Középszint

3.10: Energiaforrások és kémiai mérleg

3.10: Energiaforrások és kémiai mérlegA tanulási sorrend: Energiaforrások és kémiai mérleg.Energiaforrások és kémiaimérleg
Adattáblázat megtekintése
SorrendRész
1Energiaforrások és kémiai mérleg
3.10: a témakör fő gondolati lépései.

Energiaforrások és kémiai mérleg

Kőszén, kőolaj és földgáz nem megújuló energiahordozók; égésük CO2-kibocsátással jár. Nap-, szél-, víz-, geotermikus energia és biomassza különböző erőforrásokat és tárolási megoldásokat igényel. A tüzelőanyagcella kémiai energiából elektromos energiát ad; a hidrogén előállításának energia- és kibocsátási mérlege is része az értékelésnek. Egy energiaforrás előnyeit és korlátait számszerű feltételek alapján hasonlítsd össze.

Mi található a fosszilis energiahordozókban?

A kőszén ősi növényi maradványok hosszú ideig tartó átalakulásával keletkezett. Nem tiszta elemi szén: széntartalmú szerves szerkezete mellett víz, ásványi összetevők és például kéntartalmú anyagok is lehetnek benne. A lignit, barnakőszén, feketekőszén és antracit eltérő széntartalmú, nedvességű és fűtőértékű anyagok; az antracit széntartalma általában nagyobb. Az eltérő minőség miatt ugyanakkora tüzelőanyag-tömeg nem feltétlenül ad ugyanannyi hőt.

A földgáz fő összetevője a metán; kisebb szénatomszámú más szénhidrogének és lelőhelytől függően nem szénhidrogén-összetevők is előfordulhatnak benne. A kőolaj sokféle szénhidrogénből és kisebb mennyiségű más összetevőből álló keverék. Sem a kőszénnek, sem a kőolajnak nincs egyetlen, minden mintára érvényes molekulaképlete.

Nem megújulóként kezeljük őket, mert képződésük földtörténeti időskálán történt; a fogyasztást emberi időskálán nem pótolja hasonló ütemű újraképződés. A koksz és a faszén ezzel szemben előállított, széndús anyag: a kiindulási széntartalmú anyagot kevés oxigénnel vagy levegőtől elzártan hevítik. A fa eredete és a kőszén eredete alapján nem sorolhatók automatikusan ugyanabba a megújulási kategóriába.

A kőolaj frakcionált desztillációjának elve

A kőolaj frakcionált desztillációjának elveA torony felső része hűvösebb, alsó része forróbb. A különböző forráspontú összetevők különböző magasságokban dúsulnak, így több párlatot lehet elvezetni. Egy párlat nem egyetlen tiszta vegyület: összetevőinek forráspontja tartományba esik. Az ábra az elvet mutatja; a termékhatárok a nyersolajtól és a berendezés üzemi feltételeitől is függenek. A nehéz maradék további feldolgozása külön művelet lehet, például vákuumdesztilláció. A lepárlás fizikai szétválasztás; a szénláncokat a krakkolás bontja rövidebbekre.Kőolaj: párlatok szétválasztásahűvösforróGázokkisebb forráspontBenzinkönnyebb folyadékokPetróleum, kerozinköztes párlatGázolajnehezebb párlatNehéz frakciókkenőolaj; bitumenA párlat is anyagkeverék.Szétválasztás, nem láncbontás.
Ábra szöveges leírása
PárlatElhelyezkedés a vázlatban
Gázokkisebb forráspont
Benzinkönnyebb folyadékok
Petróleum, kerozinköztes párlat
Gázolajnehezebb párlat
Nehéz frakciókkenőolaj; bitumen
A torony felső része hűvösebb, alsó része forróbb. A különböző forráspontú összetevők különböző magasságokban dúsulnak, így több párlatot lehet elvezetni. Egy párlat nem egyetlen tiszta vegyület: összetevőinek forráspontja tartományba esik. Az ábra az elvet mutatja; a termékhatárok a nyersolajtól és a berendezés üzemi feltételeitől is függenek. A nehéz maradék további feldolgozása külön művelet lehet, például vákuumdesztilláció. A lepárlás fizikai szétválasztás; a szénláncokat a krakkolás bontja rövidebbekre.

