เชื้อเพลิงแข็งหมายถึง วัสดุ แข็ง หลายรูปแบบ ที่สามารถเผาไหม้เพื่อปลดปล่อยพลังงาน ให้ความร้อนและแสงสว่างผ่านกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็งแตกต่างจากเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงก๊าซตัวอย่างทั่วไปของเชื้อเพลิงแข็ง ได้แก่ไม้ถ่านพีทถ่านหินเม็ดเชื้อเพลิงเฮกซามีน มูลสัตว์แห้ง เม็ดไม้ ข้าวโพด ข้าวสาลี ข้าว ข้าวไรย์และธัญพืชอื่นๆเชื้อเพลิงแข็งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านจรวดในฐานะเชื้อเพลิงแข็ง^{[ 1 ]}เชื้อเพลิงแข็งถูกใช้มาตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์เพื่อสร้างไฟ[ ^{2 ] และ}เชื้อเพลิงแข็งยังคงถูกใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกในปัจจุบัน^{[ 3 ] [ 4 ]}

เชื้อเพลิงแข็งจากชีวมวลถือเป็น แหล่ง พลังงานหมุนเวียนที่สามารถช่วยลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ ในขณะที่เชื้อเพลิงแข็งจากเชื้อเพลิงฟอสซิล (เช่นถ่านหิน ) ไม่ใช่พลังงานหมุนเวียน

ชีวมวลที่ใช้ในการผลิตพลังงานสามารถแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงแข็งได้ แต่ยังสามารถแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงเหลวหรือก๊าซได้อีกด้วย^{[ 5 ] : 173} ในทางเปรียบเทียบ ปัจจุบันคำว่าเชื้อเพลิงชีวภาพส่วนใหญ่ (แต่ไม่เฉพาะ) ใช้กับ เชื้อเพลิง เหลวหรือก๊าซที่ใช้ในการขนส่ง^{[ 6 ]}

เชื้อเพลิงเม็ดทำจากสารอินทรีย์หรือชีวมวลที่อัดแน่น^{[ 7 ]}เม็ดเชื้อเพลิงสามารถทำจากชีวมวล 5 ประเภทหลัก ได้แก่ ของเสียอุตสาหกรรมและผลพลอยได้ ของเสียจากอาหาร เศษ เหลือทางการเกษตรพืชพลังงานและไม้แปรรูปที่ไม่ผ่านการบำบัด [ ^{8 ]}เม็ดไม้เป็นเชื้อเพลิงเม็ดประเภทที่พบได้บ่อย^{ที่สุด[ 9 ]}

เชื้อเพลิงจากไม้สามารถหมายถึงเชื้อเพลิงหลายประเภท เช่นฟืนถ่าน เศษไม้แผ่นไม้เม็ดไม้และขี้เลื่อยรูปแบบที่ใช้จะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น แหล่งที่มา ปริมาณ คุณภาพ และการใช้งาน ในหลายพื้นที่ ไม้เป็นเชื้อเพลิงที่หาได้ง่ายที่สุด ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือใดๆในกรณีที่เก็บไม้แห้ง หรือใช้เครื่องมือเพียงเล็กน้อย ปัจจุบันการเผาไม้เป็นการใช้พลังงานจากชีว มวลเชื้อเพลิงแข็งที่มากที่สุด เชื้อเพลิงจากไม้สามารถใช้สำหรับการปรุงอาหารและการให้ความร้อนและบางครั้งใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ไอน้ำและกังหัน ไอน้ำ ที่ผลิตกระแสไฟฟ้าไม้สามารถใช้ในร่มในเตาเผา เตาหรือเตาผิงหรือกลางแจ้งในเตาเผากองไฟหรือกองฟืนเช่นเดียวกับไฟ ทุกชนิด การเผาไหม้เชื้อเพลิงจากไม้จะสร้างผลพลอยได้มากมาย ซึ่งบางอย่างอาจมีประโยชน์ (ความร้อนและไอน้ำ) และบางอย่างไม่พึงประสงค์ ก่อให้เกิดการระคายเคือง หรือเป็นอันตราย

