Now Reading:
Czy zgazowanie węgla może pomóc w ograniczeniu emisji CO2?

Czy zgazowanie węgla może pomóc w ograniczeniu emisji CO2?

podziemne zgazowanie węgla

Zgazowanie węgla to przyszłość?

O zgazowaniu węgla od lat mówią przedstawiciele władz i sektora węglowego. Jest wymieniane jako jedna z tzw. czystych technologii węglowych, czyli takich technologii wydobycia, przeróbki, przetwarzania i utylizacji węgla, dzięki którym produkty jego spalania mają mieć minimalny wpływ na środowisko. Jest przedstawiane jako szansa rozwojowa dla górnictwa, często razem z magazynowaniem CO2. Miałoby jakoby pomóc w zapewnieniu bezpieczeństwa energetycznego i w wypełnieniu przez sektor celów polityki klimatycznej.

 Adam Gawęda, poseł PiS, do niedawna sekretarz stanu w Ministerstwie Aktywów Państwowych oraz Pełnomocnik Rządu do Spraw Restrukturyzacji Górnictwa Węgla Kamiennego, w wywiadzie dla Jastrzębskiego Portalu Informacyjnego z 16 marca 2020 mówi że „zgazowanie węgla, szeroko rozumiana karbochemia czy produkcja wodoru, to kierunki bardzo pożądane w procesach transformacji sektora elektro-energetycznego”. Z dumą podkreśla też, że „nasze jednostki naukowo-badawcze, Główny Instytut Górnictwa oraz Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, są bardzo mocno zaangażowane w rozwój i zastosowanie tych technologii.” Podkreśla chęć uczenia się wykorzystania metody zgazowania węgla od Japończyków i ocenienia, czy ich model można „zaadoptować” do naszej energetyki przy jednoczesnym spełnieniu wymogów pakietu klimatycznego.

Podobne opinie wyraża prezes Polskiej Grupy Górniczej Tomasz Rogala, według którego zaawansowane technologie wykorzystania węgla kamiennego, związane np. ze zgazowaniem węgla lub magazynowaniem CO2, mogą być szansą na jego obronę jako nośnika energetycznego

Czyste technologie węglowe są przedstawiane i omawiane na branżowych warsztatach i seminariach, takich jak ubiegłoroczne spotkanie w Głównym Instytucie Górnictwa (GIG) w Katowicach, na którym bardzo w tym obszarze aktywny wiceminister Adam Gawenda optymistycznie oceniał, że w bliskiej perspektywie możliwe będzie wprowadzenie wybranych technologii do praktyki przemysłowej, na co dobrym przykładem jest jego zdaniem analizowany przez Eneę projekt budowy w pobliżu kopalni Bogdanka elektrowni zasilanej gazem, uzyskanym w procesie zgazowania węgla. Stwierdził także, iż „Poprzez wykorzystanie zgazowania węgla będziemy pokazywali, jak skutecznie przeprowadzić proces transformacji energetycznej w Polsce, opartej na surowcach kopalnych”.

Czy faktycznie zgazowanie węgla może spełnić te oczekiwania?

Mimo, że często wymieniane, tak naprawdę niewiele o nim wiemy. Należy zacząć od tego, że możemy mieć do czynienia z dwoma podstawowymi typami zgazowania – podziemnym i naziemnym.

Podziemne zgazowanie węgla (PZW) ang. underground coal gasification (UCG) polega na wypalaniu zalegających pod ziemią pokładów surowca in situ. W procesie gazyfikacji węgiel reaguje w podwyższonej temperaturze z czynnikiem zgazowującym, którym najczęściej jest powietrze, tlen, para wodna lub ich mieszanina. Produktem końcowym jest syntetyczny gaz naturalny (ang. synthetic natural gas), inaczej syngaz, czyli mieszanina gazów składająca się głównie z wodoru (H2), tlenku węgla (CO), dwutlenku węgla (CO2) oraz metanu (CH4). Odcinek pokładu węgla poddawany zgazowaniu jest nazywany reaktorem podziemnym lub georeaktorem. Jego środek przecina kanał łączący otwór zasilający czynnikiem zgazowującym z otworem produkcyjnym, transportującym produkty zgazowania na powierzchnię.

