„Czarne złoto”, czyli wartość opałowa węgla

Zdecydowana większość historii wytwarzania energii elektrycznej to wydobywanie i spalanie węgla. Łatwa dostępność, dzięki wielkim złożom w wielu częściach świata, szybko przyczyniła się do wzrostu jego popularności. Wpływ na nią miała również wynikająca z tej dostępności niska cena. W rzeczywistości jednak nie każdy rodzaj węgla jest taki sam. Najważniejszym czynnikiem determinującym różnice między nimi jest wartość opałowa węgla.

Czym jest wartość opałowa węgla?

Mówiąc wprost – wartość opałowa węgla to miara, która określa ilość uzyskanej energii cieplnej, wytwarzanej podczas spalania określonej ilości węgla. Wyraża się ją w jednostkach energii na jednostkę masy, zazwyczaj w megadżulach na kilogram (MJ/kg). Im wyższa wartość opałowa, tym więcej energii dana ilość węgla może uwolnić podczas spalania.

W teorii pomiar ten ma kluczowe znaczenie w branżach wymagających wysokiej wydajności energetycznej, takich jak wytwarzanie energii elektrycznej i procesy metalurgiczne. W rzeczywistości jest ona równie ważne dla każdego, nawet do ogrzewania domu. Węgiel o wysokiej wartości opałowej pozwala dłużej cieszyć się ciepłem bez potrzeby uzupełniania paliwa. W ten sposób można go również zamówić mniej, co bardzo ułatwia składowanie.

Od czego zależy wartość opałowa węgla?

Chociaż łatwo zrozumieć, czym jest wartość opałowa węgla, trudniej pojąć, od czego to zależy. Wpływ na nią mają bowiem:

• Jego dokładny skład – Przede wszystkim chodzi tu o procentowy udział pierwiastka węgla w węglu. Dodatkowy wpływ mają rodzaj i ilość substancji lotnych, które składają się ze związków takich jak wodór, tlen i siarka. One również odgrywają rolę w określaniu, ile energii może uwolnić węgiel.
• Zawartość wilgoci – węgiel o wysokim poziomie wilgoci wymaga więcej energii do odparowania wody podczas spalania, co w rezultacie zmniejsza jego wartość opałową.
• Zawartość popiołu – Co prawda popiół to pozostałość po spalaniu, to jednak jego obecność można zmierzyć. Im więcej popiołu, tym bardziej „rozcieńczona” wartość opałowa węgla.

Często można się również spotkać z podziałem ze względu na pochodzenie. Jednym z najczystszych i najlepszych rodzajów tego paliwa jest węgiel z Kazachstanu.

Rodzaje węgla i różnice w ich wartości opałowej

W zależności od składu i potencjału energetycznego można wyróżnić kilka rodzajów węgla:

• Torf – Mniej niż 60% zawartości pierwiastka węgla w węglu. Ma niską wartość opałową, która wynosi 11,7-15,5 MJ/kg. Może być czasem wyższa w uszlachetnionej wersji torfu, ale równie dobrze może być niższa przy wysokiej zawartości wilgoci.
• Węgiel brunatny – Zawartość pierwiastka węgla wynosi 60-75%. Wartość opałowa węgla brunatnego wynosi od 7,5 do 21 MJ/kg.
• Węgiel kamienny – Zawartość pierwiastka węgla wynosi 75-90%. Wartość opałowa węgla kamiennego wynosi od 16,7 do 29,3 MJ/kg.
• Antracyt – Zawartość pierwiastka węgla wynosi od 90 do 97%. Ma najwyższą wartość opałową, która wynosi około 35 MJ/kg.

Jaka kaloryczność węgla jest najlepsza?

Chociaż może się wydawać, że najlepiej po prostu zawsze celować w najwyższą możliwą kaloryczność węgla, nie zawsze się to sprawdza. Węgle pokroju antracytu, które wytwarzają największą ilość ciepła, są używane przede wszystkim w przemyśle. Dla odmiany w elektrowniach wykorzystuje się przede wszystkim węgle o niższej wartości opałowej, ponieważ są tańsze i łatwiej dostępne w wielkich ilościach.

Ostatecznie najlepsza wartość opałowa zależy nie tylko od zastosowania, ale również od równowagi między kosztami, dostępnością i zapotrzebowaniem na energię. Węgiel o wysokiej jakości opałowej będzie uniwersalnie droższy, ale potrzeba go mniej, a w dodatku nie wymaga tak częstego uzupełniania w piecu. W warunkach domowych to właśnie wypadkowa tych czynników będzie decydująca, jaka kaloryczność węgla jest najlepsza.

Wartość opałowa węgla a drewna

Wartość opałowa drewna waha się między 15 i 20 MJ/kg. Z tego powodu na pierwszy rzut oka może się wydawać, że węgiel nie ma znaczącej przewagi nad drewnem, jednak jak zwykle diabeł tkwi w szczegółach. Suche drewno ma znacząco wyższą wartość opałową niż świeżo ścięte wilgotne drewno.

To sprawia, że w przypadku drewna trudno jest jednoznacznie określić jego kaloryczność, gdyż dużo łatwiej o jej znaczne wahania. W przypadku węgla jest dokładnie odwrotnie – ma bardziej stałą wydajność energetyczną, którą producent jest w stanie dosyć dokładnie określić.Między oboma rodzajami paliw istnieje jednak kolejna bardzo ważna różnica. Drewno jest uznawane za surowiec odnawialny, a węgiel nie. W dodatku ma również mniejszy wpływ na środowisko pod względem emisji gazów cieplarnianych, podczas gdy węgiel w dużym stopniu odpowiada za emisję dwutlenku węgla.