Energochłonność azotniaku

Badania energochłonności skumulowanej mogą się odbywać tylko u producentów, bo tylko oni mają przepisy na wytwarzanie produktu finalnego z różnych składników. Obliczenia, wbrew pozorom, nie są bardziej skomplikowane od liczenia zużycia różnych produktów przed gotowaniem obiadu z trzech dań dla z góry wiadomej liczby osób. Spójrzmy ponownie na rysunek szacowania energochłonności skumulowanej produkcji azotniaku z dodanymi informacjami o energochłonności skumulowanej dla danego produktu używanego na różnych poziomach:

Do produkcji 1000 kg azotniaku o zawartości 20,5% azotu (N) trzeba mieć:

792 kg karbidu CaC₂ o energochłonności skumulowanej = 54,1 GJ
352 m³ azotu z powietrza przy zużyciu 89 kWh energii elektrycznej
120 kWh energii elektrycznej potrzebnej w procesie produkcji finalnej towaru (energochłonność bezpośrednia).

Do produkcji 792 kg karbidu potrzebne są:

elektrody: 29 kg wytworzone z węgla kamiennego w ilości równoważnej 35 kg paliwa umownego (1025 MJ) i prądu w ilości 8,5 kWh. (1 kg paliwa umownego = 29,3 MJ). ES procesu wytwarzania elektrod = 1124 MJ.
780 kg wapna palonego z zużyciem 132 kg koksu, 11 kWh energii elektrycznej i 1461 kg kamienia wapiennego o niewielkiej energochłonności na urabianie i transport, w ilości 67 MJ. ES produkcji 780 kg wapna = 4790 MJ
543 kg koksu - bezpośrednie zużycie w procesie wysokotemperaturowym,
2586 kWh energii elektrycznej - bezpośrednie zużycie.

Producent wie ile w jednostkach miary właściwej dla danego składnika zużył by uzyskać rozliczeniową jednostkę produktu gotowego, czyli azotniaku. Na tej podstawie producent azotniaku może dojść do wiedzy, że

Energochłonność skumulowaną azotniaku 20,5%N = 57,5 GJ/1000 kg, czyli 57,5 MJ/kg, w tym:

54,1 GJ (95,8%) energii pochłonęła produkcja karbidu,
1,4 GJ (2.4%) w energii elektrycznej użytej bezpośrednio oraz
1 GJ (1,8%) w energii elektrycznej do produkcji 352 m³ azotu z powietrza.

Na energochłonność skumulowaną azotniaku składa się głównie zużycie koksu oraz energii elektryczne

675 kg koksu * (34,8 MJ/kg) = 23,49 GJ (41%0)
2814,5 kWh energii elektrycznej * 11,7 MJ/1kWh = 32,93 GJ (57%)
Sprawność energetyczna produkcji i dostaw prądu = 30,8%
Pozostałe 2% energii pierwotnej zużyto w postaci elektrod z węgla kamiennego oraz przy pozyskaniu kamienia wapiennego do produkcji wapna

Rozebranie wielu procesów na czynniki pierwsze w zakresie użycia składników do produkcji towaru finalnego, nawozu sztucznego, daje nam pogląd na energochłonność przemysłu chemicznego. Przy okazji dowiedzieliśmy się coś więcej o sprawności rzeczywistej lub przyjmowanych w latach 70 XX w. w obliczeniach przetwarzania energii chemicznej z węgla w koks oraz w prąd elektryczny.

Sugeruję czytelnikom przeanalizowanie energochłonności swojego gospodarstwa domowego z domownikami. Może uda się świadomie coś zaoszczędzić, np. przy gotowaniu wody na herbatę w ilościach dokładnie takich, jakie jest w danej chwili zapotrzebowanie. Ja w tej czynności doszłam do wielkiej wprawy i nie marnuję robiąc herbatę nawet dżula energii. A światła nie gaszę tylko w lodówce.