RESEARCH REPORTS MINING AND ENVIRONMENT Kwartalnik Quarterly 1/2012

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE GIG GÓRNICTWO I RODOWISKO RESEARCH REPORTS MINING AND ENVIRONMENT Kwartalnik Quarterly 1/2012 Krystyna Czaplicka-Kolarz, Anna liwiska *, Jerzy widrowski * ALTERNATYWNE OBNIENIE EMISJI GAZÓW CIEPLARNIANYCH W CYKLU YCIA BLOKU IGCC PRZEZ USUWANIE DWUTLENKU WGLA LUB/I ZAGOSPODAROWANIE METANU W KOPALNI WGLA KAMIENNEGO Streszczenie W artykule przedstawiono analiz potencjalnych korzyci dla rodowiska, jakie płyn z wykorzystania CH 4 w kopalniach wgla kamiennego, w cyklu ycia systemu: kopalnia blok gazowo-parowy zintegrowany ze zgazowaniem wgla (ang. Integrated Gasification Combined Cycle IGCC). Nastpnie wyniki porównano z moliwymi korzyciami osigalnymi wskutek wychwytywania CO 2. W perspektywie całego cyklu istnienia bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem wgla najwaniejsze s nastpujce czynniki: emisja CO 2, sprawno wytwarzania energii elektrycznej i wielko zuycia wgla. Zastosowanie układu wychwytywania CO 2 przyczynia si do zmniejszenia potencjału cieplarnianego w cyklu ycia, a w konsekwencji do obnienia jego sprawnoci. W rezultacie nastpuje wzrost oddziaływania na rodowisko we wszystkich pozostałych kategoriach wpływu, szczególnie zwizanych z wyczerpywaniem si paliw kopalnych. Zagospodarowanie CH 4 w kopalni, szczególnie z układów wentylacyjnych, moe przyczyni si do poprawy oddziaływania systemów energetycznych na rodowisko, chocia w porównaniu do sekwestracji w znacznie mniejszym stopniu. W przeciwiestwie do sekwestracji, zagospodarowanie CH 4 nie wpływa na zwikszenie oddziaływania w innych kategoriach. Mimo to moe wiza si z dodatkowymi korzyciami w postaci zysków ze sprzeday produktów ubocznych omawianego procesu energii elektrycznej i ciepła. Alternative decrease of greenhouse gas emissions in the life cycle of the IGCC through carbon dioxide removal or/and methane management in hard coal mines Abstract The article presents the analysis of potential advantages for the environment related to the use of CH 4 in hard coal mines in the life cycle system: mine Integrated Gasification Combined Cycle Plant IGCC. Next the results were compared with the possible benefits accessible due to CO 2 capture. In the perspective of the whole cycle of existence of the integrated gasification combined cycle block most important are the following factors: CO 2 emissions, efficiency of electric energy generation and coal consumption quantity. The application of the CO 2 capture system contributes to the decrease of the greenhouse potential in the life cycle and in consequence to the reduction of its efficiency. As a result follows the growth of impact on the environment in all remaining impact categories, particularly connected with fossil fuels exhaustion. CH 4 management in the mine, especially from ventilation systems, can contribute to the improvement of impact of energy systems on the environment, though in comparison with sequestration to a considerably smaller extent. In contradiction to sequestration, CH 4 management does not influence the increase of impact in other categories. In spite of this it can be connected with additional advantages in the form of profits from the sale of by-products of the discussed process electric energy and heat. Główny Instytut Górnictwa 17

2 Mining and Environment 1. WPROWADZENIE Uwzgldniajc wymogi bezpieczestwa energetycznego Polski, a szczególnie załoenia Polityki Energetycznej do 2030 roku (2009), przewiduje si pozyskiwanie znacznej czci energii elektrycznej z wgla. Pojawiajce si kolejne wymagania: redukcja emisji, planowane zaostrzenie restrykcji emisyjnych przed 2050 r., zwikszenie opłat z tego tytułu oraz prawdopodobne obnienie limitów emisji CO 2, wymuszaj na producentach energii wdroenie technologii sekwestracji CO 2. S to jednak decyzje trudne i bardzo dyskusyjne zarówno w Polsce, jak i na wiecie. Do 2015 r. planuje si w naszym kraju uruchomienie instalacji pilotaowej i demonstracyjnej w elektrowni Bełchatów [27 28 TWh energii elektrycznej z roczn emisj 29,5 mln ton CO 2 (1076 kg/mwh)] 1. Wychwytywanie CO 2 wydaje si najbardziej osigalnym sposobem spełnienia wymogów dotyczcych emisji gazów cieplarnianych w Polsce z sektora energetyki wglowej. Jednak zgodnie z wynikami analiz (Meier 2002), długoterminowe planowanie struktury wytwarzania energii i tworzenie polityki energetycznej pastwa powinno odbywa si na podstawie wyników oceny cyklu ycia od wydobycia wgla do zagospodarowania odpadów. Sekwestracja CO 2 jest czsto przedmiotem analiz cyklu ycia (Waku i in. 1995; Reuther 2004; Hondo 2005; Weisser 2007; Odeh, Cockerill 2007, 2008; Hertwich i in. 2008; Modahl i in. 2009; Suebsiri, Manuilova, Wilson 2009; Schreiber, Zapp, Kuckshinrichs 2009; Korre, Nie, Durucan 2009, 2010; Wu i in. 2011). Niedawno został opublikowany przegld rónych sposobów oceny rodowiskowej sekwestracji (Marx i in. 2011). Jednoczenie z punktu widzenia cyklu ycia, zagospodarowanie CH 4 uwalnianego w trakcie wydobycia wgla, to dodatkowy, a czsto pomijany potencjał obnienia efektu cieplarnianego energetyki wglowej. Wyniki analiz przeprowadzonych w cyklu ycia elektrowni wglowych pokazuj, i bardzo istotna cz oddziaływania i emisji gazów cieplarnianych jest zwizana włanie z wydobyciem wgla. W polskich kopalniach wikszo wydobywanego wgla pochodzi z pokładów metanowych. Emisja CH 4 zwiksza si w wyniku eksploatowania pokładów wgla połoonych coraz głbiej. Obecnie wydobycie tony wgla powoduje emisj ponad 10 m 3 CH 4, podczas gdy dziesi lat wczeniej wynosiła ona około 6,5 m 3. Wzrasta zatem znaczenie zagospodarowania CH 4 z kopal. Obecnie jedynie 20% CH 4 wydzielajcego si w cigu roku w polskich kopalniach jest wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej, ciepła i chłodu. Pozostała cz jest emitowana do powietrza. Jedn z przyczyn tego zjawiska jest niska zawarto CH 4 w powietrzu wentylacyjnym, która utrudnia jego wykorzystanie (Somers, Schultz 2008). Wane jest równie ryzyko zwizane z prognozami pozyskania CH 4 w przyszłoci. liwiska i Czaplicka-Kolarz (2012) przeprowadziły analiz korzyci dla rodowiska wynikajcych z wykorzystania CH 4 w kopalniach wgla kamiennego w cyklu ycia rónych systemów energetycznych. W niniejszym artykule dokonano takiego porównania dla bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem wgla (IGCC). Potencjalne korzyci przyrównano do korzyci osigalnych w wyniku wy

