GOSPODARCZE WYKORZYSTANIE METANU Z POKŁADÓW WĘGLA W JASTRZĘBSKIEJ SPÓŁCE WĘGLOWEJ S.A.

Transkrypt

1 GOSPODARCZE WYKORZYSTANIE METANU Z POKŁADÓW WĘGLA W JASTRZĘBSKIEJ SPÓŁCE WĘGLOWEJ S.A. mgr inż. Kazimierz Gatnar Zespół Zarządzania Energią i Gospodarki Metanem 1

2 Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. 5 kopalń: Budryk, Jas-Mos, Krupiński, Pniówek i Borynia-Zofiówka (kopalnia dwu ruchowa), obszar górniczy ok. 170 km 2 produkcja węgla na poziomie 14 mln Mg rocznie (w tym ok. 10 mln Mg węgla koksowego), od r. jest Spółką Giełdową notowaną na Giełdzie Papierów Wartościowych w Warszawie. 2

3 Obszar Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. KWK Budryk OG Ornontowice I, II 35,97 km 2 3

4 Eksploatowanemu złożu towarzyszą znaczne ilości metanu, który w ok. 39% jest ujmowany do rurociągów odmetanowania a w ok. 61 % usuwany z wyrobisk dołowych na drodze wentylacyjnej Ujmowane odmetanowaniem mieszanki metanowo powietrzne o koncentracjach 45-70% CH 4, siecią gazociągów są dostarczane do: odbiorów w JSW S.A. suszarnia flotokoncentratu w kop. Krupiński silnik gazowy w kop. Borynia-Zofiówka Ruch Borynia odbiorów w SEJ S.A. elektrociepłownie Moszczenica i Zofiówka silniki gazowe w EC Suszec, EC Pniówek i EC Moszczenica kotły gazowe odbiorów w ZPC Żory Sp. z o.o. (kop. Budryk ) silniki gazowe kotły gazowe 4

5 Spółka Energetyczna Jastrzębie S.A. (SEJ S.A.) wchodzi w skład Grupy Kapitałowej JSW a 100% akcji posiada JSW S.A. Została utworzona r. na bazie Elektrociepłowni Moszczenica i Zofiówka spółka zrealizowała m.in. inwestycje zabudowy silników gazowych wykorzystujących metan z odmetanowania kop. Pniówek i kop. Krupiński układy kogeneracyjne produkują energię elektryczną, ciepło (kop. Krupiński ) i dodatkowo chłód (kop. Pniówek ) na potrzeby tych kopalń aktualnie w SEJ S.A. pracuje 6 silników (w tym 2 w układzie centralnej klimatyzacji kop. Pniówek ) wykorzystujących metan z odmetanowania 5

6 Paliwo do silników gazowych Typowy skład ujmowanych mieszanek metanowych (paliwo do silników gazowych) przedstawia się następująco: CH 4 60% N 2 33% O 2 5% CO 2 2% 6

7 Wykorzystanie metanu uwolnionego W roku 2010 w trakcie eksploatacji górniczej zostało uwolnionych 338 mln m 3 metanu z czego odmetanowaniem ujęto 132 mln m 3. Metan usuwany z wyrobisk dołowych na drodze wentylacyjnej nie jest wykorzystywany gospodarczo ze względu na brak w technice światowej poprawnej technicznie i opłacalnej ekonomicznie metody jego utylizacji. Barierą wykorzystania są wielkość strumienia powietrza wentylacyjnego w szybie m 3 /min koncentracja znacznie poniżej 0,6% CH 4 7

8 Powietrze wentylacyjne W przypadku JSW S.A. średnioważona koncentracja w szybach wentylacyjnych wynosi 0,27% CH 4 przy czym: dolne wartości 0,09% średnie wartości 0,12% 0,20% górne wartości 0,28% 0,40% 8