A lepárlás után az összetételt is módosíthatják

A frakcionált desztillációban a különböző illékonyságú összetevők elválasztása történik. A krakkolás ezzel szemben kémiai átalakulás: hosszabb szénláncokból rövidebb szénhidrogének képződnek. A reformálás során például az elágazás, a gyűrűs szerkezet és az aromás összetevők aránya módosítható. Ezeket nem nevezzük egyszerű lepárlásnak.

A benzin oktánszáma a kopogásos égéssel szembeni ellenállás mértéke az előírt vizsgálati feltételek között. Az n-heptán a 0, a 2,2,4-trimetilpentán, más néven izooktán a 100 értékű referencia. A 95-ös oktánszám az azonos vizsgálatban 95 térfogatszázalék izooktánt tartalmazó referenciaelegy viselkedéséhez hasonlít; nem állítja, hogy a vizsgált benzin ténylegesen 95% izooktánból áll. Az oktánszám nem azonos a fűtőértékkel.

Energiaforrás és energiahordozó

Az energiaforrást és az energiahordozót különítsd el: a hidrogén előállításához energia kell, ezért az előállítás módja nélkül a felhasználáskori vízképződés nem elég a teljes környezeti mérleghez.

Fontos összefüggés

A fűtőértéket azonos alapra kell átváltani (mol, tömeg vagy térfogat), és az égéstermék vízének halmazállapotát is rögzíteni kell. A hatásfok önmagában nem mondja meg a teljes életciklus kibocsátását.

Az égéshő és a fűtőérték különbsége a víz termékállapota alapján

Az égéshő és a fűtőérték különbsége a víz termékállapota alapjánAz ábra kerekített, 25 °C-hoz tartozó moláris adatokkal szemlélteti 1 mol gázállapotú CH_{4} tökéletes égését. A szén-dioxid mindkét esetben gáz. Folyékony vízzel a reakcióentalpia körülbelül −890 kJ/mol, vízgőzzel −802 kJ/mol. A felszabaduló hő nagyságát az ábrán pozitív számmal írjuk. Két mol víz kondenzációja a választott hőmérsékleten körülbelül 88 kJ-t ad le. A nagyobb energiatartalom az égéshő abszolút értékének, a kisebb az alsó fűtőértéknek felel meg. A feltüntetett különbség a megadott termékállapotokhoz tartozik, nem két különböző hatásfokú készülék mérési eredménye.A víz állapota is számít1 mol metán tökéletes égéseFolyékony víz a termék890 kJ felszabadulVízgőz a termék802 kJ felszabadulKülönbség: 88 kJ2 H2O(g) → 2 H2O(f)2 · 44 kJ = 88 kJA lecsapódás további hőt ad le.
Ábra szöveges leírása
LépésMagyarázat
H2O(f) termékA felszabaduló hő nagysága körülbelül 890 kJmol CH4.
H2O(g) termékA felszabaduló hő nagysága körülbelül 802 kJmol CH4.
KondenzációA különbség körülbelül 88 kJmol CH4: két mol víz lecsapódása.
Az ábra kerekített, 25 °C-hoz tartozó moláris adatokkal szemlélteti 1 mol gázállapotú CH4 tökéletes égését. A szén-dioxid mindkét esetben gáz. Folyékony vízzel a reakcióentalpia körülbelül −890 kJ/mol, vízgőzzel −802 kJ/mol. A felszabaduló hő nagyságát az ábrán pozitív számmal írjuk. Két mol víz kondenzációja a választott hőmérsékleten körülbelül 88 kJ-t ad le. A nagyobb energiatartalom az égéshő abszolút értékének, a kisebb az alsó fűtőértéknek felel meg. A feltüntetett különbség a megadott termékállapotokhoz tartozik, nem két különböző hatásfokú készülék mérési eredménye.

