Paliwo alternatywne

Typowa brazylijska stacja benzynowa z czterema paliwami alternatywnymi na sprzedaż: biodiesel (B3), gazohol (E25), czysty etanol ( E100 ) i sprężony gaz ziemny (CNG). Piracicaba , Sao Paulo , Brazylia.

Paliwa alternatywne , zwane paliwami niekonwencjonalnymi i zaawansowanymi , to wszelkie materiały lub substancje , które mogą być stosowane jako paliwa, inne niż paliwa konwencjonalne, takie jak; paliwa kopalne ( ropa naftowa (ropa naftowa), węgiel i gaz ziemny ), a także materiały jądrowe, takie jak uran i tor , a także sztuczne paliwa radioizotopowe wytwarzane w reaktorach jądrowych . [ potrzebne źródło ]

Niektóre dobrze znane paliwa alternatywne obejmują biodiesel , bioalkohol ( metanol , etanol , butan ), paliwo pochodzące z odpadów , chemicznie zmagazynowaną energię elektryczną (baterie i ogniwa paliwowe ), wodór , niekopalny metan , niekopalny gaz ziemny , olej roślinny , propan i inne źródła biomasy .

Tło

Paliwem jest każdy materiał, który można poddać reakcji z innymi substancjami, aby uwolnić energię w postaci energii cieplnej lub użyć do pracy. Głównym celem paliwa jest magazynowanie energii, która powinna mieć stałą postać i być łatwo transportowana do miejsca użytkowania. Prawie wszystkie paliwa to paliwa chemiczne. Użytkownik wykorzystuje to paliwo do wytwarzania ciepła lub wykonywania prac mechanicznych, takich jak napędzanie silnika. Może być również używany do wytwarzania energii elektrycznej, która jest następnie wykorzystywana do ogrzewania, oświetlenia lub do innych celów.

Aktualne oficjalne definicje

Wszystkie oficjalne definicje nie są takie same.

Definicja w Unii Europejskiej

W Unii Europejskiej paliwa alternatywne definiuje Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/94/UE z dnia 22 października 2014 r. w sprawie rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych.

„paliwa alternatywne” oznaczają paliwa lub źródła energii, które służą, przynajmniej częściowo, jako substytut paliw kopalnych w dostarczaniu energii do transportu i które mogą przyczynić się do jego dekarbonizacji i poprawy efektywności środowiskowej sektora transportu. Należą do nich między innymi:

  • Elektryczność,
  • wodór,
  • biopaliwa określone w art. 2 lit. i) dyrektywy 2009/28/WE,
  • paliwa syntetyczne i parafinowe,
  • gaz ziemny, w tym biometan, w postaci gazowej (sprężony gaz ziemny (CNG)) i skroplonej (liquefied natural gas (LNG)), oraz
  • gaz płynny (LPG);
— Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/94/UE z dnia 22 października 2014 r. w sprawie rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych.

Definicja w USA

W USA EPA definiuje paliwo alternatywne jako

Paliwa alternatywne, w tym paliwa gazowe, takie jak wodór, gaz ziemny i propan; alkohole, takie jak etanol, metanol i butanol; oleje roślinne i odpadowe; i elektryczność. Paliwa te mogą być stosowane w dedykowanym systemie, który spala jedno paliwo, lub w systemie mieszanym z innymi paliwami, w tym tradycyjną benzyną lub olejem napędowym, na przykład w pojazdach hybrydowo-elektrycznych lub elastycznych.

— EPA

Definicja w Kanadzie

W Kanadzie od 1996 roku przepisy w sprawie paliw alternatywnych SOR / 96-453 Ustawa o paliwach alternatywnych definiują paliwa alternatywne:

Do celów definicji paliwa alternatywnego zawartej w ust. 2 ust. 1 ustawy za paliwa alternatywne uznaje się następujące paliwa stosowane jako jedyne źródło energii napędu bezpośredniego pojazdu silnikowego:

a) etanol;

(b) metanol;

c) gaz propan;

d) gaz ziemny;

(e) wodór;

f) elektryczność;

g) do celów podsekcji 4 ust. 1 i 5 ust. I

(h) dla celów podsekcji 4(2) i 5(2) Ustawy, każde paliwo mieszane zawierające jedno z paliw wymienionych w podpunktach (a) do (e).

