Kömür enerjisi hakkında özet

Network

Yönetici
Yönetici
#1
Yerkabuğu içinde oluşan kömür, çok büyük bir enerji kaynağıdır. 320 milyon yıl önce yeryüzünde ilk bitkilerin gelişmesinden kısa süre sonra, kömür damarları oluşmaya başladı. Karbon devrinin son çağlarında dünyadaki bütün kömürün yüzde 80’i turba tabakaları halinde bulunuyordu. Kalınlığı 0,6 ile 2,5 m arasında değişen ve 12 ile 50 m derinlikte bulunan kömür damarları, işletilebilir yatakları oluşturdu. Günümüzde Kuzey Amerika’nın orta ve doğu bölgeleri, İskoçya, İngiltere, Galler bölgesi, Fransa, Almanya ve Polonya’da yer alan yataklar kuşağı, S.S.C.Bn’den geçerek Çin’e kadar uzanır.

Kömür yatakları giderek ağırlaşan tortul kütleler altına gömülürken, su ve öteki uçucu maddeler, karbon, hidrojen ve oksijen bileşiği olan kömürden ayrılır. Bitkisel* madde, ylıni selüloz, yüksek nitelikli kömür haline gelmeden önce,turba,linyit, taş kömürü evrelerinden geçer. Kömürleşme süreci boyunca, bileşiklerin fiziksel özellikleri de değişir. Turda, henüz bitki kalıntısı niteliğini bütünüyle taşıyan bir maddedir; linyit az çok sertleşmiş, ama tutarsız bir kütledir; taş kömürü, sert ve kırılgandır; antrasitse taş kömüründen daha sert ve daha kırılgan nitelik gösterir. Kömürün antrasit haline dönüşmesi için, çok derinde olması zorunludur; yerin basıncı ya da çevredeki erimiş kayaçlardan gelen yüksek sıcaklık, bu oluşuma yardımcı olabilir. Antrasit oluşumunu izleyen bir gelişme evresi daha vardır ve bu evrede arı karbon olan .rafit ortaya çıkar. Grafit, oluşması için yüksek sıcaklık ye basınç isteyen bir maddedir; bu koşulların yerkabuğunun çok derin tabakaları altında bulunması nedeniyle söz konusu kömür türüne ancak derin ocaklar açılarak ulaşılabilir.

Dünyadaki kömür yatakları

Karbon devri, yerkabuğunda çoğunlukla kömür yatakları bölgesinde doğan çökme, kıvrılma ve yükselme olaylarıyla başladı. Bu olayları izleyen evrelerde, yüksekte kalan tabakaların büyük oir bölümü aşınma sonucunda ortadan kalkarken, kömür yatakları bir diziyi andıran, ama bağımsız olan havzalar haline geldi. Zamanla, söz konusu yatakların bir bölümü, daha farklı tabakalarla örtüldü (kapalı kömür havzaları). Bu arada kıtaların birbirinden ayrılması sonucu, kömür havzalarının bulunduğu oluşumlar, kuzeydeki ılıman iklim kuşağı çevresinde yer aldılar. Kömür oluşumunda birbirini izleyin başka evrelerde vardır. Bu evrelerin en belirgini 200-250 milyon yıl önce aynı kıta üstünde yer aldıkları sanılan Doğu Avustralya, Hindistan, Güney Afrika, Antarktika ve Güney Amerika’da görülen evredir. Kayalık Dağlar’ın Kanada’daki etekleri,New Mexico, Ren vadisi ve Güneydoğu Avrupa’daki kömür yatakları yeni oluşumlardır. Bu havzaların kökeni 50 milyon yıl öncesine dayandığından, yataklardaki linyit ya da kahverengi taş kömürü evresinde olan kömürün niteliği düşüktür.