3 Górnictwo i rodowisko chwytywania CO 2. Nastpnie, przedstawiono analizowany system energetyczny instalacj IGCC oraz procesy uwzgldnione w cyklu ycia, w tym róne sposoby zagospodarowania CH 4 z procesu wydobycia wgla. Załoono take róne scenariusze, łczce zagospodarowanie CH 4 z kopal ze stosowaniem lub nie technologii CCS w instalacjach IGCC. Analiza cyklu ycia (LCA) uwzgldniajca całe łacuchy technologiczne od wydobycia wgla, poprzez wytwarzanie energii elektrycznej, łcznie z ocen emisji do rodowiska, umoliwia prowadzenie dyskusji zgodnej z tytułem niniejszego artykułu. 2. ZAKRES I METODYKA ANALIZY W niniejszym artykule poddano analizie oddziaływanie zagospodarowania CH 4 w kopalni na rodowisko dwóch wariantów systemów IGCC. W jednym z nich system został doposaony w instalacj wychwytywania CO 2. Naley doda, e okrelenie: system IGCC bdzie obejmowa cały cykl ycia systemu energetycznego poczwszy od wydobycia wgla, poprzez wytwarzanie elektrycznoci, koczc na zagospodarowaniu odpadów. Przeprowadzajc analiz (rys. 1) uwzgldniono m.in.: wydobycie wgla (w tym emisj i/lub zagospodarowanie CH 4 ), transport wgla do elektrowni, funkcjonowanie elektrowni IGCC (w tym zgazowanie, oczyszczanie gazu i wytwarzanie energii elektrycznej), zagospodarowanie odpadów. metan CH 4 CO 2 Zagospodarowanie gazu kopalnianego Granice systemu Energia uyteczna wgiel w złou WEJCIE: Woda Powietrze Amoniak Selexol Wydobycie i transport wgla IGCC (zgazowanie, oczyszczanie gazu i produkcja energii elektrycznej) Odpady Usuwanie CO 2 Badania obejmowały take procesy wytwarzania niezbdnych materiałów i surowców. Zagospodarowanie odpadów Energia elektryczna Emisje Sprony CO 2 Emisje ze składowania Ponowne uycie odpadów (emisje uniknite) )*#!+!##!##!!,#-! " # #! 19

4 Mining and Environment Blok IGCC zostanie rozpatrzony w dwóch wariantach, tzn. łcznie z CCS oraz bez tego procesu. Analizy wstpne wykazały, e w przypadku sekwestracji najistotniejsze z punktu widzenia LCA s operacje zwizane z wychwytem CO 2, regeneracj rozpuszczalnika oraz spraniem strumienia CO 2. Powysze elementy łacucha technologii zostały wzite pod uwag w dalszej analizie. Odległoci transportu i głboko zatłaczania CO 2 s obarczone du niepewnoci, zwizan z: wyborem miejsca składowania oraz sposobem przesyłu, zatłaczania i składowania. W niniejszej analizie nie brano ich pod uwag. Przyjto jedynie cinienie sprania CO 2 w wysokoci 15,3 MPa. Jako jednostk funkcjonaln analiz przyjto natomiast ilo energii elektrycznej netto, a rezultaty analiz przeliczono na 1 MWh. Jednym z głównych celów przeprowadzonych analiz była identyfikacja najwaniejszych kwestii rodowiskowych zwizanych ze zwikszeniem wykorzystania CH 4 w kopalniach. Wykorzystano analiz porównawcz rónych teoretycznych scenariuszy zagospodarowania CH 4 w kopalni, a obliczone potencjalne korzyci przyrównano do skutków sekwestracji w elektrowni IGCC. Załoenia rozpatrywanych scenariuszy zostan omówione w osobnym rozdziale, w dalszej czci niniejszego artykułu. W trakcie analiz LCA korzystano z zalece, które zostały zawarte w normach (ISO 14040:2009; ISO 14044:2009). Ich ocena przebiegała w czterech etapach: (1) definicja celu i zakresu, (2) analiza wej i wyj (zbieranie danych), (3) ocena wpływu, (4) interpretacja. Analizy przeprowadzono przy uyciu programu SimaPro v.7.3. Zastosowano trzy róne metody oceny wpływu, a wród nich IPCC 2007 GWP 100a, Ekowskanik 99 i ReCiPe Pierwsza metoda IPCC 2007 GWP 100a została opracowana przez Midzynarodowy Zespół ds. Zmiany Klimatu (IPCC). Wykorzystano w niej współczynniki zmian klimatycznych zdefiniowane przez IPCC, odnoszce si do oddziaływania w cigu 100 lat. Metoda słuy ocenie pojedynczej kategorii wpływu rodowiskowego, wywołanego przez badany system obliczenie emisji gazów cieplarnianych (GHG) w całym cyklu ycia. Dwie pozostałe metody, tj. Ekowskanik 99 i ReCiPe 2008 słu do kompleksowej oceny szkód w rodowisku, ujmujc: zdrowie ludzkie, rónorodno gatunkow ekosystemów i zasoby surowców nieodnawialnych. Ekowskanik 99 jest metod powszechnie stosowan (Czaplicka-Kolarz, red. 2002; DiMaria, Saetta, Leonardi 2003; Czaplicka-Kolarz, ciko, red. 2004; DiMaria, Fantozzi 2004; Grammelis, Skodras, Kakaras 2006; Kleiber, red. 2011) i obejmuje ocen wikszoci aspektów oddziaływania na rodowisko. ReCiPe 2008 został utworzony niedawno w celu ulepszenia metodologii analiz cyklu ycia. Czytelnikowi zainteresowanemu metodyk Ekowskanika 99 i ReCiPe 2008 poleca si materiały ródłowe (Goedkoop, Spriensma 2000; Goedkoop, Heijungs i in. 2009). 20

5 Górnictwo i rodowisko.#/ #!!!! 01!233405$ 647!89$+.:!" ;! 1 ; #$%#& 01!2334 5$6 5!/<= ;>;! )!># ;*!!! )!># (<= ; (!#!/<= (!/!!!!/<= ;>1 ;!?! 1!/ 1<= 1<=?! ;!&1 1<=!/!" # 1<=$ ;,!! ;, % & ( $!! Potencjalna szkoda obliczona, jako wynik analizy za pomoc metod Ekowskanik 99 i ReCiPe 2008, jest wyraona w punktach (Pt). Jeden punkt reprezentuje tysiczn cz rocznych szkód w rodowisku, które powoduje jeden mieszkaniec Europy. 3. ZBIERANIE DANYCH 3.1. Elektrownia IGCC Zbieranie danych naley do najtrudniejszych elementów analizy. W niniejszym rozdziale przedstawiono najwaniejsze rezultaty. Emisja oraz zuycie surowców i materiałów zwizanych ze zgazowaniem wgla, produkcj energii elektrycznej i wychwytywaniem CO 2, w analizowanej elektrowni IGCC, zostały zaczerpnite z raportu U.S. DOE (2007). Raport ten zawiera spójne i zbilansowane dane projektowe dla rónych czystych technologii wglowych oraz obszerny opis projektowanych instalacji. W tabeli 2 przedstawiono wybrane najistotniejsze dane. 21

