2. Akademia Górniczo-Hutnicza

Transkrypt

1 Aspekty prawne i merytoryczne związane z bezpieczeństwem składowania CO 2 w strukturach geologicznych Adam Wójcicki 1, Stanisław Nagy 2 1. Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy 2. Akademia Górniczo-Hutnicza 1. Wstęp CCS to wychwytywanie i geologiczne składowanie dwutlenku węgla pochodzącego ze spalania paliw kopalnych (ang. Carbon Capture and Storage). Wychwytywanie CO 2 wykorzystuje technologie stosowane w przemyśle naftowym i chemicznym, natomiast transport CO 2 prowadzi się najczęściej rurociągami wysokociśnieniowymi. Składowanie odbywa się w głęboko położonych formacjach geologicznych, gwarantujących bezpieczne i stabilne składowanie na długi czas. Fig. 1 Projekt badawczo-rozwojowy, potem komercyjny w Borzęcinie ( ; PGNiG & INIG), dotyczący zatłaczania tzw. gazu kwaśnego (60% CO 2, 15% H2S), będącego produktem oczyszczania 1

2 gazu ziemnego z eksploatowanego złoża gazu, celem uniknięcia niepożądanych emisji do atmosfery, przy czym najistotniejsze było pierwotnie uniknięcie emisji siarkowodoru. Historia CCS w Polsce obejmuje eksperymenty zatłaczania CO 2 na niewielką skalę (Lubaś, 2007) do złoża gazu (od 1995 roku - Borzęcin - Fig. 1) i złóż węgla ( Kaniów - Fig. 2). W obu przypadkach prace realizowano w ramach koncesji na wydobycie surowców energetycznych (odpowiednio gazu ziemnego i metanu pokładów węgla). W ciągu ostatniego dziesięciolecia powstały także liczne opracowania naukowe i badawczorozwojowe nt. geologicznego składowania CO 2, realizowane w ramach projektów krajowych i międzynarodowych od 2002 roku (np.: [7, 9, 8, 12, 10]). Fig. 2 Międzynarodowy (5PR) projekt badawczo-rozwojowy RECOPOL w Kaniowie ( ; koordynator - TNO, polski partner - GIG), dotyczący zatłaczania CO 2 do głębokich, nieeksploatowanych pokładach węgla ze wspomaganiem wydobycia metanu. 2. Program Flagowy UE (ETP ZEP), Pakiet klimatyczny i Dyrektywa CCS 2

3 Prace te nabrały tempa po akcesji naszego kraju do UE w 2004 roku, a następnie po ogłoszeniu przez UE w 2007 roku tzw. Programu Flagowego, proponującego uruchomienie do 2015 roku instalacji energetycznych CCS o charakterze przedkomercyjnym (demonstracyjnym), celem przetestowania wszystkich elementów technologii CCS w skali zbliżonej do przemysłowej. W dniach grudnia 2008 roku przedstawiciele państw członkowskich zasiadający w Radzie Europejskiej uzgodnili przyjęcie tzw. pakietu klimatycznego, zobowiązującego je do roku 2020 do redukcji przemysłowych emisji dwutlenku węgla o minimum 20% w stosunku do emisji z 1990 roku, podniesienie efektywności energetycznej oraz udziału OZE o 20% (uzgodnienia opublikowano jako Konkluzje Prezydencji Francuskiej 1721/08/1 z dnia 13 lutego 2009r., zatwierdzone 17 grudnia 2008 roku przez Parlament Europejski). Fig. 3 Transpozycja Dyrektywy CCS do prawa polskiego 3