— Przepisy dotyczące paliw alternatywnych (SOR/96-453)

Chiny

W Chinach pojazdy napędzane paliwami alternatywnymi powinny być zgodne z wytycznymi technicznymi dotyczącymi lokalnej produkcji pojazdów napędzanych paliwami alternatywnymi: powinny mieć żywotność ponad 100 000 km, a pełne naładowanie powinno zająć mniej niż siedem godzin. Do 80% naładowania musi być dostępne po mniej niż 30 minutach ładowania. Ponadto pojazdy w pełni elektryczne muszą zużywać mniej niż 0,16 kWh/km energii elektrycznej.

Historia

Regulamin nr 83 Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ) dotyczący emisji zanieczyszczeń zgodnie z wymaganiami dotyczącymi paliwa silnikowego definiuje pojęcie pojazdu napędzanego paliwem alternatywnym .

„ Pojazd napędzany paliwem alternatywnym ” oznacza pojazd zaprojektowany tak, aby mógł być zasilany co najmniej jednym rodzajem paliwa, które jest albo gazowe w temperaturze i ciśnieniu atmosferycznym, albo zasadniczo niemineralnym paliwem pochodzącym

— Regulamin nr 83 Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ)

W 1995 roku Kanada miała jeszcze ustawę definiującą paliwa alternatywne.

Paliwo alternatywne oznacza paliwo, które jest

a) do stosowania w pojazdach silnikowych w celu dostarczania napędu bezpośredniego,

b) mniej szkodliwe dla środowiska niż paliwa konwencjonalne, oraz

(c) określone w rozporządzeniu,

w tym, bez ograniczania ogólności powyższych, etanol, metanol, gaz propan, gaz ziemny, wodór lub elektryczność, gdy są używane jako jedyne źródło energii napędu bezpośredniego; (wymiana węglika)

— Ustawa o paliwach alternatywnych, SC 1995, ust. 20, Zgoda na 1995-06-22

Biopaliwo

Główny artykuł: Biopaliwo
Dystrybutory paliw alternatywnych na zwykłej stacji benzynowej w Arlington w Wirginii . Biodiesel B20 po lewej stronie i etanol E85 po prawej stronie.

Biopaliwa są również uważane za źródło odnawialne. Chociaż energia odnawialna jest wykorzystywana głównie do wytwarzania energii elektrycznej, często zakłada się, że jakaś forma lub procent energii odnawialnej jest wykorzystywana do tworzenia paliw alternatywnych. Trwają badania mające na celu znalezienie bardziej odpowiednich upraw przeznaczonych na biopaliwa i poprawę plonów oleju z tych upraw. Biorąc pod uwagę obecne plony, do wyprodukowania wystarczającej ilości ropy naftowej, która całkowicie zastąpiłaby paliwa kopalne, potrzebne byłyby ogromne ilości ziemi i słodkiej wody.

Biomasa

Główny artykuł: Biomasa

Biomasa w przemyśle energetycznym jest żywym i niedawno martwym materiałem biologicznym , który może być wykorzystany jako paliwo lub do produkcji przemysłowej. Stał się popularny wśród elektrowni węglowych, które przechodzą z węgla na biomasę, aby przejść na wytwarzanie energii odnawialnej bez marnowania istniejącej elektrowni i infrastruktury. Biomasa najczęściej odnosi się do roślin lub materiałów pochodzenia roślinnego, które nie są wykorzystywane jako żywność lub pasza i są specjalnie nazywane biomasą nitrocelulozową.[2] Jako źródło energii biomasa może być wykorzystywana bezpośrednio poprzez spalanie do produkcji ciepła lub pośrednio po przekształceniu jej w różne formy biopaliwa. [ potrzebne źródło ]

Paliwo z alg

Główny artykuł: Paliwo z alg

Biopaliwa na bazie alg były promowane w mediach jako potencjalne panaceum na problemy związane z transportem ropy naftowej. Algi mogą dawać ponad 2000 galonów paliwa z akra rocznie. Paliwa na bazie alg są z powodzeniem testowane przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych. Tworzywa sztuczne na bazie alg wykazują potencjał do zmniejszenia ilości odpadów, a koszt za funt plastiku z alg ma być niższy niż tradycyjne ceny plastiku.