6 Mining and Environment A! /! #!+!# #!# #!!,#-!!!!!-- -#B $" '$#()*+, -. (+ - &/. #0+ 1-.( &&#( CD$$ E69 FG G6 CD$$$$" E9H HHF HFH!" Analizowany blok wyposaony jest w nastpujce sposoby redukcji emisji: HCl, NH 3, PM s usuwane w skruberze, COS ulega konwersji do H 2 S w reaktorze hydrolizy COS, a gazy kwane s usuwane w rozpuszczalniku Selexol. Rozpuszczalnik ten, stosowany jako absorbent, jest mieszanin eteru dimetylowego i glikolu polietylenowego. Ekotoksyczno rozpuszczalnika jest niewielka w skali oddziaływania całej instalacji, a rozpuszczalnik jest biodegradowalny (Kohl, Nielsen 1997). Na potrzeby analizy załoono, e produkcja Selexolu jest reprezentowana przez rednie oddziaływanie rodowiskowe, wynikajce z produkcji rozpuszczalników organicznych. W projekcie instalacji uwzgldniono usuwanie rtci na złou wgla aktywnego. Przed spaleniem w turbinie gazowej, oczyszczony ze zgazowania gaz jest rozcieczany azotem w celu obnienia emisji tlenków azotu. Gazy kwane zaabsorbowane w rozpuszczalniku Selexol s kierowane do instalacji Clausa, gdzie prowadzony jest odzysk siarki. Powstajca w formie produktu ubocznego siarka, była modelowana jako emisja uniknita. W analizach wykorzystano dodatkowe dane z bazy danych ecoinvent (v.2), odnoszce si do transportu oraz zagospodarowania odpadów (ulu i odpadu wgla aktywnego zanieczyszczonego rtci). W instalacji IGCC CCS CO 2 usuwany jest w drugiej kolumnie absorpcyjnej zraszanej równie rozpuszczalnikiem Selexol. Desorpcja gazu nastpuje dziki ogrzaniu rozpuszczalnika. Wychwycony gaz jest sprany i kierowany do składowania, a zregenerowany rozpuszczalnik po uzupełnieniu strat kierowany do kolumn absorpcyjnych. Wychwytywanie CO 2 ze strumienia gazu powoduje wzrost zuycia energii elektrycznej, potrzebnej do regeneracji rozpuszczalnika i sprania CO 2, w rezultacie spadek sprawnoci elektrowni. W elektrowni o niszej sprawnoci, wyprodukowanie takiej samej iloci energii elektrycznej wymaga wikszego zuycia wgla. Emisja tlenków siarki, azotu i pyłów, zgodnie z cytowanym ju wczeniej raportem U.S. DOE (2007), jest podobna dla obydwu rozwaanych przypadków, a skuteczno usuwania CO 2 wynosi 90% Wykorzystanie metanu w kopalni wgla kamiennego Cykl ycia bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem wgla (IGCC), poza etapami opisanymi w poprzednim rozdziale, obejmuje m.in. emisj i inne oddziaływania zwizane z wydobyciem wgla kamiennego, w tym emisj i zagospodarowanie CH 4. Poniej omówiono szczegółowo rodzaj danych i załoenia przyjte w przeprowadzanej analizie wariantowej. 22

7 Górnictwo i rodowisko W y d o b y c i e i t r a n s p o r t w g l a w b a z i e e c o i n v e n t W celu utworzenia procesu jednostkowego Wydobycie i transport wgla przystosowano do polskich warunków proces znajdujcy si w bazie danych ecoinvent (ang. hard coal, at mine/eeu). Baza ecoinvent jest czci stosowanego do oblicze LCA programu SimaPro. W bazie danych ecoinvent procesy wydobycia wgla obejmuj nastpujce etapy: budowy kopalni i infrastruktury, funkcjonowania kopalni, transportu wgla do miejsc składowania oraz z miejsc składowania do miejsc uytkowania (elektrowni). Proces zwizany z budow kopalni i infrastruktury w bazie ecoinvent został stworzony na podstawie danych dla jednej kopalni. W procesie wzito pod uwag: ilo i transport materiałów konstrukcyjnych, materiałów do budowy maszyn, materiałów wybuchowych, zuytej energii elektrycznej oraz wykorzystanie terenu pod infrastruktur. Ze wzgldu na ywotno maszyn załoono 30 lat pracy kopalni wydobywajcej 1 mln ton wgla rocznie. Nie przewidziano emisji, poza emisj ciepła odpadowego do powietrza. Jest to proces, który ma istotny wpływ na całkowite oddziaływanie wydobycia (ok. 10% całkowitego oddziaływania funkcjonujcej kopalni). Proces funkcjonowania kopalni i wydobycia wgla w bazie danych ecoinvent zawiera dane urednione dla Europy rodkowej i Wschodniej (EEU). W tabeli 3 przedstawiono podsumowanie oddziaływa zwizanych z funkcjonowaniem kopalni..!?! : #!,# -!! B--,#!* # :9EF ;*/!!! #(B I9F1+H 9E 1# 9GH6 9::! # 9H:G!! #! E 9:F3 9:FH 1$KG # 69 1/!!,*:µ # 9: 1 LM : 5 9NKG O 9$ + 9' + 9' O 9@9N9!9"9"AG + 9; O Proces eksploatacji kopalni obejmuje równie transport wydobytego wgla do miejsc składowania, pylenie z ładunku i rozładunku oraz emisj ze składowania wgla do wody. W bazie danych nie uwzgldniono natomiast zagospodarowania CH 4 z kopal, w całoci jest on emitowany do powietrza. W obliczeniach przeprowadzonych w ramach niniejszej pracy skorygowano najwaniejsze elementy zwizane z emisj i wykorzystaniem CH 4, transportem wgla i zuyciem energii elektrycznej. Szczególn uwag powicono zagadnieniom zwizanym z CH 4 i wpływem jego wykorzystania w kopalni na ocen cyklu ycia systemów wytwarzania energii elektrycznej. Szczegóły dotyczce zakładanych sposobów wykorzystania CH 4 w kopalni zostały omówione w nastpnym rozdziale. 23

