Do surowców energetycznych zalicza się kopaliny stałe, czyli węgiel brunatny i węgiel kamienny, ciekłe - w postaci ropy naftowej oraz gazowe - w postaci gazu ziemnego.

Zapotrzebowanie na surowce energetyczne będzie rosło ze względów na przyrost ludności i postępujące uprzemysłowienie wielu krajów, ale równocześnie będzie wzrastała rola odnawialnych źródeł energii, które w perspektywie kilkunastu następnych lat mogą wyraźnie zmniejszyć zapotrzebowanie na energię z kopalnych surowców energetycznych. Oprócz konieczności ochrony środowiska wymusi to ich ograniczona wystarczalność (szacowana na poziomie obecnego wydobycia). Podczas gdy obecnie udokumentowane zasoby ropy naftowej wystarczą na 41 lat, a gazu ziemnego na 63 lata eksploatacji, to zasoby węgla kamiennego i brunatnego na 158 lat (tabela poniżej).

Ropa naftowa

Ropa naftowa jest ciekłą mieszaniną węglowodorówwęglowodorywęglowodorów, która występuje w porowatych skałach, np. piaskowcach. Jest też surowcem dla przemysłu petrochemicznegopetrochemiaprzemysłu petrochemicznego, jaki przerabia się na benzyny, oleje, smary, mazut, wazeliny, parafinę czy asfalt. Niemal cała wydobyta ropa jest przetwarzana w rafineriachrafineriarafineriach i zakładach petrochemicznych. Blisko połowa wydobytej ropy naftowej jest eksportowana w postaci surowej do krajów wysoko rozwiniętych (USA, Japonia, kraje UE) oraz do intensywnie rozwijających się Chin i Indii. Obszary wydobycia nie pokrywają się więc z obszarami największego zapotrzebowania na surowiec. Od lat czołowym producentem i eksporterem ropy jest Arabia Saudyjska.

Ropa naftowa to ciekła mieszanina węglowodorów ciekłych, gazowych i stałych oraz innych związków. Gromadzi się w skałach porowatych lub spękanych w strukturach geologicznych umożliwiających jej zatrzymanie (antykliny, obcięte uskoki).

RxTeuasVQTNCp

Zdjęcie przedstawia butelkę ciemnej substancji, jest to próbka ropy naftowej. Butelka ma korkowe zamknięcie, przyklejona jest biała etykieta z niemieckimi napisami.

R1Cq3QW2PkdXF

Zdjęcie przedstawia platformę wiertniczą w Kalifornii, znajduje się ona na otwartym morzu. Jest to wielki metalowy obiekt podobny do statku, ale znajduje się on na stałe w jednym miejscu. Widoczne są wyciągi, wieże kratowe, dźwigi i liny.

Powstała prawdopodobnie z przemian materii organicznej poprzez przeobrażenie szczątków roślinnych i zwierzęcych nagromadzonych wraz ze skałami mineralnymi w osadach morskich. Uważana jest za surowiec strategiczny ze względu na duże znaczenie gospodarcze.

Główne obszary eksploatacji złóż ropy naftowej

• Rosja: Nizina Zachodniosyberyjska, Zagłębie Nadwołżańskie, Uralskie, obszar nad Peczorą, Sachalin;

• rejon Morza Kaspijskiego i Kaukazu (m.in. Baku, okolice Groznego);

• Kotlina Fergańska;

• Chiny: Mandżuria, Nizina Chińska, szelf Morza Żółtego;

• Indonezja: Borneo, Sumatra, Jawa;

• Indie: Radżastan, Gudźarat;

• Libia, Algieria, Tunezja, Egipt;

• Zatoka Gwinejska (szelf oraz niziny nadbrzeżne w Nigerii, Kamerunie, Gabonie, Demokratycznej Republice Konga, Angoli);

• rejon Zatoki Meksykańskiej i Morza Karaibskiego: dno zatoki, południowe Stany Zjednoczone, prowincja Chiapas i Półwysep Jukatan w Meksyku, Wenezuela;

• Alaska;

• Góry Skaliste;

• Argentyna;

• Brazylia (Amazonia, szelf Atlantyku).

• Morze Północne (Wielka Brytania, Norwegia, Dania);

• Karpaty (Rumunia, Polska);

• Chorwacja (okolice Zagrzebia);

• Niemcy (Zagłębie Emsland i Hanowerskie);

• Włochy (Sycylia, Nizina Padańska).

Całkowite wydobycie ropy naftowej na świecie w 2020 roku wyniosło 3963 mln ton.

