Mi a dízel üzemanyag eredete?

1892-ben a feltaláló Rudolf Diesel forradalmi új üzemanyag-terméket hozott létre, amely ma az ő nevét viseli. Találmánya, mint általában a fizikai tudományok esetében, évekig tartó kemény, ismétlődő és pénzügyileg nem kifizetődő munka csúcspontja volt.

Dízelt először egy termodinamikai előadás inspirálta a müncheni Bajor Királyi Műszaki Főiskolán, szülőhazájában. (Termodinamika a hő és a különféle egyéb energiaformák kapcsolatának tanulmányozása.)

Diesel elérte azt, amit eltökélt szándékában folytatott, egyfajta fizikai "szent grála": olyan égésű motor, amely minden hőt hasznos munkává tudott alakítani, és ezért 100 százalékos lenne mechanikusan hatékony. Ezt a fizikusok bebizonyították az elméletileg lehetséges, de gyakorlati szempontból ez volt, és a legjobb esetben is ma is megfoghatatlan.

Annak ellenére, hogy a Diesel messze elmaradt ettől a hatékonysági ideáltól, motorjai még mindig kétszer olyan hatékonyak voltak, mint elődeik - körülbelül 25 százalék, szemben a 10 százalékkal. Sajnos gyakori visszatérítési felhívás volt a termékei ellen, és élete szegénységgel végződött, állítólag saját kezűleg.

De a Diesel személyre szabott új megközelítése az üzemanyag gyújtására és a dízelmotor feltalálása még egy korban is rendkívül fontos amelyben a fosszilis tüzelőanyagok mindenfajta felfogása rendkívül népszerűtlenné vált, még akkor is, ha használatuk nagyrészt ellenőrzés nélkül folytatódik.

Az "energia" a fizikában központi fogalom, mégis kissé nehéz a mindennapi szavakkal megfelelően megmagyarázni. Az energiának erőegységei vannak szorozva a távolsággal, de számos, kevésbé számszerűsíthető módon is megjelenik. Elsődleges energiaforrások tartalmazza nukleáris energia, fosszilis tüzelőanyagok (olaj, szén és földgáz) és úgynevezett megújuló források, mint például:

• **szél
  
• nap-
  
• geotermikus **
  
• hidroelektromos erő

2016-tól az Egyesült Államokban (a világ legnagyobb energiafogyasztója a nemzetek között) felhasznált energia körülbelül 81,5 százaléka fosszilis tüzelőanyagokból származott. Bár ez a szám 2040-re várhatóan 77 százalék alá süllyedt, továbbra is tény, hogy az ipari várható, hogy a világ várhatóan bármikor elválasztja magát olaj-, földgáz- és szénfüggőségétől jövő.

Ez annak ellenére, hogy a média és a tudományos szektor hajthatatlan, világos és időnként nagyon határozottan fecseg a potenciális ügyekről a klímaváltozás pusztító környezeti hatásai, amelyek várhatóan komolyan jelentkeznek a jelen második felében század.

Míg az atomenergia, a biomassza, a vízenergia és az egyéb megújuló energiaforrások növekedése megközelíti a víz egynegyedét Amerika energiaigénye, csak az "egyéb megújuló energiaforrások" kategóriában várhatóan jelentősen nőni fog az évtizedekben jön.

A legtöbb forrás három fosszilis tüzelőanyagot sorol fel, amelyek hozzájárulnak a globális emberi energiagéphez: petróleum, földgáz és szén. (A negyedik, az Orimulsion nevű olajipari termék az 1980-as években lépett használatba, de hatékony század első évtizede.) Ezek együttesen a bolygó energiaellátásának négyötödét tették ki 2019.

Minden vita a fosszilis üzemanyagok használatának következményeiről, ezek nélkül a jelenlegi Föld-utazók számára felismerhetetlen világban élnénk. A teljes globális szállítási és kommunikációs hálózat energiaellátásukra támaszkodik, és a legtöbb A világ kritikusan előállított árui, mint például a műanyagok és az acél, a fosszilis tüzelőanyagokra támaszkodnak pillanat.

