Was ist die Herkunft von Dieselkraftstoff?

1892 hat der Erfinder Rudolf Diesel ein revolutionäres neues Kraftstoffprodukt geschaffen, das heute seinen Namen trägt. Seine Erfindung war, wie es typischerweise in den physikalischen Wissenschaften der Fall ist, das Ergebnis jahrelanger harter, sich wiederholender und finanziell nicht lohnender Arbeit.

Diesel wurde zuerst von einer Thermodynamik-Vorlesung am Königlich Bayerischen Polytechnikum München in seiner Heimat Deutschland inspiriert. (Thermodynamik ist die Untersuchung der Beziehung zwischen Wärme und den verschiedenen anderen Energieformen.)

Diesel erreichte, was er in der zielstrebigen Verfolgung tat, eine Art „Heiliger Gral“ der Physik: einen Verbrennungsmotor, der alle Wärme in Nutzarbeit umwandeln konnte und somit 100 Prozent mechanisch effizient. Dies wurde von Physikern der theoretisch möglich, aber in praktischer Hinsicht war und bleibt es bestenfalls schwer fassbar.

Obwohl Diesel dieses Effizienz-Ideal weit verfehlt, waren seine Motoren immer noch mehr als doppelt so effizient wie ihre Vorgänger – etwa 25 Prozent gegenüber 10 Prozent. Leider sah er sich häufigen Forderungen nach Rückerstattungen für seine Produkte ausgesetzt, und sein Leben endete in Armut, angeblich durch seine eigene Hand.

Aber auch in Zeiten bleiben der maßgeschneiderte neue Ansatz von Diesel zur Zündung von Kraftstoff und die Erfindung des Dieselmotors enorm wichtig in denen die Wahrnehmung von fossilen Brennstoffen aller Art enorm unpopulär geworden ist, auch wenn ihr Einsatz weitgehend ungebremst weitergeht.

"Energie" ist in der Physik ein zentraler Begriff, der jedoch mit alltäglichen Worten nur schwer adäquat zu erklären ist. Energie hat Krafteinheiten multipliziert mit der Entfernung, "erscheint" aber auch in einer Vielzahl von weniger quantifizierbaren Erscheinungsformen. Primärenergieträger einschließen Kernenergie, fossile Brennstoffe (Öl, Kohle und Erdgas) und sogenannte erneuerbare Quellen wie:

• **Wind
  
• Solar-
  
• Geothermie**
  
• Wasserkraft Leistung

Im Jahr 2016 wurden etwa 81,5 Prozent der in den Vereinigten Staaten (dem weltweit größten Energieverbraucher der Nationen) verbrauchten Energie aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Obwohl davon ausgegangen wurde, dass diese Zahl bis zum Jahr 2040 auf unter 77 Prozent sinken wird, bleibt die Tatsache bestehen, dass die Industrie Es ist nicht zu erwarten, dass sich die Welt auf absehbare Zeit von ihrer Öl-, Erdgas- und Kohleabhängigkeit befreien wird Zukunft.

Dies trotz des unnachgiebigen, klaren und manchmal sehr schrillen Geredes in den Medien und im Wissenschaftssektor über die potenziell verheerende Umweltauswirkungen des Klimawandels, die ernsthaft in der zweiten Hälfte der Gegenwart erwartet werden Jahrhundert.

Während Kernkraft, Biomasse, Wasserkraft und andere erneuerbare Energien inzwischen fast ein Viertel der Amerikas Energiebedarf, nur die Kategorie "andere erneuerbare Energien" wird voraussichtlich in den Jahrzehnten deutlich ansteigen Kommen Sie.

Die meisten Quellen führen drei fossile Brennstoffe als Beitrag zur globalen menschlichen Energiemaschine auf: Petroleum, Erdgas und Kohle. (Ein viertes, ein proprietäres Ölprodukt namens Orimulsion, kam in den 1980er Jahren in Gebrauch, wurde aber zu einem effektiven Nicht-Spieler in im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts.) Zusammen machten diese vier Fünftel der Energieversorgung des Planeten aus 2019.

Abgesehen von allen Kontroversen über die Folgen der Nutzung fossiler Brennstoffe würden wir ohne sie in einer Welt leben, die für heutige Erdenreisende nicht wiederzuerkennen ist. Die gesamten globalen Transport- und Kommunikationsnetze sind auf ihre Energieversorgung angewiesen, und die meisten Die kritischen Industriegüter der Welt, wie Kunststoffe und Stahl, sind absolut auf fossile Brennstoffe angewiesen Moment.