9 Ujęcie metanu Rok Ilość [mln m 3 CH 4 ] 127,5 126,1 123,8 135,9 133,1 132,0 9

10 Inwestycje Dla gospodarczego wykorzystania metanu zostało zrealizowanych szereg inwestycji przez JSW S.A., SEJ S.A. oraz inne podmioty np. ZPC Żory, w obszarze: ujęcia metanu (budowa i modernizacja stacji odmetanowania) przesyłu gazu (budowa i modernizacja sieci przesyłowych) budowy układów kogeneracyjnych (produkcja energii elektrycznej, ciepła i chłodu na potrzeby kopalń 10

11 Inwestycje związane z ujęciem i wykorzystaniem metanu Inwestycja I. Układy kogeneracyjne 1997 Silnik TBG632 V16 o mocy 3,0 MW el nr 1 w kop. Krupiński 2005 Silnik TCG2032 V16 o mocy 3,9 MW el nr 2 w kop. Krupiński 2006 Silnik TCG2032 V16 o mocy 3,9 MW el nr 3 w kop. Pniówek 2008 Silnik JMS 612 GS o mocy 1,8 MW el w kop. Borynia 2011 Silniki G3520 C CMM o mocy 2 x 2,0 MW el w kop. Krupiński 2011 Silnik TCG2032 V16 o mocy 4,0 MW el w kop. Pniówek 2011 Silniki TCG2032 V16 o mocy 4,0 MWel w EC Moszczenica II. Układ centralnej klimatyzacji kop. Pniówek 2000 Silniki TBG632 V16 o mocy 2 x 3,2 MW el wraz z układem centralnej klimatyzacji o mocy 5 MW ch III. Budowa i modernizacja stacji odmetanowania 2005 Budowa stacji odmetanowania przy szybie VI kop. Jas-Mos 2005 Modernizacja stacji odmetanowania kop. Pniówek IV. Inne działania 1998 Zabudowa kotłów gazowych o mocy 2x1,2 MW t w kop. Borynia 2004 Budowa gazociągu Pniówek Zofiówka 2005 Budowa gazociągu Zofiówka EC Moszczenica 2007 Budowa gazociągu kop. Borynia sieć SEJ S.A. Nakłady [mln zł] 8,5 10,0 10,0 5,8 12,7 11,5 11,6 53,0 3,6 9,0 1,2 5,5 15,0 1,4 Razem 158,8 11

12 STRUKTURA ODBIORÓW 2011 Ujęcie tys. m 3 /rok Wykorzystanie tys. m 3 /rok , ,2 71 % Sposób wykorzystania 8.077, , ,3 58, , , , , , , , , ,2 Zakłady JSW S.A. w tym: Kotły gazowe Ruch Borynia Suszarnia flotokoncentratu kop. Krupiński Silniki Caterpillar kop. Krupiński Silnik gazowy JMS 612 GS Ruch Borynia SEJ S.A. w tym: EC Moszczenica EC Zofiówka Silniki gazowe TBG 632V16 i TCG 2032 V16 Kotły gazowe i WR ZPC Żory Sp. z o.o. w tym: Kocioł WR-10 Silniki gazowe TBG 620 V 20K 2.569,5 LNG Silesia ,2 Ogółem ,9 w tym silniki gazowe 12

13 Kogeneracyjne układy Pracują w kopalniach Budryk, Krupiński, Pniówek i Borynia Zofiówka Ruch Borynia. Typowy schemat układu: 13

