можно применять и открытый и закрытый метод добычи, для нефти и газа — только закрытый.

Способы добычи угля

Уголь — осадочная горная порода из группы каустобиолитов, преимущественно состоящая из углерода. Применяют два способа добычи угля:

1. Шахтный — применяется при добыче угля с больших глубин и имеет неоспоримое преимущество перед открытыми методами разработки угля, так как уголь на большой глубине более качественный и практически не содержит примесей. Однако этот способ, как и все закрытые методы добычи, дороже и опаснее открытого.
2. Угольный разрез — к такому способу прибегают в случае, когда уголь залегает на небольших глубинах. Является экономически выгодным методом, так как дешевле подземного в 2-3 раза.
3. Гидравлический — вид разработки угля подземным способом, при котором выемка и транспортировка породы осуществляется с помощью потоков жидкости. Наименее распространенный способ добычи.

Способы добычи нефти

Нефтяной насос в Гленпуле, штат Оклахома

Комплекс, оборудованный для добычи нефти и попутных нефтяных продуктов на нефтяном месторождении называется нефтяным промыслом. Применяются три способа добычи нефти:

1. Фонтанный — жидкость и газ поднимаются на поверхность под действием пластовой энергии. Применяется, когда пластовое давление велико и используется на начальном этапе разработки месторождений.
2. Газлифтный — жидкость поднимается за счет нагнетаемого газа. Для закачки газа в скважину сооружаются специальные компрессорные станции.
3. Насосный — подъем жидкости осуществляется за счет спускаемых в скважину насосов.

Современная добыча ископаемого топлива в России

Нефть

Рассматривая географию нефтедобычи в России можно выделить ХМАО, ЯНАО, Татарстан, Красноярский край и Оренбургскую область — последние несколько лет наиболее активная разработка нефтяных месторождений ведется в этих регионах. Крупнейшее нефтяное месторождение в России — Самотлорское — расположено в Ханты-Мансийском автономном округе. Основные сравнительные показатели нефтедобычи за 2022 и 2023 год:

• На Россию приходится до 12,1 процента от суточного объема добычи нефти в мире.
• Россия находится на третьем месте в мире по добыче нефти с показателем 10,2 млн барр./сутки.
• Россия — второй в мире экспортер нефти — 242 млн тонн
• Доказанные запасы нефти на территории России — 107,8 млрд баррелей, что составляет 6,2 % от общемировых запасов.

Газ

Перспективными регионами для добычи газа являются полуостров Ямал, Дальневосточный федеральный округ и континентальный шельф России. Крупнейшее в России и мире газовое месторождение — Уренгойское, находится на севере Тюменской области. Сравнительные показатели добычи газа за 2023 год:

• Россия является лидером по запасам природного газа в мире — 47,759 трлн м³.
• За 2022 год добыча газа в России — 630,759 млрд м³, экспорт — 184,4 млрд м³. По этим показателям Россия занимает второе место в мире

Уголь

Открытый способ добычи угля на Баварском разрезе

Основные регионы, в которых ведется промышленная добыча угля — Кузбасс, Красноярский край, Республика Хакасия и Якутия. Самое крупное угольное месторождение России — Кузнецкий угольный бассейн. Добыча угля в январе-мае 2023 года выросла чуть более чем на 2 % относительно аналогичного периода предыдущего года, до 162 млн тонн.

Влияние на экологию и здоровье

Антропогенное воздействие на окружающую среду вызывает негативные экологические последствия. Так же разработка и эксплуатация месторождений может оказывать пагубное влияние на здоровье человека.

Глобальное потепление

При сжигании ископаемого угля, нефти и газа в окружающую среду поступает углекислый газ, который еще называют парниковым газом. Повышение его концентрации в атмосфере способствует ускорению процессов глобального потепления.

Разливы нефти и аварии на производстве

Иногда случаются техногенные катастрофы, которые приводят к разливу нефтепродуктов в окружающую среду и загрязнению вод, почв и воздуха.

Здоровье человека

В регионах угледобычи в воздухе находятся мелкие частички угольной пыли, которые безвозвратно оседают в легких работников добывающей отрасли и всех остальных людей, проживающих около места добычи. Такое соседство является фактором риска возникновения заболеваний дыхательной системы и раковых опухолей.

Ограничения и альтернативы

Основная статья: Биотопливо

Принцип спроса и предложения предполагает, что по мере уменьшения запасов (и снижения добычи) углеводородного сырья цены на ископаемое топливо будут расти. Поэтому неизбежное повышение цен на топливо приведёт к росту альтернативных, возобновляемых источников энергии, а также поставок, ранее нерентабельных источников топлива, которые станут доступными при условии их разумной эксплуатации. Искусственный бензин и другие возобновляемые источники энергии в настоящее время требуют получения сырья, а также дорогих технологий производства и переработки, в сравнении со стоимостью обычной добычи запасов нефти, однако могут стать экономически жизнеспособными в развитии энергетики ближайшего будущего. Итак, различные альтернативные источники энергии включают в себя атомные (ядерные и термоядерные), гидроэлектростанции, солнечные, ветряные и геотермальные электростанции.

См. также

• Топливная промышленность
• Нефтедобыча
• Газовая промышленность
• Угольная промышленность
• Торфяная промышленность

Примечания

Ссылки

• Ископаемое топливо // Научно-технический энциклопедический словарь (рус.). — Научно-технический энциклопедический словарь
• Топливо // Энциклопедия Кольера. — Открытое общество (рус.). — 2000. — Энциклопедия Кольера
• Ископаемое топливо  (недоступная ссылка с 22-05-2013 [4381 день] — история, копия)