O wielkości wydobycia i kierunkach handlu w dużym stopniu decydują kraje OPECOPEC (z ang. Organization of the Petroleum Exporting Countries)OPEC (ich decyzje były szczególnie odczuwalne dla gospodarki światowej w latach 70. XX w. i stały się przyczyną kryzysu energetycznego) oraz wielkie koncerny naftowe zajmujące się przetwórstwem i sprzedażą produktów naftowych.

Do głównych przyczyn wzrostu znaczenia ropy naftowej zalicza się:

• wysoką kalorycznośćkalorycznośćkaloryczność tego surowca (10‑11,5 tys. kcal/kg);

• tańsze i łatwiejsze w porównaniu do węgla kamiennego wydobycie i transport;

• stosunkowo niskie koszty rafinacji;

• rozwój przemysłu petrochemicznego, który dostarcza szerokiego asortymentu produktów;

• rozwój motoryzacji;

• mniejszy stopień zanieczyszczenia środowiska niż w przypadku węgla (choć wycieki ropy mogą spowodować katastrofy ekologiczne, np. w 2010 r. w obrębie Zatoki Meksykańskiej, zagrożenie dla środowiska stwarzają też awarie tankowcówtankowiec (zbiornikowiec)tankowców).

Gaz ziemny

Gaz ziemny jest mieszaniną węglowodorów gazowych (etan, metan, propan) i ciekłych. Jego rozmieszczenie w dużym stopniu pokrywa się z występowaniem złóż ropy naftowej, rzadziej węgla kamiennego, choć część złóż występuje samoistnie (największe w Rosji na północy Niziny Zachodniosyberyjskiej).

Poza Rosją największe złoża znajdują się w rejonie Zatoki Perskiej. Główni producenci gazu w większości należą do krajów wysoko rozwiniętych i dysponują kapitałem nie tylko na eksploatację, ale też na rozbudowę kosztownych gazociągów i stosowanie procesów skraplania gazu ziemnego niezbędnych do transportu surowca. W grupie wymienionych krajów nie ma największego producenta ropy naftowej – Arabii Saudyjskiej.

R1M40kTXrVnvV

Zdjęcie przedstawia platformę wydobywczą gazu ziemnego, znajduje się ona na otwartym morzu. Jest to wielki metalowy obiekt przymocowany do dna, na zdjęciu widoczne są jego dwie części połączone metalowym mostem i kratownicami. Jest on oświetlony, widać to przy zachodzącym słońcu.

R5bu77gnPActZ

Na zdjęciu widoczny jest gazowiec Lijmiliya transportujący gaz LNG. Jest to biało‑czerwony statek z wielkimi zbiornikami na pokładzie, znajduje się on na otwartym morzu.

Gaz ziemny to mieszanina węglowodorów, której głównym składnikiem jest metan (CHIndeks dolny 4₄) z domieszką etanu, propanu, butanu oraz innych węglowodorów i składników gazowych, tj. CO, COIndeks dolny 2₂, HIndeks dolny 2₂S, NIndeks dolny 2₂, HIndeks dolny 2₂, He i Ar. Występuje on w podobnych warunkach jak ropa naftowa i bardzo często towarzyszy jej złożom (gaz mokry) lub występuje w samodzielnych złożach (gaz suchy). Zarówno ropę naftową, jak i gaz ziemny wydobywa się metodą otworowąmetoda otworowametodą otworową. Znaczenie tego surowca w gospodarce wzrosło dzięki rozbudowie gazociągów oraz wynalezieniu metody skraplania, co umożliwiło jego przewóz statkami.

Główne obszary eksploatacji złóż gazu ziemnego

• 31% rozpoznanych rezerw znajduje się w rejonie Zatoki Perskiej (towarzyszy ropie naftowej): Iran, Katar, Arabia Saudyjska, ZEA;

• Rosja: mokry (północny Kaukaz – Stawropol) oraz suchy: (północna część N. Zachodniosyberyjskiej - Uriengoj, Płw. Jamał i w Jakucji);

• Turkmenistan, Uzbekistan, Kazachstan (pustynia Kara‑kum, wybrzeże M. Kaspijskiego);

• Indonezja;

• USA: Teksas i Luizjana (nad Zatoką Meksykańską) oraz Oklahoma, Nowy Meksyk i Wyoming;

• Kanada;

• Meksyk;

• Wenezuela;

• Holandia, Wielka Brytania i Norwegia (w szelfie M. Północnego).