4 W Pakiecie Klimatycznym wymieniono następujące sposoby osiągnięcia tego celu: podniesienie efektywności energetycznej o 20%, podniesienie udziału OZE w bilansie energii do 20% oraz CCS. Zagadnienia CCS reguluje stosowna dyrektywa Parlamentu i Rady (2009/31/EC z dnia ), wdrażana przez państwa członkowskie, będąca również częścią wspomnianego pakietu, z tym że wpływ jej wdrożenia na redukcję emisji byłby odczuwalny dopiero w perspektywie roku Uzgodniono wtedy także finansowanie projektów CCS i OZE w ramach programu EEPR (Europejski Program Energetyczny na Rzecz Naprawy Gospodarczej), a Parlament Europejski przyjął modyfikację Europejskiego Systemu Handlu Emisjami (ETS), polegającą na stopniowej likwidacji darmowych uprawnień do emisji, począwszy od roku W roku 2008 złożono wstępne aplikacje dla dwóch polskich projektów CCS PGE Bełchatów i PKE&ZAK Kędzierzyn, wspierane przez rząd RP. Projektowi PGE Bełchatów przyznano dofinansowanie z programu EEPR (2009). Państwa Członkowskie zostały zobowiązane do wprowadzenia w życie przepisów ustawowych, wykonawczych i administracyjnych niezbędnych do wykonania Dyrektywy CCS do dnia 25 czerwca 2011 roku (w tym CCS ready ), a do dnia 30 czerwca 2011 do przedstawienia pierwszego sprawozdania z wprowadzania jej w życie. W Polsce prace te trwały do chwili obecnej (Fig. 3) i odpowiedzialne za nie było Ministerstwo Środowiska. W dniu 30 sierpnia 2013 ustawa została uchwalona przez Sejm, ale następnie Senat (komisje senackie) wniósł poprawki w dniu 20 września Ustawa wejdzie w życie w zasadniczej części w terminie 30 dni od jej ogłoszenia (wg informacji na stronie Sejmu; Implementacja Dyrektywy CCS do polskiego prawa obejmuje następujące zagadnienia: - możliwość składowania CO 2 wyłącznie w ramach projektów demo CCS, i to do końca 2024(2026) roku; - przyszłe składowiska CO 2 (a także infrastruktura transportu) mogą być traktowane jako inwestycje celu publicznego; - do uzyskania koncesji na poszukiwanie/ rozpoznanie będzie potrzebny m.in. projekt robót geologicznych a wynikiem tego etapu będzie dokumentacja hydrogeologiczna i geologicznoinżynierska a podstawą do uzyskania koncesji na składowanie będzie plan zagospodarowania składowiska (WUG); opłaty za składowanie; 4

5 - zarówno udzielenie koncesji na rozpoznanie jak i składowanie będzie wymagać decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach i nie będzie możliwe bez wcześniejszego uzgodnienia z wójtem/burmistrzem/prezydentem miasta. W tej chwili jedynym krajem UE, w którym nie wdrożono dotąd w pełni dyrektywy CCS, pozostaje Polska (komunikat Komisji Europejskiej z dnia ). W USA i Kanadzie zatłaczanie i składowanie CO 2 odbywa się na podstawie prawa górniczego poszczególnych stanów i zwykle jest związane z eksploatacją węglowodorów. W Australii natomiast rząd federalny reguluje składowanie pod dnem morza, pozostawiając projekty badawcze na lądzie w gestii poszczególnych stanów (strona IEA Bezpieczeństwo składowania CO 2 - wybór składowisk Studium wyboru struktury do składowania CO 2 jest przedmiotem wielodyscyplinarnych badań. Proces badania przydatności struktury jest wykonywany przez zespół ekspertów, który ściśle współpracuje oraz wymienia dane i wyniki. Jest to proces podobny do sytuacji w zakresie poszukiwania ropy naftowej i gazu, chociaż szczegóły badań w odniesieniu do procesów CCS są inne. W inżynierii złóż gazu i ropy badania ukierunkowane są na własności zbiornikowe, z kolei w studium wykonalności magazynowania CO 2 istotne są parametry związane z pojemnością, wykonalnością zatłaczania i bezpieczeństwem składowania CO 2. W stosunku do składowania CO 2 zdolność geologicznych struktur do pułapkowania CO 2 musi zostać wykazana na tysiące lat. W rzeczywistości biorąc pod uwagę geologiczną niepewność, celem procesu badania charakterystyki składowiska jest oszacowanie prawdopodobieństwa bezpiecznego przechowywania CO 2 w danej strukturze złożowej. Jeśli prawdopodobieństwo nieszczelności struktury spadnie poniżej apriori w stosunku do określonego progu, to struktura taka może być wykorzystana do składowania. Akademia Górniczo-Hutnicza jest m.in. odpowiedzialna za współprzygotowanie pełnej metodyki badawczej (Fig. 4) do oceny struktur magazynowych w ramach projektu 7 Programu Ramowego Unii Europejskiej SITECHAR pod kierunkiem IFPEN [11]. Obszary badawcze, które muszą być rozpatrzone przez zespół obejmują: - geologię strukturalną, - inżynierię złożową, - modelowanie geomechaniczne, 5

