RP-Energie-Lexikon - метан, природний газ, біогаз, болотний газ, звалищний газ, теплотворна здатність, парниковий газ
Визначення: горючий газ, основний компонент природного газу та біогазу
Оригінальне творіння: 29 жовтня 2010 р .; остання зміна: 20.08.2020
Метан - це легкозаймистий газ, що складається з молекул СН4. Це найпростіший вуглеводень і основний компонент природного газу, шахтного газу та біогазу. Це виникає зокрема, коли біологічний матеріал розкладається за відсутності повітря, напр. Б. у ферментаторах біогазу, а також на звалищах (сміттєвий газ), болотах (болотний газ), вологих рисових полях та в шлунках корів та інших жуйних тварин. На певних морських днах і в районах вічної мерзлоти гідрат метану міститься у великих кількостях (також метановий лід), тобто метан, що зберігається у затверділій воді, який при нагріванні може виділяти газоподібний метан.
| щільність | 0,718 кг/м 3 при 0 ° C, 1013 мбар |
| Точка плавлення | -182 ° C (при 1013 мбар) |
| Точка кипіння | -162 ° C (при 1013 мбар) |
| теплотворна здатність | 50,0 МДж/кг = 13,9 кВт-год/кг, 35,9 МДж/м 3 = 9,97 кВт-год/м 3 при 0 ° C, 1013 мбар |
| Калорійність | 55,5 МДж/кг = 15,4 кВт-год/кг, 39,8 МДж/м 3 = 11,1 кВт-год/м 3 при 0 ° C, 1013 мбар (111% теплотворної здатності) |
| горіння | CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O Потреба у повітрі (для λ = 1): 9,55 м 3 на м 3 СН4 Продукти згоряння: CO2: 2,74 кг на кг CH4 (197 г/кВт-год у перерахунку на теплотворну здатність) H2O: 2,25 кг на кг CH4 (162 г/кВт-год у перерахунку на теплотворну здатність) |
Метан безбарвний і без запаху, і тому його навряд чи розпізнають при змішуванні з повітрям. При вдиханні метан не токсичний, за винятком високих концентрацій.
Метан згорає досить чисто повітрям (майже без сажі), утворюючи вуглекислий газ та водяну пару; Однак при нестачі кисню може утворюватися сажа і токсичний чадний газ. Калорійність і теплотворна здатність можна знайти в таблиці праворуч; По відношенню до маси, значення значно вищі, ніж у рідких видів палива, таких як Б. мазут.
Суміші метан-повітря вибухонебезпечні, якщо вміст метану становить від 4,4 до 16,5 об'ємних відсотків. Метан приблизно вдвічі важчий за повітря і тому має тенденцію підніматися на відкритому повітрі, що часто є корисним з точки зору безпеки.
Використання метану
Метан в основному використовується для отримання тепла при згорянні - напр. B. на газових електростанціях та котлах, іноді також у двигунах внутрішнього згоряння z. Б. теплових електростанцій блокового типу та транспортних засобів на природному газі. Зазвичай він використовується не в чистому вигляді, а як основний компонент природного газу або біогазу.
Метан іноді також використовують для виробництва водню, здебільшого для хімічної промисловості з паровим риформінгом.
Щоб уникнути шкідливих для клімату викидів вуглекислого газу (СО2) під час згоряння або парового риформінгу, міг бути проведений також піроліз метану, тобто H. розщеплюють метан на вуглець і водень. Потім вуглець можна використовувати неенергетично, наприклад, для виробництва сталі та композиційних матеріалів, тоді як водень може використовуватися як 2-емісійний "> CO2-вільний енергетичний носій або також як хімічна сировина.
Парниковий ефект метану
Оскільки метан може відносно ефективно поглинати інфрачервоне світло (теплове випромінювання) у певних діапазонах довжин хвиль (особливо близько 2,3 мкм та 3,3 мкм), це сприяє парниковому ефекту в атмосфері; тому його називають парниковим газом. Це другий за значимістю парниковий газ, створений людиною, після вуглекислого газу.