Notowany wzrost znaczenia gazu ziemnego wynika z faktu, że jest to surowiec:

• wysokokaloryczny (4,5‑9,0 tys. kcal/m³);

• bardziej przyjazny dla środowiska w stosunku do innych źródeł konwencjonalnych (wydziela w trakcie spalania mniej dwutlenku węgla);

• zużywany bezpośrednio przez konsumentów bez konieczności przetwarzania;

• stosowany nie tylko w energetyce, ale również w hutnictwie metali, przemyśle chemicznym oraz transporcie.

Całkowita produkcja gazu ziemnego na świecie w 2020 roku wyniosła 803,2 mln ton.

Węgiel kamienny i brunatny

Zasoby węgla kamiennego i brunatnego występują w 71 krajach i niemal we wszystkich są eksploatowane. Cechą charakterystyczną jest nierównomierne rozmieszczenie złóż węgla, dziesięć państw posiada bowiem ponad 90% zasobów światowych.

Węgiel kamienny

Węgiel kamienny pełnił funkcję najważniejszego surowca energetycznego od połowy XIX w. przez ponad 100 kolejnych lat, do czasu wzrostu znaczenia ropy naftowej. Wykorzystywany jest w przemyśle chemicznym oraz w hutnictwie (baza energetyczna). Główne złoża węgla kamiennego powstały w erze paleozoicznej, w okresie nazywanym karbonem, ok. 300 mln lat temu, w warunkach gorącego i wilgotnego klimatu. Jego eksploatacja odbywa się w kopalniach głębinowych, rzadziej w odkrywkowych. Wartość kaloryczna węgla kamiennego waha się od ok. 5 tys. do ok. 8 tys. kcal/kg.

R15zCf9jEb0Am

Zdjęcie przedstawia usypany w kupkę węgiel kamienny. Jest on dosyć drobno zmielony. W tle widać drzewa.

R16WyedwHNpkr

Zdjęcie przedstawia kopalnię węgla kamiennego w Luksemburgu. Jest to wydrążony tunel z zapalonymi lampami na suficie, na ziemi widać strumień wody biegnący przez całą długość korytarza.

Pokłady węgla tworzyły się na obszarach bagien i jezior (np. okolice Wałbrzycha) bądź też na zabagnionych równinach nadmorskich (np. Wyżyna Śląska), które ulegały obniżaniu. Bujna roślinność dała początek powstawaniu grubej warstwy biomasy, której dolna część ulegała torfowieniu w warunkach beztlenowych, a następnie, wskutek reakcji biochemicznych, przemieniała się w węgiel brunatny. Warstwa ta przykrywana była skałami osadowymi. Powtarzanie procesów spowodowało występowanie naprzemiennych pokładów węgla i skał płonnych. Z czasem działanie wysokich temperatur i ciśnień doprowadzało do uwalniania się części lotnych z materii organicznej i wzrostu procentowej zawartości pierwiastka węgla (przemiany geochemiczne). Tym sposobem powstał bardziej kaloryczny węgiel kamienny. Wydobywany jest on głównie metodą głębinowąmetoda głębinowametodą głębinową.

Główne obszary wydobycia węgla kamiennego

Główne obszary eksploatacji złóż węgla kamiennego

• Chiny: prowincja Shanxi (Zagłębie Datong), Kajluańskie Zagłębie Węglowe, Okręg Fushun‑Anshan (z największą odkrywkową kopalnią węgla kamiennego);

• Indie: Zagłębie Damodar;

• Rosja: wschodnia część Zagłębia Donieckiego, Zagłębie Peczorskie, Tunguskie, Leńskie, Kuźnieckie, Irkuckie;

• Kazachstan: Zagłębie Karagandzkie i Ekibastuskie.

• Stany Zjednoczone: Zagłębie Appalaskie (powszechne kopalnie odkrywkowe), Wewnętrzne‑Wschodnie, Gór Skalistych;

• Polska: Zagłębie Górnośląskie i Lubelskie;

• Ukraina: Zagłębie Donieckie;

• Rosja: Zagłębie Peczorskie;

• Australia: Zagłębie Newcastle, okolice Brisbane;

• Republika Południowej Afryki: rejon Johannesburga (Okręg Witwatersrand).

Całkowite wydobycie węgla kamiennego na świecie w 2020 roku wyniosło 7 010 mln ton.

Istnieje tendencja do ograniczania eksploatacji w krajach wysoko rozwiniętych na rzecz krajów rozwijających się, zwłaszcza tych, które weszły na drogę intensywnego uprzemysłowienia i mają rosnące zapotrzebowanie na rynku wewnętrznym.