"Fossile Brennstoffe" ist eine falsche Bezeichnung, da diese Brennstoffe nicht aus Fossilien stammen, die in der Regel nicht einmal Überreste von Lebewesen sind an sich, sondern Eindrücke dieser längst toten Dinger in Felsen und Erde. Fossile Brennstoffe kommen aus der zerfallene Biomasse von Tieren und Pflanzen die vor vielen Millionen Jahren lebten, so dass fossile Brennstoffe und tatsächliche Fossilien insofern miteinander verbunden sind, als sie beide als indirekte Beweise für das uralte Leben auf der Erde dienen.

Dieselkraftstoff ist eine Art Erdöl, ein Begriff, der im alltäglichen Diskurs synonym mit "Öl" verwendet wird. Die wesentlichen Merkmale der drei wichtigsten fossilen Brennstoffe sind wie folgt:

Petroleum. Dieser fossile Brennstoff besteht hauptsächlich aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff, was angesichts der Tatsache nicht verwunderlich ist sowohl die Fülle dieser Elemente auf der Erde im Allgemeinen als auch ihre Fülle an Lebewesen in besonders. Es wird angenommen, dass das meiste davon vor etwa 252 Millionen bis 66 Millionen Jahren entstanden ist, als viele Pflanzen in den Ozeanen dieser unvorstellbar langen Zeit begraben wurden.

Öl – oder genauer gesagt die vielen verschiedenen „öligen“ Kohlenwasserstoffe, die als Erdöl gelten – wird verwendet eine Reihe von Produkten des täglichen Bedarfs herzustellen, darunter neben Dieselkraftstoff auch Benzin und Heizöl.

Derzeit ist die Verbrennung dieser Brennstoffe für mehr als die Hälfte der kohlenstoffreichen "Treibhausgas"-Emissionen in der Erdatmosphäre verantwortlich. wiederum wird als wesentlicher Verursacher der kontinuierlichen Erwärmung der Oberfläche und der Lebensräume des Planeten angesehen, die seit Jahrzehnte.

Öl machte ab 2016 etwa 35 Prozent der US-Energieproduktion aus, eine Statistik, von der erwartet wird, dass sie bis mindestens 2040 stabil bleibt.

Erdgas. Dieser fossile Brennstoff zeichnet sich durch seine Farb- und Geruchslosigkeit aus, Eigenschaften, die in starkem Kontrast zu Erdöl stehen, einer in dieser Hinsicht besonders aufdringlichen Substanz. Wie Erdöl entstand es vor Millionen von Jahren aus den Überresten pflanzlicher und tierischer Stoffe durch die chemische und mechanische (z. B. Druck) Bedingungen, die sie erzeugten, waren offensichtlich nicht identisch mit denen, die zu Öl.

Die Erdgasförderung ist in den USA im zweiten Jahrzehnt des 21.Fracking."

Richtig genannt hydraulisches Fracking, diese umstrittene Bohrtechnik benötigt viel Wasser und kann in betroffenen Regionen seismische Aktivitäten (ähnlich Erdbeben) verursachen. Erdgas trug 2016 etwa ein Viertel der US-Energieversorgung bei, soll aber bis 2040 den 35-Prozent-Anteil von Erdöl erreichen.

Kohle. Einst fast die einzige Brennstoffquelle für die Stromerzeugung in Kraftwerken, ist Kohle noch älter als die anderen fossilen Brennstoffe und begann sich vor etwa 360 Millionen Jahren zu bilden. Im Gegensatz zu den anderen fossilen Brennstoffen wurde es auch in eine charakteristische Form komprimiert, obwohl es verschiedene Untertypen gibt und nach dem Kohlenstoffgehalt klassifiziert werden.

Kohle liefert derzeit etwa ein Drittel der weltweiten Energieversorgung. Während ihr Anteil am US-Energiekuchen seit etwa 2010 gesunken ist, bleibt Kohle in Ländern mit historisch laxen Umweltstandards wie China sehr beliebt.

Trotz häufiger gegenteiliger Erklärungen der US-Regierung ab 2019 wird der Einsatz von Kohle voraussichtlich Rückgang, nicht nur durch den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien, sondern auch durch den bereits erwähnten Anstieg von Erdgas Extraktion. Kohle trug 2016 etwa 15 Prozent zur US-Energieversorgung bei, und ihr Verbrauch wird voraussichtlich weiter leicht zurückgehen, bevor sie sich bis 2040 bei etwa 12 Prozent stabilisieren wird.

