|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 07/2008
Popatrzmy na węgiel inaczej
|
|
Dyrektor Głównego Instytutu Górnictwa - prof. Józef Dubiński choć całe życie zajmuje się węglem, powtarza za autorem "Tajemniczej wyspy" - Juliuszem Verne: „Wierzę, że pewnego dnia woda zostanie wykorzystana jako paliwo, a wodór i tlen z których się składa - użyte razem lub osobno, staną się niewyczerpalnym źródłem ciepła i światła o wydajności, jakiej węgiel nie jest w stanie zapewnić".
W XXI wieku musimy patrzeć na węgiel kamienny inaczej niż do tej pory - apeluje prof. Józef Dubiński, dyrektor Głównego Instytutu Górnictwa.
|
Nie tylko jak na klasyczne i odwieczne paliwo, ale przede wszystkim jako surowiec do produkcji paliw płynnych i gazowych, a przede wszystkim jako podstawę surowcową dla przemysłu chemicznego. Technologią przyszłości powinno być podziemne jego zgazowanie, które pozwoli na wykorzystanie pokładów, które klasycznymi sposobami są niewydobywalne. Za węglem przemawiają nie sympatie, a pragmatyczne do bólu liczby. Ropy naftowej starczy nam na 40 lat, gazu na 60 lat, a węgla kamiennego na 170-200 lat, a węgla brunatnego na 300 lat. Sprawiedliwe rozłożone są także jego zasoby. Kraje dawnego ZSRR mają go mniej więcej tyle samo co Ameryka Północna, Europa tyle samo co Chiny, solidarnie w podobnej wielkości obdzielona nim została Australia, Azja i Afryka. Świat dzisiaj - czy to się komuś podoba czy nie - otrzymuje z węgla kamiennego i brunatnego 39 proc. energii elektrycznej, z gazu 19,1 proc., z siłowni nuklearnych 16,6 proc., z energii wodnej 16,2 proc., z ropy naftowej 7,2 proc. Odnawialne źródła energii mają swój udział w światowej produkcji energii elektrycznej na poziomie ledwie 1,9 proc. Europa jest trzecim po Chinach i Stanach Zjednoczonych konsumentem węgla. Główne europejskie zasoby węgla ulokowane są w Polsce, Niemczech i na Ukrainie. I tu rzecz ciekawa. O ile produkcja węgla kamiennego w Europie ma miejsce w Polsce, Niemczech, Czechach, Hiszpanii i Wielkiej Brytanii, o tyle mozaika producentów węgla brunatnego jest znacznie bardziej zróżnicowana, bowiem oprócz Niemiec i Polski, Czech i Hiszpanii, dochodzą tutaj: Grecja, Serbia, Rumunia, Bułgaria i Węgry. Węgiel jest istotny w energetyce 12 z 25 unijnych państw. Jednak żaden inny, duży kraj nie jest tak zależny od węgla w sferze produkcji energii elektrycznej, jak Polska. Zależność polskiej elektroenergetyki od węgla jest wprawdzie najwyższa w UE, lecz z drugiej strony zapewnia to nam największe bezpieczeństwo dostaw paliwa pochodzącego z własnych zasobów. Węgiel kamienny i brunatny są gwarancją polskiego bezpieczeństwa energetycznego. Zasoby bilansowe w złożach niezagospodarowanych to 26 mld ton.
Przy wydobyciu ok. 90 mln ton rocznie i obecnej bazie zasobów operatywnych węgla wystarczy nam na 30 lat. Przy inwestowaniu w rozbudowę struktury udostępniającej nowe partie złóż w istniejących kopalniach, zwiększymy tę wystarczalność do 40 lat. W najbliższych 10 latach - 4 kopalnie zakończą działalność z powodu sczerpania zasobów operatywnych. W kolejnej dekadzie proces ten może dotknąć kolejne 10 kopalń, a w następnym dziesięcioleciu dalszych 10 kopalń. W 2040 roku się okazać, że będzie funkcjonować w Polsce najwyżej 8 kopalń. Co trzeba zrobić aby wydłużyć żywotność istniejących kopalń węgla w Polsce? Zacząć budować nowe kopalnie w obszarach złóż niezagospodarowanych, budować nowe i udostępniać poziomów nowych partii złoża w obszarach górniczych kopalń już istniejących. Opracować i rozwijać technologie umożliwiające efektywne wybieranie tych partii złoża, które obecnie są zaniechane z przyczyn technicznych (np. pokłady cienkie, resztkowe nieregularne partie złoża, itp.),a także opracować niekonwencjonalne technologie eksploatacji pokładów węgla, które pozwolą na sięgniecie po zasoby niedostępne przy użyciu obecnie stosowanych systemów wybierania. Mamy już za sobą dekadę lat osiemdziesiątych XX wieku, kiedy wydobywaliśmy rocznie blisko 200 mln ton węgla kamiennego. Dlatego Wiek XXI musi być czasem istotnej zmiany poglądów w zakresie efektywnego wykorzystania cennego surowca jakim jest węgiel kamienny - podkreśla prof. Dubiński. Górnictwo węglowe ma szansę stać się siłą napędową rozwoju nowych zaawansowanych technologii górniczo - energetyczno - chemicznych. Współczesne górnictwo musi stać się integralną częścią kompleksu energetyczno-chemicznego. To generuje potrzebę powstania nowych specjalności górniczych oraz energetyczno-chemicznych. Tak aby kopalnia węgla kamiennego XXI wieku mogła się stać - producentem surowca dla zeroemisyjnej produkcji energii paliw energii, a także surowców chemicznych. Węgiel można uwodornić, odgazować, zgazować albo spalić. W wyniku odgazowania otrzymuje się karbonizaty (koks i półkoks), ciekłe produkty węglowodorowe, a