เมื่อเก็บเกี่ยวอย่างยั่งยืนไม้มักจะถือเป็นเชื้อเพลิงแข็งหมุนเวียน ( พลังงานหมุนเวียน ) ^{[ 12 ]}

มีการถกเถียงกันว่าการเผาไม้สามารถถือได้ว่าเป็นกลางทางคาร์บอนหรือไม่ เนื่องจากในทางเทคนิคแล้วไม้ไม่สามารถปล่อยคาร์บอนได้มากกว่าที่ถูกกักเก็บไว้ในระหว่างการเจริญเติบโต แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ได้คำนึงถึงผลกระทบอื่นๆ เช่น การตัดไม้ทำลายป่าและการเน่าเปื่อยที่มีผลต่อรอยเท้าคาร์บอนก็ตาม^{[ 13 ]}

เชื้อเพลิงพีทคือเศษพืช หรืออินทรียวัตถุที่ เน่าเปื่อย บางส่วน ซึ่งสามารถเผาไหม้ได้เมื่อแห้งสนิทแล้ว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชนบทของไอร์แลนด์และสกอตแลนด์ ในกรณีที่ไม่มีเชื้อเพลิงทางเลือกอื่น หรือเชื้อเพลิงทางเลือกอื่นมีราคาแพง เชื้อเพลิงพีทมี ค่าความร้อนค่อนข้างต่ำแม้ว่าจะแห้งสนิทแล้วก็ตาม

ถ่านหินเป็นหินตะกอนสีดำหรือดำอมน้ำตาลที่ติดไฟได้มักพบในชั้นหินเป็นชั้นๆ หรือเป็นเส้นๆ เรียกว่าแหล่งถ่านหินหรือชั้นถ่านหิน ตลอดประวัติศาสตร์ ถ่านหินถูกใช้เป็นแหล่งพลังงาน โดยส่วนใหญ่ใช้เผาเพื่อผลิตไฟฟ้าและความร้อน และยังใช้ในอุตสาหกรรม เช่น การกลั่นโลหะ ถ่านหินเป็นแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก และเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดของโลก การสกัดถ่านหิน การใช้ในการผลิตพลังงาน และผลิตภัณฑ์พลอยได้ ล้วนเกี่ยวข้องกับ ผลกระทบ ต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพถ่านหินชนิดต่างๆ เช่น ถ่านหินไร้ควัน สามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติในรูปของแอนทราไซต์ซึ่ง เป็นถ่านหิน แปรสภาพ ที่มีปริมาณคาร์บอนสูงมาก และให้เปลวไฟไร้ควันเมื่อจุดไฟ เป็น เชื้อเพลิง ไร้ควันชนิดสำคัญชนิดหนึ่ง

โค้กเป็นเชื้อเพลิงที่มีสิ่งเจือปนน้อยและ มีปริมาณ คาร์บอน สูง โดยทั่วไปทำจากถ่านหินเป็น วัสดุ คาร์บอน แข็ง ที่ได้จากการกลั่นแบบทำลายล้าง ของ ถ่านหินบิทูมินัสที่มีเถ้าต่ำและกำมะถันต่ำโค้กที่ทำจากถ่านหินมีสีเทา แข็ง และมีรูพรุนแม้ว่าโค้กจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติได้ แต่รูปแบบที่ใช้กันทั่วไปนั้นเป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น รูปแบบที่เรียกว่าปิโตรเลียมโค้กหรือเพ็ตโค้ก ได้มาจากหน่วยโคกเกอร์ของโรงกลั่นน้ำมันหรือกระบวนการแตกตัวอื่นๆ^{[ 12 ]}