Der Lebensbogen von Rudolf Diesel präsentiert sich als so etwas wie ein tragischer Bericht. Diesel war Anfang der 1870er Jahre Student in Deutschland, zu einer Zeit, als große Städte von der Überflutung der Großstädte überwältigt wurden schiere Menge an Dung, die von den Pferden erzeugt wird, die in diesen Städten als Haupttransportmittel für lange und kurze Strecken dienen Bereiche.

Diesels jahrelange Anstrengung, den Verbrennungsmotor zu neuen Effizienzhöhen zu bringen, wurde wohl durch die Last seiner eigenen Erwartungen und der eines um seine Ziele bewußten Publikums behindert. Trotz großer Effizienzsteigerungen (obwohl seine Motoren weit hinter Diesels Ambitionen zurückblieben, waren seine Motoren mehr als doppelt so effizient wie die Standardversionen des Tages).

1913, etwa 40 Jahre nachdem er seine Arbeit aufgenommen hatte, starb Diesel bei einer Bootsfahrt scheinbaren, aber manchmal umstrittenen Selbstmord. Leider hat er in den 1920er und 1930er Jahren nie zu sehen bekommen, wie seine Klasse von Erfindungen wirklich aufblühte.

Ein Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, dh er wandelt chemische Energie aus den Bindungen der Kraftstoffmoleküle in mechanische Energie um. Eine Antriebswelle ist über ein Scharnier an der Außenseite der Welle mit einem Kolben verbunden. Der Kolben befindet sich in einem Zylinder, in den Luft, insbesondere Sauerstoff (für die Verbrennung erforderlich) und der Kraftstoff gepumpt oder eingespritzt wird.

Die kontrollierte Explosion im Inneren des Zylinders aufgrund des stark erhöhten Drucks (und dieser Temperatur) drückt den Kolben nach unten, bewirkt, dass sich die Welle dreht, wodurch der Kolben wieder nach oben getrieben wird, wenn die Welle eine volle Umdrehung abgeschlossen hat und mehr Kraftstoff und Luft eingepumpt werden. Dieser Zyklus kann bis zu viele tausend Mal pro Minute auftreten.

Die „Magie“ eines Dieselmotors besteht darin, dass er im Gegensatz zu einem normalen Verbrennungsmotor keine aktive Kraftstoffzündung benötigt. Bei einem normalen Motor wird die Temperatur im Zylinder nicht ganz so hoch, dass sich der Kraftstoff ohne elektrische Hilfe entzünden kann – daher "Zündkerzen", die Autos unbrauchbar machen, wenn sie ausfallen. Bei einem Dieselmotor wird die Luft so stark komprimiert, dass sich der Kraftstoff ohne Hilfe entzündet und weniger Kraftstoff pro Motorhub benötigt wird, was die Kraftstoffeffizienz erheblich verbessert.

Die größere Effizienz oder Wirtschaftlichkeit dieser Motoren macht sie im Allgemeinen teurer und schwieriger zu warten. Zu Diesels eigener Zeit war die Technologie, um diese Probleme zu lösen, einfach noch nicht verfügbar.

Die einzigartigen Eigenschaften eines Dieselmotors führen dazu, dass er verschiedene Ölsorten verwenden kann, ein Kraftstoff, der von Natur aus Dieselkraftstoff genannt wird. Dieser Kraftstoff wird aus Rohöl hergestellt und ergibt etwa 11 bis 12 Gallonen Dieselkraftstoff pro 42-Gallonen-Barrel unverarbeitetes Erdöl. Es wird in den meisten Lastkraftwagen, Zügen, Bussen und Booten sowie in landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Bau- und Militärfahrzeugen verwendet.

Im Jahr 2006 ordnete die US-Umweltbehörde EPA an, dass der Schwefelgehalt von Diesel Kraftstoffe stark reduziert werden, eine Maßnahme, die sich seit vielen Jahren als äußerst effektiv erwiesen hat Zeit. Bis 2018 bestanden etwa 97 Prozent des gesamten Diesels, der auf Amerikas Straßen und anderswo verwendet wurde, aus einer Mischung, die als ultra-schwefelarmer Diesel (ULSD) bekannt ist.

• Im Jahr 2018 machte Dieselkraftstoff etwa 20 Prozent des gesamten US-Erdölverbrauchs oder etwa 7 Prozent des gesamten amerikanischen Kraftstoffverbrauchs aus.