8 Mining and Environment S c e n a r i u s z e e m i s j i i z a g o s p o d a r o w a n i a m e t a n u w k o p a l n i W ramach niniejszego artykułu przeanalizowano drogi, jakimi CH 4 jest uwalniany w kopalni oraz sposoby zapobiegania jego emisji. CH 4 z wgla kamiennego rozdziela si zazwyczaj na cztery strumienie: S 1 CH 4 wydzielajcy si z pokładu do wyrobiska i odprowadzany z powietrzem wentylacyjnym (ródło szkodliwej emisji), S 2 CH 4 odprowadzany systemami odmetanowania (moliwy do energetycznego wykorzystania), S 3 CH 4 adsorbowany w porach wgla wydobywanego na powierzchni (wydzielajcy si w dalszych fazach obróbki i bdcy ródłem szkodliwej emisji), S 4 CH 4 pozostajcy w złou. S 2. W prezentowanej analizie uwzgldniono jedynie dwa pierwsze strumienie S 1 oraz Energetyczne wykorzystanie metanu zawartego w powietrzu wentylacyjnym S 1 Na przykładzie komercyjnych reaktorów VOCSIDIZER obliczono, e energia elektryczna moe by uzyskiwana z powietrza wentylacyjnego ze sprawnoci przekraczajc 20%. Reaktory VOCSIDIZER opracowane przez MEGTEC Systems (Australian ; o mocy 6 MW el, były wykorzystywane w elektrowni WestVAMP w BHP Billiton Illawarra (Australia, 2007 r.), która spalała m 3 /h powietrza wentylacyjnego o steniu CH 4 wynoszcym 0,9%. Projektowane s równie reaktory katalityczne. CSIRO opracował prototypowy reaktor VAMCAT (ang. ventilation air methane catalytic turbine) o mocy 25 kw el do spalania powietrza wentylacyjnego o zawartoci CH 4 0,94% ( VAMCAT...). Objto czystego CH 4 w powietrzu wentylacyjnym, wyemitowana w 2007 r. w Polsce wynosiła 610 mln m 3. Wskazana byłaby jednak neutralizacja CH 4 (utlenianie bez wytwarzania energii uytecznej) do CO 2. Najkorzystniejszym wariantem byłoby wykorzystanie energii chemicznej CH 4 do produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Podobnie jak w przypadku reaktora VOCSIDIZER, załoono sprawno wytwarzania energii elektrycznej z powietrza wentylacyjnego w wysokoci 20%. Energetyczne wykorzystanie metanu z odmetanowania S 2 W przeprowadzonych analizach załoono uproszczony model wykorzystania gazu z odmetanowania, tj.: spalanie w gazowym silniku kogeneracyjnym (Skorek i in. 2004) o teoretycznej sprawnoci cieplnej wynoszcej 46,2% i elektrycznej 38,4%. W obliczeniach przyjto, i rzeczywista sprawno cieplna jest nisza, gdy zapotrzebowanie na ciepło z kogeneracji wystpuje jedynie przez pół roku. Ujta w analizach kopalnia wgla kamiennego wytwarza trzy produkty: wgiel, energi elektryczn i ciepło. W zwizku z tym konieczne było przyjcie załoe metodycznych dla rozdziału obcie rodowiskowych, pomidzy koprodukty, tzw. alo- 24

9 Górnictwo i rodowisko kacji. Zastosowano opisan w literaturze metod poszerzania systemu (Weidema 1993, 2003; Azapagic, Clift 1999; Weidema, Frees, Nielsen 1999; Curran, Mann, Norris 2001, 2005). Polega ona na modelowaniu ciepła i energii elektrycznej jako uniknitego obcienia dla rodowiska, wystpujcego w trakcie procesów spalania wgla w elektrociepłowniach wglowych. Podejcie uniknitego obcienia, podobnie jak w przypadku uniknitej emisji, zdefiniowanej w Ustawie z dnia 22 grudnia 2004 r. o handlu uprawnieniami do emisji do powietrza gazów cieplarnianych i innych substancji, polega na pomniejszaniu szkód wyrzdzonych w rodowisku przez system lub proces, o szkod, jaka powstałaby z instalacji powszechnie stosowanych do wytwarzania okrelonego produktu, a która, dziki zastosowaniu nowej (analizowanej) instalacji lub rozwizania technicznego, nie powstała. Zało enia wariantów Podsumowujc wyniki przeprowadzonych analiz, stwierdzono, e najwiksze prawdopodobiestwo wykorzystania CH 4 jest z systemów odmetanowania. Wynika to z wysokiego stenia CH 4 w gazie z odmetanowania (ok. 50%) i wartoci opałowej rzdu 25 MJ/m 3. Pomimo korzyci rodowiskowych i ekonomicznych, jedynie 60% CH 4 ze stacji odmetanowania jest w Polsce wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej i ciepła/chłodu. Pozostałe 40% jest emitowane do powietrza atmosferycznego. Ze wzgldu na due iloci CH 4 z układów wentylacyjnych, ciekawe i warte rozwaenia s korzyci płynce z jego wykorzystania. Powietrze wentylacyjne z uwagi na bezpieczestwo zawiera niewielkie iloci CH 4 (0 0,75%), dziki czemu jego wykorzystanie napotyka bariery. Istnieje wiele opracowa dotyczcych moliwoci wykorzystania CH 4 z powietrza wentylacyjnego (Energy from ; Somers, Schultz 2008; Nawrat, Kuczera 2011). Wymienia si w nich: spalanie gazu po zwikszeniu koncentracji CH 4, uzyskanej przez zatanie lub mieszanie z gazem z odmetanowania, wykorzystanie w kotłach wglowych, jako powietrze nadmuchowe, spalanie w katalitycznym i termicznym przepływowym reaktorze rewersyjnym. Wielko i sposób wykorzystania CH 4 s uzalenione od wielu czynników, m.in. składu i iloci gazu, stabilnoci strumienia, wzgldów ekonomicznych oraz analizy ryzyka. Dla uzyskania odpowiedzi na pytanie w jakim stopniu zagospodarowanie CH 4 w kopalni wpływa na cykl ycia systemu energetycznego (na przykładzie instalacji IGCC), załoono cztery teoretyczne scenariusze. Rozwaano w nich trzy moliwoci x, y, z: x emisja CH 4, y spalanie CH 4 w pochodni (lub neutralizacja CH 4 z powietrza wentylacyjnego), z spalanie CH 4 ukierunkowane na produkcj energii uytecznej. Na podstawie wymienionych wyej moliwoci x, y, z zbudowano warianty scenariuszy: A1, A2, A3, A4 zaprezentowane w tabeli 4. 25

