RP Energy Lexicon - метан, природен газ, биогаз, блатен газ, депонен газ, калоричност, парников газ
Определение: горим газ, основният компонент на природния газ и биогаза
Оригинално създаване: 29 октомври 2010 г .; последна промяна: 20.08.2020
Метанът е запалим газ, съставен от молекули СН4. Това е най-простият въглеводород и основният компонент на природния газ, рудния газ и биогаза. По-специално това се случва, когато биологичният материал се разлага в отсъствието на въздух, напр. Б. във ферментатори за биогаз, но също и в сметища (газ за сметища), блата (блатен газ), влажни оризови полета и в стомасите на крави и други преживни животни. На определени морски дъна и в зони с вечно замръзване метанхидратът се среща в големи количества (също метанен лед), т.е.метан, съхраняван в втвърдена вода, който може да отделя газообразен метан при нагряване.
| плътност | 0,718 kg/m 3 при 0 ° С, 1013 mbar |
| Точка на топене | -182 ° C (при 1013 mbar) |
| точка на кипене | -162 ° C (при 1013 mbar) |
| калорична стойност | 50,0 MJ/kg = 13,9 kWh/kg, 35,9 MJ/m 3 = 9,97 kWh/m 3 при 0 ° С, 1013 mbar |
| Калорична стойност | 55,5 MJ/kg = 15,4 kWh/kg, 39,8 MJ/m 3 = 11,1 kWh/m 3 при 0 ° С, 1013 mbar (111% от калоричността) |
| изгаряне | CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O Необходимост от въздух (за λ = 1): 9,55 m 3 на m 3 CH4 Продукти от горенето: CO2: 2,74 kg на kg CH4 (197 g/kWh по отношение на калоричността) H2O: 2,25 kg на kg CH4 (162 g/kWh по отношение на калоричността) |
Метанът е без цвят и мирис и следователно трудно се разпознава, когато се смесва с въздуха. При вдишване метанът е нетоксичен, освен във високи концентрации.
Метанът изгаря съвсем чисто с въздух (почти без сажди), за да образува въглероден диоксид и водни пари; Ако обаче липсва кислород, могат да се образуват сажди и токсичният въглероден окис. Калоричната стойност и калоричността могат да бъдат намерени в таблицата вдясно; По отношение на масата стойностите са значително по-високи от течните горива като Б. отоплително масло.
Смесите метан-въздух са взривоопасни, ако съдържанието на метан е между 4,4 и 16,5 обемни процента. Метанът е приблизително наполовина по-тежък от въздуха и следователно има тенденция да се издига на открито, което често е от полза от гледна точка на безопасността.
Използване на метан
Метанът се използва най-вече за генериране на топлина чрез изгаряне - напр. Б. в газови електроцентрали и котли, понякога и в двигатели с вътрешно горене z. Б. на блокови тип ТЕЦ и превозни средства на природен газ. Обикновено не се използва в чист вид, а като основен компонент на природен газ или биогаз.
Метанът понякога се използва и за производство на водород, най-вече за приложения в химическата промишленост с процеса на парен риформинг.
За да се избегнат вредните за климата емисии на въглероден диоксид (CO2) по време на изгаряне или реформинг на пара, може да се извърши и метанова пиролиза, т.е. H. разграждат метана до въглерод и водород. След това въглеродът може да се използва неенергийно, например за производството на стомана и композитни материали, докато водородът може да се използва като енергиен носител без 2 емисии "> CO2 или също като химическа суровина.
Парников ефект на метана
Тъй като метанът може да абсорбира инфрачервената светлина (топлинна радиация) в определени диапазони на дължината на вълната (особено около 2,3 μm и 3,3 μm) относително ефективно, той допринася за парниковия ефект в атмосферата; следователно се нарича парников газ. Това е вторият по важност парников газ, създаден от човека, след въглеродния диоксид.
Метанът се окислява до въглероден диоксид и вода в атмосферата в продължение на няколко години (главно чрез реакция с хидроксилни радикали); следователно има само ограничен полуживот от около 15 години. Следователно неговият парников ефект може да се сравни с този на CO2 (който остава в атмосферата много по-дълго) само ако се използва определен период. Ако приемем, че 100 години, например, 1 кг метан е около 21 пъти по-вреден за климата от 1 кг CO2 (според IPCC). (Значи относителният потенциал за глобално затопляне на метана е 21; 1 кг метан съответства на 21 кг еквиваленти на СО2.) Ако се изчисли само за 20 години, тогава климатичните щети са дори около 86 пъти по-големи. Има съобщения, че вредността за климата се увеличава още повече при взаимодействие с аерозоли в атмосферата; това се разглежда по-подробно от Междуправителствената група по изменението на климата (IPCC). Тъй като целият метан в атмосферата в дългосрочен план се окислява до въглероден диоксид, климатичните му щети на молекула са еднакво силни в дългосрочен план (т.е. след няколко века); на килограм това означава 2,75 пъти по-голямо въздействие върху климата поради по-ниската маса на метановите молекули.
Сравнението, базирано на моларни съотношения, всъщност би имало по-голям смисъл, т.е.ефективно на базата на броя на молекулите, а не на базата на масата, тъй като това позволява, например, да се направи директно сравнение колко вреден за климата, от една страна, е метанът, а от друга страна CO2, произведен при изгарянето му. Тъй като молекулата на метана е около 2,75 пъти по-лека от молекулата на CO2, горните фактори се намаляват съответно. Например, един мол метан е приблизително 86/2,75 = 31 пъти по-вреден за климата, отколкото един мол CO2 за хоризонт от 20 години. Това драстично намалява климатичните щети, причинени от изгарянето на метан.