A "fosszilis tüzelőanyagok" helytelen elnevezés, mert ezek az üzemanyagok nem olyan kövületekből származnak, amelyek általában nem is az élőlények maradványai önmagában, hanem a régen elhalt dolgok benyomásai a sziklákban és a talajban. A fosszilis üzemanyagok valóban a állatok és növények bomlott biomasszája amelyek sok millió évvel ezelőtt éltek, tehát a fosszilis tüzelőanyagok és a tényleges kövületek annyiban kapcsolódnak egymáshoz, hogy mindkettő közvetett bizonyítékként szolgál a Föld ősi életéről.

A dízel üzemanyag egyfajta ásványolaj, ezt a kifejezést a mindennapi beszédben felcserélve használják az "olajjal". A három fő fosszilis tüzelőanyag alapvető jellemzői a következők:

Petróleum. Ez a fosszilis tüzelőanyag többnyire szén és hidrogén elemekből áll, ami nem meglepő mind ezen elemek bősége a Földön általában, mind pedig a benne lévő élőlények bősége különös. Úgy gondolják, hogy nagy része körülbelül 252 és 66 millió évvel ezelőtt jött létre, amikor annak a fantáziátlanul réges-réges időnek az óceánjaiban rengeteg növényi életet temettek el.

Olajat - pontosabban a sokféle "olajos" szénhidrogént használnak, amelyek kőolajnak minősülnek számos mindennapi termék előállításához, beleértve a benzint és a fűtőolajat a dízel üzemanyag mellett.

Jelenleg ezen üzemanyagok elégetése okozza a Föld légkörében a széndús "üvegházhatású gázok" kibocsátásának több mint felét, viszont úgy vélik, hogy jelentősen hozzájárul a bolygó felszínének és élőhelyeinek folyamatos felmelegedéséhez, amely évtizedekig.

Az olaj 2016-ban az Egyesült Államokban előállított energia mintegy 35% -át tette ki, és a statisztika várhatóan legalább 2040-ig stabil marad.

Földgáz. Ez a fosszilis üzemanyag figyelemre méltó színtelen és szagtalan tulajdonságokkal, amelyek szöges ellentétben állnak a kőolajjal, amely e tekintetben kifejezetten tolakodó anyag. A kőolajhoz hasonlóan több millió évvel ezelőtt keletkezett növényi és állati anyag maradványaiból, a vegyi anyag révén és az őket létrehozó mechanikus (pl. nyomás) körülmények nyilvánvalóan nem voltak azonosak azokkal, amelyek előidézik olaj.

A földgáztermelés drámai módon megnőtt az Egyesült Államokban a 21. század második évtizedében, amely hatás szinte teljes egészében a "repedés."

Helyesebben hívják hidraulikus repesztés, ez az ellentmondásos fúrási technika nagy mennyiségű vizet igényel, és szeizmikus aktivitást okozhat (hasonlóan a földrengésekhez) az érintett régiókban. A földgáz az Egyesült Államok energiaellátásának mintegy negyedét adta 2016-ban, de 2040-re várhatóan megegyezik a kőolaj 35 százalékos értékével.

Szén. A szén, amely az erőművek villamosenergia-termelésének majdnem egyedüli forrása volt, még régebbi, mint a többi fosszilis tüzelőanyag, körülbelül 360 millió évvel ezelőtt kezdett kialakulni. A többi fosszilis tüzelőanyaggal ellentétben azt is jellegzetes formába préselték, bár különféle altípusok léteznek és széntartalom szerint osztályozzák őket.

A szén jelenleg a világ energiaellátásának körülbelül egyharmadát biztosítja. Noha az Egyesült Államok energiapite aránya körülbelül 2010 óta csökken, a szén továbbra is nagyon népszerű azokban az országokban, amelyeknek a történelmileg laza környezeti normái vannak, például Kínában.

Annak ellenére, hogy 2019-től az Egyesült Államok kormánya gyakran ellentétes kijelentéseket tett, a szén felhasználása várhatóan megtörténik visszaesés, nemcsak a megújuló energiaforrások felhasználásának növekedése, hanem a földgáz fent említett megugrása miatt kitermelés. A szén hozzávetőlegesen 15% -kal járult hozzá az Egyesült Államok energiaellátásához 2016-ban, és felhasználása várhatóan továbbra is mérsékelten csökken, majd 2040-re 12 százalék körül stabilizálódik.