เชื้อเพลิงแข็งซึ่งก่อให้เกิดควันหรือสารระเหยน้อยนั้น ผลิตจาก ถ่านหิน แอนทราไซต์บด ละเอียด และจำหน่ายในรูปของก้อนอัดโดยทั่วไปใช้ในครัวเรือน ทั้งในเตาหรือเตาผิง เชื้อเพลิงชนิดนี้กำลังเข้ามาแทนที่ถ่านหินในการใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเตาผิง เนื่องจากมีการปล่อยอนุภาคฝุ่นละอองน้อยลงและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น เชื้อเพลิงไร้ควันจะเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงกว่าและช้ากว่าไฟจากถ่านหิน คำนี้ยังรวมถึงถ่านไม้ ซึ่งทำจากการเผาไหม้ไม้แห้งแบบจำกัด และใช้กันอย่างแพร่หลายใน การปิ้งย่างกลางแจ้งเพื่อปรุงอาหารบนกองไฟ

เชื้อเพลิงจรวดแข็งประกอบด้วยสารออกซิไดเซอร์แข็ง (เช่นแอมโมเนียมไนเตรต ) ที่ยึดติดกับเกล็ดหรือผงของสารประกอบพลังงาน (เช่นRDX ) รวมถึงสารยึดเกาะ สารเพิ่มความยืดหยุ่น สารทำให้คงตัว และสารเติมแต่งอื่นๆ เชื้อเพลิงแข็งจัดเก็บและจัดการได้ง่ายกว่าเชื้อเพลิงเหลวมาก และมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า จึงใช้พื้นที่น้อยกว่าสำหรับปริมาณพลังงานที่เก็บไว้เท่ากัน

ปริมาณความร้อนที่ได้จากเชื้อเพลิงแต่ละชนิดนั้นแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับ ปริมาณ คาร์บอนและไฮโดรเจนรวมถึงปริมาณสารที่ไม่ติดไฟหรือเถ้าและน้ำ การวัดปริมาณความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้วิธีหนึ่งเรียกว่า ความร้อนจากการเผาไหม้ซึ่งเป็นการวัดที่แม่นยำ โดยปกติจะวัดโดยใช้ เครื่องวัดความร้อนแบบ ระเบิด (bomb calorimetry)และต้องอาศัยการเผาไหม้ที่สมบูรณ์จนได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

เชื้อเพลิงก๊าซ เช่นมีเทนมีค่าความร้อนสูงกว่าเชื้อเพลิงแข็ง เช่นถ่านหินส่วนพีทมีค่าความร้อนต่ำที่สุดในบรรดาเชื้อเพลิงทั่วไปทั้งหมด ดังนั้น มีเทนจึงมีค่าความร้อนสูง (HHV) เท่ากับ 55.50 MJ/kg ซึ่งเป็นค่าสูงสุดในบรรดาเชื้อเพลิงทั่วไป

น้ำมันดีเซลมีค่าความร้อนสูง (HHV) เท่ากับ 44.80 เมกะจูล/กิโลกรัม และ ถ่านหิน แอนทราไซต์ มี ค่าเท่ากับ 32.50 เมกะจูล/กิโลกรัมฟืนที่ ปราศจากความชื้นและเถ้ามีค่าต่ำกว่า คือ 21.70 เมกะจูล/กิโลกรัม ในขณะที่ พีทแห้งมีค่าต่ำที่สุดในบรรดาเชื้อเพลิงทั่วไปทั้งหมด คือประมาณ 15.00 เมกะจูล/กิโลกรัม

ค่าเหล่านี้เป็นค่าในอุดมคติเท่านั้น และความร้อนที่ได้จากเชื้อเพลิงแต่ละชนิดจะขึ้นอยู่กับเตาผิงหรือห้องเผาไหม้ที่ใช้และการออกแบบของมัน ตัวอย่างเช่น อย่างไรก็ตาม ค่าเหล่านี้เป็นแนวทางที่เป็นประโยชน์ในการประเมินความร้อนที่ได้จากเชื้อเพลิงแต่ละชนิด ไม้แห้งมีค่าความร้อน ประมาณสองในสาม ของถ่านหิน ดังนั้นจึงต้องใช้ไม้ที่มีน้ำหนักมากกว่าเพื่อให้ได้ความร้อนในปริมาณเท่ากัน