10 Mining and Environment 2 #!!!! 0!,#47!89$+.: '3 : E G %/( #(!#!P FEQ$KG!!#- EIQ$KG!:Q!!#! - FEQ$KG!!#- EIQ$KG!:Q!!#!!# *- 1$KG!,- :Q$KG!!#- :Q$KG!!#! - :Q$KG!!#- :Q$KG!!# #*- 1$KG!,- :Q$KG!!#- :Q$KG!!#!!!!#!<?Q- 1$KG!,- Ze wzgldu na wysoki potencjał cieplarniany CH 4, emisja kadego jego kilograma, po przeliczeniu na emisj gazów cieplarnianych, wynosi 21 kg ekwiwalentnego dwutlenku wgla (kg CO 2 eq). Dziki spalaniu CH 4 w pochodni, do atmosfery zamiast CH 4 emitowany jest CO 2 o znacznie niszym potencjale cieplarnianym. Ze stechiometrii reakcji wynika, e spalenie 1 kg CH 4 powoduje emisj 2,75 kg CO 2. W zwizku z tym w miejsce 21 kg CO 2 eq, emitowane jest 2,75 kg CO 2 eq. W pochodni osigana jest redukcja emisji gazów cieplarnianych o 87%. Jeli spalanie CH 4 jest zintegrowane z produkcj energii elektrycznej lub cieplnej, poza korzyciami wynikajcymi z mniejszego potencjału cieplarnianego dwutlenku wgla, dodatkowe korzyci dla rodowiska wynikaj z uniknitej emisji w przemy- le energetycznym zwizanej z zastpieniem CH 4 innymi paliwami kopalnymi (Staczyk i in. 2009). W celu dokonania analizy wpływu zagospodarowania CH 4 na rodowisko, przyjto cztery hipotetyczne warianty jego zagospodarowania, bdce kombinacj opisanych procesów (liwiska, Czaplicka-Kolarz 2012). Dla wariantu bazowego, oznaczonego symbolem A, przyjto stan zagospodarowania CH 4 w 2007 r. w Polsce. Załoenia czterech pozostałych wariantów przedstawiono w tabeli 4. W tabeli 5 przedstawiono bilans pomidzy CH 4 emitowanym, spalanym w pochodni (lub neutralizowanym w inny sposób) a wykorzystywanym do produkcji energii uytecznej. Bilans sporzdzono przy załoeniu, e całkowita ilo CH 4 wynosi 7,59 g, dla kadego kilograma wydobytego wgla, w tym 2,29 g pochodzi z systemów odmetanowania. 26

11 Górnictwo i rodowisko 4 L #!! 9! #/! # $KG&#!!#!,#7!89$+.: 3(( 2 1$KG F9:G H9E $KG $A #* F9:G H9E $KG!# :9GH :9GH I9H3 R * W tym 2,29 g spalanego w silniku kogeneracyjnym i 5,30 g wykorzystywane ze sprawnoci 20%. Obliczenia wykorzystane do scenariuszy zostały wykonane w oparciu o załoenie, e w cigu roku wydobyto 83 mln ton wgla kamiennego. Dla obydwu analizowanych systemów, tj. IGCC i IGCC CCS, przeprowadzono wariantow ocen cyklu ycia, zakładajc opisane scenariusze wykorzystania CH 4, w etapie wydobycia wgla. 4. REZULTATY OCENY CYKLU YCIA 4.1. Oddziaływanie w cyklu ycia układu IGCC i wpływ wychwytywania CO 2 na rodowisko naturalne W tabeli 6 przedstawiono wyniki analizy cyklu ycia w rónych kategoriach wpływu. 5!!!!$A!$> 01! $ 64 &@ -!!#" -".(1 #$%#& 6 6 ' 01!2334 :69:HH :E9:3E: 5!/<= 9FE 9E:I )!># 9G 9HH )!># ;! E9F:H G9:: :9F ; 69I:GG 9:6IG F9F!/<= 9IE 96I!! E9EI1+H G9F1+H 1<= 9G6 9H3 J<= ;!&1!" 9:63E :9: 9I # 9IIG 93HI6 ; 9EE 9EF G9HG! G9H:GI H9EH3 H9EF 05$64 39:I I9H6I ;>;! ( E696IG :9:E3 ;*!!! F9H61+H I931+H (<= ;! 9:FGG 9:3IG E393I (!# 9F 9I :9G (!/! :9H:E6 :9IHG!/<= 9EI 9GG ;>1 E9GH3 93: ;!?! 9:H 9:I 1!/ :9:1+H :9E:1+H 1<=?! 9 9E 1<=!/ 1 :9H1+H E9II :961+H :9EF 1<=$ H9E1+6 F9:31+6 5,! 9II 9EGIH!,% & 9H3F 9II (' 9EG3 9G:G $ ; 9:3 9 G69I! G69IE HF96H6 HF96F 27

12 Mining and Environment Analiz porównawcz przeprowadzono dla dwóch układów IGCC w celu okrelenia, w jaki sposób wychwytywanie CO 2 zmienia oddziaływanie na rodowisko. Zastosowano dwie metody oceny wpływu: Ekowskanik 99 i ReCiPe 2008, a przyjt jednostk funkcjonaln był 1 MWh energii elektrycznej przekazywanej do sieci elektroenergetycznej. Wystpowanie najwikszych szkód w rodowisku stwierdzono w obszarze zmian klimatycznych, emisji nieorganicznych substancji i wyczerpywania paliw kopalnych, jednak zalenie od zastosowanej metody, waga poszczególnych problemów jest zrónicowana. W Ekowskaniku 99 najwikszy nacisk kładzie si na zmiany klimatyczne, podczas gdy wyniki ReCiPe 2008 wskazuj raczej na wyczerpywanie paliw kopalnych, jako na najwikszy problem rodowiskowy. W przypadku metody Ekowskanik 99 prawie 70% obliczonych szkód wystpuje w kategorii Zdrowie ludzkie. W przypadku ReCiPe 2008, szkody dla zdrowia ludzkiego w wyniku zmian klimatu i bdce konsekwencj wyczerpywania paliw kopalnych s podobnej wielkoci. W tabeli 6 porównano szkody rodowiskowe dla przypadków z wychwytem CO 2 (IGCC CCS) oraz bez (IGCC). Usuwanie CO 2 powoduje zmniejszenie sumarycznego wpływu na rodowisko o 20 30%, a rezultaty kocowe otrzymane metodami Ekowskanik 99 i ReCiPe 2008 s zblione. Wynosz one odpowiednio 27 i 24%. Redukcja ta jest zwizana wyłcznie ze znacznym zmniejszeniem potencjału zmian klimatycznych, a wychwytywanie CO 2 powoduje wzrost oddziaływania na rodowisko we wszystkich pozostałych kategoriach wpływu, co jest powodowane spadkiem sprawnoci elektrowni. Zmniejszenie całkowitego wpływu na rodowisko naley interpretowa ostronie. Wynika to czciowo z przyjtych w metodach współczynników waenia dla globalnego ocieplenia i zuboenia paliw kopalnych. Porównujc obydwie metody oceny: Ekowskanik 99 i ReCiPe 2008, mona stwierdzi, i w drugiej z nich wiksz wag przykłada si do wyczerpywania zasobów naturalnych ni do szkód dla zdrowia ludzkiego. Jednoczenie, analizy przeprowadzone przy uyciu obydwu metod, prowadz do podobnych wniosków i pozwalaj zaobserwowa podobne tendencje w otrzymywanych rezultatach. Zauwaalna rónica trendu wystpuje dla kategorii Ekosystemy, poniewa w ReCiPe 2008 wprowadzono kategori wpływu Zmiany klimatyczne Ekosystemy. Zaobserwowane rónice sprawiaj jednak, e omawiane metody nie s porównywalne, gdy ich twórcy kład nacisk na inne kwestie. Istnieje due prawdopobiestwo, e zmiany zagregowanego ekowskanika, a wic wyniki oceny technologii wykonane za pomoc metod ReCiPe 2008 i Ekowskanik 99, mog by róne. W tabeli 7 przedstawiono szczegółowe wyniki analiz emisji gazów cieplarnianych obliczone za pomoc metody IPCC 2007 GWP 100a i wyraone w kg CO 2eq /MWh el. 71#/!DKD!*#!+!##!# #!!,#C$$ID :)-"-%A1IR.(1# 8( 93: 6;6 #. & /. 3= 3: " %.( <1- & 6 <1- CD$$ 3E )*+ CD$$+$$" GG *,-. 6G: * Obliczenia wykonano z wykorzystaniem programu SimaPro. 28

