Какво је порекло дизел горива?

1892. проналазач Рудолф Диесел створио револуционарни нови производ за гориво који данас носи његово име. Његов изум, као што је то обично случај у физичким наукама, био је врхунац година напорног, понављајућег и финансијски ненаплативог рада.

Диесел је први пут инспирисан термодинамичким предавањем на Краљевском баварском политехнику у Минхену, у његовој родној Немачкој. (Термодинамика је проучавање односа између топлоте и разних других облика енергије.)

Диесел је постигао оно што је урадио у одлучном бављењу својеврсном физиком „светим гралом“: мотором са сагоревањем који је могао претворити сву топлоту у користан рад и према томе би био 100 посто механички ефикасан. То су физичари доказали теоретски могуће, али у практичном смислу било је, а и данас је у најбољем случају неухватљиво.

Упркос томе што је Диесел био далеко од овог идеала ефикасности, његови мотори су и даље били двоструко ефикаснији од својих претходника - око 25 посто наспрам 10 посто. Нажалост, суочавао се са честим позивима за повраћај средстава за своје производе, а живот му се завршио у сиромаштву, наводно властитом руком.

Али Диесел-ов нови приступ паљењу горива и проналазак дизел мотора остају изузетно важни чак иу доба у којој су перцепције фосилних горива свих врста постале изузетно непопуларне, чак и ако се њихова употреба углавном проверава.

„Енергија“ у физици је централни појам, а донекле га је тешко објаснити на одговарајући начин свакодневним речима. Енергија има јединице снаге помножене са растојањем, али се такође „појављује“ у разним мање мерљивим облицима. Примарни извори енергије укључују нуклеарна енергија, фосилна горива (нафта, угаљ и природни гас) и такозвани обновљиви извори као што су:

• ** ветар
  
• соларни
  
• геотермална **
  
• хидроелектрична снага

Од 2016. године око 81,5 одсто енергије која се користи у Сједињеним Државама (највећи светски потрошач енергије међу државама) потиче из фосилних горива. Иако се очекивало да ће овај број пасти на испод 77 процената до 2040. године, остаје чињеница да индустријска не очекује се да ће се свет одвикнути од зависности од нафте, природног гаса и угља било када у догледно време будућност.

Ово је упркос непопустљивом, јасном и понекад врло оштром брбљању медија и научног сектора о потенцијално разарајући ефекти климатских промена на животну средину за које се очекује да ће се озбиљно појавити у другој половини садашњости века.

Док су нуклеарна енергија, биомаса, хидроенергија и други обновљиви извори порасли и доприносе скоро једној четвртини Америчке енергетске потребе, само ће категорија „остали обновљиви извори“ значајно порасти током деценија до доћи.

Већина извора наводи три фосилна горива која доприносе глобалној машини за људску енергију: нафта, природни гас и угља. (Четврти, заштићени нафтни производ под називом Оримулсион, почео је да се користи 1980-их, али је постао ефикасан играч за не прва деценија 21. века.) Они су заједно чинили четири петине планетарног снабдевања енергијом 2019.

Све полемике о последицама употребе фосилних горива на страну, без њих бисмо живели у свету који непрепознатљив за садашње путнике на Земљи. Читаве глобалне транспортне и комуникационе мреже ослањају се на своју опскрбу енергијом, и то већину светски критично произведени производи, попут пластике и челика, потпуно се ослањају на фосилна горива тренутак.

„Фосилна горива“ је погрешан назив, јер та горива не потичу од фосила, који углавном нису ни остаци живих бића по себи, али утисци о оним давно мртвим стварима у стенама и тлу. Фосилна горива потичу из распаднута биомаса животиња и биљака који су живели пре много милиона година, па су фосилна горива и стварни фосили повезани тако што обојица служе као индиректни доказ древног живота на Земљи.

Дизел гориво је врста нафте, термин који се користи наизменично у свакодневном дискурсу са „нафтом“. Основне карактеристике три главна фосилна горива су следеће:

Нафта. Ово фосилно гориво састоји се углавном од елемената угљеника и водоника, што није изненађујуће како обиље ових елемената на Земљи уопште тако и њихово обиље живих бића у посебно. Верује се да је већина створена пре око 252 милиона и 66 милиона година, када је у океанима тог незамисливо давног времена сахрањен велики део биљног света.

Користи се уље - или тачније, многи различити „уљни“ угљоводоници који се квалификују као нафта да произведу бројне свакодневне производе, укључујући бензин и лож уље поред дизел горива.

Тренутно је сагоревање ових горива одговорно за више од половине емисије „гасова стаклене баште“ богате угљеником у Земљину атмосферу, заузврат се верује да је главни допринос континуираном загревању површине и станишта планете које се дешавало током деценија.

Нафта је чинила око 35 процената америчке енергије произведене од 2016. године, а статистика се очекује да ће остати стабилна најмање до 2040. године.