Метан окислюється до вуглекислого газу та води в атмосфері протягом ряду років (головним чином, в результаті реакції з гідроксильними радикалами); тому він має лише обмежений період напіввиведення близько 15 років. Тому його парниковий ефект можна порівняти з ефектом СО2 (який залишається в атмосфері набагато довше), лише якщо за основу взято певний проміжок часу. Наприклад, якщо припустити, що 100 років, наприклад, 1 кг метану приблизно в 21 разів шкідливіший для клімату, ніж 1 кг СО2 (згідно з МГЕЗК). (Отже, відносний потенціал глобального потепління метану становить 21; 1 кг метану відповідає 21 кг еквівалентів СО2.) Якщо розраховувати лише на 20 років, то збиток клімату навіть приблизно в 86 разів більший. Повідомлялося, що шкідливість для клімату ще більша за рахунок взаємодії з аерозолями в атмосфері; це більш детально розглядається Міжурядовою групою з питань зміни клімату (МГЕЗК). Оскільки весь метан в атмосфері довго окислюється до вуглекислого газу, його кліматична шкода на молекулу однаково сильна в довгостроковій перспективі (тобто через кілька століть); на кілограм це означає в 2,75 рази більший вплив на клімат через меншу масу молекул метану.
Порівняння, засноване на молярних співвідношеннях, насправді мало б більше сенсу, тобто ефективно базувалося на кількості молекул, а не на масі, оскільки це дозволяє, наприклад, безпосередньо порівнювати, наскільки шкідливий для клімату метан, з одного боку, метан, а з іншого - CO2, що утворюється при його згорянні. Оскільки молекула метану приблизно в 2,75 рази легша за молекулу СО2, вищезазначені фактори відповідно зменшуються. Наприклад, один моль метану приблизно 86/2,75 = в 31 разів більше шкідливий для клімату, ніж один моль СО2 для горизонту 20 років. Це різко зменшує кліматичну шкоду, спричинену згорянням метану.
Однак передбачуваний період спостереження є більш важливим. Період спостереження часто обирають для оцінки кліматичної шкоди, спричиненої метаном. Це корисно, якщо ви хочете врахувати довгострокові ефекти. На відміну від цього, набагато коротший період спостереження (20 років або навіть 1 рік) може бути доречним, якщо хочеться дослідити вплив на покоління людей, які живуть сьогодні. Це також важливо для питання, чи можна досягти небезпечних критичних моментів у кліматичній системі протягом наступних кількох десятиліть, якщо захист клімату не вдасться. Це призводить до набагато більшої шкідливої для клімату дії метану порівняно з вуглекислим газом. З зазначених причин, МГЕЗК також воліє використовувати 20-річний період.
Різні техногенні викиди метану, зокрема внаслідок витоків природного газу та тваринництва, в даний час концентрація метану в атмосфері перевищує вдвічі, ніж у 1750 р., І продовжує зростати (див. Рисунок 1). Таким чином, метан суттєво сприяє парниковому ефекту, спричиненому людиною, поступаючись лише діоксиду вуглецю і перед оксидом азоту.
За останні кілька років викиди метану, очевидно, значно зросли; точна причина невідома, але підозрюються сільськогосподарські джерела [1]. З іншого боку, викиди у зв’язку з переробкою природного газу, які важко контролювати через велику кількість рослин, також можуть зіграти значну роль. Цю проблему потрібно з’ясувати та вирішити, оскільки в іншому випадку досягнення міжнародних кліматичних цілей буде суттєво загроженим.
Біогазові установки також можуть втрачати метан через витоки та витікання метану з газових двигунів та систем очищення газу. Навіть невелика метанова ковзанка може змінити екологічні переваги природного газу або біогазу. Однак внесок біогазу невеликий порівняно з іншими джерелами.