Biodiesel

Autobus napędzany olejem roślinnym na festiwalu South by South West w Austin w Teksasie (marzec 2008).

Biodiesel jest wytwarzany z tłuszczów zwierzęcych lub olejów roślinnych, zasobów odnawialnych, które pochodzą z roślin, takich jak atrofia, soja, słonecznik, kukurydza, oliwa, orzeszki ziemne, palma, kokos, krokosz barwierski, rzepak, sezam, nasiona bawełny itp. Gdy te tłuszcze lub oleje zostaną odfiltrowany z ich węglowodorów, a następnie połączony z alkoholem, takim jak metanol, w wyniku tej reakcji chemicznej powstaje olej napędowy. Surowce te można mieszać z czystym olejem napędowym w różnych proporcjach lub stosować samodzielnie. Pomimo preferowanej mieszanki, biodiesel uwalnia mniejszą liczbę zanieczyszczeń (cząsteczek tlenku węgla i węglowodorów) niż konwencjonalny olej napędowy, ponieważ biodiesel spala się zarówno czysto, jak i wydajniej. Nawet przy zmniejszonej zawartości siarki w zwykłym oleju napędowym z wynalazku LSD (olej napędowy o bardzo niskiej zawartości siarki), biodiesel przekracza te poziomy, ponieważ nie zawiera siarki.

Paliwa alkoholowe

Główne artykuły: paliwo alkoholowe , paliwo butanolowe , paliwo etanolowe i paliwo metanolowe

Metanol i paliwo etanolowe są głównymi źródłami energii; są wygodnym paliwem do magazynowania i transportu energii. Alkohole te mogą być stosowane w silnikach spalinowych jako paliwa alternatywne. Butan ma jeszcze jedną zaletę: jest jedynym paliwem silnikowym na bazie alkoholu, które można łatwo transportować istniejącymi sieciami rurociągów produktów naftowych, a nie tylko cysternami i wagonami kolejowymi.

Amoniak

Jako paliwo można stosować amoniak (NH 3 ). Korzyści z amoniaku dla statków obejmują zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych. Redukcja azotu jest rozważana jako możliwy składnik ogniw paliwowych i silników spalinowych poprzez badania nad konwersją amoniaku do gazowego azotu i gazowego wodoru.

Amoniak jest najprostszą cząsteczką, która przenosi wodór w postaci płynnej. Nie zawiera węgla i może być wytwarzany przy użyciu energii odnawialnej. Amoniak może wkrótce stać się paliwem przejściowym ze względu na względną łatwość magazynowania i dystrybucji.

Paliwo emulsyjne

Olej napędowy można również emulgować z wodą w celu wykorzystania jako paliwo. Pomaga poprawić wydajność silnika i zmniejszyć emisję spalin.

Paliwa neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla i ujemne

Paliwo neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla to paliwo syntetyczne — takie jak metan , benzyna , olej napędowy lub paliwo do silników odrzutowych — wytwarzane z energii odnawialnej lub jądrowej wykorzystywanej do uwodorniania odpadowego dwutlenku węgla pochodzącego z gazów spalinowych elektrowni lub pochodzącego z kwasu karbolowego w wodzie morskiej . Takie paliwa są potencjalnie neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla , ponieważ nie powodują wzrostu netto gazów cieplarnianych w atmosferze . W zakresie, w jakim paliwa neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla wypierają paliwa kopalne lub jeśli są one wytwarzane z węgla odpadowego lub kwasu karbolowego z wody morskiej, a ich spalanie podlega wychwytywaniu dwutlenku węgla w przewodzie spalinowym lub rurze wydechowej, powodują one ujemną emisję dwutlenku węgla i dwutlenek węgla netto usuwane z atmosfery, a tym samym stanowią formę rekultywacji gazów cieplarnianych . Takie paliwa neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla i ujemne mogą być wytwarzane przez elektrolizę wody w celu wytworzenia wodoru wykorzystywanego w reakcji Sabatiera do produkcji metanu, który można następnie przechowywać w celu późniejszego spalenia w elektrowniach jako syntetyczny gaz ziemny , transportowany rurociągiem , ciężarówką lub cysterną statkiem lub być stosowany w procesach gaz-płyn, takich jak proces Fischera-Tropscha, do wytwarzania tradycyjnych paliw transportowych lub grzewczych .