W teorii zgazowanie mogłoby być stosowane przy eksploatacji cienkich pokładów węgla i wtedy, kiedy chcemy ograniczyć towarzyszące wydobycie dużych ilości skał. Poszukiwano też sposobów wykorzystania go tam, gdzie złoża są na dużej głębokości i tradycyjne wydobycie jest nieopłacalne lub w kopalniach zlikwidowanych, gdzie pozostały niewydobyte zasoby, bez odtwarzania infrastruktury tradycyjnej kopalni. W praktyce, choć pierwsze próby były przeprowadzane już ponad 100 lat temu, nadal jest to technologia we wczesnej fazie rozwoju i wątpliwe jest, czy się rozwinie. Nie wiadomo, czy w ogóle istnieją takie warunki geologiczne i hydrogeologiczne, w których ten proces mógłby być uznany za bezpieczny dla ludzi i środowiska.

Zagrożenia

Wnioski z raportu „Podsycanie ognia” (ang. „Fuelling the Fire”) międzynarodowej organizacji Friends of the Earth, opublikowanego w 2016 roku pokazują podziemne zgazowanie węgla w zdecydowanie niekorzystnym świetle. Jednym z przykładów szkód środowiskowych przedstawionych w materiale są skutki realizacji projektów pilotażowych w Queensland w Australii w latach 2007 -2013 (jedna z działających tam firm była zainteresowana zastosowaniem tej technologii w Polsce). W ocenie lokalnego ministra środowiska doszło tam do “prawdopodobnie największej katastrofy ekologicznej w historii stanu”. Wykryto skażenie gleb i wody substancjami rakotwórczymi (benzen, toluen) oraz wodorem i siarkowodorem. Konieczne było ograniczenie użytkowania ziemi na obszarze ponad 300 km2. Zagrożone było też zdrowie pracowników instalacji ze względu na ulatnianie się dużych ilości tlenku węgla. Przeprowadzono dochodzenia i nałożono na firmę wysokie kary, a w 2016 władze Queensland trwale zakazały stosowania tej technologii.

Ponadto wbrew twierdzeniom branży to rozwiązanie zdecydowanie zaszkodzi, a nie pomoże w ochronie klimatu. Można je wykorzystać do poszerzenia zasobów węgla dostępnego do wydobycia nawet o 600 mld ton. Spalenie takiej ilości surowca spowodowałoby dodatkową emisję CO2 do atmosfery, która mogłaby sięgnąć  1,65 biliona ton. O tym oczywiście nie powinno być w ogóle mowy w świetle tego, że znaczna część obecnie dostępnych zasobów powinna pozostać pod ziemią, jeśli mamy mieć jakiekolwiek szanse na zatrzymanie wzrostu średniej globalnej temperatury na poziomie 1.5°C.

Jak to wygląda u nas?

W Polsce były podejmowane próby opracowania metodyki podziemnego zgazowania węgla kamiennego i brunatnego. W latach 2007-2010 Główny Instytut Górnictwa zrealizował, przy wsparciu międzynarodowej grupy partnerów oraz polskiego sektora paliwowo energetycznego, projekt Huge, w ramach którego przeprowadzono próbę podziemnego zgazowania w skali półtechnicznej ok. 30 m pod ziemią w Kopalni Doświadczalnej „Barbara” w Mikołowie. W roku 2014 przeprowadzono dwie próby (pierwsza była nieudana) podziemnego zgazowania węgla w czynnej kopalni „Wieczorek”, w pilotażowej instalacji wybudowanej przez Główny Instytut Górnictwa (GIG) i Katowicki Holding Węglowy (KHW) w ramach prowadzonego zadania badawczego.

Na szczęście na razie uzyskanie koncesji na wydobycie tą metodą nie jest możliwe, ponieważ nie jest ona uwzględniona w prawie geologicznym i górniczym. Minister Środowiska nie zainicjował zmian w przepisach, które umożliwiałyby  podziemne zgazowanie węgla w skali przemysłowej, ponieważ brakuje nam wiedzy na temat jego wpływu na środowisko, społeczeństwo i mienie. W celu oceny sytuacji pozyskiwał informacje z GIG oraz od Departamentu Zasobów Naturalnych i Kopalń Stanu Queensland w Australii. Po zbadaniu sprawy Minister stwierdził, iż doświadczenia z KWK Wieczorek są niewystarczające do sporządzenia przepisów w zakresie bezpieczeństwa powszechnego, gospodarki złożem, ochrony środowiska, a przede wszystkim ochrony wód podziemnych. Badania nadal mogą być prowadzone.

Może uda się nad ziemią?