เชื้อเพลิงแข็งนั้นแตกต่างจากเชื้อเพลิงเหลวและก๊าซตรงที่ต้องผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนกว่าในระหว่างการเผาไหม้ กระบวนการทางเคมีเหล่านี้เกิดขึ้นเพื่อแปลงพลังงานเคมีให้เป็นแสงและความร้อน เนื่องจากเชื้อเพลิงแข็งไม่ไหลและผสมกับออกซิเจนได้ง่าย กระบวนการนี้สามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน ได้แก่ การให้ความร้อนและการทำให้แห้ง การไพโรไลซิส การเผาไหม้ในเฟสแก๊ส และการออกซิเดชันของถ่าน^{[ 14 ]}

ในขั้นต้น แหล่งความร้อน – เช่น ไม้ขีดไฟหรือแหล่งความร้อนภายนอกใดๆ – จะทำให้ความชื้นที่ติดอยู่ในของแข็ง (เชื้อเพลิง) ระเหยไป ความร้อนและขั้นตอนการทำให้แห้งนี้จะใช้พลังงานแทนที่จะปล่อยออกมา จากนั้น อุณหภูมิของเชื้อเพลิงจะสูงขึ้นและพันธะทางเคมีจะแตกตัว การสลายตัวทางความร้อนนี้จะเปลี่ยนของแข็งให้กลายเป็นก๊าซที่ติดไฟได้และของแข็งที่มีคาร์บอนสูงที่เรียกว่า 'ถ่าน' ก๊าซระเหยจากเชื้อเพลิงจะผสมกับออกซิเจนในอากาศและลุกไหม้ทำให้เกิดเปลวไฟที่มองเห็นได้ ถ่านที่เหลือจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนโดยตรงเมื่อก๊าซหมดไป กระบวนการนี้เรียกว่าการเผาไหม้แบบเรืองแสง ซึ่งช้ากว่าและไม่มีเปลวไฟ^{[ 15 ]}

เชื้อเพลิงแข็ง เมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงเหลวหรือ เชื้อเพลิง ก๊าซมักจะมีราคาถูกกว่า สกัดได้ง่ายกว่า ขนส่งได้เสถียรกว่า และหาได้ง่ายกว่าในหลายพื้นที่^{[ 16 ]}

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ่านหิน ถูกนำมาใช้ในการผลิต ไฟฟ้าถึง 38% ของโลกเนื่องจากมีราคาถูกกว่าเชื้อเพลิงเหลวและก๊าซ^{[ 3 ]}

เชื้อเพลิงแข็งต้องใช้วิธีการทำลายล้างมากกว่าในการสกัด/เผา และมักมีการปล่อยคาร์บอน ไนเตรต และซัลเฟตในปริมาณที่สูงกว่า ยกเว้นไม้/ชีวมวลที่ยั่งยืน เชื้อเพลิงแข็งโดยทั่วไปถือว่าไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากต้องใช้เวลาหลายพันปีในการก่อตัว^{[ 3 ]}

เชื้อเพลิงแข็งประกอบด้วยวัสดุอินทรีย์และอาจส่งผลให้คุณภาพอากาศ แย่ลง การเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็งปล่อยละอองลอยอินทรีย์^{[ 17 ]}มากกว่าก๊าซปิโตรเลียมเหลวและปล่อยสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย จำนวนมาก ซึ่งอาจส่งผลให้คุณภาพอากาศ แย่ลง ผ่านการก่อตัวของมลพิษทุติยภูมิ เช่นโอโซนระดับพื้นดินและละอองลอยอินทรีย์ทุติยภูมิ [ ^{18 ] การ}ปล่อยมลพิษจากเชื้อเพลิงแข็งเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้คุณภาพอากาศ แย่ลง ในภูมิภาคที่เชื้อเพลิงแข็งเป็นแหล่งเชื้อเพลิง หลัก ^{[ 19 ]}

• ถ่านอัดแท่งชีวมวล
• เชื้อเพลิงฟอสซิล
• ฮินเดนเบิร์กไลท์
• พลังงานนิวเคลียร์
• เชื้อเพลิงสังเคราะห์

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงแข็งในวิกิมีเดียคอมมอนส์