Hvad er dieselbrændstofets oprindelse?

I 1892 opfandt opfinderen Rudolf Diesel skabte et revolutionerende nyt brændstofprodukt, der i dag bærer hans navn. Hans opfindelse, som det typisk er tilfældet inden for de fysiske videnskaber, var kulminationen på mange års hårdt, gentagne og økonomisk uretfærdigt arbejde.

Diesel blev først inspireret af en termodynamikforedrag på Royal Bavarian Polytechnic of Munich i hans hjemland Tyskland. (Termodynamik er studiet af forholdet mellem varme og de forskellige andre energiformer.)

Diesel opnåede, hvad han gjorde i den målrettede forfølgelse, en slags fysik "hellig gral": en forbrændingsmotor, der kunne omdanne al varme til nyttigt arbejde og derfor ville være 100 procent mekanisk effektiv. Dette var blevet bevist af fysikere til teoretisk muligt, men praktisk set var det, og selv i dag forbliver det i bedste fald vanskeligt.

På trods af at Diesel ikke kom langt fra dette effektivitetsideal, var hans motorer stadig over dobbelt så effektive som deres forgængere - ca. 25 procent mod 10 procent. Desværre stod han ofte over for tilbagebetaling af sine produkter, og hans liv endte i fattigdom, angiveligt af hans egen hånd.

Men Diesels skræddersyede nye tilgang til antændelse af brændstof og opfindelsen af ​​dieselmotoren er enormt vigtig selv i en tidsalder hvor opfattelsen af ​​fossile brændstoffer af alle typer er blevet enormt upopulær, selvom deres anvendelse fortsat stort set er ukontrolleret.

"Energi" i fysik er et centralt begreb, men alligevel noget vanskeligt at forklare tilstrækkeligt i hverdagens ord. Energi har enheder af kraft ganget med afstand, men "vises" også i en række mindre kvantificerbare forklædninger. Primære energikilder omfatte Atomenergi, fossile brændstoffer (olie, kul og naturgas) og såkaldte vedvarende kilder såsom:

• **vind
  
• sol
  
• geotermisk **
  
• vandkraft strøm

Fra og med 2016 stammede omkring 81,5 procent af den energi, der blev brugt i USA (verdens største energiforbruger blandt nationer), fra fossile brændstoffer. Mens dette antal forventedes at falde til under 77 procent inden år 2040, er faktum, at det industrielle verden forventes ikke at vænne sig fra sin olie-, naturgas- og kulafhængighed når som helst inden for det forudsigelige fremtid.

Dette er på trods af ubøjelige, klare og til tider meget stride medier og videnskabssektoren snak om det potentielt ødelæggende miljøeffekter af klimaændringer, som forventes at opstå for alvor i anden halvdel af nutiden århundrede.

Mens kernekraft, biomasse, vandkraft og anden vedvarende energi er vokset til at bidrage med næsten en fjerdedel af Amerikas energibehov forventes kun kategorien "andre vedvarende energikilder" at vokse markant i årtierne til komme.

De fleste kilder viser tre fossile brændstoffer som bidragydere til den globale menneskelige energimaskine: råolie, naturgas og kul. (En fjerde, et proprietært olieprodukt kaldet Orimulsion, kom i brug i 1980'erne, men blev en effektiv ikke-spiller i det første årti af det 21. århundrede.) Til sammen tegnede disse fire femtedele af planetens energiforsyning pr 2019.

Alle kontroverser om konsekvenserne af brugen af ​​fossile brændstoffer til side, uden dem, ville vi leve i en verden, der ikke kan genkendes for nuværende jordrejsende. Hele den globale transport- og kommunikationsnet er afhængig af deres energiforsyning, og det meste af det verdens kritiske fremstillede råvarer, såsom plast og stål, er helt afhængige af fossile brændstoffer øjeblik.

"Fossile brændstoffer" er en misvisende betegnelse, fordi disse brændstoffer ikke kommer fra fossiler, som generelt ikke engang er rester af levende ting i sig selv, men indtryk af de længe døde ting i klipper og jord. Fossile brændstoffer kommer fra forfalden biomasse af dyr og planter der levede for mange millioner år siden, så fossile brændstoffer og faktiske fossiler hænger sammen, fordi de begge tjener som indirekte bevis for det gamle liv på Jorden.

Dieselbrændstof er en slags olie, et udtryk, der bruges ombytteligt i hverdagens diskurs med "olie". De væsentligste egenskaber ved de tre største fossile brændstoffer er som følger:

Olie. Dette fossile brændstof består for det meste af grundstofferne kulstof og brint, hvilket ikke er overraskende givet både overfladen af ​​disse elementer på Jorden generelt og deres overflod i levende ting i særlig. Det meste af det menes at være skabt for omkring 252 millioner til 66 millioner år siden, da en stor del af plantelivet blev begravet i havene på den ufatteligt lang tid siden.

Olie - eller mere præcist, de mange forskellige "olieagtige" carbonhydrider, der kvalificerer sig som råolie, anvendes at fremstille en række hverdagsprodukter, herunder benzin og fyringsolie ud over dieselolie.

På nuværende tidspunkt er afbrænding af disse brændstoffer ansvarlig for over halvdelen af ​​den kulstofrige "drivhusgas" -emission i jordens atmosfære, til gengæld menes at være en stor bidragyder til den kontinuerlige opvarmning af planetens overflade og levesteder, der har fundet sted i årtier.

Olie tegnede sig for omkring 35 procent af den amerikanske energi produceret fra 2016, en statistik, der forventes at forblive stabil gennem mindst 2040.