To o tej metodzie, w której proces gazyfikacji węgla jest prowadzony w kontrolowanych warunkach w reaktorach powierzchniowych, najczęściej mówią politycy i przedstawiciele branży. W przyjętym w roku 2018 Programie dla sektora górnictwa węgla brunatnego, znajdziemy informację, że co prawda podziemne zgazowanie płytko zalegających złóż węgla brunatnego na obecnym etapie badań należy uznać za mało perspektywiczną metodę, jednak zgazowanie naziemne będzie w przyszłości warunkiem pełnego wykorzystania tego surowca. Wymieniane są takie kierunki wykorzystania syngazu, jak produkcja energii elektrycznej, ciepła, benzyn syntetycznych i produktów chemicznych (metanol, amoniak, wodór). Jako szczególnie perspektywiczne określono w programie zastępowanie produktami zgazowania węglowodorów – ropy naftowej i gazu ziemnego – dla zastosowań chemicznych.

W programie dla sektora górnictwa węgla kamiennego w Polsce także znalazły się wzmianki o zgazowaniu – jedną z różnic między  różnymi scenariuszami rozwoju jest to, że w scenariuszu niskim do 2030 roku brak takich inwestycji, w referencyjnym przewidziano uruchomienie jednej instalacji w 2020 roku i wygeneruje zapotrzebowanie na ok. 1 mln ton węgla, a w scenariuszu wysokim w ramach tworzenia nowych rynków dla węgla uwzględniono uruchomienie trzech instalacji potrzebujących łącznie około 3 mln ton surowca.

Przedstawiciele rządów Polski i Japonii podpisali w ubiegłym roku memorandum o współpracy w obszarze technologii „czystego węgla”, w szczególny sposób uwzględniające gazyfikację węgla. Enea i Mitsubishi Hitachi Power Systems na początku tego roku złożyły w Urzędzie Ochrony Konkurencji i Konsumentów wniosek w sprawie utworzenia nowego wspólnego przedsiębiorcy, który ma się zająć projektem budowy „największej na świecie” elektrowni opartej na technologii bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym obiegiem gazyfikacji węgla przy kopalni Bogdanka, na 500 MW. Widać z tego, że plany w tym zakresie są realne.

Co jednak z wadami? Po pierwsze – nadal wykorzystujemy w ten sposób paliwa kopalne, związane z emisją CO2 do atmosfery, tylko trochę mniej na jednostkę wytworzonej energii, dzięki zwiększeniu efektywności wykorzystania surowca. Możemy spróbować połączyć produkcję energii z wychwytywaniem dwutlenku węgla, jednak to znacząco zwiększyłoby koszty i zmniejszyło efektywność (technologia CCS nadal nie jest w pełni rozwinięta). Po drugie nie unikamy w żaden sposób wszystkich negatywnych skutków dla środowiska, jakie niesie ze sobą wydobycie zarówno węgla kamiennego, jak i brunatnego. W dodatku naziemne zgazowanie węgla nadal jest mało opłacalne. Wymaga stworzenia rozbudowanej i kosztownej infrastruktury. Można by spekulować o opłacalności tego rozwiązania w przypadku znaczącego wzrostu cen uprawnień do emisji, gdyby nie fakt, że już teraz bardziej korzystne jest wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych. 

Innymi słowy, wiara w rolę zgazowania węgla, w to, że w przyszłości będziemy mieć elektrownie na gaz z węgla, a produkowany w ten sposób wodór w większej skali zasili transport wodorowy, jest błędem. Możliwe, że będzie wykorzystywane, szczególnie na potrzeby przemysłu chemicznego, ale jego rola w energetyce i transporcie będzie raczej marginalna.

Źródła:

http://jasnet.pl/?m=publicystyka&id=52071
https://www.tvp.info/46925507/prezes-pgg-zaawansowane-technologie-szansa-obrony-wegla
https://forsal.pl/artykuly/1430300,nowoczesne-gornictwo-dba-o-klimat-zgazowanie-wegla.html
https://www.nik.gov.pl/plik/id,9885,vp,12176.pdf
http://zielonasiec.pl/wp-content/uploads/FoEI_Fuelling_the_Fire_July2016_FinalReport_ISBN.pdf
https://repozytorium.ka.edu.pl/bitstream/handle/11315/24646/WOJCIESZAK_Kwestia_podziemnego_zgazowania_wegla_w_polsce_2018.pdf
https://www.gov.pl/web/aktywa-panstwowe/rada-ministrow-przyjela-program-dla-sektora-gornictwa-wegla-brunatnego-w-polsce
https://www.gov.pl/web/aktywa-panstwowe/program-dla-sektora-gornictwa-wegla-kamiennego-w-polsce
https://www.wnp.pl/gornictwo/polsko-japonskie-memorandum-ws-technologii-czystego-wegla,340020.html
https://www.money.pl/gospodarka/enea-laczy-sily-z-mitsubishi-hitachi-chca-wybudowac-blok-na-zgazowany-wegiel-w-bogdance-6466917753898625a.html

Input your search keywords and press Enter.