Część serii o
ekonomii środowiska
Cash template.svg
Cena węgla
Zmiana klimatu
koncepcje
Transformacja energetyczna
Zasady

Zaproponowano paliwa neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla do rozproszonego magazynowania energii odnawialnej , minimalizując problemy z nieciągłym wiatrem i słońcem oraz umożliwiając przesyłanie energii wiatrowej, wodnej i słonecznej przez istniejące rurociągi gazu ziemnego. Takie paliwa odnawialne mogłyby złagodzić koszty i problemy związane z uzależnieniem od importowanych paliw kopalnych, nie wymagając ani elektryfikacji floty pojazdów , ani konwersji na wodór lub inne paliwa, umożliwiając kontynuację kompatybilnych i przystępnych cenowo pojazdów. Niemcy zbudowali 250-kilowatową fabrykę syntetycznego metanu, którą zwiększają do 10 megawatów. Audi zbudowało neutralną pod względem emisji dwutlenku węgla fabrykę skroplonego gazu ziemnego (LNG) w Werlte w Niemczech . Zakład ma produkować paliwo transportowe w celu zrównoważenia LNG używanego w ich A3 Sportback g-tron i może zatrzymać 2800 ton metrycznych CO 2 poza środowiskiem rocznie przy początkowej wydajności. Inne projekty komercyjne mają miejsce w Kolumbii w Karolinie Południowej , Camarillo w Kalifornii i Darlington w Anglii .

Najtańszym źródłem węgla do recyklingu na paliwo są emisje gazów spalinowych ze spalania paliw kopalnych , gdzie można go wydobyć za około 7,50 USD za tonę. Zaproponowano również, że wychwytywanie spalin samochodowych jest ekonomiczne, ale wymagałoby rozległych zmian konstrukcyjnych lub modernizacji. Ponieważ kwas węglowy w wodzie morskiej jest w równowadze chemicznej z atmosferycznym dwutlenkiem węgla, zbadano ekstrakcję węgla z wody morskiej. Naukowcy oszacowali, że wydobycie węgla z wody morskiej kosztowałoby około 50 USD za tonę. Wychwytywanie dwutlenku węgla z otaczającego powietrza jest droższe, kosztuje od 600 do 1000 USD za tonę i jest uważane za niepraktyczne w przypadku syntezy paliwa lub sekwestracji węgla .

Nocna energia wiatrowa jest brana pod uwagę [ przez kogo? ] najbardziej ekonomiczna forma energii elektrycznej do syntezy paliwa, ponieważ krzywa obciążenia dla energii elektrycznej gwałtownie osiąga szczyty w najcieplejszych godzinach dnia, ale wiatr wieje nieco częściej w nocy niż w ciągu dnia. Dlatego cena nocnej energii wiatrowej jest często znacznie tańsza niż jakakolwiek alternatywa. Poza godzinami szczytu ceny energii wiatrowej w obszarach o dużej penetracji wiatru w USA wynosiły średnio 1,64 centa za kilowatogodzinę w 2009 roku, ale tylko 0,71 centa za kWh podczas najtańszych sześciu godzin w ciągu dnia. Zazwyczaj hurtowa cena energii elektrycznej wynosi od 2 do 5 centów/kWh w ciągu dnia. Komercyjne firmy zajmujące się syntezą paliw sugerują, że mogą produkować paliwo za mniej niż ropopochodne , gdy ropa kosztuje więcej niż 55 USD za baryłkę. Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych szacuje, że produkcja paliwa lotniczego na statku z energii jądrowej kosztowałaby około 6 USD za galon. Chociaż było to około dwa razy więcej niż koszt paliwa ropopochodnego w 2010 r., oczekuje się, że będzie znacznie niższe niż cena rynkowa w mniej niż pięć lat, jeśli ostatnie tendencje się utrzymają. Co więcej, ponieważ dostawa paliwa do grupy bojowej lotniskowca kosztuje około 8 dolarów za galon, produkcja na statku jest już znacznie tańsza. Jednak cywilna energia jądrowa w USA jest znacznie droższa niż energia wiatrowa. Szacunki Marynarki Wojennej, że 100 megawatów może wyprodukować 41 000 galonów paliwa dziennie, wskazują, że produkcja naziemna z energii wiatrowej kosztowałaby mniej niż 1 dolara za galon.