XVI. yüzyıla kadar kullanılan temel yakıt odundu. Odundan elde edilen odun kömürü, demir ve öbür metallerin indirgenmesine yarayan temel maddeydi. Sanayide mekanik enerjinin kaynaklarıysa,su çarkları, yel değirmenleri ve atlardı. Kömür, ısıtma alanında ilk kez,I. Elizabeth devrinde (1558-1603) Londra’da kullanıldı. O çağda bu yakıt Londra’ya deniz yoluyla Tyne’dan getiriliyordu ve İngiltere’nin işletmeye açılan ilk büyük kömür havzası.Tyne çevresinde gelişti. XVIII. yüzyılın başlarında Sanayi Devrimi’nin temel öğesi sayılabilecek bir buluş ortaya kondu. Kömür koka dönüştürüldü ve demir üretiminde hem enerji kaynağı, hem de indirgen olarak kullanıldı. Böylece ilk kez, istenilen miktarda demir üretimi gerçekleştiriliyordu. Söz konusu buluşu buhar makinesi izledi. Bu makine başlangıçta, maden ocaklarındaki suyun dışarı pompalanmasında, fabrikalarda ve demiryolu taşıtlarında kullanılmak için geliştirilmişti. Bütün bu buluşlarla, çağdaş sanayinin temelleri atılmış oldu.

1913 yılında İngiltere’de kömür üretimi 289 milyon tonu bulmuştu. A.B.D. ve Almanya gibi bazı Batı ülkeleri, zamanla İngiltere’den dana çok kömür üretmeye başladılar. Kömür 1930 yılına kadar sanayide temel enerji kaynağı olma niteliğini korudu; ne var ki, 1960 yıllarından sonra,gene bir fosil yakıt türü olan petrol, kömürün yerini aldı. Günümüzde petrol çeşitli nedenlerle kömüre yeğlenmektedir: Arıtılması daha kolaydır; taşınması ucuzdur; kullanımı daha temizdir; kalori değeri 1 ton kömürden yaklaşık 1,7 kat yüksektir.

Kömür rezervleri

Kömür yatakları genellikle yüzlerce kilometre karelik tabakalar halinde bulunduklarından kömür rezervleri, öteki doğal kaynaklara oranla daha kolay tahmin edilebilir. Ne var ki, kömür havzalarındaki gelişme ve oluşma büyük farklılıklar gösterir; bu nedenle toplam kaynak tahminleri pek kesin değildir. 1960 yıllarının ortalarından bu yana ortaya çıkan sayılar 7,6 ile 12 trilyon ton arasında değişmektedir. Kömür kaynakları olan 12 ülke içinde en zengin yataklar, S.S.C.B ’nde (5,7 trilyon ton), A.B.D nde (1 5 trilyon ton) ve Çin’dedir (1 trilyon ton). Bu ülkeleri Federal Almanya (287 milyar), İngiltere ve Polonya (165 milyar),Avustralya (108 milyar) izler.

Bu tahmini rezerv toplamlarıyla birlikte, yılda 2,6 milyar tonluk dünya üretimi göz önüne alınırsa, yeryüzünde 3 000 yıllık kömür rezervi var demektir. Ama nüfus artış oranı da katsayı olarak hesaba katıldığında 1 000 yıl yetecek kadar kömür kaldığı söylenebilir. Çok sayıda bilinmeyen etmen (teknolojik, ekonomik, yerbilimsel ve toplumsal) nedeniyle, yukarda verilen sayılara tam bir güven duyulamaz; bilinen tek gerçek S.S.C.B.,A.B.D. ve Çin’de çok büyük kömür rezervleri bulunduğu ve bu rezervlerden elde edilecek enerjinin, petrolün sağlayacağı enerji miktarından çok daha büyük olacağıdır.

1950 yıllarında Ortadoğu’da büyük miktarda ucuz petrol çıkarılması ve çeşitli bölgelerde doğal gaz yatakları bulunması, kömürün önemini azalttı. 1950 arasında, kömür üretimi yüzde 56 oranında artarak, yılda 2,4 milyar tona ulaştı. Ama aynı dönemde petrol ve gaz, enerji kaynağı olarak kömür isteminin yüzde 60’tan yüzde 30’a düşmesine yol açtı.


Günümüzde ucuz petrol ve gaz dönemi kapanmış,1972 yılında OPEC (Petrol Satan Ülkeler Örgütü) ülkeleri, petrol fiyatlarının apansız artırılabileceğini göstermiştir. Ayrıca, sıvı yakıt kaynaklarının oldukça sınırlı olması, A.B.D ’nde olduğu gibi, petrol ve doğal gazın işletme giderlerinin, Kömüre oranla daha hızlı artacağını düşündürmektedir.