13 Górnictwo i rodowisko Zaprezentowane wyniki wskazuj, e w cyklu ycia elektrowni IGCC w rezultacie wychwytywania CO 2, moliwa do osignicia jest znaczna redukcja emisji gazów cieplarnianych. W przypadku instalacji bez oczyszczania gazu z CO 2, wikszo emisji gazów cieplarnianych wystpuje w samej elektrowni, jako rezultat emisji spalin. Pozostała cz emisji wystpuje głównie podczas wydobycia wgla w kopalni. Proporcja ta ulega zmianie w cyklu ycia elektrowni doposaonej w instalacj wychwytywania dwutlenku wgla, w której mniej ni połowa gazów cieplarnianych jest emitowana bezporednio w elektrowni, a pozostała cz powstaje na etapie wydobycia wgla. W tym wypadku perspektywa cyklu ycia jest szczególnie istotna dla uniknicia zanienia wyniku. Włczenie etapu wydobycia wgla do analiz sprawia, e redukcja emisji gazów cieplarnianych w cyklu ycia jest mniejsza ni zakładana i wynosi około 70%. Naley zatem przyj ogóln zasad, e korzyci wynikajce z zastosowania technologii niskoemisyjnych, np. czystych technologii wglowych oraz odnawialnych ródeł energii, powinny by oceniane w całym cyklu ycia. Wie si to z faktem, i wzgldnie istotna cz oddziaływa wystpuje zazwyczaj poza faz eksploatacji tyche technologii Zagospodarowanie metanu w kopalni Wyniki analizy wariantowej emisji gazów cieplarnianych w cyklu ycia obydwu systemów IGCC wraz z zagospodarowaniem CH 4 (załoenia poszczególnych wariantów znajduj si w tab. 4 i 5) przedstawiono na rysunku 2. Emisja GHG w cyklu ycia (kg CO2eq/MWh el.) A A1 A2 A3 A4 Wariant IGCC IGCC CCS #/!DKD!* >#!+!#!#!!,#CD$$ ##DKD ># # CD$$ Redukcja emisji osigalna dziki wychwytywaniu CO 2 (wariant A) słuy, jako punkt odniesienia, do interpretacji potencjału zagospodarowania CH 4 w kopalniach. Wyniki analizy wariantowej zaprezentowane w kolumnach A1 A4 pokazuj, e zagospodarowanie CH 4 w kopalni moe poprawi oddziaływanie na rodowisko w cyklu ycia elektrowni IGCC. 29

14 Mining and Environment Wariant podstawowy (A) zakłada, e cz CH 4 jest w kopalniach spalana w silnikach kogeneracyjnych w celu uzyskania energii elektrycznej i ciepła. Pozostała cz emitowana jest do atmosfery. Samo spalanie całego emitowanego CH 4 w pochodni, jak załoono w wariancie A1, pozwoliłoby na osignicie redukcji oddziaływania na rodowisko w cyklu ycia elektrowni IGCC o kg CO 2 eq/mwh el. Redukcja emisji, osigalna dziki spalaniu całego CH 4 z odmetanowania w silnikach kogeneracyjnych, przy równoczesnej emisji CH 4 z układów wentylacyjnych (wariant A2), moe osign wielko rzdu jedynie kilkunastu CO 2 eq/mwh el. Jednoczesne spalanie CH 4 z odmetanowania w silnikach kogeneracyjnych oraz utlenianie CH 4 z układów wentylacyjnych, bez wytwarzania energii (wariant A3), pozwoliłoby osign redukcj emisji gazów cieplarnianych w cyklu ycia o około kg CO 2 eq/mwh el. Energetyczne wykorzystanie całego CH 4 emitowanego obecnie w kopalniach zarówno z układów odmetanowania, jak i z systemów wentylacyjnych, pozwoliłoby zmniejszy emisj gazów cieplarnianych w cyklu ycia elektrowni IGCC o około kg CO 2 eq/mwh el (wariant A4). Redukcja emisji ekwiwalentnego CO 2eq osigalna, dziki zagospodarowaniu CH 4 w kopalni, jest znacznie mniejsza, ni ilo CO 2, który moe by poddany sekwestracji i wynosi 841 kg CO 2 eq/mwh el. Redukcja ta reprezentuje około 10% iloci emitowanych z układu IGCC bez wychwytywania dwutlenku wgla. Dla układów IGCC zintegrowanych z wychwytywaniem dwutlenku wgla, ronie wzgldne znaczenie zagospodarowania CH 4 w kopalni. Osigalna redukcja emisji ekwiwalentnego dwutlenku wgla stanowi około 33 39% emisji układu IGCC CCS. Najwiksze moliwoci obnienia potencjału cieplarnianego wynikaj z neutralizacji powietrza wentylacyjnego. Majc na uwadze klasyczn analizrodowiskow, nie zachodzadne rónice oddziaływania niezalenie od tego, czy CH 4 jest spalany w pochodni czy w silniku kogeneracyjnym. Dzieje si tak, gdy obnienie emisji CO 2 eq jest w obu przypadkach takie samo. Dopiero dziki zastosowaniu w analizach podejcia uniknite obcienie oraz uwzgldnieniu korzyci wynikajcych z wytwarzania koproduktów: energii elektrycznej i ciepła, mona oszacowa korzyci rodowiskowe wykorzystania energetycznego CH 4. W ramach prowadzonych prac, zbadano równie wpływ zagospodarowania CH 4 w kopalni na inne ni globalne ocieplenie aspekty rodowiskowe. Rezultaty pokazuj, i zagospodarowanie CH 4 w kopalni, dziki wytwarzaniu koproduktów poza potencjałem globalnego ocieplenia, obnia take inne powodowane przez kopalni szkody rodowiskowe, jednak wpływ ten jest niewielki. Pomijajc fakt, e zagospodarowanie CH 4 w kopalniach wymaga nakładów inwestycyjnych, moe ono take przynie korzyci dla rodowiska w cyklu ycia bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem wgla (IGCC). Mowa tu o obni- eniu ladu wglowego o około 95 kg CO 2eq /MWhel. Wytwarzanie produktów ubocznych w postaci energii elektrycznej i ciepła moe przynie dodatkowe oszczdnoci, a take dochody ze sprzeday. Oszacowany potencjał redukcji gazów cieplarnianych prawdopodobnie wzronie w przyszłoci, z powodu rosncej metanononoci wydo- 30