Égéshő, fűtőérték és a hő előjele

A termokémiai egyenletben az égés reakcióentalpiája negatív, mert az anyagi rendszer energiát ad át. Ha azt kérdezzük, mennyi hő szabadul fel, ennek nagyságát pozitív számmal adjuk meg. A −890 kJmol és a 890 kJ felszabaduló hő tehát más megfogalmazás, nem ellentmondás.

A nagyobb, felső érték a keletkezett víz lecsapódási hőjét is tartalmazza; az alsó fűtőértékben a víz gőzállapotú termék. A tankönyvi égéshő–fűtőérték megkülönböztetés ezt a két termékállapotot követi. A tüzelőanyagok nedvessége és a megadott referencia-hőmérséklet is számít. Egy mol tiszta metánra, egy kilogramm nedves fára és egy köbdeciméter földgázra megadott adatot előbb közös alapra kell hozni.

Kidolgozott példa: mit jelenthet a 100% fölötti, fűtőértékre vetített adat?

Feladat: Egy tüzelőanyag alsó fűtőértéke 50,0 MJkg, felső értéke 55,0 MJkg.
Egy kilogramm elégetésével a kondenzáció hőjét is hasznosító berendezés 52,5 MJ hőt ad át.
Értelmezd a két hányadost!

Az alsó értékre vetítve 52,550,0 = 1,05, azaz 105%.
A nevező nem tartalmazza a víz lecsapódásából visszanyert többlethőt.

A felső értékre vetítve 52,555,0 ≈ 0,955, azaz 95,5%.
Az átadott energia kisebb a teljes, lecsapódást is tartalmazó energiabevitelnél.

A 105% nem energiateremtést bizonyít: eltérő számítási alapot jelöl.
A két számot csak az alap megnevezésével szabad összevetni.
Az értékek szemléltető feladatadatok.

Etanol szerkezete: a hidroxilcsoport C_{2} szénlánchoz kapcsolódik; alkoholos erjedéssel is előállítható.Etanol szerkezete: a hidroxilcsoport C_{2} szénlánchoz kapcsolódik; alkoholos erjedéssel is előállítható.CH3CH2OH
Etanol szerkezete: a hidroxilcsoport C2 szénlánchoz kapcsolódik; alkoholos erjedéssel is előállítható.

Az érettségin használható kapcsolatok

  • A primer energiaforrás a természetben közvetlenül rendelkezésre áll, például napenergia, szén vagy földgáz. Szekunder energiahordozó például a villamos energia vagy a hidrogén; ezt primer forrás felhasználásával állítjuk elő.
  • A fosszilis tüzelőanyagok égése CO2-t, tökéletlen égése CO-t és kormot, kéntartalma SO2-t, magas hőmérsékletű égés pedig nitrogén-oxidokat adhat.
  • A fűtőérték egységnyi tömegű vagy térfogatú tüzelőanyag hasznosítható égéshőjéhez kapcsolódik. Az összehasonlításnál az egységet és a víz halmazállapotára vonatkozó feltételt is figyelni kell.
  • Megújuló energiaforrás utánpótlódik emberi időskálán, de nem automatikusan környezetterhelés-mentes. A teljes életciklus anyag-, terület- és energiaigényét kell értékelni.
  • Bioetanol erjesztéssel, biodízel növényi olajok átészterezésével készülhet. Égésük is ad CO2-t; klímahatásuk a termelés és földhasználat teljes mérlegétől függ.
  • Galvánelem és üzemanyagcella közvetlenül kémiai energiát alakít elektromos energiává. Akkumulátor tölthető galvánelemrendszer; kapacitása és cellafeszültsége külön mennyiség.