Wodór i kwas mrówkowy

Główny artykuł: paliwo wodorowe

Wodór jest paliwem bezemisyjnym. Produktem ubocznym spalania wodoru jest woda, chociaż niektóre monotlenki azotu NOx powstają podczas spalania wodoru z powietrzem.

Główny artykuł: kwas mrówkowy

Kolejnym paliwem jest kwas mrówkowy. Paliwo jest wykorzystywane poprzez przekształcenie go najpierw w wodór i wykorzystanie go w ogniwie paliwowym . Kwas mrówkowy jest znacznie łatwiejszy do przechowywania niż wodór.

Mieszanina wodoru i sprężonego gazu ziemnego

Główny artykuł: HCNG

HCNG (lub H2CNG) to mieszanina sprężonego gazu ziemnego i 4–9 procent wodoru pod względem energii. Wodór mógłby być również stosowany jako gaz hydroksylowy w celu uzyskania lepszych właściwości spalania w silnikach o zapłonie samoczynnym . Gaz hydroksylowy otrzymuje się przez elektrolizę wody.

Skompresowane powietrze

Silnik pneumatyczny jest bezemisyjnym silnikiem tłokowym, wykorzystującym sprężone powietrze jako paliwo. W przeciwieństwie do wodoru, sprężone powietrze jest około jednej dziesiątej droższe niż paliwa kopalne, co czyni je ekonomicznie atrakcyjnym paliwem alternatywnym. [ potrzebne źródło ]

Gaz propan

Główny artykuł: Autogaz

Propan to czystsze spalanie, wysokowydajne paliwo pochodzące z wielu źródeł. Znany jest pod wieloma nazwami m.in. propan, LPG (gaz płynny propan), LPA (gaz płynny propan), autogaz i inne. Propan jest paliwem węglowodorowym i należy do rodziny gazu ziemnego.

Propan jako paliwo samochodowe ma wiele właściwości fizycznych benzyny, jednocześnie zmniejszając emisje z rury wydechowej i ogólną emisję z kół. Propan jest paliwem alternatywnym numer jeden na świecie i oferuje obfite zapasy, magazynowanie cieczy pod niskim ciśnieniem, doskonałe wyniki w zakresie bezpieczeństwa i duże oszczędności kosztów w porównaniu z tradycyjnymi paliwami.

Propan zapewnia liczbę oktanową między 104 a 112 w zależności od składu proporcji butan / propan w mieszaninie. Autogaz propan w formie wtrysku cieczy wychwytuje zmianę fazy ze stanu ciekłego na gazowy w cylindrze silnika spalinowego, tworząc efekt „chłodnicy międzystopniowej”, obniżając temperaturę cylindra i zwiększając gęstość powietrza. Wynikowy efekt pozwala na większe przyspieszenie cyklu zapłonu i wydajniejsze spalanie silnika.

Propan nie zawiera dodatków, detergentów ani innych dodatków chemicznych, które jeszcze bardziej zmniejszają emisję spalin z rury wydechowej. Czystsze spalanie wiąże się również z mniejszą emisją cząstek stałych, niższym poziomem NO x dzięki całkowitemu spaleniu gazu w cylindrze, wyższą temperaturą spalin zwiększającą wydajność katalizatora oraz mniejszą ilością osadów kwasu i węgla w silniku, co wydłuża żywotność układu smarującego olej. [ potrzebne źródło ]

Autogaz propan jest wytwarzany w odwiercie wraz z innymi produktami gazu ziemnego i ropy naftowej. Jest to również produkt uboczny procesów rafinacji, które dodatkowo zwiększają podaż propanu na rynek.