Gelecekte Kömür

Bazı alanlarda kömür, önemini hiçbir zaman yitirmemiştir. Kömürden elde edilen kok, çelik sanayisinin indirgeme ve arıtma işlemlerinde temel madde olma özelliğini hâlâ korumaktadır.Ayrıca elektrik santrallerinde ve büyük ölçüde buhar üretiminde de, yakıt olarak kömür kullanılır. Gelecekte, doğal gaz ve petrolü bazı özel alanlar için ayırma zorunluluğu nedeniyle, nükleer enerji gibi kömür de, elektrik üretiminin temel kaynağı olacaktır. Sanayi alanında kömürden daha çok yararlanma amacıyla araştırmalar sürmekte ve gerek elektrik enerjisi üretiminde, gerek öteki alanlarda kömürün kullanımı konusunda, yeni yöntemlerin geliştirilmesine çalışılmaktadır.

İngiltere, A.B.D. ve Federal Almanya, kömürün (ayrıca ağır fuel oil’unve katı artıkların) akışkan hale getirilerek yakılması konusunda büyük ölçüde gelişme elde edilmiştir. Araştırmaların,amacı, petrol kazanlarında olduğu gibi kömür kazanlarında da, daha etkili ve temiz bir yanma sağlamaktır. Yöntemde,toz haline getirilmiş kömür, sıcak kum ya da kül yatakları üstüne püskürtülür;yatak arasından sürekli sıcak hava üflenir. Yatak yüksekliği ve hata akımı iyi ayarlanırsa, çok iyi yanma koşulları elde edilir. Bu işlemde değişik nitelikte kömürlerden yararlanılabilir ve uygun tasarımlarla,bir santralden elde edilen buhar miktarı, aynı yakıtla çok daha büyük boyutlara çıkarılabilir.

Petrol ve gazın yerini alacak yakıtlar

Günümüzde kentlerde, konut ve işyerlerinin ısıtılması için genellikle petrol ya da doğal gaz kullanılır; ayrıca, ulaştırma da, büyük ölçüde petrol a dayanır. Kömürden bir yandan elektrik üretimi yoluyla enerji sağlanırken, öte yandan ucuz gaz ve akaryakıt elde edilebilir. Nitekim, İkinci Dünya savayı sırasında Almanya da bu yola başvurulmuştur; günümüzdeyse Güney Afrika Cumhuriyetinde, kömürden petrol ve bazı kimyasal maddeler üretilmektedir.Ne var ki, bu tür yapay yakıtların yaygınlaşması ivin daha çok zaman geçmesi gerekecektir.

Kömürün gaza ve akaryakıta dönüştürülmesi yeni bir olay değildir. Yaklaşık 100 yıldan bu yana, kok üretiminde çeşitli yan ürünler elde edilmekte, bunlardan havagazı, konutlarda kullanılmaktadır. Petrol ve gaza oranla kömürde, hem daha çok mineral bulunur, hem de hidrojen oranı daha düşüktür. Bu yüzden, dönüştürme işleminde ya ek hidrojen sağlanması ya da damıtma sırasında uçucu maddeler ayrılırken kömür molekülünün yeniden oluşumunda hidrojenin değerlendirilmesi gerekir.

Modern dönüştürme teknolojisi, işlem sırasında, temel kimyasal tepkimelerin denetim altına alınmasını ve katalizörler kullanılmasını zorunlu kılar. Dolayısıyla, çeşitli kömür türlerinden, etkili bir dönüştürme işlemiyle, istenen ürünler daha bol ve daha arı biçimde elde edilebilir.

Kömürü gazlaştırma ve sıvılaştırma

Kömürü gazlaştırmada, karbon ile suyun kimyasal tepkimeye girmesi sağlanır ve açığa çıkan ar on oksit ile hidrojen toplanır. Metan (CH4) ve karbon dioksit veren tepkimeler, uygulama açısından arma şıktır. Ayrıca, tepkimenin başlaması için ısı enerjıs1 gerekir ve bu enerji genellikle, kömürün bir bölümünün ayni gaz üretecinde yakılmasıyla, elde edilir.