Felidéző gyakorlás

Miért nem elég a hidrogén tüzelőanyagcellás felhasználását vizsgálni a környezeti mérleghez?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ
Középszintű követelmények · 3.10

Az OH 3.10 Energiagazdálkodás középszinten előírja a kőszén, kőolaj, földgáz, nem megújuló és megújuló energiaforrások ismeretét; az egyes források előnyeinek és hátrányainak értelmezését; leírás alapján a nap-, szél-, víz-, geotermikus energia, biomassza és például tüzelőanyagcella alkalmazásának magyarázatát. A tudást mindennapi jelenségek és információk értelmezésében is alkalmazni kell.

Középszintű érettségi mintafeladat

Egy etanollal működő rendszerben az üzemanyag elégetése és az előállítás is számít. (8 pont)

  1. Írd fel az etanol tökéletes égését. (3 pont)
  2. Miért nem elég az égés termékeit vizsgálni a környezeti mérleghez? (3 pont)
  3. Nevezd meg egy tárolható szekunder energiahordozót. (2 pont)
Középszintű mintamegoldás és részletes pontozás
  1. Írd fel az etanol tökéletes égését. (3 pont)C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O (rendezett egyenlet 3 pont).
  2. Miért nem elég az égés termékeit vizsgálni a környezeti mérleghez? (3 pont)A termesztés vagy nyersanyag-előállítás (1 pont), feldolgozás (1 pont) és szállítás (1 pont) is erőforrást igényel.
  3. Nevezd meg egy tárolható szekunder energiahordozót. (2 pont)Például hidrogén (2 pont).

Összesen: 8 pont.

Azonos célhoz hasonlítsd az energiaforrásokat

ForrásElőnyKorlát és mérlegelendő feltétel
Szén, olaj, földgázTárolhatók, energiájuk igény szerint felszabadítható.Véges készlet, CO2; szennyezők és kitermelési terhek.
Nap és szélMűködéskor nem kell széntartalmú tüzelőanyagot elégetni.Időjárás és napszak; hálózat, tárolás, eszközgyártás.
VízenergiaSzabályozható lehet; tározóval energiatárolás is lehetséges.Földrajzi adottság, élőhely és vízgazdálkodás.
Geotermikus energiaMegfelelő helyen folyamatos hőforrás.Hőmérséklet, vízösszetétel, visszasajtolás és helyi adottság.
BiomasszaÚjratermelhető szerves anyag, tárolható energia.Újratermelés, földhasználat, víz, tápanyag és kibocsátás teljes mérlege.
MaghasadásNagy energiasűrűség; működéskor alacsony közvetlen CO2.Radioaktív hulladék, hűtés, biztonsági rendszerek; nem megújuló urán.

Milyen átalakítás adja a hasznos energiát?

MegoldásMűködésMit kell értékelni?
NapelemA fényt közvetlenül villamos energiává alakítja.Napsugárzás, napszak, időjárás; eszközgyártás és villamos rendszer.
NapkollektorA napsugárzás hőjét például folyadék melegítésére használja.Hőigény, hőmérséklet, tárolás; nem ugyanaz a berendezés, mint a napelem.
SzélenergiaA levegő mozgása forgatja a berendezést; a generátor villamos energiát ad.Szélviszonyok, változó teljesítmény, helyszín és élőhelyek.
VízenergiaA víz helyzeti vagy mozgási energiája turbinát, azon át generátort hajt.Vízhozam, szintkülönbség, tározó és ökológiai hatás.
Geotermikus energiaA Föld belső hőjét hasznosítja; alkalmas feltételek között villamos termelésre is használható.Hőmérséklet és hőteljesítmény, víz összetétele, utánpótlás és visszasajtolás.
BiomasszaSzerves anyag kémiai energiája hasznosul égéssel vagy előbb más üzemanyag előállításával.Újratermelés, termesztés, talaj, víz, feldolgozás és a teljes szénmérleg.

A termelés időpontját és az energiaigényt is össze kell illeszteni

Az átlagos termelés önmagában nem mutatja meg, hogy az energia akkor áll-e rendelkezésre, amikor szükség van rá. A változó termelés és fogyasztás összehangolásához hálózat, szabályozható kiegészítő termelés, fogyasztásigazítás vagy tárolás is használható. A tárolás energiaátalakítás, ezért a visszakapott energia általában kisebb a betöltöttnél.

