Ogrjevna vrijednost

Ogrjevna vrijednost je toplina oslobođena pri izgaranju goriva s kisikom pod standardnim uvjetima. Kemijska reakcija je obično između ugljikovodika i kisika, a kao rezultat dobivamo ugljikov dioksid, vodu i toplinu. Jedinice mogu biti: J/mol, J/kg, J/m³. Ogrjevna vrijednost se mjeri s kalorimetrom.

Ogrjevna vrijednost kemijske tvari, obično goriva ili hrane je količina topline koja se oslobodi prilikom izgaranja određene količine goriva ili hrane. Ogrjevna vrijednost je svojstvena za svaku kemijsku tvar.

Gornja ogrjevna vrijednost (H_g) je toplina oslobođena pri izgaranju goriva, nakon čega se dodatno iskorištava toplina kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova, odnosno to je najveća moguća energija koja se može dobiti izgaranjem nekog goriva. Mjerenja se obično vrše na temperaturi 25 °C. To je ista vrijednost termodinamičke topline izgaranja ili razlika entalpija prije ili poslije izgaranja, a vodena para se pretvori u kondenzat. To znači da u ovu vrijednost ulazi i toplina isparivanja vode u gorivu, a to je korisno jer se u industrijskom dimnjaku može iskoristiti toplina kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova.

Donja ogrjevna vrijednost (H_d) je toplina koja je oslobođena procesom izgaranja goriva, bez dodatnog iskorištavanja topline kondenzacije vodene pare.

Mjerenje se vrši u kalorimetru. Nakon izgaranja smjesa se hladi, a za određivanje H_d, hlađenje se zaustavi na 150 °C i mjeri, dok za odredivanje H_g hlađenjem se vraćamo na 25 °C. Treba napomenuti da kod određivanja H_g, voda je u tekućem stanju, dok je za H_d voda u plinovitom (para) stanju.

Razlika između ogrjevnih vrijednosti ovisi o kemijskom sastavu goriva. Tako recimo, za ugljik i ugljikov monoksid, obje vrijednosti su gotovo jednake. Za vodik je ta razlika puno veća, budući da uključuje osjetilnu toplinu između 150 °C i 100 °C, skrivenu toplinu na 100 °C (toplina isparavanja) i osjetilnu toplinu između 100 °C i 25 °C. Tako je kod vodika H_g veća za 18,2% od H_d. Za ugljikovodike razlika ovisi o sadržaju vodika u gorivu. Za benzin razlika je oko 10%, dok je za dizel oko 7%. Za zemni plin razlika je 11%.

Uobičajena metoda za određivanje razlike ogrjevnih vrijednosti je:

H_g = H_d + h_v x (n_H2O,van/n_{gorivo,unutra})

gdje je h_v je toplina isparavanja, n_H2O,van je broj molova isparene vode i n_gorivo, je broj molova goriva koji izgara. ^[1]

Ipak, većina primjena ne koristi energiju kondenzacije vodene pare i ona se izgubi kroz dimnjake. To znači, za većinu primjena donja ogrjevna vrijednost je korisna. To se prije svega odnosi na zemni plin, koji kod izgaranja stvara dosta vodene pare. Za [[Elektrane i elektroenergetske mreže|elektrane] s kondenzacijom u dimnjaku i kotlove s kondenzacijom, koristiti će se gornja ogrjevna vrijednost.

U Europi, iz povijesnih razloga se za proračune stupnja iskorištenja elektrana i koogeneracijskih sistema, koristi H_d, dok u SAD se uglavnom koristi H_g. Zato se događa da u europskim izvještajima neka postrojenja imaju stupanj efikasnosti veći od 100% ? ^[2]

Treba primijetiti da nema razlike između donje i gornje ogrjevne vrijednosti za izgaranje ugljika, ugljikovog monoksida i sumpora, budući da te tvari nemaju vode u sebi prilikom gorenja.

Podaci za gornje ogrjevne vrijednosti (H_g) su dobivene od Međunarodne energetske agencije: ^[5]

• Alžir: 42 000 kJ/m³
• Bangladeš: 36 000 kJ/m³
• Kanada: 38 200 kJ/m³
• Indonezija: 40 600 kJ/m³
• Nizozemska: 33 320 kJ/m³
• Norveška: 39 877 kJ/m³
• Rusija: 38 231 kJ/m³
• Saudijska Arabija: 38 000 kJ/m³
• Velika Britanija: 39 710 kJ/m³
• Sjedinjene Američke Države: 38 416 kJ/m³
• Uzbekistan: 37 889 kJ/m³

Donja ogrjevna vrijednost H_d je otprilike 90% vrijednosti iz popisa.