także gaz koksowy i wytlewny, a w wyniku zgazowania: gaz opałowy, gaz syntezowy i SNG czyli substytut gazu ziemnego. W tej chwili na świecie spala się 86 proc. węgla, odgazowuje 13 proc. a zgazowuje tylko 1 proc. W skali globalnej tylko 14 proc. wydobywanego węgla jest przetwarzane na drodze jego energochemicznego przetwórstwa. Dzisiaj polska gospodarka potrzebuje 160 TWh energii elektrycznej - w 2012 roku będzie konsumowała dwa razy tyle. Przyrost PKB na rocznym poziomie 5-6 proc. kosztuje 3-4 proc. wzrostu zapotrzebowania na energie elektryczną. W perspektywie najbliższych 20-30 lat nie należy oczekiwać istotnych zmian w strukturze nośników energii wykorzystywanych w produkcji energii elektrycznej. Szczególną rolę nadal będzie odgrywał węgiel - decydują o tym o jego walory. Produkcja węgla musi jednak spełniać warunki zrównoważonego rozwoju - dlatego ważną jest społeczna akceptacja dla działalności górniczej. Wzrost efektywności wytwarzania energii z paliwa węglowego, prowadzi w swojej konsekwencji do jego oszczędności i ograniczenia emisji gazów cieplarnianych głównie CO2, w procesach stosujących węgiel. Proste podnoszenie jakości węgla obejmujące czyszczenie i suszenie węgla oraz jego brykietowanie. Stosowane powszechnie na całym świecie daje dzisiaj 5 proc. redukcji CO2. Podnoszenie sprawności istniejących zakładów poprzez poprawę sprawności konwencjonalnych układów wytwarzanie energii ze spalaniem węgla w warunkach podkrytycznych (38%-40%), a co za tym idzie wyższe obniżenie emisji. Superkrytyczne i ultrasuperkrytyczne sprawności (do 45%). Układy podkrytyczne o wyższej sprawności pracują na całym świecie. Układy superkrytyczne i ultrasuperkrytyczne stosowane są w Japonii, USA, Europie, Rosji i Chinach dają 22 proc. redukcji CO2. Technologie zaawansowane to wysokoefektywne i niskoemisyjne technologie innowacyjne tj: Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC), Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) oraz, w przyszłości,
Integrated Gasification Cycle (IGFC). IGCC i PFBC działają w USA, Japonii i Europie. IGFC znajduje się na etapie badań. Oferować będą do 25 proc. redukcji emisji CO2. I wreszcie zerowa emisja, choć o to określenie ostatnio pokłócono się na forum europejskim, albowiem te technologie oferować będą "jedynie" 99 proc. redukcji C02. W tej dziedzinie trwają międzynarodowe badania w zakresie wychwytywania i składowania CO2. Program Flagowy UE zakłada budowę 12 układów demonstracyjnych.
W Polsce Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego realizuje program "Zaawansowane Technologie dla Wytwarzania Energii", Ministerstwo Środowiska "Narodowy Program dla Geologicznego Składowania dwutlenku węgla", zaś Ministerstwo Gospodarki - Program demonstracyjny "Energetyka oparta na węglu - czysty węgiel".
Na świecie funkcjonuje 128 zakładów zgazowania węgla, w których pracuje 366 gazogeneratorów różnej konstrukcji, o całkowitej mocy termicznej: 42 000 MWt. Wiodące technologie na świecie to: Shell, Texaco, GE, Lurgi, Destec.
Z 1 mln ton węgla do generatora można alternatywnie otrzymać: 500 GWh energii elektrycznej, 350 tys. ton paliw płynnych, 400 tys. ton metanolu lub 370 mln m sześc. syntetycznego gazu ziemnego. W syntezowym gazie otrzymanym metodą Lurgi mamy: 39 proc. wodoru, 23 proc. CO, 27 proc. CO2, 9,9 proc. wodoru i śladowe ilości azotu oraz bardziej skomplikowanych węglowodorów. Z gazu syntezowego można otrzymać: energię elektryczną (IGCC), metodą syntezy Fischera - Tropscha paliwa płynne i chemikalia, metanol, syntetyczny gaz ziemny i wreszcie wodór. Przykładowo syntetyczny olej napędowy otrzymany z węgla charakteryzuje się w porównaniu z paliwem dieslowskim pochodzącym z destylacji ropy naftowej: niższą gęstością, wyższą wartością opałową, znacznie wyższą liczbą cetanową oraz zupełną nieobecnością siarki i związków aromatycznych. W 2002 roku największa chińska kompania górnicza Shenghua Group Corporation podpisała z chińskim rządem umowę na zaprojektowanie i budowę instalacji bezpośredniego uwodornienia węgla. Pierwsza linia instalacji wybudowana kosztem 850 mln dolarów ma dać 830 tys. ton niskosiarkowego oleju napędowego i benzyny. A do 2010 roku kosztem 5 mld dolarów mają powstać kolejne linie produkujące rocznie 5 mln ton paliw płynnych rocznie. Ile to kosztuje? Najwięcej, bo 2,6 mld dolarów trzeba wydać na instalację bezpośredniego upłynniania węgla przerabiającą 5,6 mln ton węgla i dającą 3,65 mln ton końcowych produktów. Instalacja do syntezy Fischera - Tropscha jest nieznacznie tańsza - 2,5 mld dolarów. Instalacja do produkcji syntetycznego gazu ziemnego pozwalająca z 6 mln ton węgla otrzymać 2,22 mld m sześc. SNG kosztuje 2,2 mld dolarów. A instalacja do syntezy metanolu o wydajności 100 tys. ton rocznie kosztuje 200 mln dolarów.
|
|
|
|
|