Węgiel brunatny

Węgiel brunatny ma mniejsze znaczenie gospodarcze z uwagi na mniejszą zawartość czystego węgla (62‑75%) i mniejszą kaloryczność niż węgiel kamienny (od 1,5 tys. do ok. 5 tys. kcal/kg). Jest skałą osadową pochodzenia organicznego. Powstał w erze kenozoicznej, głównie w miocenie.

RqosF0ABr2qnj

Ilustracja przedstawia węgiel brunatny, jest on brązowo‑szarego koloru.

RAfTHn0Vwat19

Ilustracja przedstawia tereny wydobycia powierzchniowego węgla brunatnego w Zimbabwe. Krajobraz przypomina tereny pustynne, jest on surowy, w kolorach ziemi, widać usypane góry, pasma po których poruszają się sprzęty wydobywcze i transportowe, w oddali góry.

Niska kaloryczność, duża zawartość wody (do 30%) oraz znaczna kruchość powodują, że transport węgla brunatnego na duże odległości jest nieopłacalny (tzw. lokalizacja związana). Wydobywa się go głównie metodą odkrywkowąmetoda odkrywkowametodą odkrywkową.

Główne obszary eksploatacji złóż węgla brunatnego

• Niemcy: Zagłębie Dolnoreńskie, Łużyckie, Saksonia;

• Rosja: Zagłębie Podmoskiewskie, Kuźnieckie, Zejańskie, Kańsko‑Aczyńskie;

• Czechy: Zagłębie Mosteckie i Sokołowskie;

• Australia: południowo‑wschodnia część kontynentu (Latrobe Valley);

• Chiny: Zagłębie Datong, Fushun, Fuxin;

• Stany Zjednoczone: Zagłębie Willinston;

• Polska: Zagłębie Bełchatowskie, Konińskie, Turoszowskie.

Ponadto węgiel brunatny wydobywa się w Turcji, Mongolii, Indiach, Serbii, Czarnogórze, Bośni i Hercegowinie, Kosowie, Macedonii Północnej, Rumunii, Bułgarii.

Całkowite wydobycie węgla brunatnego na świecie w 2020 roku wyniosło 803 mln ton.

Uran

Jest to promieniotwórczy pierwiastek wykorzystywany w energetyce jądrowej. Występuje głównie w postaci minerałów tlenkowych (czarnobrunatny uranit o składzie zmiennym, zbliżonym do UOIndeks dolny 2₂ lub UIndeks dolny 3₃OIndeks dolny 8₈,). Minerały te spotyka się najczęściej w skałach prekambryjskich. Jest on odzyskiwany czasem z rudy niektórych innych metali.

R8k7Lz5NdzUsU

Zdjęcie przedstawia zbliżenie na blok wysoko wzbogaconego uranu. Ma on postać okrągłej blaszki w kolorze szarym, przypomina metalowe koło. Ma około 15 cm średnicy. Ma na sobie napisany numer 2068. Jest trzymany przez ludzkie dłonie w pomarańczowych, gumowych rękawicach.

Uran to srebrzystobiały metal o dużej gęstości i dużej twardości. Energia uzyskana z jednego grama tego źródła odpowiada energii wytworzonej z dwóch i pół tysięcy ton węgla lub tysiąc osiemset ton produktów naftowych. Światowe zasoby uranu wynoszą siedem milionów sześćset ton Największe złoża rudy uranowej występują w Australii, a w dalszej kolejności w Kanadzie, Kazachstanie, Namibii, Rosji, Indiach, Południowej Afryce, Brazylii i in. Rozkład przestrzenny złóż rudy uranowej jest inny niż rozkład zasobów ropy naftowej, gazu ziemnego, węgla kamiennego i brunatnego.

Główne obszary eksploatacji złóż uranu

• Kanada – rejon Elliot Lake na północ od Jeziora Górnego, basen Athabasca (Cigar Lake);

• Kazachstan – północny Turkiestan (Inkai, Kharasan), przedgórze Karatau;

• RPA: Transwal, Orania;

• Rosja - południowy Ural, Irkuck;

• Australia – południowa część kraju (Olympic Dam, Four Mile), Terytorium Północne (Ranger);

• Namibia – region Erongo w środkowo‑zachodniej części kraju (Husab), pustynia Namib (Rössing);

• Niger – zachodni skraj gór Aïr.

Całkowite wydobycie uranu na świecie w 2020 roku wyniosło 47 731 ton.

Słownik