Jaký je původ motorové nafty?

V roce 1892 vynálezce Rudolf Diesel vytvořil revoluční nový palivový produkt, který dnes nese jeho jméno. Jeho vynález, jako je tomu obvykle ve fyzikálních vědách, byl vyvrcholením let tvrdé, opakující se a finančně nevděčné práce.

Diesel byl poprvé inspirován přednáškou termodynamiky na Královské bavorské polytechnice v Mnichově v jeho rodném Německu. (Termodynamika je studium vztahu mezi teplem a různými jinými formami energie.)

Diesel dosáhl toho, co udělal v odhodlaném pronásledování, jakýsi „svatý grál“ fyziky: spalovací motor, který dokáže přeměnit veškeré teplo na užitečnou práci, a bude tedy stoprocentní mechanicky efektivní. Toto bylo prokázáno fyziky pro teoreticky možné, ale v praxi to tak bylo a i dnes zůstává přinejlepším nepolapitelná.

Přestože Diesel nedosahoval tohoto ideálu efektivity daleko, jeho motory byly stále dvakrát účinnější než jejich předchůdci - asi 25 procent oproti 10 procentům. Bohužel čelil častým výzvám k vrácení peněz za své výrobky a jeho život skončil v chudobě, údajně jeho vlastní rukou.

Nový přizpůsobený přístup Dieselu k zapalování paliva a vynález vznětového motoru však zůstávají i ve věku nesmírně důležité ve kterém se vnímání fosilních paliv všech typů stalo nesmírně nepopulárním, i když jejich používání nadále zůstává do značné míry nekontrolované.

„Energie“ ve fyzice je ústředním pojmem, přesto je poněkud obtížné ji adekvátně vysvětlit každodenními slovy. Energie má jednotky síly vynásobené vzdáleností, ale také se „objevuje“ v různých méně kvantifikovatelných podobách. Primární zdroje energie zahrnout nukleární energie, fosilní paliva (ropa, uhlí a zemní plyn) a tzv. obnovitelné zdroje jako:

• **vítr
  
• sluneční
  
• geotermální **
  
• hydroelektrický Napájení

Od roku 2016 pochází přibližně 81,5 procent energie spotřebované ve Spojených státech (největší světový spotřebitel energie mezi národy) z fosilních paliv. I když se očekávalo, že toto číslo do roku 2040 poklesne pod 77 procent, faktem zůstává, že průmyslový od světa se neočekává, že se kdykoli v dohledné době zbaví závislosti na ropě, zemním plynu a uhlí budoucnost.

A to navzdory neústupnému, jasnému a občas velmi ostré mediálnímu a vědeckému sektoru o potenciálním chatování předpokládá se, že v druhé polovině současnosti budou mít vážný dopad devastující environmentální dopady změny klimatu století.

Zatímco jaderná energie, biomasa, vodní energie a další obnovitelné zdroje vzrostly a přispěly téměř k jedné čtvrtině U amerických energetických potřeb se očekává, že v následujících desetiletích významně poroste pouze kategorie „jiné obnovitelné zdroje“ Přijít.

Většina zdrojů uvádí tři fosilní paliva, která přispívají ke globálnímu lidskému energetickému stroji: ropa, zemní plyn a uhlí. (Čtvrtý, patentovaný ropný produkt s názvem Orimulsion, se začal používat v 80. letech, ale stal se účinným nehrajícím první dekáda 21. století.) Dohromady to představovalo čtyři pětiny dodávek energie planety k 2019.

Kromě všech sporů o důsledcích používání fosilních paliv bychom bez nich žili ve světě nepoznatelném současným cestovatelům na Zemi. Celá globální dopravní a komunikační síť se spoléhá na jejich dodávku energie a většina z nich světové kriticky vyráběné komodity, jako jsou plasty a ocel, se naprosto spoléhají na fosilní paliva okamžik.

„Fosilní paliva“ je nesprávné pojmenování, protože tato paliva nepocházejí z fosilií, které obecně nejsou ani zbytky živých věcí per se, ale dojmy z těch dávno mrtvých věcí ve skalách a půdě. Fosilní paliva pocházejí z EU rozpadlá biomasa zvířat a rostlin kteří žili před mnoha miliony let, takže fosilní paliva a skutečné fosilie jsou spojeny v tom, že obě slouží jako nepřímý důkaz starověkého života na Zemi.

Motorová nafta je druh ropy, což je termín, který se v každodenním diskurzu zaměňuje s „ropou“. Základní charakteristiky tří hlavních fosilních paliv jsou následující:

Ropa. Toto fosilní palivo se skládá převážně z prvků uhlík a vodík, což není překvapivé jak hojnost těchto prvků na Zemi obecně, tak jejich hojnost v živých věcech konkrétní. Předpokládá se, že většina z nich byla vytvořena před asi 252 až 66 miliony lety, kdy byla v oceánech toho nepředstavitelně dávného času pohřbena velká část rostlinného života.

Používá se olej - přesněji řečeno, mnoho různých „olejových“ uhlovodíků, které lze kvalifikovat jako ropné kromě motorové nafty vyrábět řadu výrobků každodenní potřeby, včetně benzínu a topného oleje.

V současné době je spalování těchto paliv zodpovědné za více než polovinu emisí skleníkových plynů bohatých na uhlík v zemské atmosféře, na druhé straně se předpokládá, že významně přispívá k neustálému oteplování povrchu planety a stanovišť, ke kterému dochází již dekády.

Ropa představovala přibližně 35 procent americké energie vyrobené od roku 2016, statistika by měla zůstat stabilní minimálně do roku 2040.