6 - modelowanie geochemiczne, - inżynierię procesu transportu i zatłaczania CO 2, - ocenę ryzyka. Poza tymi obszarami następujące dodatkowe analizy mogą być wymagane do potwierdzenia przydatności struktury do składowania: - analiza ekonomiczna, - analizy społeczne, - inżynieria i projektowanie infrastruktury powierzchniowej do transportu i zatłaczania CO 2. Fig. 4 Schemat multidyscyplinarnego podejścia do wyboru struktury do składowania CO 2 (SiteChar- 7FP) W dostępnej literaturze przedmiotowej w tym zakresie dominuje kilka pozycji wzajemnie się uzupełniających: a. STANDARD CSAZ741:Geological storage of carbon dioxide ( ); 6

7 b. Best Practice: Site Screening, Selection, and Initial Characterization for Storage of CO2 in Deep Geologic Formations DOE/NETL-401/090808, Nov2010; c. AUSTRALIAN REGULATORY GUIDING PRINCIPLES: CARBONDIOXIDE CAPTURE AND GEOLOGICAL STORAGE, The Ministerial Council on Mineral and Petroleum Resources (2005) d. DET NORSKE VERITAS: CO2QUALSTORE - Guideline for Selection and Qualifica- tion of Site and Projects for Geological Storage of CO 2 ( ) Wspomniane prace w ramach projektu Site-Char opierają się na dokumentach metodologicznych opracowanych przez DET NORSKE VERITAS (2010). Na Fig. 5 przedstawiono schemat logiczny podejmowania decyzji wyboru struktury. Fig. 5 Schemat decyzyjny wyboru struktury proponowany przez konsorcjum SiteChar (2011) 7

8 Warta polecenia jest również metodyka DOE USA(2010), zawarta również w normie CSA Z741 (2011), dotycząca pełnej analizy trzech typów danych: geologiczno-technicznych, zagospodarowania terenu oraz socjologicznych (Fig. 6). Norma CSA Z741 jest pierwszą normą regulującą proces CCS na świecie. Fig. 6 Schemat decyzyjny wyboru struktury wg DOE (2010) Literatura [1] Australian Regulatory Guiding Principles: Carbon Dioxide Capture And Geological Storage, The Ministerial Council on Mineral and Petroleum Resources (2005) [2] Best Practice: Site Screening, Selection, and Initial Characterization for Storage of CO2 in Deep Geologic Formations DOE/NETL-401/090808, Nov 2010; [3] Det Norske Veritas: CO2QUALSTORE- Guideline for Selection and Qualification of Site and Projects for Geological Storage of CO2 ( ) [4] Dyrektywa 2009/31/WE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO i RADY z dnia 23 kwietnia 2009 w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla oraz zmieniająca Dyrektywy Rady 85/337/EWG, 96/61/WE, Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/60/WE, 2001/80/WE, 2004/35/WE,2006/12/WE i Rozporządzenie (WE) nr 1013/2006 oraz Accompanying document to the proposal for a DIRECTIVE OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL on the geological storage of carbon dioxide Impact Assessment. 8

9 [5] Geological storage of carbon dioxide CSA Z Z Standard ANSI ( [6] Lubaś J Spotkanie konsultacyjne w sprawie udziału Polski w międzynarodowym programie sekwestracji CO2 Wrocław i Borzęcin, : Przegląd Geologiczny vol. 55, nr 8, pp [7] Tarkowski R., Uliasz - Misiak B., 2002 Możliwości podziemnego składowania CO2 w Polsce w głębokich strukturach geologicznych (ropo-, gazo- i wodonośnych): Przegląd Górniczy, 12, pp [8] Tarkowski R., CO2 storage capacity of geological structures located within Polish Lowlands' Mesozoic formations. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, T24/nr 4/1, p [9] Scholtz P., Falus G., Georgiev G., Saftic B., Goricnik B., Hladik V., Larsen M., Christensen N. P., Bentham M., Smith N., Wójcicki A., Sava C. S., Kucharic L., Car M Integration of CO2 emission and geological storage data from Eastern Europe CASTOR WP1.2: Konferencja GHGT-8 [8th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies], Trondheim, czerwca [10] Wójcicki A., Postępy realizacji Krajowego Programu "Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z ich programem monitorowania". Biuletyn PIG 442, pp [11] [12] Vangkilde-Pedersen T., Anthonsen K. L., Smith N., Kirk K., Neele F., van der Meer B., Le Gallo Y., Bossie-Codreanu D., Wojcicki A., Le Nindre Y.-M., Hendriks C., Dalhoff F., Peter Christensen N. P., 2009 GHGT-9 Assessing European capacity for geological storage of carbon dioxide the EU GeoCapacity project: Elsevier - Energy Procedia, 1, pp