Az akkumulátorban kémiai változás, a szivattyús tározóban a magasabbra emelt víz helyzeti energiája, a hidrogéntárolásban az előállított energiahordozó biztosítja a későbbi felhasználás lehetőségét. A szivattyús tározó önmagában nem új primer energiaforrás: előzőleg villamos energiát kell befektetni a szivattyúzásba.

Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelésnél a villamos átalakítás mellett keletkező hő egy részét is hasznosítják. A két hasznos kimenet összege azonos energiabevitelhez vetítve nagyobb arányt adhat, mint a villamos kimenet önmagában. Ettől a villamos hatásfok és az összes hasznosítási arány továbbra is külön mennyiség.

Miért lehet a hőszivattyú COP-értéke egynél nagyobb?

Miért lehet a hőszivattyú COP-értéke egynél nagyobb?Az egyszerűsített fűtési energiamérlegben 3 kWh villamos energiával 9 kWh hőt veszünk fel a külső környezetből, és 12 kWh hőt adunk át a helyiségnek. A COP itt az átadott hő és a villamosenergia-bevitel hányadosa: 4. Ez nem a teljes bevitt energiára számított 400%-os átalakítási hatásfok. A hőszivattyú külső energiaforrás segítségével hőt szállít a hidegebb helyről a melegebb helyre. A környezeti hő bevitelét is tartalmazó mérlegben 3 + 9 = 12 kWh, így az energiamegmaradás teljesül. A feladat egyszerűsített, a konkrét érték az üzemi feltételektől függ.Hőszivattyú: hő áthelyezéseVillamosenergia-bevitel3 kWh+A környezetből felvett hő9 kWhA helyiségnek átadott hő12 kWhCOP = 12 / 3 = 4Mindkét energiabevitelt számold!
Ábra szöveges leírása
LépésMagyarázat
Villamosenergia-bevitel3 kWh.
Környezeti hő bevitele9 kWh.
Fűtési hőkimenet12 kWh.
COP123 = 4; csak a villamosenergia-bevitel szerepel a nevezőben.
Az egyszerűsített fűtési energiamérlegben 3 kWh villamos energiával 9 kWh hőt veszünk fel a külső környezetből, és 12 kWh hőt adunk át a helyiségnek. A COP itt az átadott hő és a villamosenergia-bevitel hányadosa: 4. Ez nem a teljes bevitt energiára számított 400%-os átalakítási hatásfok. A hőszivattyú külső energiaforrás segítségével hőt szállít a hidegebb helyről a melegebb helyre. A környezeti hő bevitelét is tartalmazó mérlegben 3 + 9 = 12 kWh, így az energiamegmaradás teljesül. A feladat egyszerűsített, a konkrét érték az üzemi feltételektől függ.

Hasznos energia és teljesítmény

Ehasznos = η Ebevitt
P = E / t

A hatásfok dimenziótlan; 35% = 0,35. 1 kWh = 3,60 MJ. A kW teljesítmény, a kWh energia.

Kidolgozott példa: kisebb teljesítmény, azonos feladat

Feladat: Két lámpa azonosnak feltételezett megvilágítást ad.
Az egyik 60 W-os, a másik 10 W-os;
mindkettőt napi 5,0 órában használják 30 napig.
Mennyi energiát takarít meg a kisebb teljesítményű?

Az idő 5,0 · 30 = 150 h.
Az energiakülönbség (0,060 − 0,010) kW · 150 h = 7,5 kWh, azaz 27 MJ.

Azonos feladat mellett a fogyasztás 60 W-ról 10 W-ra csökken: a megtakarítás 5060 ≈ 83%.
Ez nem állítja, hogy a 10 W teljes egészében fénnyé alakul.

A számítás a megadott teljesítményekkel és használati idővel érvényes.
Két készüléket azonos hasznos szolgáltatás alapján hasonlíts össze, például azonos megvilágítással, fűtött helyiséggel vagy megtett úttal.