Rudolf Diesel életének íve tragikus beszámoló. Diesel az 1870-es évek elején volt egyetemi hallgató Németországban, abban az időben, amikor a nagyvárosokat kezdte elárasztani a puszta mennyiségű trágya, amelyet a lovak hoznak létre, amelyek a nagy és rövid távolságok utazásának fő eszközeként szolgálnak ezekben a városokban területeken.

Diesel éveken át tartó erőfeszítéseit az égésű motor új hatékonysági magasságokba állításáért valószínűleg saját és a céljaival tisztában lévő közönség elvárásai nehezítették. Annak ellenére, hogy nagy hatékonyságnövekedést ért el (bár messze elmarad a Diesel törekvéseitől, motorjai több mint kétszer olyan hatékonyak voltak, mint a nap szokásos változatai).

1913-ban, mintegy 40 évvel az első munkája megkezdése után, Diesel egy hajóút során nyilvánvaló, de néha vitatott öngyilkosságban pusztult el. Sajnos soha nem láthatta, hogy találmányai valóban fellendültek az 1920-as és 1930-as években.

A dízelmotor egy belső égésű motor, ami azt jelenti, hogy az üzemanyag-molekulák kötéseiből származó kémiai energiát mechanikus energiává alakítja. A hajtótengely a tengely külső oldalán lévő csuklón keresztül csatlakozik a dugattyúhoz. A dugattyú egy henger belsejében van, amelybe levegőt, különösen oxigént (az égéshez szükséges) és az üzemanyagot pumpálnak vagy befecskendeznek.

A henger belsejében lévő, a megnövekedett nyomás (és ez a hőmérséklet) által okozott robbanás a dugattyút lefelé kényszeríti a tengely forgása, a dugattyú visszahajtása felfelé, amikor a tengely teljes körű forgást végez, és több üzemanyagot és levegőt szivattyúznak be. Ez a ciklus percenként akár sok ezer alkalommal is előfordulhat.

A dízelmotor "varázsa" az, hogy a szokásos égésű motorral ellentétben nem igényel aktív üzemanyag-gyújtást. Normál motorban a hengeren belüli hőmérséklet nem elég magas ahhoz, hogy az üzemanyag elektromos segítség nélkül meggyulladhasson - ezért "gyújtógyertyák", amelyek használhatatlanná teszik az autókat, ha meghibásodnak. Egy dízelmotorban a levegő annyira erősen összenyomódik, hogy az üzemanyag segély nélkül meggyullad, és kevesebb üzemanyagra van szükség motor löketenként, ami jelentősen javítja az üzemanyag-hatékonyságot.

E motorok nagyobb hatékonysága vagy gazdaságossága miatt általában drágábbak és nehezebben karbantarthatók. Diesel saját idejében még nem állt rendelkezésre a technológia ezeknek a problémáknak a kezelésére.

A dízelmotor egyedülálló tulajdonságai azt eredményezik, hogy különféle olajokat használhat, amelyet természetesen dízel üzemanyagnak neveznek. Ez az üzemanyag nyersolajból készül, és 42 literes hordónyi feldolgozatlan kőolajból körülbelül 11-12 liter dízel üzemanyagot termel. A legtöbb teherautóban, vonaton, buszon és hajóban, valamint mezőgazdasági járművekben, valamint építőipari és katonai járművekben használják.

2006-ban az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) előírta, hogy a dízel kéntartalma az üzemanyagok jelentősen csökkenthetők, ez az intézkedés rendkívül hatékonynak bizonyult a végrehajtása során idő. 2018-ra az amerikai utakon és másutt használt dízelüzemek mintegy 97 százaléka az ultra alacsony kéntartalmú dízel (ULSD) néven ismert keverékből állt.

• 2018-ban a dízel üzemanyag az Egyesült Államok teljes kőolajfelhasználásának mintegy 20 százalékát, vagyis az amerikai összes üzemanyag-fogyasztás mintegy 7 százalékát tette ki.