Faits sur l’énergie du charbon : Créer de l’énergie à partir du charbon
Dans cet article, nous explorons quelques faits utiles sur l’énergie du charbon, en abordant ce qu’est le charbon et pourquoi il constitue une source majeure d’énergie dans la production d’électricité. Comment le charbon produit-il l’énergie nécessaire à nos foyers et quel est son impact sur l’environnement ?
Le charbon en tant que substance s’est formé il y a des millions d’années, lorsque les dinosaures arpentaient la Terre. Aujourd’hui, le monde entier dépend de cette source d’énergie fossile que l’on trouve juste sous nos pieds.
Le charbon est classé comme une source d’énergie non renouvelable, obtenant cette dénomination du fait qu’une fois extrait et brûlé, il disparaît définitivement. Il ne peut pas être « renouvelé » rapidement. Avec le temps, l’approvisionnement en charbon de la Terre finira par s’épuiser, mais pour l’instant, de grandes quantités restent encore disponibles pour notre utilisation.
Le charbon fossile peut être trouvé en abondance à travers le monde et a été notre première source d’énergie depuis des milliers d’années. Le charbon est une roche sédimentaire noire combustibles composée principalement de carbone et d’hydrocarbures, et il est ainsi l’une des plus importantes des trois principaux combustibles fossiles. Un des principaux problèmes associés à la combustion de l’énergie du charbon est la pollution de l’air et les effets néfastes qui résultent de son utilisation comme combustible.
La combustion du charbon
La combustion du charbon émet des gaz nocifs tels que le dioxyde de soufre, le dioxyde d’azote, et des gaz acides comme le chlorure d’hydrogène, lesquels sont liés à la formation de smog dans les villes, à la pluie acide et à divers problèmes de santé.
La combustion de l’énergie du charbon émet également du dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre majeur. Malgré ces nombreux effets secondaires nuisibles, le monde continue de tirer une grande partie de son énergie de la combustion du charbon. Mais les temps changent.
Le charbon est une roche sédimentaire combustible solide, de couleur brunâtre-noire ou plus couramment noire, que l’on trouve dans les strates rocheuses de la Terre, formant des couches d’énergie charbonnière appelées lits de charbon.
Les formes plus dures de charbon, comme l’anthracite, sont plutôt considérées comme une roche métamorphique principalement en raison de leur exposition à des températures et à des pressions plus élevées dans la Terre, ce qui expulse l’oxygène et laisse derrière soi des dépôts de charbon enrichis en carbone.
L’un des principaux avantages du charbon en tant que source d’énergie est qu’il est relativement bon marché, ce qui nécessite une exploitation à grande échelle pour couvrir les coûts. Aujourd’hui, de grandes machines sont utilisées pour extraire ce précieux charbon, que ce soit par une exploitation en surface ou une exploitation souterraine. Une autre méthode de minage est appelée enlèvement des cimes de montagnes, qui consiste à faire exploser les sommets de montagnes pour exposer le charbon.
Bien que le charbon lui-même puisse être bon marché, les opérations minières peuvent être coûteuses à mettre en place et à exploiter, ce qui explique pourquoi l’exploitation en surface représente environ deux tiers de la production mondiale de charbon. De toute façon, la plupart de ces réserves de charbon se trouvent à proximité de la surface.
Faits sur l’énergie du charbon – Extraction
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Exploitation en surface : – L’exploitation en surface est moins coûteuse que le minage en profondeur et souterrain. Cette méthode d’extraction est utilisée pour les réserves de charbon situées près de la surface de la Terre. De grands bulldozers, excavatrices et convoyeurs sont utilisés pour extraire le charbon qui, étant situé près de la surface, est le moins précieux de tous les charbons en raison de sa forte humidité et de sa teneur en cendres, ainsi que de sa valeur calorifique inférieure parce que le charbon n’a pas eu le temps de se former correctement.
Après l’extraction du charbon, le trou est comblé avec la terre précédemment retirée et ensuite réclamé ou restauré à son contour d’origine. Par la loi, la plupart des entreprises minières sont censées replanter des arbres et de l’herbe pour restaurer l’apparence du paysage, mais cela ne se produit pas toujours, laissant une cicatrice sur le paysage. -
Exploitation souterraine : – L’exploitation souterraine est utilisée pour extraire des gisements de charbon enfouis à quelques centaines de pieds sous la surface. L’utilisation de méthodes d’exploitation souterraine nécessite l’emploi d’ascenseurs, de ventilation, de contrôle des terrains et de méthodes minières pour former un système offrant le plus haut degré de sécurité possible dans la mine de charbon où le charbon est extrait.