Kidolgozott példa: ugyanannyi hasznos energiát termelő rendszerek

Feladat: 10,0 kWh villamos energia kell.
A tüzelőanyag fűtőértéke 50,0 MJkg;
az átalakítás hatásfoka 40,0%.
Mennyi tüzelőanyag szükséges?

10,0 kWh=36,0 MJ;
a bevitt energia 36,00,400=90,0 MJ.

A tüzelőanyag tömege 90,050,0=1,80 kg.
A fűtőérték azonos megadott termékállapotára számolunk;
a teljes életciklus külön mérleg.

Az előállítástól a hasznos energiáig

Az előállítástól a hasznos energiáigA hidrogén energiahordozó. A felhasználáskor keletkező víz nem írja le az előállítás és szállítás teljes mérlegét.Az előállítástól a hasznosenergiáigElőállításElektrolízis vagy fosszilisalapanyag átalakítása; energiaés anyag kell.Tárolás és szállításSűrítés, cseppfolyósítás vagymás tárolás: továbbienergiaigény.TüzelőanyagcellaA félreakciók elektronátadásaelektromos energiát szolgáltat.ÉrtékelésHasznos kWh-ra vetített teljesenergia- és kibocsátási mérleg.
Ábra szöveges leírása
LépésMagyarázat
ElőállításElektrolízis vagy fosszilis alapanyag átalakítása; energia és anyag kell.
Tárolás és szállításSűrítés, cseppfolyósítás vagy más tárolás: további energiaigény.
TüzelőanyagcellaA félreakciók elektronátadása elektromos energiát szolgáltat.
ÉrtékelésHasznos kWh-ra vetített teljes energia- és kibocsátási mérleg.
A hidrogén energiahordozó. A felhasználáskor keletkező víz nem írja le az előállítás és szállítás teljes mérlegét.

A protonok és elektronok útja hidrogén–oxigén PEM-tüzelőanyagcellában

A protonok és elektronok útja hidrogén–oxigén PEM-tüzelőanyagcellábanA hidrogén a negatív anódnál oxidálódik. A protonvezető membránon H^{+} jut a katódhoz; az elektronok a fogyasztót tartalmazó külső vezetéken haladnak. A pozitív katódnál az oxigén protonokkal és elektronokkal vízzé redukálódik. A három vízszintes egyenlet rendre az anódos félreakció, a katódos félreakció és az összegzett reakció. Az ionmozgás zárja az áramkört a cellán belül; a membrán nem elektronvezető. A rajz a PEM-típusra vonatkozik, más elektrolitban más ionok és félreakciók szerepelhetnek. A reakció során villamos energia és hő adható át a környezetnek.Protoncserélő tüzelőanyagcellafogyasztóe−e−Anód (−)Katód (+)membránH2O2H+H2O2 H2 → 4 H+ + 4 e−O2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O2 H2 + O2 → 2 H2OAz elektron a külső áramkörben halad.
Ábra szöveges leírása
LépésMagyarázat
Anód (−)Hidrogén oxidációja; elektronleadás.
MembránProtonvezetés az anódtól a katód felé.
Külső vezetékElektronmozgás az anódtól a katód felé a fogyasztón át.
Katód (+)Oxigén redukciója; vízképződés.
A hidrogén a negatív anódnál oxidálódik. A protonvezető membránon H+ jut a katódhoz; az elektronok a fogyasztót tartalmazó külső vezetéken haladnak. A pozitív katódnál az oxigén protonokkal és elektronokkal vízzé redukálódik. A három vízszintes egyenlet rendre az anódos félreakció, a katódos félreakció és az összegzett reakció. Az ionmozgás zárja az áramkört a cellán belül; a membrán nem elektronvezető. A rajz a PEM-típusra vonatkozik, más elektrolitban más ionok és félreakciók szerepelhetnek. A reakció során villamos energia és hő adható át a környezetnek.

