Na kúrenie, varenie a v minulosti aj na svietenie. Zemný plyn patril a patrí dodnes k zdrojom energie v rôznej podobe. Za jeho unikátnym a všestranným využitím sú viaceré jeho vlastnosti a charakteristiky, vrátane pomerne zaujímavého zloženia. Ak chcete vedieť, čo všetko sa v zemnom plyne skrýva a aké má využitie, teraz si to povieme.
Čo je zemný plyn a odkiaľ sa berie
Zemný plyn poznáme ako základnú surovinu či komoditu, ktorú v domácnosti používame na vykurovanie alebo varenie. Ide však o látku, ktorá je veľmi zaujímavá.
Získavanie zemného plynu je spojené s jeho ťažbou a technicky poznáme dva druhy tohto plynu. Prvým je tzv. uhoľný plyn, ktorý vzniká pri vytváraní uhlia a jeho ťažba je obvykle blízko nálezísk uhlia. Druhým je tzv. ropný plyn, ktorý vzniká z ropy pod vplyvom teploty a tlaku. Tento plyn sa štandardne ťaží spoločne s ropou alebo blízko nej.
Ak ide o definíciu a to, čo zemný plyn je, platí, že:
- ide o horľavú plynnú zmes, ktorá sa vyskytuje v ložiskách nachádzajúcich sa v zemskej kôre a to buď na pevnine alebo na morskom dne
- zároveň ide o fosílne palivo, ktoré produkuje energiu, najmä pokiaľ ide o teplo, ktoré je výsledkom spaľovania, v domácnosti sa využíva na kúrenie
- pri jeho spaľovaní dochádza pri porovnateľnom energetickom efekte k uvoľneniu oveľa menšieho množstva škodlivín, ako pri iných palivách
- je vstupnou a jednou zo základných surovín pre výrobu syntetických polymérov a niektorých chemických produktov, napríklad dusíkatých hnojív
Samotný zemný plyn patrí z pohľadu individuálneho využitia v domácnosti alebo k doprave k ekologickým alternatívam, hoci ide o neobnoviteľný zdroj. Neobsahuje však také zložky, ktoré by mohli ovplyvniť vznik škodlivín, najmä pokiaľ ide o skleníkové plyny. Na druhú stranu, ťažba zemného plynu má vplyv na krajinu a životné prostredie.
Vlastnosti a výhody zemného plynu
Základnou vlastnosťou zemného plynu je jeho horľavosť. Z toho vychádza použitie plynu na výrobu energie a tepla, v minulosti sa používal plyn aj na osvetlenie miest cez systém verejného osvetlenia založený na lampách spaľujúcich tzv. svietiplyn.
Z horľavosti vychádza výhrevnosť zemného plynu. Ide o množstvo tepla, ktoré je uvoľnené spálením plynu. Podľa toho, z akej lokality zemný plyn pochádza, sa môže líšiť aj jeho výhrevnosť. Najväčšiu majú plyny z Alžírska, Indonézie a Nórska, naopak, menej výhrevný zemný plyn je napríklad v Holandsku, Uzbekistane či Saudskej Arábii.
Priemerná výhrevnosť 1 m3 zemného plynu je na úrovni okolo 34 MJ, energetická hodnota pri takejto výhrevnosti a množstve zemného plynu predstavuje 9,4 kWh. Oproti iným fosílnym palivám, napríklad koksu, uhliu, drevenej štiepky alebo palivového dreva, má plyn zásadnú výhodu v oveľa väčšej výhrevnosti aj v energetickej efektivite.
K ďalším praktickým výhodám zemného plynu patria praktické využitie v rôznych formách, bezpečnosť v prevádzke, hospodárnosť z pohľadu prevádzkových nákladov a pomerne rýchle spracovanie pre koncového používateľa v doprave ako aj v domácnosti.
Zemný plyn je ľahší ako vzduch, nie je otravný, je bezfarebný a bez zápachu. Je tiež dusivý, nie je dýchateľný a je zápalný pri teplote v rozmedzí 650 až 750 °C.
Zloženie zemného plynu
Z chemického hľadiska je zemný plyn plynná zmes alkánov, uhľovodíkov a niektorých neuhľovodíkových plynov, medzi nimi sú napríklad aj vzácne plyny. Originálny zemný plyn je bez zápachu a preto sa odorizuje, na čo sa používa tetrahydrotiofén.
Podľa zloženia sa rozdeľuje zemný plyn na suchý, obsahuje veľa metánu, vlhký, vtedy obsahuje veľa metánu ale aj uhľovodíkov, kyslí, ktorý zas má v zložení viac sírovodíkov a tzv. zemný plyn s vyšším obsahom inertných plynov. Posledný spomínaný druh obsahuje oproti bežnému priemeru vo vyššom objeme oxid uhličitý aj kyslík.
Tu sú skupiny najdôležitejších zložiek zemného plynu:
Alkány: Väčšina zo zloženia zemného plynu pripadá na alkány. Ide o organické chemické zlúčeniny, ktoré pozostávajú iba z atómov uhlíka a vodíka spojených výlučne jednoduchou kovalnetnou väzbou. Zemný plyn obsahuje z alkánov najmä päť najnižších, konkrétne sa jedná o metán, etán, propán, bután a pentán, metánu môže byť až 98 %.
Uhľovodíky: Ďalšou dôležitou časťou zloženia sú uhľovodíky, ktoré sú tiež iba zlúčeninami atómov uhlíka a vodíka, pričom môžu mať otvorený alebo uzatvorený uhlíkový chemický reťazec. V zemnom plyne sa nachádzajú dusík, oxid uhličitý alebo sulfán. Objemový podiel oxidu uhličitého je pomerne nízky, u nás je to napríklad iba 0,1 %.