Selon l’emplacement des dépôts de charbon, il peut y avoir trois types d’exploitations minières souterraines. Une mine en dérivation est celle où le gisement de charbon est horizontal. Une mine en pente est celle où le gisement suit les strates rocheuses à une inclinaison, et l’exploitation par puits consiste à forer des puits verticaux profondément dans la Terre pour la production et la ventilation, le charbon étant extrait en formant une série de chambres dans le lit de charbon, avec des colonnes ou des piliers utilisés pour soutenir le toit de la mine.
Le charbon extrait en profondeur a été plus longtemps dans le sol et exposé à des températures et pressions plus élevées, ce qui lui confère une qualité supérieure et est appelé « anthracite ». L’anthracite contient de grandes quantités de carbone produisant le plus d’énergie lorsqu’il est brûlé. C’est le charbon noir que nous voyons et brûlons dans les cheminées.
Types d’énergie du charbon
Tous les charbons commencent de la même manière que la tourbe, mais toutes les réserves de charbon fossile ne sont pas identiques. Le charbon en tant que combustible fossile est classifié selon différents grades en fonction de sa teneur en carbone et en humidité, de sa valeur calorifique, ou la quantité d’énergie thermique libérée lors de sa combustion, ainsi que de sa dureté et de sa teneur en cendres minérales après le processus de combustion.
En général, plus le grade d’un charbon est élevé, plus il a été enfoui profondément, et par conséquent, plus la température à laquelle il a été exposé lors et après son enfouissement est élevée. Les charbons plus anciens tendent à avoir une valeur de classement plus élevée car ils ont été enterrés plus profondément et pendant une plus longue période que les charbons plus jeunes.
Les trois principaux facteurs qui déterminent la qualité du charbon et donc la quantité d’énergie charbonnière libérée sont : le temps dans le sol, la pression de compression et son exposition à la chaleur souterraine. En conséquence de ces trois facteurs, les quatre principaux types de charbon sont :
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Charbon Lignite : – C’est le type de charbon le moins classé et la plus grande partie des réserves mondiales de charbon est composée de lignite. Ce charbon soft de couleur brunâtre-noire a la plus faible teneur énergétique et la plus forte teneur en humidité, étant donné qu’il représente une formation de charbon relativement jeune exposée à moins de chaleur et de pression. Le lignite a une teneur en carbone d’environ 25 à 35 % et est donc utilisé en grandes quantités pour produire de l’électricité dans les centrales électriques. -
Charbon sub-bitumineux : – Le charbon sub-bitumineux est généralement un charbon de couleur brun foncé à noir terni qui dégage un peu plus d’énergie calorifique que le lignite lorsqu’il est brûlé, car il contient environ 35 à 45 % de carbone. Les charbons sub-bitumineux, connus sous le nom de charbon brun, sont utilisés pour la production d’électricité car certains ont une faible teneur en soufre, ce qui leur donne un avantage environnemental lors de leur combustion. -
Charbon bitumineux : – Le charbon bitumineux, également appelé charbon tendre, est la forme de charbon la plus abondante, contenant environ 45 à 86 % de carbone. En raison de sa valeur calorifique relativement élevée et de sa faible teneur en humidité, ainsi que de sa facilité de transport et de stockage, le charbon bitumineux a le plus large éventail d’utilisations commerciales parmi les charbons. La valeur calorifique du charbon bitumineux est environ deux à trois fois supérieure à celle du lignite. -
Charbon anthracite : – L’anthracite se classe au plus haut niveau en termes de dureté et de valeur calorifique. Sa valeur calorifique est légèrement inférieure à celle du charbon bitumineux, mais sa teneur en carbone est la plus élevée, atteignant 86 à 98 %. Ce charbon de haute qualité est principalement utilisé pour le chauffage industriel et domestique en raison de sa combustion presque sans fumée, avec généralement moins de 10 % de matières volatiles et sans cendres. Le principal inconvénient de l’anthracite est sa faible disponibilité mondiale.
Faits sur l’énergie du charbon – Électricité
Auparavant, le charbon était utilisé pour chauffer nos maisons et cuisiner nos aliments, mais aujourd’hui, avec les systèmes de chauffage modernes à gaz et à fioul, l’utilisation principale de l’énergie du charbon est sa combustion pour générer de l’électricité, bien que certains pays continuent à utiliser l’énergie du charbon sous forme de « charbon coké » pour le chauffage domestique et la cuisson.