Propan jest przechowywany i transportowany w stanie ciekłym pod ciśnieniem około 5 barów (73 psi). Pojazdy do tankowania są podobne do benzyny pod względem szybkości dostawy dzięki nowoczesnym urządzeniom do tankowania. Stacje tankowania propanu wymagają jedynie pompy do pompowania paliwa pojazdu i nie wymagają drogich i powolnych systemów sprężania w porównaniu ze sprężonym gazem ziemnym , który zwykle utrzymuje się na poziomie ponad 3000 psi (210 barów).

W formacie pojazdu autogaz propan można zamontować w prawie każdym silniku i zapewnia oszczędności kosztów paliwa i obniżoną emisję, a jednocześnie jest bardziej wydajny jako cały system ze względu na dużą, istniejącą wcześniej infrastrukturę tankowania propanu, która nie wymaga sprężarek i powstających odpadów innych paliw alternatywnych w całym cyklu życia koła. [ potrzebne źródło ]

Sprężony gaz ziemny

Sprężony gaz ziemny (CNG) i skroplony gaz ziemny (LNG) to dwie czystsze palne alternatywy dla konwencjonalnych płynnych paliw samochodowych .

Rodzaje sprężonego gazu ziemnego

Pojazdy na sprężony gaz ziemny (CNG) mogą wykorzystywać zarówno odnawialny, jak i nieodnawialny CNG.

Konwencjonalny CNG jest produkowany z wielu podziemnych złóż gazu ziemnego, które są obecnie szeroko rozpowszechnione na całym świecie. Wydaje się , że nowe technologie, takie jak odwierty poziome i szczelinowanie hydrauliczne , umożliwiające ekonomiczny dostęp do niekonwencjonalnych zasobów gazu, zasadniczo zwiększyły podaż gazu ziemnego.

Odnawialny gaz ziemny lub biogaz to gaz na bazie metanu o właściwościach podobnych do gazu ziemnego, który może być wykorzystywany jako paliwo transportowe. Obecnymi źródłami biogazu są głównie wysypiska śmieci, ścieki oraz odpady pochodzenia zwierzęcego/rolniczego. Ze względu na rodzaj procesu biogaz można podzielić na: biogaz wytwarzany w procesie fermentacji beztlenowej, gaz wysypiskowy zbierany ze składowisk odpadów, oczyszczony w celu usunięcia śladowych zanieczyszczeń oraz syntetyczny gaz ziemny (SNG).

Praktyczność

Na całym świecie gaz ten napędza ponad 5 milionów pojazdów, z czego nieco ponad 150 000 w Stanach Zjednoczonych. Zużycie w Ameryce rośnie w dramatycznym tempie.

Analiza środowiskowa

Ponieważ gaz ziemny podczas spalania emituje mniej zanieczyszczeń niż inne paliwa kopalne, zmierzono czystszą jakość powietrza w miejscowościach miejskich przechodzących na pojazdy na gaz ziemny. CO 2 z rury wydechowej można zmniejszyć o 15–25% w porównaniu z benzyną, olejem napędowym. Największe redukcje występują w segmentach średnich i ciężkich, lekkich i śmieciarek.

CO 2 do 88%.

Podobieństwa do wodoru

Gaz ziemny, podobnie jak wodór, jest paliwem, które spala się czysto; czystszy niż silniki benzynowe i wysokoprężne. Nie są też emitowane żadne zanieczyszczenia tworzące smog. Wodór i gaz ziemny są lżejsze od powietrza i można je ze sobą mieszać.

Energia jądrowa i generatory radiotermiczne

Główne artykuły: Energia jądrowa i generator radiotermiczny

Reaktor nuklearny

Energia jądrowa to dowolna technologia jądrowa przeznaczona do pozyskiwania użytecznej energii z jąder atomowych poprzez kontrolowane reakcje jądrowe . Jedyna obecnie praktyczna metoda kontrolowana wykorzystuje rozszczepienie jądrowe w paliwie rozszczepialnym (z niewielkim ułamkiem mocy pochodzącej z późniejszego rozpadu radioaktywnego ). Wykorzystanie reakcji jądrowej syntezy jądrowej do kontrolowanego wytwarzania energii nie jest jeszcze praktyczne, ale jest aktywnym obszarem badań.

