Le charbon varie selon sa composition, son utilisation mondiale et sa valeur énergétique
Des charbons de composition variable sont utilisés comme combustibles fossiles pour produire de l'électricité et produire de l'acier dans le monde entier. Selon l'Agence internationale de l'énergie, il s'agit de la source d'énergie à croissance la plus rapide au monde au XXIe siècle.
À propos de la production
Les gens ne "produisent" pas de charbon. Les processus géologiques et la matière organique en décomposition la créent sur des milliers d'années. Il est miné à partir de formations souterraines ou «coutures», à travers des tunnels souterrains, ou en supprimant de vastes zones de la surface de la terre. Le charbon excavé doit être nettoyé, lavé et traité pour le préparer à un usage commercial.
La Chine produit actuellement plus de charbon que n'importe quel autre pays dans le monde, bien que ses réserves prouvées se classent au quatrième rang derrière les États-Unis, la Russie et l'Inde. L'AIE estime que l'offre mondiale devrait augmenter d'environ 0,6% jusqu'en 2020.
Exportateurs et importateurs de charbon
L'Australie arrive en tête de la liste mondiale des exportateurs, ayant exporté 298 millions de tonnes métriques de charbon à l'étranger en 2010. L'Indonésie et la Russie se classent deuxième et troisième, avec respectivement 162 et 109 millions de tonnes métriques. Les États-Unis se classent au quatrième rang mondial, ayant expédiés 74 millions de tonnes métriques au-delà de leurs frontières la même année.
Dépendance au charbon
L'Afrique du Sud compte le plus sur le charbon, absorbant 93% de son énergie électrique de cette source d'énergie. La Chine et l'Inde dépendent également fortement du charbon pour des quantités substantielles de leur énergie à 79 et 69 pour cent respectivement. Les États-Unis prélèvent 45% de leur électricité à partir de cette source, ce qui la place au 11e rang sur la liste mondiale des pays qui produisent de l'électricité à partir de cette source.
Types durs et mous de charbon
Le charbon se divise en deux catégories principales : dur et mou. Le charbon tendre est également connu sous le nom de lignite ou lignite. La Chine produit plus de charbon que n'importe quel autre pays par un facteur d'environ trois. Les énormes quantités de houille de 3,162 millions de tonnes produites par la Chine dépassent la production des deuxièmes et troisièmes producteurs - les États-Unis avec 932 millions de tonnes et l'Inde avec 538 millions de tonnes.
L'Allemagne et l'Indonésie se rapprochent presque pour l'honneur des grands honneurs dans la production de charbon brun tendre. Ces pays ont creusé respectivement 169 millions et 163 millions de tonnes.
Coke de charbon contre le charbon de vapeur
Le charbon à coke, également connu sous le nom de charbon métallurgique, a une faible teneur en soufre et en phosphore et peut supporter une chaleur élevée. Le charbon à coke est introduit dans les fours et soumis à une pyrolyse sans oxygène, un processus qui chauffe le charbon à environ 1100 degrés Celsius. Il le fait fondre et élimine les composés volatils et les impuretés pour laisser du carbone pur. Le carbone liquéfié, purifié et chaud se solidifie en morceaux appelés «coke» qui peuvent être introduits dans un haut-fourneau avec du minerai de fer et du calcaire pour produire de l'acier.
Le charbon à vapeur, également connu sous le nom de charbon thermique, convient à la production d'énergie électrique.
Le charbon vapeur est broyé en une poudre fine qui brûle rapidement à des chaleurs élevées et qui est utilisée dans les centrales électriques pour chauffer l'eau dans des chaudières alimentées par des turbines à vapeur. Il peut également être utilisé pour fournir le chauffage des locaux pour les maisons et les entreprises.
L'énergie dans le charbon
Tous les types de charbon contiennent du carbone fixe, qui fournit de l'énergie stockée et des quantités variables d'humidité, de cendres, de matières volatiles, de mercure et de soufre. Parce que les propriétés physiques et la qualité du charbon varient considérablement, les centrales électriques au charbon doivent être conçues pour s'adapter aux propriétés spécifiques des matières premières disponibles et pour réduire les émissions de polluants tels que le soufre, le mercure et les dioxines.
Le potentiel énergétique stocké dans le charbon est décrit comme «valeur calorifique», «valeur calorifique» ou «teneur calorifique». Il est mesuré en Btu ou en MJ / kg. Btu signifie British thermal unit, la quantité de chaleur qui va réchauffer environ 0,12 gallon US - une livre d'eau - d'un degré Fahrenheit au niveau de la mer.
Btu est parfois écrit en BTU.
MJ / kg représente le millijoule par kilogramme et représente la quantité d'énergie stockée dans un kilogramme. Ceci est une expression de la densité d'énergie pour les carburants mesurés en poids.
Le charbon libère de l'énergie thermique ou de la chaleur lorsqu'il est brûlé, ainsi que du carbone et des cendres. La cendre est composée de minéraux tels que le fer, l' aluminium , le calcaire, l'argile et la silice, ainsi que des oligo-éléments tels que l'arsenic et le chrome.
Types de charbon comparés et classés
L'organisation internationale de normalisation ASTM a publié une méthode de classement pour classer les qualités de charbon formées à partir de substances humiques biodégradées à base de tourbe et de matière organique ou de vitrinite. Le classement du charbon est basé sur les niveaux de métamorphose géologique, de carbone fixe et de valeur calorifique. Il est connu comme ASTM D388 - 05 Classification standard des charbons par rang.
Comment les quatre types se comparent-ils? En règle générale, plus le charbon est dur, plus sa valeur énergétique et son rang sont élevés. Ce qui suit est un classement comparatif de quatre types différents de charbon, des plus denses en carbone et en énergie aux moins denses:
| Rang | Type de charbon | Valeur calorifique (MJ / kg) |
|---|---|---|
| #1 | Anthracite | 30 millijoules par kilogramme |
| # 2 | Bitumineux | 18,8-29,3 millijoules par kilogramme |
| # 3 | Sous-bitumineux | 8,3-25 millijoules par kilogramme |
| # 4 | Lignite (charbon brun) | 5,5-14,3 millijoules par kilogramme |