Le charbon fossile présente de nombreux avantages. Tout d’abord, le charbon en tant que combustible est très puissant. Une tonne de charbon a un potentiel énergétique d’environ 80 % supérieur à une tonne équivalente de bûches ou de copeaux de bois qui peuvent également être brûlés comme combustible. La combustion du charbon produit d’énormes quantités de chaleur utilisées pour convertir de l’eau froide en vapeur requise pour la production d’électricité. Ensuite, la propriété évidente du charbon, qui nous intéresse, est sa valeur calorifique, qui détermine la quantité de vapeur pouvant être générée.
Le charbon produit environ 50 % de la production totale d’électricité dans le monde. Lorsqu’il est utilisé pour générer de l’électricité, il est combusté dans de grandes chaudières. La vapeur haute pression créée est utilisée pour faire fonctionner les turbines qui sont reliées aux générateurs produisant de l’électricité.
La conversion de l’énergie du charbon en électricité peut être considérée comme une utilisation pratique du charbon. Mais en plus de générer de la chaleur, la combustion du charbon crée également des polluants gazeux (comme la fumée et les cendres) et des gaz à effet de serre qui sont libérés lors de la combustion du charbon.
Inconvénients de l’énergie du charbon
Bien qu’il y ait des avantages clairs à l’énergie du charbon, il existe également de nombreux inconvénients à utiliser le charbon comme source d’énergie, le plus important étant la « pollution ». La combustion du charbon comme combustible émet des gaz à effet de serre, par exemple, du dioxyde de carbone, responsable du réchauffement climatique.
De plus, la pollution des charbons de qualité inférieure, qu’ils soient tendres ou durs, est plus importante que celle des charbons de qualité supérieure en termes de quantités de cendres et d’oxydes d’azote et de soufre libérés dans l’atmosphère lors de la combustion. Combinés à la vapeur d’eau, ils provoquent des pluies acides nuisibles aux plantes et aux animaux.
L’exploitation minière du charbon défigure le paysage et si celle-ci n’est pas correctement effectuée, elle peut détruire non seulement la terre, mais aussi contaminer les ressources en eau avec les résidus issus des mines souterraines. Les mines de charbon abandonnées, qui ont servi à extraire de vastes quantités de combustibles fossiles, ont le potentiel de prendre feu et de brûler sous terre, ainsi que de ventiler des gaz toxiques et d’ouvrir de grands trous de surface.
Au fil des ans, le charbon a été indispensable à la production d’électricité. Aujourd’hui, les centrales électriques au charbon recherchent des moyens de réduire la quantité de polluants et d’émissions générées non seulement par le processus de combustion, mais aussi par l’exploitation, le transport et l’élimination des solides (cendres de charbon) qui a le potentiel de contaminer l’air, l’eau et l’environnement.
En conséquence, les industries charbonnières à travers le monde travaillent ensemble pour créer des centrales électriques à gazéification de charbon à zéro émission qui utilisent des technologies d’énergie propre pour filtrer 99 % des particules en suspension dans l’air et plus de 95 % des polluants pouvant provoquer des pluies acides contenus dans le charbon. De plus, la co-combustion du charbon avec des matériaux biosourcés renouvelables est actuellement en cours de développement et d’essai.
Il ne fait aucun doute que nous avons besoin de plus en plus de sources d’énergie pour répondre à l’obsession quotidienne du monde entier pour l’énergie, mais cela ne signifie pas que nous devrions utiliser des ressources énergétiques susceptibles de nuire gravement à l’environnement.
Le passage du charbon au pétrole ou au gaz naturel n réduit que, mais n’élimine pas, les émissions de dioxyde de carbone. Bien que l’avenir de la production d’énergie du charbon soit certain de se poursuivre, car elle joue un rôle trop significatif dans la génération d’électricité, les centrales à charbon sont lentement mises sur le devant de la scène à mesure que le gaz naturel et les énergies renouvelables commencent à prendre le devant.
Bien que la contribution des énergies renouvelables soit encore modeste par rapport à celle des combustibles fossiles à base de charbon, le passage à l’hydroélectricité et aux énergies renouvelables (éolien, solaire), aiderait à éliminer complètement les émissions de gaz à effet de serre, mais même ces sources d’énergie renouvelable ont leurs propres défis uniques à surmonter.
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