Energia jądrowa jest zwykle wykorzystywana za pomocą reaktora jądrowego do podgrzewania płynu roboczego, takiego jak woda, który jest następnie wykorzystywany do wytworzenia ciśnienia pary, która jest przekształcana w pracę mechaniczną w celu wytworzenia energii elektrycznej lub napędu w wodzie. Obecnie ponad 15% światowej energii elektrycznej pochodzi z energii jądrowej i zbudowano ponad 150 okrętów wojennych o napędzie atomowym. [ potrzebne źródło ]

Teoretycznie energia elektryczna z reaktorów jądrowych mogłaby być również wykorzystywana do napędu w kosmosie, ale nie zostało to jeszcze zademonstrowane podczas lotu kosmicznego. Niektóre mniejsze reaktory, takie jak reaktor jądrowy TOPAZ , są budowane tak, aby zminimalizować ruchome części i wykorzystywać metody, które bardziej bezpośrednio przekształcają energię jądrową w energię elektryczną, co czyni je przydatnymi w misjach kosmicznych, ale ta energia elektryczna była historycznie wykorzystywana do innych celów. Energia z rozszczepienia jądrowego została wykorzystana w wielu statkach kosmicznych, wszystkie bezzałogowe. Sowieci do 1988 roku krążyli wokół 33 reaktorów jądrowych w RORSAT , gdzie wytwarzana energia elektryczna była wykorzystywana do zasilania jednostki radarowej lokalizującej statki na oceanach Ziemi. Stany Zjednoczone okrążyły również jeden eksperymentalny reaktor jądrowy w 1965 roku w ramach SNAP-10A .

Reaktory jądrowe zasilane torem

jądrowe oparte na torze również stały się w ostatnich latach obszarem aktywnych badań. Popiera go wielu naukowców i badaczy, a profesor James Hansen, były dyrektor NASA Goddard Institute for Space Studies , powiedział podobno: „Po ponad czterdziestoletnim studiowaniu zmian klimatu jest dla mnie jasne, że świat zmierza ku katastrofy klimatycznej, jeśli nie rozwiniemy odpowiednich źródeł energii, które zastąpią paliwa kopalne . Bezpieczniejsza, czystsza i tańsza energia jądrowa może zastąpić węgiel i jest bardzo potrzebna jako kluczowa część rozwiązania”. Tor występuje w przyrodzie 3–4 razy częściej niż uran , a jego ruda, monacyt , powszechnie występuje w piaskach wzdłuż zbiorników wodnych. Zainteresowanie wzbudził również tor, ponieważ może być łatwiejszy do uzyskania niż uran. Podczas gdy kopalnie uranu są zamknięte pod ziemią i przez to bardzo niebezpieczne dla górników, tor jest wydobywany z odkrywek. Monacyt występuje w krajach takich jak Australia, Stany Zjednoczone i Indie w ilościach wystarczających do zasilania Ziemi przez tysiące lat. Udowodniono, że jako alternatywa dla reaktorów jądrowych zasilanych uranem, tor przyczynia się do proliferacji, wytwarza odpady radioaktywne do głębokich składowisk geologicznych , takich jak technet-99 (okres półtrwania ponad 200 000 lat) i ma dłuższy cykl paliwowy.

Aby zapoznać się z listą eksperymentalnych i obecnie działających reaktorów zasilanych torem, zobacz cykl paliwowy toru # Lista reaktorów zasilanych torem .

Generatory radiotermiczne

Ponadto radioizotopy były wykorzystywane jako paliwa alternatywne, zarówno na lądzie, jak iw kosmosie. Ich wykorzystanie gruntów spada ze względu na niebezpieczeństwo kradzieży izotopów i szkód dla środowiska w przypadku otwarcia jednostki. Rozpad radioizotopów generuje zarówno ciepło, jak i elektryczność w wielu sondach kosmicznych, zwłaszcza sondach do planet zewnętrznych, gdzie światło słoneczne jest słabe, a niskie temperatury stanowią problem. Generatory radiotermiczne (RTG), które wykorzystują takie radioizotopy jako paliwa, nie podtrzymują jądrowej reakcji łańcuchowej, lecz wytwarzają energię elektryczną z rozpadu radioizotopu, który (z kolei) został wyprodukowany na Ziemi jako skoncentrowane źródło energii (paliwo) przy użyciu energii z ziemski reaktor jądrowy .

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Alternative_fuel&oldid=1138873349 ”