Природни гас. Ово фосилно гориво је значајно по томе што је без боје и мириса, што је у значајној супротности са нафтом, која је у овим аспектима нарочито наметљива супстанца. Попут нафте, настао је милионима година од остатака биљних и животињских материја, кроз хемикалију а механички (нпр. притисак) услови који су их створили очигледно нису били идентични онима који су проузроковали уље.

Производња природног гаса драматично је порасла у САД у другој деценији 21. века, што је ефекат који се готово у потпуности може приписати брзом ширењу примене „фрацкинг."

Правилније названо хидраулични ломљења, ова контроверзна техника бушења захтева велику количину воде и може проузроковати сеизмичку активност (слично земљотресима) у погођеним регионима. Природни гас је допринео око четвртине америчког снабдевања енергијом у 2016. години, али очекује се да ће се подударати са нафтом од 35 одсто до 2040. године.

Угаљ. Некада готово једини извор горива за производњу електричне енергије у електранама, угаљ је чак старији од осталих фосилних горива, јер је почео да се формира пре око 360 милиона година. За разлику од осталих фосилних горива, оно је такође стиснуто у карактеристичан облик, мада постоје различити подтипови и класификовани су према садржају угљеника.

Угаљ тренутно снабдева око једне трећине светске залихе енергије. Иако је опао у погледу удела у америчкој енергетској пити од отприлике 2010. године, угаљ је и даље веома популаран у земљама са историјски слабим еколошким стандардима, попут Кине.

Упркос честим прогласима америчке владе од 2019. године, очекује се да ће употреба угља пад, не само захваљујући повећаној употреби обновљивих извора, већ захваљујући горе поменутом порасту природног гаса вађење. Угаљ је 2016. године допринео око 15 процената америчког снабдевања енергијом, а очекује се да ће његова употреба и даље умерено опадати, пре него што се стабилизује на око 12 процената до 2040. године.

Лук живота Рудолфа Диесела представља као нешто трагично. Диесел је био универзитетски студент у Немачкој раних 1870-их, у време када су велики градови почели да буду преплављени огромна количина стајског ђубрива које су коњи послужили као главно средство за путовање на велике и кратке релације у овим урбаним срединама области.

Вишегодишњи напори Диесела да лансира мотор са унутрашњим сагоревањем на нове висине ефикасности вероватно су били ометени теретом његових сопствених очекивања и јавности која је била свесна његових циљева. Упркос великом порасту ефикасности (иако далеко од тежњи Диесела, његови мотори су били више него двоструко ефикаснији од стандардних верзија дана).

1913. године, неких 40 година након што је први пут започео свој посао, Диесел је страдао у очигледном, али понекад оспораваном самоубиству током пловидбе бродом. Нажалост, никада није успео да види како се његова класа изума заиста замахала током 1920-их и 1930-их.

Дизелски мотор је мотор са унутрашњим сагоревањем, што значи да хемијску енергију из веза у молекулима горива претвара у механичку. Погонско вратило је повезано са клипом помоћу шарке на спољној страни вратила. Клип је унутар цилиндра у који се пумпа или убризгава ваздух, посебно кисеоник (потребан за сагоревање) и гориво.

Контролисана експлозија унутар цилиндра која је резултат веома повећаног притиска (и ове температуре) присиљава клип да се спушта, што доводи до ротације осовине, враћање клипа нагоре док вратило завршава пуну ротацију и упумпава се више горива и ваздуха. Овај циклус се може десити до хиљаде пута у минути.

„Чаролија“ дизел мотора је у томе што за разлику од редовног мотора са унутрашњим сагоревањем не захтева активно паљење горива. У нормалном мотору температура у цилиндру није довољно висока да би се гориво могло запалити без електричне помоћи - отуда „свећице“, које чине аутомобиле бескорисним кад пропадну. У дизелском мотору ваздух је толико снажно компримован да се гориво беспотребно запали и потребно је мање горива по ходу мотора, што знатно побољшава ефикасност горива.

Већа ефикасност или економичност ових мотора чине их генерално скупљима и тешким за одржавање. У Диеселово време технологија за решавање ових проблема једноставно још није била доступна.

Јединствена својства дизел мотора резултирају могућношћу коришћења различитих врста уља, горива које се природно назива дизел гориво. Ово гориво се производи од сирове нафте и даје око 11 до 12 галона дизел горива по барелу непрерађене нафте од 42 галона. Користи се у већини теретних камиона, возова, аутобуса и чамаца, као и у пољопривредним возилима и грађевинским и војним возилима.

Америчка агенција за заштиту животне средине (ЕПА) 2006. године је одредила да сумпор садржи дизел горива се знатно смањују, мера која се показала изузетно ефикасном током примене време. До 2018. године, око 97 процената целокупног дизела који се користи на америчким путевима и другде, састојао се од мешавине познате као ултра ниско сумпорни дизел (УЛСД).

• У 2018. години дизел гориво је чинило око 20 процената укупне потрошње нафте у САД-у, или око 7 процената укупне потрошње америчког горива.