Kullanılan kömür türüne, gaz üretecinin basıncına, buharla oksijen ya da hava kullanılmasına göre, az ya da çok verimli gaz türleri üretilebilir. Gaz üretecinde (havagazı fabrikası) hava kullanılıyorsa temel bileşenleri hidrojen,karbon dioksit ve azot olan zayıf gaz türü elde edilir. Bu tür gazdan konut ısıtmada yararlanılır yada basınç altında üretilmişse4elektrik santrallerinde kullanılabilir. Gaz üretecinde oksijen kullanılıyorsa karbon monoksit ile hidrojen karışımı elde edilir. Orta değerde bir yakıt olan bu gaz, bireşim yoluyla elde edildiği için, ayrıca kimya sanayisinde hammadde olarak kullanılır. Gazlaştırma işleminde, daha ileri düzeyde arıtma sonucu, yüksek oranda metan içeren bir gaz türü elde edilir; bu gaz, doğal gazın yerini tutabilecek bir nitelik taşır. Kömürden sıvı elde etmek için en yalın yöntem, havasız bir ortamda denetimli ısıtmadır. Bu yöntemle kömürün açığa çıkan uçucu kesimi arındırılarak, gaz, akaryakıt ve kimyasal maddeler üretilebilir.


Kömür, bir eriticiyle çözelti haline getirildikten sonra damıtılıp arındırılırsa, elde edilen sıvı oranı yükselir. Bu işlem için en uygun eriticiler, antrasen ile kömürden çıkan kokulu sıvılardır. İngiltere’de sıkıştırılmış gazın eritici olarak kullanılmasıyla, kömürden daha çok sıvı elde edilmeye çalışılmaktadır. Sıvılaştırma yöntemleri her geçen gün yeni gelişmeler olmasına karşın, gazlaştırma yöntemlerine oranla oldukça geri kalmıştır. Kömürdeki karbon monoksit ve hidrojen gazlarının kataliz yoluyla bireşimiyle metanoljan benzine kadar çeşitli sıvıların üretilmesi, bu yargının dışında kalır.

Kömüre bağlı enerjinin rekabeti

Kömür, çıkarma maliyeti düşürülürse, bütün teknik gelişmelere karşın başlıca fosil yakıt olabilir. Tarih boyunca kömür madenciliğinde emeğin payı hep yüksek olmuştur (A.B.D. ve İngiltere'de kömür ürenin giderlerinde emeğin payı yüzde 50 dır), ama durum değişmektedir. Yaklaşık beş kat artmıştır. Tam makineleşmeyse anık yerbilimsel koşulları karmaşık olmayan yataklarda uygulanabilir; çünkü engebeli araziler ve faylar makine kullanımını büyük ölçüde engeller.

İşletmesi kolay olan kömür yataklarının büyük bir bölümü tüketim bölgelerinden çok uzaktadır ve bu olgu büyük önem taşır. Son yirmi yılda kömür taşımacılığında üç önemli gelişme olmuştur:Okyanus aşırı çalışan büyük şileplerin flOO 000 ton yük sığalı) maliyeti yüzde 20 oranında düşürmesi; uzun yol kara taşımacılığında 10000 ton kömür alabilen vagonların, demiryolu işletme giderlerinde yüzde 50 oranında indirim yapma olanağı vermesi; uzak bölgeler arasında, akışkan haldeki kömürü boru hatlarıyla iletmenin, demiryolundan da ucuza mal olması.

Tarih boyunca kömür ocağı işletmeciliği, tehlikeli ye pis bir iş sayılmıştır. Bu inanç, günümüzde geçerliliğini yavaş yavaş yitirmektedir. Makineleşme ve otomasyonun artışı, kömür ocaklarında kaza oranını büyük ölçüde düşürmüştür. Öte yandan, yüzey işletmeleri çoğaldıkça, söz konusu kazalar daha da azalacaktır.

Kömür ocaklarındaki yeni gelişmelerde, genel istek uyarınca hava ve kara kirliliğini önleme eğilimi egemen olmuştur. Sözgelimi, akışkanlaştırılmış yatak, yanma sırasında açığa çıkan kükürt dioksitin ve azot oksitin yayılmasını önler; ayrıca, gazlaştırma teknikleriyle yerel kullanım için temiz yakıt sağlanır. Açık tavanlı kömür ocaklarında dolgu için toprak gereksinimi de,düşünülmesi gereken bir konudur. Yanma işleminden sonra kalan küllerse, yapı sanayisinde ve toprak doldurma işleminde kullanılabilir.
 

Son Konular

Üst