Zemní plyn. Toto fosilní palivo je pozoruhodné tím, že je bezbarvé a bez zápachu, vlastnosti, které jsou v ostrém kontrastu s ropou, což je v těchto aspektech pozoruhodně rušivá látka. Stejně jako ropa vznikla před miliony let ze zbytků rostlinné a živočišné hmoty prostřednictvím chemikálie a mechanické (např. tlakové) podmínky, které je vytvořily, zjevně nebyly totožné s těmi, které je způsobily olej.

Produkce zemního plynu v USA ve druhém desetiletí 21. století dramaticky vzrostla, což je účinek téměř zcela přičitatelný rychlému šíření provádění “posranej."

Správněji nazvaný hydraulické štěpení, tato kontroverzní technika vrtání vyžaduje velké množství vody a může v postižených oblastech způsobit seismickou aktivitu (podobnou zemětřesení). Zemní plyn přispěl v roce 2016 přibližně čtvrtinou dodávek energie v USA, ale do roku 2040 se očekává, že se vyrovná 35% ropě.

Uhlí. Kdysi téměř jediným zdrojem paliva pro výrobu elektřiny v elektrárnách je uhlí ještě starší než ostatní fosilní paliva, které se začalo formovat asi před 360 miliony let. Na rozdíl od ostatních fosilních paliv bylo také stlačeno do charakteristické formy, ačkoli existují různé podtypy a jsou klasifikovány podle obsahu uhlíku.

Uhlí v současné době dodává přibližně jednu třetinu světových dodávek energie. I když zhruba od roku 2010 z hlediska podílu na energetickém koláči USA pokleslo, uhlí zůstává velmi populární v zemích s historicky laxními environmentálními standardy, jako je Čína.

I přes častá prohlášení vlády USA o opaku od roku 2019 se očekává, že k použití uhlí dojde pokles nejen díky nárůstu využívání obnovitelných zdrojů, ale také kvůli zmíněnému nárůstu zemního plynu extrakce. Uhlí přispělo v roce 2016 přibližně 15% na dodávky energie v USA a očekává se, že jeho využití bude i nadále mírně klesat, než se do roku 2040 stabilizuje na přibližně 12%.

Oblouk života Rudolfa Diesela představuje něco jako tragickou zprávu. Diesel byl univerzitní student v Německu na počátku 70. let 20. století, v době, kdy velká města začala být ohromena naprosté množství hnoje generovaného koňmi sloužícími jako hlavní prostředek pro cestování na dlouhé i krátké vzdálenosti v těchto městech oblastech.

Roky trvající úsilí společnosti Diesel o uvedení spalovacího motoru na vyšší úroveň účinnosti bylo pravděpodobně ztíženo zátěží jeho vlastních očekávání a očekávání veřejnosti, která si byla vědoma jeho cílů. Navzdory velkému zvýšení účinnosti (i když zdaleka nedosahoval aspirací Diesela, jeho motory byly více než dvakrát účinnější než standardní verze dne).

V roce 1913, asi 40 let poté, co poprvé zahájil svou práci, Diesel zahynul při plavbě lodí zjevnou, ale někdy spornou sebevraždou. Je smutné, že ve 20. a 30. letech nikdy neviděl, jak se jeho třída vynálezů skutečně rozběhla.

Dieselový motor je spalovací motor, což znamená, že přeměňuje chemickou energii z vazeb v molekulách paliva na mechanickou energii. Hnací hřídel je spojen s pístem pomocí závěsu na vnější straně hřídele. Píst je uvnitř válce, do kterého je čerpán nebo vstřikován vzduch, zejména kyslík (potřebný pro spalování) a palivo.

Řízená exploze uvnitř válce způsobená značně zvýšeným tlakem (a touto teplotou) tlačí píst dolů, způsobení otáčení hřídele, pohánění pístu zpět nahoru, protože hřídel dokončí plnou rotaci a načerpá se více paliva a vzduchu. K tomuto cyklu může dojít až tisíckrát za minutu.

„Kouzlem“ vznětového motoru je to, že na rozdíl od běžného spalovacího motoru nevyžaduje žádné aktivní zapalování paliva. U normálního motoru není teplota uvnitř válce dostatečně vysoká na to, aby se palivo vznítilo bez elektrické pomoci - tedy „zapalovací svíčky“, díky nimž jsou auta při selhání nepoužitelná. U vznětového motoru je vzduch tak silně stlačený, že se palivo samo vznítí a na jeden zdvih motoru je potřeba méně paliva, což výrazně zlepšuje palivovou účinnost.

Vyšší účinnost nebo hospodárnost těchto motorů je činí obecně dražšími a obtížnějšími na údržbu. V době, kdy Diesel pracoval, technologie pro řešení těchto problémů prostě ještě nebyla k dispozici.

Díky jedinečným vlastnostem vznětového motoru je možné používat různé druhy oleje, což je palivo, které se přirozeně nazývá nafta. Toto palivo je vyrobeno ze surové ropy a poskytuje asi 11 až 12 galonů motorové nafty na 42 galon barel nezpracované ropy. Používá se ve většině nákladních automobilů, vlaků, autobusů a lodí, stejně jako u zemědělských vozidel a stavebních a vojenských vozidel.

V roce 2006 americká agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) nařídila, aby obsah síry v naftě paliva se výrazně sníží, což je opatření, které se ukázalo jako mimořádně účinné, protože bylo implementováno po celou dobu čas. Do roku 2018 tvořilo přibližně 97 procent veškeré nafty používané na amerických silnicích i jinde směs známou jako nafta s ultra nízkým obsahem síry (ULSD).

• V roce 2018 představovala motorová nafta asi 20 procent celkové spotřeby ropy v USA nebo asi 7 procent celkové americké spotřeby paliva.