Ile energii można uzyskać z tony węgla kamiennego?

Ile energii można uzyskać z tony węgla kamiennego? Odpowiedź zależy od rodzaju węgla, jego wartości opałowej oraz sprawności przetwarzania energii. W praktyce jedna tona węgla kamiennego może dostarczyć od ~4 500 do 8 900 kWh energii w formie chemicznej, choć typowe wartości osiągane w instalacjach mieszczą się w granicach ~5 000–8 000 kWh na tonę. Jednak energia użyteczna dostępna dla odbiorcy zawsze będzie mniejsza z powodu sprawności urządzeń spalających i strat eksploatacyjnych [1][6][7].

Wartość opałowa węgla kamiennego

Wartość opałowa, nazywana także kalorycznością, określa ilość energii uwalnianej podczas całkowitego spalania paliwa. W przypadku węgla kamiennego wartość opałowa to ok. 24–34 MJ/kg, co odpowiada od ~6,7 do 9,4 kWh/kg w zależności od typu i jakości węgla [6][7].

Przeliczając na tonę – 1 000 kg węgla o wartości opałowej 25–32 MJ/kg, uzyskana ilość energii wynosi ok. 6,94–8,89 MWh/t, przy czym 6,94 MWh/t odpowiada węglowi o wartości opałowej 25 MJ/kg, a 8,89 MWh/t – 32 MJ/kg [6][7].

Zakresy podawane dla węgla sprzedawanego na rynku „domowym” i przemysłowym najczęściej mieszczą się w granicach 5 000–8 000 kWh na tonę [1][5][6].

Energia chemiczna a energia użyteczna

Różnica między energią chemiczną a energią użyteczną pochodzi wprost ze sprawności konwersji. Teoretyczna energia chemiczna to całość ciepła wydzielonego przy spaleniu tony węgla. Jednak w praktyce instalacje spalające mają zróżnicowaną sprawność. Kotły domowe i małe instalacje zwykle osiągają sprawność na poziomie 60–90%, natomiast elektrownie parowe – od ok. 35 do 45% [4][6].

Oznacza to, że ilość użytecznego ciepła lub energii elektrycznej uzyskanej z tony węgla jest zawsze niższa niż suma energii chemicznej spalanej substancji. Przykładowo, jeśli wartość opałowa wynosi 25 MJ/kg (czyli 6,94 MWh/t), to rzeczywiście wykorzystana energia wyniesie ok. 4 500–5 000 kWh/t przy typowej sprawności wytwarzania prądu [4][1].

Czynniki wpływające na ilość uzyskanej energii

Najważniejszym parametrem jest rodzaj węgla kamiennego. Różne odmiany (np. orzech, ekogroszek, miał) mają zróżnicowaną zawartość węgla stałego, wilgotność, ilość popiołu i siarki. Te cechy decydują o wartości opałowej, eksploatacji kotła i ilości powstającego ciepła [6][7].

Duży wpływ mają warunki spalania — sprawność instalacji, stopień dopalania węgla, ucieczka ciepła w spalinach, obecność systemów odzysku ciepła czy oczyszczania spalin [4].

Sprawność nowoczesnych kotłów kondensacyjnych, bloków energetycznych czy systemów wielostopniowych może być znacząco większa, skracając potrzebę spalania większych ilości węgla dla tej samej ilości energii końcowej [4].

Rzeczywiste wartości oraz przeliczenia

Dla węgla o wartości opałowej 24,5 MJ/kg 1 tona dostarcza 6 806 kWh teoretycznie [6]. Dla 32 MJ/kg wynik ten rośnie do 8 889 kWh/t [7]. Najczęściej przyjęty przedział to 5 000–8 000 kWh/t (5–8 MWh/t) stosowany w kalkulacjach rynkowych i konsumenckich [1][5][9].

Do wytworzenia 1 MWh energii elektrycznej przy sprawności typowego bloku energetycznego 35–40% potrzeba ~180–300 kg węgla kamiennego, zależnie od wartości opałowej [4].

Emisje i trendy rynkowe

Spalanie węgla kamiennego wiąże się z powstawaniem dużych ilości dwutlenku węgla (CO₂) oraz innych zanieczyszczeń. Intensywność emisji jest jednym z kluczowych argumentów ekonomicznych i środowiskowych w politykach dekarbonizacji i regulacjach kosztów emisji (EU ETS) [9].

Coraz większą rolę odgrywają alternatywy – gaz, biomasa, odnawialne źródła energii – zarówno pod względem kosztów eksploatacji, jak i korzyści środowiskowych. Wysokie ceny uprawnień do emisji CO₂ znacząco obniżają ekonomiczną atrakcyjność węgla, a konieczność ograniczenia emisji wpływa na inwestycje w nowoczesne, efektywne technologie spalania lub całkowity odwrót od tego paliwa [3][4][9].

Podsumowanie – ile energii uzyskasz z tony węgla kamiennego?

Efektywna ilość energii uzyskanej z tony węgla kamiennego to przede wszystkim efekt kombinacji jego wartości opałowej oraz sprawności urządzenia końcowego. Dla konsumentów, przedsiębiorstw i energetyki oznacza to w praktyce, że z 1 tony węgla można otrzymać od ~5 000 do 8 900 kWh energii chemicznej, z czego użyteczna energia (ciepło lub prąd) zależy od typu kotła i jego sprawności. Do tego konieczne jest uwzględnienie kosztów środowiskowych związanych z emisją CO₂.

Obecne trendy i regulacje prawne powodują, że węgiel kamienny traci znaczenie jako podstawowe źródło energii w gospodarce krajowej i europejskiej, ustępując miejsca bardziej efektywnym i czystszym rozwiązaniom.

Źródła:

1. https://enob.eu/porownanie-zuzycia-energii-gaz-prad-cieplo-wegiel/ [1]
2. https://www.cdc24.pl/vademecum/wegiel [2]
3. https://gazdlaciebie.pl/wartosc-opalowa/ [3]
4. https://energiadirect.pl/poradniki/mwh-czyli-ile-wegla-potrzeba-spalic-w-elektrowni [4]
5. https://asiastore.pl/na-ile-starczy-tona-wegla/ [5]
6. https://www.instalacjebudowlane.pl/5044-23-40-wartosc-energetyczna-wegla-gazu-oleju-i-innych-paliw.html [6]
7. https://www.eko-palnik.com/aktualno%C5%9Bci/kaloryczno%C5%9B%C4%87-paliw-sta%C5%82ych-drewno-w%C4%99giel-i-pellet-por%C3%B3wnanie [7]
8. https://obliczone.pl/en/start/artykuly-i-ceiekawostki/1159-warto%C5%9Bci-opa%C5%82kowe-paliw [8]
9. https://businessinsider.com.pl/gospodarka/wegiel-stracil-sens-ekonomiczny-prad-z-gazu-jest-juz-tanszy/1knpc4q [9]