15 Górnictwo i rodowisko bywanych złó wglowych w Polsce. Zagadnienie wykorzystania CH 4 z kopal jest warte dalszej analizy pod ktem ekoefektywnoci, która wie zagadnienia rodowiskowe i ekonomiczne w jeden wskanik. 5. WNIOSKI Wyniki przeprowadzonych analiz wskazuj, e dla oceny oddziaływania na rodowisko w całym cyklu istnienia bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem wgla (IGCC) najwaniejsze s nastpujce czynniki: emisja CO 2, sprawno wytwarzania energii elektrycznej i zuycie wgla. Z perspektywy oceny LCA, zagospodarowanie CH 4 w kopalni, szczególnie CH 4 z układów wentylacyjnych, moe przyczyni si do poprawy oddziaływania na rodowisko systemów energetycznych. Ma to szczególne znaczenie w kategoriach zwizanych ze zmianami klimatycznymi i emisj substancji organicznych, a take w obnieniu ladu wglowego elektrowni. Oszacowano, e dziki zagospodarowaniu CH 4, moliwa jest redukcja emisji gazów cieplarnianych w cyklu ycia o około 95 kg CO 2 eq/mwh el. W analizach przyjto cztery hipotetyczne scenariusze zagospodarowania CH 4. Stanowi one kombinacj procesów zwizanych z emisj CH 4 (wariant x), z jego spalaniem w pochodni (wariant y) i ze spalaniem ukierunkowanym na produkcj energii uytecznej (wariant z): A1 energetyczne wykorzystanie bez zmian; obecnie emitowany CH 4 jest utleniany do CO 2 (nie ma emisji CH 4 ), A2 cały CH 4 z odmetanowania jest wykorzystany energetycznie (powietrze wentylacyjne jest emitowane), A3 jak w A2, jednak powietrze wentylacyjne jest utleniane do CO 2 w miejsce emisji, A4 cały CH 4 jest wykorzystywany energetycznie. Przedstawiono bilans pomidzy CH 4 emitowanym, spalanym i wykorzystywanym do produkcji energii uytecznej (warianty x, y, z). Obliczenia wykorzystane do analizy scenariuszy zostały wykonane w oparciu o załoenie, e w cigu roku wydobyto 83 miliony ton wgla kamiennego. Całkowita ilo CH 4 wynosi 7,59 g dla kadego kilograma wydobytego wgla, w tym 2,29 g pochodzi z systemów odmetanowania. Wynika z tego, e w scenariuszu A1 1,45 g CH 4 jest wykorzystywane do wytwarzania energii uytecznej, a pozostała cz, chocia nie jest emitowana, jest jedynie utleniana do CO 2 bez uzyskiwania produktów. W scenariuszu A2 i A3 nastpuje wzrost wykorzystania energetycznego do 2,29 g CH 4 /kg wydobywanego wgla. Pozostałe 5,3 g CH 4 /kg jest emitowane (A2) lub utleniane (A3). Najbardziej efektywny scenariusz A4 zakłada energetyczne wykorzystanie całoci CH 4, tj. 7,59 g CH 4 /kg, w tym 2,29 g CH 4 /kg w silniku kogeneracyjnym, a 5,3 g CH 4 /kg wgla z nisz sprawnoci 20%. W artykule zaprezentowano efekt oddziaływania układu IGCC i wpływ wychwytywania CO 2 w całym cyklu ycia na rodowisko naturalne. Zastosowanie układu 31

16 Mining and Environment wychwytywania CO 2 w elektrowni zintegrowanej ze zgazowaniem wgla przyczynia si do zmniejszenia potencjału cieplarnianego w cyklu ycia. Równoczenie w konsekwencji obnienia sprawnoci, nastpuje wzrost oddziaływania na rodowisko we wszystkich pozostałych kategoriach wpływu, szczególnie zwizanych z wyczerpywaniem si paliw kopalnych. Pomimo tego, całkowite oddziaływanie na rodowisko analizowanego układu IGCC ulega obnieniu o 20 30%, co jest czciowo wynikiem zastosowanych modeli oceny i przyjtych współczynników waenia dla poszczególnych kategorii, głównie globalnego ocieplenia i zubo- enia paliw kopalnych. Redukcja emisji CO 2 w całym cyklu ycia układu IGCC, osigalna dziki sekwestracji, wynosi około 670 kg CO 2 eq/mwh el. Moe to umoliwi Polsce sprostanie limitom emisji w kolejnych latach bez znaczcej zmiany struktury wytwarzania energii elektrycznej. Redukcja osigalna dziki zagospodarowaniu CH 4 jest w porównaniu do sekwestracji znacznie nisza, nie przyczynia si jednak do zwikszenia oddziaływania w innych kategoriach. Ponadto, moe wiza si z dodatkowymi korzyciami, w postaci zysków ze sprzeday produktów ubocznych energii elektrycznej i ciepła. Literatura 1. Australian CMM Activities, Ad Hoc Group of Experts on Coal Mine Methane, Australian Government, October 2009, Geneva, Switzerland. 2. Azapagic A., Clift R. (1999): Allocation of Environmental Burdens in Co-product Systems: Product-related Burdens (Part 1). International Journal of Life Cycle Assessment Vol. 4(6), s , DOI: /BF Curran M.A., Mann M., Norris G. (2001): Report on the International Workshop on Electricity Data for Life Cycle Inventories. Cincinnati, Ohio. NREL and EPA 2002, EPA/600/R-02/ Curran M.A., Mann M., Norris G. (2005): The international workshop on electricity data for life cycle inventories. Journal of Cleaner Production Vol. 13(8), s , DOI: /j.jclepro Czaplicka-Kolarz K. red. (2002): Zastosowanie oceny cyklu ycia (LCA) w ekobilansie kopalni. Praca zbiorowa. Katowice, Główny Instytut Górnictwa. 6. Czaplicka-Kolarz K., ciko M. red. (2004): Model ekologicznego i ekonomicznego prognozowania wydobycia i uytkowania czystego wgla, tom 2: Ekoefektywno technologii czystego spalania wgla. Praca zbiorowa. Katowice, Główny Instytut Górnictwa. 7. DiMaria F., Fantozzi F. (2004): Life cycle assessment of waste to energy micro-pyrollysis system: Case study for an Italian town. International Journal of Energy Research Vol. 28, s , DOI: /er DiMaria F., Saetta S., Leonardi D. (2003): Life cycle assessment of a PPV plant applied to an existing SUW management system. International Journal of Energy Research Vol. 27, s , DOI: /er Energy From Ventilation Air Methane (VAM) Using Oxidation Technologies, EPA Coalbed Methane Outreach Program Technical Options Series, US EPA, 2004, dostp: padziernik Goedkoop M., Spriensma R. (2000): The eco-indicator 99 a damage oriented method for life cycle impact assessment. Methodology Report. Pre Consultants. 32