Ostatné plyny: Súčasťou zloženia zemného plynu sú aj niektoré ostatné plyny, predovšetkým z kategórie neuhľovodíkov a z kategórie vzácnych plynov. Z neuhľovodíkových plynov sú v zemnom plyne zastúpené najmä sírovodík, nazývaný tiež sulfán, rovnako tak dihydrogén. Zo vzácnych plynov je tu hélium. Ostatné plyny tvoria menej ako 1 %.
Využitie zemného plynu v domácnosti
U nás je zemný plyn známy najmä kvôli využitiu v domácnosti, kde môže byť doplnkom, ale aj hlavným zdrojom energie pre všetky bežné činnosti. Ak bývate v klasickom byte, zemný plyn používate najčastejšie iba na varenie, aj to už nemusí byť pravidlo.
V rodinnom dome je jeho využitie spravidla oveľa širšie a to hlavne kvôli nízkym nákladom na odber. Aj preto je zemný plyn stále jedným z dominantných spôsobov vykurovania objektov a to cez plynový kotol. V ňom dochádza k spaľovaniu zemného plynu, odvodu zvyškov po spaľovaní a k ohrevu vody v sústave teplovodného kúrenia.
Pokiaľ ide o varenie, plynové sporáky sú považované za najlepšie pre prípravu kvalitných jedál. Regulácia tepla je plynulejšia, varenie je možné v riadoch rôzneho tvaru a plynový sporák je ideálny tam, kde nie je možné zaviesť 3-fázové napätie.
Čo sa týka prípravy teplej vody, tá býva spojená najčastejšie s využitím zemného plynu na kúrenie. Moderné kondenzačné kotly dokážu teplo využiť efektívnejšie, lacnejšie a účinnejšie a to nielen pre kúrenie, ale aj pre ohrev vody v zásobníku. Jedinou nevýhodou zemného plynu je finančne nákladnejšie zriadenie prípojky tam, kde ešte nie je.
Využitie zemného plynu v doprave a priemysle
Okrem použitia zemného plynu v domácnosti je táto surovina čoraz dôležitejšou aj v doprave. Tu má podobu tzv. stlačeného zemného plynu označovaného ako CNG.
Za touto skratkou sa skrýva názov Compressed Natural Gas, ktorý je z chemického hľadiska zložený najmä z molekúl CH4. Obsahuje až 98 % metánu, má nízke emisie CO2 aj NOx a využíva sa ako palivo v naftových aj benzínových motoroch. Má oktánové číslo okolo 120 až 130 a predstavuje čoraz viac využívanú alternatívu paliva.
O použití zemného plynu CNG v doprave platí to, že:
- najčastejšie sa CNG používa v hromadnej mestskej doprave, kde slúži ako palivo pre autobusy, ktoré je ekologickejšie, ekonomickejšie a šetrnejšie
- pri spaľovaní sa motor menej opotrebováva a je aj menej hlučnejší, najmä vďaka oktánovému číslu, štartovanie pri nižšej teplote je oveľa lepšie
- spaľovanie CNG je ekologickejšie, nevznikajú tuhé častice a produkcia škodlivých plynov typu oxid uhlíka, dusíka alebo síry je omnoho nižšia
- je omnoho úspornejší, pokiaľ ide o spotrebu, CNG môže byť oproti benzínu úspornejšie až o 40 %, v prípade spotreby nafty to je do 20 %
Pokiaľ ide o ďalšie využitie, tak zemný plyn sa používa aj v tepelných elektrárňach na výrobu elektrickej energie spaľovaním a má svoje miesto aj v poľnohospodárstve. V tejto oblasti sa využíva na výrobu dusíkatých hnojív. Vo väčších výrobných prevádzkach a závodoch je možné využiť zemný plyn aj na transformáciu na elektrickú energiu.
Zásoby zemného plynu a potenciál v budúcnosti
Zemný plyn patrí do kategórie neobnoviteľných zdrojov energie, čiže jeho zužitkovávanie v domácnosti, doprave a priemysle je časovo ohraničené. Najnovšie odhady hovoria o tom, že celkové zásoby plynu sú cez 500 tisíc miliárd m3 a vydržia 200 rokov.
Ak ide o doložené a preverené zásoby, tie pri súčasnej ťažbe vydržia zhruba do roku 2060 a ekonomicky je možné pri súčasných technológiách vyťažiť okolo 160 tisíc miliárd kubíkov zemného plynu. Z toho cez 70 % sa nachádza na pevnine a zvyšok v morských shellfoch. Okrem toho existujú aj pravdepodobné a potenciálne zásoby plynu.
Tých pravdepodobných je takmer 350 tisíc miliárd m3 a ide o zásoby, ktoré sú už objavené v nových ložiskách a je pravdepodobné, že sa budú dať technicky vyťažiť.
Okrem týchto zásob existujú aj tzv. potenciálne zásoby zemného plynu. V ich prípade ide o zásoby v podobe hydrátov metánu, čo je substancia tvorená metánom a vodou v pomere 20 ku 80 %. Zásoby sú dlhodobo známe, problematická však je ich ťažba a dostupnosť z technického hľadiska. Nachádzajú sa v zemskej kôre pod dnom oceánov.
Využiteľnosť zemného plynu teda v aktuálnej dobe nie je ohrozená a v najbližších rokoch pôjde aj naďalej o dôležitú surovinu. Treba však počítať s tým, že minimálne v domácnosti je na kúrenie a varenie vhodné uvažovať aj s obnoviteľnými alternatívami.