A cellát üzemanyaggal látjuk el; az akkumulátort töltjük

A tüzelőanyagcellában a kívülről bevezetett anyagok redoxireakciója villamos energiát szolgáltat. Folyamatos működéséhez üzemanyag- és oxidálószer-utánpótlás, valamint a termékek elvezetése kell. Nem egyszer használható, eleve zárt üzemanyagkészletű szárazelemként képzeljük el. A katalizátor a reakciósebességet módosítja; nem energiaforrás, és nem változtatja meg az összegzett reakcióentalpiát.

Az akkumulátor töltésekor villamos energiával állítjuk vissza a később lejátszódó energiatermelő reakció feltételeit. A hidrogén vízből elektrolízissel is előállítható: 2 H2O → 2 H2 + O2. A cellában ennek fordított összegzett reakciója megy végbe, de a két berendezés együttes működése veszteségek miatt nem termel többletenergiát.

A hidrogén felhasználásakor keletkező víz helyi termék. Az előállítás, a tárolás, a szállítás és az eszközgyártás terhei külön szerepelnek a teljes mérlegben. A cella előnye lehet a helyi szén-dioxid-kibocsátás hiánya; korlátja például az energiahordozó előállítása, tárolása és a berendezés anyagigénye. Ezért a hidrogén előállításának módját mindig a megadott leírás alapján értékeld.

Felidéző gyakorlás

Egy 2,00 kW-os eszköz 3,00 órán át működik állandó teljesítménnyel. Mennyi energiát használ?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

A bioüzemanyag is részt vesz a szénmérlegben

A bioetanol alkoholos erjedéssel előállítható: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2. Az etanol elkülönítése és megfelelő víztartalmának beállítása további energiaigényes műveleteket is kívánhat. Az etanol tökéletes égése újabb CO2-t ad, ezért a termesztéstől a felhasználásig vezető folyamatot együtt kell vizsgálni.

A biodízel jellemzően zsírsavak metilésztereinek keveréke. Növényi olaj triacil-gliceridje és metanol átészterezésével három zsírsav-metilészter és glicerin keletkezhet. Ez nem a metanol egyszerű hozzákeverése az olajhoz. A bioelőtag az eredetre utal; a tényleges környezeti mérlegben a nyersanyag, a feldolgozás és a földhasználat is számít.

A biogáz szerves anyag oxigénszegény vagy oxigénmentes körülmények közötti mikrobiológiai lebontásával képződő gázkeverék; fontos összetevője a metán és a szén-dioxid. Megfelelő tisztítás után a metántartalma energiahordozóként hasznosítható. Nem azonos a földgázzal, és nem minden nyers biogáz tekinthető tiszta metánnak.

A megújuló eredet nem tesz minden kibocsátást automatikusan semlegessé. A növény növekedésekor felvett szén és a később kibocsátott szén összevetése mellett meg kell adni az időtartamot, az utánpótlást és az értékelésbe bevont folyamatokat. Egy adatokkal alátámasztott következtetés legyen feltételes: mi következik a megadott anyag- és energiamérlegből, és mi marad azon kívül?

Tankönyvi kapcsolódás

Oktatási Hivatal: Kémia 9–10., II. kötet, 176–177, 218–219. nyomtatott oldal; 88, 100. lecke. A PDF-ben a nyomtatott oldalszámhoz 1-et adj hozzá.

A magyarázatok, hasonlatok és feladatok önálló feldolgozások. A közép- és emelt szintű követelmények ellenőrzésének alapja az Oktatási Hivatal részletes követelményrendszere.

Források

Kapcsolódó források

A tankönyvi kapcsolatok az I. kötet 82–83. és 154–155., valamint a II. kötet 131., 176–177. és 218–219. nyomtatott oldalai. A követelmény az OH 3.10 szakasza. A rajzok és a kidolgozott példák önálló szemléltetések.

A PEM-cella útjai: US DOE; vízbontás: US DOE: elektrolízis; az alsó és felső hőérték: EIA; a lepárlás és az oktánszám: OpenStax; a hőszivattyú COP-fogalma: DOE/NREL szemléltetés.