Утворення озону
Метан сам по собі нешкідливий для здоров'я. Однак в атмосфері це сприяє утворенню приземного озону. Цей подразнюючий газ є важливим забруднювачем повітря; це шкідливо для здоров'я людини, а також шкодить посівам сільськогосподарського та лісового значення. Це ще одна причина, чому викиди метану повинні бути максимально зменшені.
Джерела викидів метану в Німеччині
У Німеччині більше половини загальних викидів метану (а це понад 2,2 млн. Т на рік) спричинені сільськогосподарським бродінням (процеси бродіння у шлунках жуйних тварин) та управлінням гноєм (гноєм та рідким гноєм). Землекористування, особливо зміни в землекористуванні, та лісове господарство також є важливими факторами. Частка сміттєзвалищ падає, але все ще значна.
На відміну від цього, біогазові установки викликають відносно низькі викиди. Ви навіть можете зменшити загальні викиди, якщо екскременти тварин ферментуються на таких заводах замість викиду метану в атмосферу. Однак для цього вони повинні бути ретельно розроблені, наприклад, газонепроникне сховище шламу - що є законодавчою вимогою до нових систем у Німеччині протягом багатьох років.
Споживачі можуть насамперед сприяти зменшенню викидів метану, зменшуючи споживання яловичини.
Запитання та коментарі читачів
У лісі навколо мого будинку навколо лежить багато деревини, яка гниє. При гнитті утворюється газ метан. Якби ви спалювали деревину, в основному вироблявся б CO2. Моє питання зараз полягає в тому, скільки газу метану виробляється, коли 1 кубічний метр деревини гниє - і скільки СО2 буде спалено деревину. Чи краще спалювати деревину або, з точки зору кліматичної політики, дати їй краще гнити?
На жаль, я не можу навести вам жодних цифр, але я зазвичай вважаю, що коли деревина гниє в лісі, виробляється лише невелика кількість метану. Це здебільшого стосується випадків, коли гниття не відбувається при нестачі кисню. В іншому випадку, наприклад, некеровані ліси будуть поганими для клімату - що насправді вони аж ніяк не є. Інакше буває, якщо ліс затоплює, наприклад, будівництво дамби, а потім гниє під водою.
Тут ви можете запропонувати запитання та коментарі для публікації та відповіді. Автор RP-Energie-Lexikon прийме рішення про прийняття за певними критеріями. По суті, справа в тому, що справа представляє широкий інтерес.
Якщо ви отримаєте тут допомогу, ви можете повернути послугу пожертвою, за допомогою якої ви підтримаєте подальший розвиток енергетичного словника.
Захист даних: Будь ласка, не вводьте тут жодних особистих даних. Ми все одно не публікували б їх і незабаром видалили б. Дивіться також нашу політику конфіденційності.
Якщо ви хочете отримати особистий відгук або пораду від автора, напишіть йому електронною поштою.
Подаючи заявку, ви даєте згоду на публікацію своїх записів тут відповідно до наших правил.
література
| [1] | М. Сануа та ін., «Зростаюча роль метану в антропогенних змінах клімату», Листи з екологічних досліджень 11 (12) (2016) |
| [2] | мінус метан, проект Deutsche Umwelthilfe; Документ про можливості відновлення метану |
Якщо вам подобається цей веб-сайт, повідомте про це своїм друзям та колегам - e. Б. через соціальні мережі, натиснувши тут:
Ці кнопки спільного доступу налаштовані на захист даних!
Код для посилань на інших веб-сайтах
Якщо ви хочете розмістити посилання на цю статтю в іншому місці (наприклад, на вашому веб-сайті, у соціальних мережах, на дискусійних форумах або у Вікіпедії), ви можете знайти код тут. Такі посилання можуть, наприклад, В. бути дуже корисним для пояснень слів.
HTML посилання на цю статтю:
З попереднім переглядом зображення (див. Вікно безпосередньо над цим):
Якщо ви вважаєте за доцільне розмістити посилання у Вікіпедії, напр. B. у розділі "== Веб-посилання ==":
Вас також можуть зацікавити:
Споживання енергії та викиди у виробництві дизельного палива та бензину: наскільки це важливо?