Предполагаемият период на наблюдение обаче е по-важен. За оценка на климатичните щети от метан често се избира период на наблюдение от 100 години. Това е полезно, ако искате да вземете предвид дългосрочните ефекти. От друга страна, много по-кратък период на наблюдение (20 години или дори 1 година) може да бъде подходящ, ако някой иска да изследва ефектите върху поколенията хора, живеещи днес. Това е важно и за въпроса дали опасните критични точки в климатичната система могат да бъдат достигнати през следващите няколко десетилетия, ако защитата на климата не успее. Това води до много по-голям вреден за климата ефект на метана в сравнение с въглеродния диоксид. Поради споменатите причини IPCC сега също предпочита да използва 20-годишния период.
Различни техногенни емисии на метан, по-специално от изтичане на природен газ и от животновъдство, концентрацията на метан в атмосферата сега е повече от два пъти по-висока от тази през 1750 г. и продължава да нараства (вж. Фигура 1). По този начин метанът допринася значително за парниковия ефект, причинен от човека, на второ място след въглеродния диоксид и преди 2O "> азотен оксид.
През последните години очевидно емисиите на метан са се увеличили значително; точната причина не е известна, но има съмнения за земеделски източници [1]. От друга страна, емисиите във връзка с фракинга на природен газ, които са трудни за наблюдение поради големия брой растения, също могат да играят значителна роля. Този проблем трябва да бъде изяснен и разгледан, тъй като в противен случай постигането на международните климатични цели би било значително застрашено.
Биогазовите инсталации също могат да загубят метан чрез течове и изтичане на метан от газови двигатели и газопречиствателни системи. Дори малко метаново приплъзване може да обърне екологичните предимства на природния газ или биогаза. Приносът на биогаза обаче е малък в сравнение с други източници.
Образуване на озон
Самият метан е безвреден за здравето. В атмосферата обаче той допринася за образуването на приземен озон. Този дразнещ газ е основен замърсител на въздуха; това е вредно за човешкото здраве, а също така вреди на култури от значение за селското и горското стопанство. Това е друга причина, поради която емисиите на метан трябва да бъдат намалени възможно най-много.
Източници на емисии на метан в Германия
В Германия повече от половината от общите емисии на метан (които са над 2,2 милиона тона годишно) са причинени от ферментация в земеделието (ферментационни процеси в стомасите на преживните животни) и управление на оборския тор (тор и течен тор). Използването на земята, особено промените в земеползването, и горското стопанство също са важни фактори. Делът на депата за отпадъци намалява, но все още е значителен.
За разлика от тях инсталациите за биогаз причиняват относително ниски емисии. Можете дори да намалите общите емисии, ако екскрементите от животни се ферментират в такива системи, вместо да се изпуска метан в атмосферата. За целта обаче те трябва да бъдат внимателно проектирани, например с газонепропускливо съоръжение за съхранение на варовик - което е законово изискване за новите системи в Германия от години.
Потребителите могат да допринесат главно за намаляване на емисиите на метан, като намалят консумацията на говеждо месо.
Въпроси и коментари от читатели
В гората около дома ми лежи много дърво, което гние. При гниене се получава газ метан. Ако изгаряте дървата, ще се произвежда предимно CO2. Въпросът ми сега е колко метан газ се произвежда, когато 1 кубичен метър дървесина изгние - и колко CO2 ще бъде изгорена дървесината. По-добре ли е да изгаряме дървата или, от гледна точка на политиката в областта на климата, да ги оставим да гният по-добре?
За съжаление не мога да ви дам никакви цифри, но обикновено бих предположил, че когато дървото изгнива в гората, се получават само малки количества метан. Това се отнася най-вече, ако гниенето не възниква при липса на кислород. В противен случай например неуправляваните гори биха били вредни за климата - което всъщност в никакъв случай не са. По-различно е, ако гората бъде наводнена, например от изграждането на язовир, и след това изгние под водата.
Тук можете да предложите въпроси и коментари за публикуване и отговор. Авторът на RP-Energie-Lexikon ще вземе решение за приемането според определени критерии. По същество въпросът е, че въпросът е от широк интерес.
Ако получите помощ тук, може да искате да върнете услугата с дарение, с което подкрепяте по-нататъшното развитие на енергийния речник.
Защита на данните: Моля, не въвеждайте тук никакви лични данни. И без това не бихме ги публикували и скоро щяхме да ги изтрием. Вижте и нашата политика за поверителност.
Ако искате лична обратна връзка или съвет от автора, моля, пишете му по имейл.
С изпращането си давате съгласието си да публикувате вашите записи тук в съответствие с нашите правила.
литература
| [1] | М. Соноа и др., „Нарастващата роля на метана в антропогенното изменение на климата“, Писма за изследване на околната среда 11 (12) (2016) |
| [2] | минус метан, проект на Deutsche Umwelthilfe; Документ за възможностите за намаляване на метана |
Ако харесвате този уебсайт, моля, уведомете вашите приятели и колеги - д. Б. чрез социалните медии, като кликнете тук:
Тези бутони за споделяне са настроени по начин, удобен за защита на данните!
Код за връзки на други уебсайтове
Ако искате да публикувате връзка към тази статия другаде (например на вашия уебсайт, социални медии, дискусионни форуми или в Уикипедия), можете да намерите кода тук. Такива връзки могат да бъдат Б. бъдете много полезни за обяснения на думи.
HTML връзка към тази статия:
С изображение за предварителен преглед (вижте полето точно над това):
Ако смятате за подходящо да поставите линк в Уикипедия, напр. Б. под "== Уеб връзки ==":
Може да се интересувате и от:
Потребление на енергия и емисии при производството на дизелово гориво и бензин: Колко значение има това?