Naturgas. Dette fossile brændstof er kendt for at være farveløst og lugtfrit, kvaliteter, der står i skarp kontrast til råolie, et især påtrængende stof i disse aspekter. Ligesom olie dannede den for millioner af år siden fra resterne af plante- og dyremateriale gennem kemikaliet og mekaniske (f.eks. tryk) forhold, der skabte dem, var tydeligvis ikke identiske med dem, der gav anledning til olie.

Produktion af naturgas er steget dramatisk i USA i det andet årti af det 21. århundrede, en effekt, der næsten udelukkende kan tilskrives den hurtige spredning af implementeringen af ​​"fracking."

Mere korrekt kaldt hydraulisk brud, denne kontroversielle boreteknik kræver meget vand og kan forårsage seismisk aktivitet (svarende til jordskælv) i berørte regioner. Naturgas bidrog med omkring en fjerdedel af den amerikanske energiforsyning i 2016, men forventes at matche petroleums 35-procentstal inden 2040.

Kul. En gang næsten den eneste kilde til brændstof til produktion af elektricitet på kraftværker, er kul endnu ældre end de andre fossile brændstoffer, idet de begyndte at danne omkring 360 millioner år siden. I modsætning til de andre fossile brændstoffer er det også komprimeret til en karakteristisk form, selvom forskellige undertyper findes og er klassificeret efter kulstofindhold.

Kul leverer i øjeblikket ca. en tredjedel af verdens energiforsyning. Mens det er faldet med hensyn til sin andel af den amerikanske energikage siden omkring 2010, er kul stadig meget populært i lande med historisk slappe miljøstandarder som Kina.

På trods af hyppige proklamationer modsat fra den amerikanske regering fra 2019 forventes brugen af ​​kul at fald, ikke kun takket være en stigning i brugen af ​​vedvarende energi, men på grund af den førnævnte stigning i naturgas udvinding. Kul bidrog med omkring 15 procent af den amerikanske energiforsyning i 2016, og brugen forventes fortsat at falde beskedent, inden den stabiliseres på omkring 12 procent inden 2040.

Livets lysbue præsenterer som noget af en tragisk beretning. Diesel var universitetsstuderende i Tyskland i begyndelsen af ​​1870'erne, på et tidspunkt hvor store byer begyndte at blive overvældet af den store mængde gødning, der genereres af hestene, der tjener som det vigtigste middel til at rejse både lange og korte afstande i disse byer områder.

Diesels mangeårige bestræbelser på at lancere forbrændingsmotoren til nye effektivitetshøjder blev sandsynligvis hæmmet af byrden af ​​hans egne forventninger, og dem fra en offentlighed, der var opmærksom på hans mål. På trods af store effektivitetsgevinster (skønt langt fra Diesel's ambitioner, var hans motorer mere end dobbelt så effektive som dagens standardversioner).

I 1913, omkring 40 år efter at han først startede sit arbejde, omkom Diesel i et tilsyneladende, men undertiden omstridt selvmord under en sejlads. Desværre fik han aldrig se sin klasse af opfindelser virkelig tage fart i 1920'erne og 1930'erne.

En dieselmotor er en forbrændingsmotor, hvilket betyder, at den omdanner kemisk energi fra bindingerne i brændstofmolekylerne til mekanisk energi. En drivaksel er forbundet med et stempel via et hængsel på ydersiden af ​​akslen. Stemplet er inde i en cylinder, hvor luft, specielt ilt (krævet til forbrænding), og brændstoffet pumpes eller injiceres.

Den kontrollerede eksplosion inde i cylinderen som følge af stærkt øget tryk (og denne temperatur) tvinger stemplet ned, får akslen til at rotere, kører stemplet tilbage opad, da akslen fuldfører en fuld rotation og mere brændstof og luft pumpes ind. Denne cyklus kan forekomme op til mange tusinder gange i minuttet.

Den "magiske" ved en dieselmotor er, at den i modsætning til en almindelig forbrændingsmotor ikke kræver nogen aktiv brændstoftænding. I en normal motor bliver temperaturen inden i cylinderen ikke helt høj nok til, at brændstoffet kan antændes uden elektrisk hjælp - deraf "tændrør", hvilket gør biler ubrugelige, når de fejler. I en dieselmotor er luften så kraftigt komprimeret, at brændstoffet antændes uden hjælp, og der er behov for mindre brændstof pr. Motortakt, hvilket forbedrer brændstofeffektiviteten betydeligt.

Jo større effektivitet eller økonomi disse motorer gør dem generelt dyrere og vanskelige at vedligeholde. På Diesels egen tid var teknologien til løsning af disse problemer simpelthen endnu ikke tilgængelig.

De unikke egenskaber ved en dieselmotor resulterer i, at den kan bruge forskellige slags olie, et brændstof, der naturligt kaldes diesel. Dette brændstof er fremstillet af råolie og giver ca. 11 til 12 liter diesel pr. 42 gallon tønde uforarbejdet råolie. Det bruges i de fleste godsvogne, tog, busser og både samt landbrugskøretøjer og bygge- og militærkøretøjer.

I 2006 bestilte US Environmental Protection Agency (EPA), at svovlindholdet i diesel brændstoffer reduceres kraftigt, en foranstaltning, der har vist sig at være yderst effektiv, da den er blevet implementeret igen tid. I 2018 bestod omkring 97 procent af al diesel, der blev brugt på Amerikas veje og andre steder, af en blanding kendt som ultra-low sulfur diesel (ULSD).

• I 2018 tegnede dieselbrændstof sig for ca. 20 procent af den samlede amerikanske petroleumsbrug eller ca. 7 procent af det amerikanske brændstofforbrug generelt.