17 Górnictwo i rodowisko 11. Goedkoop M., Heijungs R. i inni (2009): ReCiPe A life cycle impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level. Ruimte en Milieu. 12. Grammelis P., Skodras G., Kakaras E. (2006): An economic and environmental assessment of biomass utilization in lignite-fired power plants of Greece. International Journal of Energy Research Vol. 30, s , DOI: /er Hertwich E.G., Aaberg M., Singh B., Stromman A.H. (2008): Life-cycle Assessment of Carbon Dioxide Capture for Enhanced Oil Recovery. Chinese Journal of Chemical Engineering Vol. 16(3), s , DOI: /S (08) Hondo H. (2005): Life cycle GHG emission analysis of power generation systems: Japanese case. Energy Vol. 30, s , DOI: /j.energy ISO 14040:2009 Environmental management. Life cycle assessment. Principles and framework. 16. ISO 14044:2009 Environmental management. Life cycle assessment. Requirements and guidelines. 17. Kleiber M., red. (2011): Ekoefektywno technologii. Praca zbiorowa. Radom, Wydaw. Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji PIB. 18. Kohl A., Nielsen R. (1997): Gas Purification (Fifth edition ed.). Houston, Texas, Gulf Publishing Company. 19. Korre A., Nie Z., Durucan S. (2009): Life cycle modelling of fossil fuel power generation with post combustion CO 2 capture. Energy Procedia Vol. 1, s , DOI: /j. egypro Korre A., Nie Z., Durucan S. (2010): Life cycle modelling of fossil fuel power generation with post-combustion CO 2 capture. International Journal of Greenhouse Gas Control Vol. 4, s , DOI: /j.ijggs Marx J., Schreiber A., Zapp P., Haines M., Hake J.Fr., Gale J. (2011): Environmental evaluation of CCS using Life Cycle Assessment a synthesis report. Energy Procedia Vol. 4, s , DOI: /j.egypro Meier P.J. (2002): Life-Cycle Assessment of Electricity Generation Systems and Applications for Climate Change Policy Analysis Fusion. Madison, Wisconsin, Technology Institute University of Wisconsin. 23. Modahl I.S., Nyland C.A., Raadal H.L., Karstad O., Torp T.A., Hagemann R. (2009): LCA as an ecodesign tool for production of electricity, including carbon capture and storage a study of a gas power plant case with post-combustion CO 2 capture at Tjeldbergodden, Norway. Joint Action on Climate Change, Aalborg, Denmark. 24. Nawrat S., Kuczera Z. (2011): Stan i perspektywy gospodarczego wykorzystania metanu z pokładów wgla polskich kopal wgla kamiennego. Kraków, AGH, Małopolsko- Podkarpacki Klaster Czystej Energii, klaster.agh.edu.pl/ dostp: maj Odeh N.A., Cockerill T.T. (2007): Life cycle analysis of UK coal-fired power plants. Energy Conversion and Management Vol. 49, s , DOI: /j.enconman Odeh N.A., Cockerill T.T. (2008): Life cycle GHG assessment of fossil fuel power plants with carbon capture and storage. Energy Policy Vol. 36, s , DOI: /j.enpol Polityka energetyczna Polski do 2030 roku. Warszawa, Ministerstwo Gospodarki Ruether J.A. (2004): Greenhouse gas emissions from coal gasification power generation systems. Journal of Infrastructure Systems Vol. 10(3), s , DOI: /(ASCE) (2004)10:3(111). 33

18 Mining and Environment 29. Schreiber A., Zapp P., Kuckshinrichs W. (2009): Environmental assessment of German electricity generation from coal-fired power plants with amine-based carbon capture. International Journal of Life Cycle Assessment Vol. 14, s , DOI: /s SimaPro Analyst version 7.3 LCA software and database, PRé Consultants, The Netherlands, Skorek J., Kalina J., Backhaus C., Mroz A. (2004): Moliwo wykorzystania metanu z pokładów wgla w niemieckich i polskich kopalniach. W: Energia Odnawialna w Niemczech i Polsce w wietle przystpienia do Unii Europejskiej. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej. Seria Cieplne Maszyny Przepływowe, z INCREASE (International Cooperation on Research in Environmental Protection, Process Safety and Energy Technology). 32. Somers J.M., Schultz H.L. (2008): Thermal oxidation of coal mine ventilation air methane. 12 th U.S./North American Mine Ventilation Symposium, epa.gov/cmop/docs/2008_mine_ vent_symp.pdf dostp: padziernik Staczyk K., Bieniecki M., wiczek M., widrowski J. (2009): Zagospodarowanie metanu z kopal wgla kamiennego. Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów T. 43(1), s Suebsiri J., Manuilova A., Wilson M. (2009): Carbon Footprint of an 882 MW Coal-fired Power Plant with CCS: CO 2 -EOR and Storage Option. Life Cycle Assessment IX, Boston. 35.liwiska A., Czaplicka-Kolarz K. (2012): Reducing life-cycle environmental impacts of coal-power by using coal-mine methane. International Journal of Energy Research (w druku). 36. U.S. DOE (2007): Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants, Volume 1: Bituminous Coal and Natural Gas to Electricity. Final Report, DOE/NETL 2007, dostp: listopad Ustawa z dnia 22 grudnia 2004 r. o handlu uprawnieniami do emisji do powietrza gazów cieplarnianych i innych substancji, art. 3 ust VAMCAT (Ventilation Air Methane Catalytic Turbine) csiro.au/news/ps1k0.html dostp: padziernik Waku H., Tamura I., Inoue M., Akai M. (1995): Life cycle analysis of fossil power plants with CO 2 recovery and sequestration systems. Energy Conversion and Management Vol. 36(6-9), s , DOI: / (95) Weidema B.P. (1993): Market aspects in product life cycle inventory methodology. Journal of Cleaner Production Vol. 1(3-4), s , DOI: / (93)90007-X. 41. Weidema B.P. (2003): Market information in life cycle assessment. Copenhagen, Danish Environmental Protection Agency (Environmental Project no. 863). 42. Weidema B.P., Frees N., Nielsen A.M. (1999): Marginal Production Technologies for Life Cycle Inventiories. International Journal of Life Cycle Assessment Vol. 4(1), s , DOI: /BF Weisser D. (2007): A guide to life-cycle greenhouse gas (GHG) emissions from electric supply technologies. Energy Vol. 32, s , DOI: /j.energy Wu J., Wang J., Cheng Q., DeVallance D. (2011): Assessment of coal and biomass to liquid fuels in central Appalachia, USA. International Journal of Energy Research, published online DOI: /er elbelchatow.pgegiek.pl/ dostp: maj megtec.com 34