14 ZESTAWIENIE SILNIKÓW GAZOWYCH Rok Miejsce zabudowy Producent Typ Moc Dane techniczne Zużycie CH 4 [mln. m 3 ] Obroty min -1 Sprawność % 2010 Od uruchomienia do r kop. Krupiński MWM Deutz TBG632V16 3,0 MW el 3,4 MW t ,5 6,2 77, kop. Pniówek w układzie centralnej klimatyzacji MWM Deutz 2 x TBG632V16 2 x 3,2 MW el 2 x 3,7 MW t ,5 11,4 138, kop. Budryk ZPC Żory Sp. z o.o. MWM Deutz 3 x TBG620V20K 5,0 MW el 5,3 MW t ,6 8,6 62, kop. Krupiński MWM Deutz TCG2032V kop. Pniówek MWM Deutz TCG2032V kop. Borynia JENBACHER JMS612GS 2011 EC Moszczenica MWM Deutz TCG2032V KWK Pniówek MWM Deutz TCG2032V16 3,9 MW el 4,2 MW t ,9 7,1 42,5 3,9 MW el 4,2 MW t ,9 8,0 30,2 1,8 MW el 2,0 MW t ,0 3,8 7,4 4,0 MW el 4,2 MW t ,9 Uruchomienie X 2011 r. 4,0 MW el 4,2 MW t ,9 Uruchomienie XI 2011 r KWK Krupiński Caterpillar 2 x G3520C CMM 2 x 2,0 MW el 2 x 2,2 MW t ,0 Uruchomienie XII 2011 r. OGÓŁEM 36,0 MW el 39,3 MW t 45,1 358,1 14

15 Trójgeneracyjny układ energetyczno chłodniczy w EC Pniówek 15

16 Bilans energii ENERGIA ELEKTRYCZNA 5,6 MWel POTRZEBY WŁASNE + STRATY MECHANICZNE 4% METAN SILNIKI GAZOWE ENERGIA ELEKTRYCZNA 6,4 MWel 38% CIEPŁO 7,4 MWt 42% CHŁODZIARKI ABSORPCYJNE CHŁODZIARKI SPRĘŻARKOWE STRATY CIEPŁA 16% STRATY PRZESYŁU DO CHŁODNIC POWIETRZA CHŁÓD 5,0 MW PODAJNIK SIEMAG STRATY PRZESYŁU 16

17 Pokrycie potrzeb kopalni z silników gazowych 17

18 Efekty ekonomiczne przychód ze sprzedaży metanu oszczędność z tytułu zakupu tańszej energii Rok Sprzedaż metanu 12,9 12,5 13,6 12,6 Tańsza en. elektr. 11,1 12,6 14,7 18,2 Razem 23,2 25,1 28,3 30,8 Ogółem w latach (4 lata) efekt w wysokości 107,4 mln zł 18

19 ZMIANY W PRAWIE ENERGETYCZNYM Nowelizacja Prawa Energetycznego z dnia wprowadziła m.in. zmianę polegającą na przyznaniu certyfikatu źródła pochodzenia dla energii z metanu kopalnianego oraz wprowadziła obowiązek udziału tej energii w wolumenie produkcji/sprzedaży w Art. 9l ust 1 dodano pkt 1a w którym świadectwo pochodzenia z kogeneracji wydaje się jednostce kogeneracji a) opalanej metanem uwalnianym i ujmowanym przy dołowych robotach górniczych w czynnych, likwidowanych lub zlikwidowanych kopalniach węgla kamiennego lub gazem uzyskanym z przetwarzania biomasy w wyniku tego zapisu w trakcie opracowania jest nowe Rozporządzenie MG regulujące zasady wypełniania tego nowego obowiązku (nowy certyfikat źródła pochodzenia), konsekwencją jest również ustalenie przez Prezesa URE opłaty zastępczej dla tej energii. 19

20 SKUTKI NOWELIZACJI W ZAKRESIE ENERGII Z METANU Z ODMETANOWANIA krok w dobrym kierunku bo przyznano certyfikaty produkcji energii elektrycznej z metanu co winno stymulować inwestycje w tym obszarze, przyklejenie certyfikatów do wysokiej kogeneracji (tzw. żółta energia) znacznie ograniczy zainteresowanie potencjalnych inwestorów, OPŁATA ZASTĘPCZA O zm jednostkowa opłata zastępcza nie niższa niż 30% i nie wyższa niż 120% średniej ceny sprzedaży energii elektrycznej na rynku konkurencyjnym w 2012 jest to 30,0% O zg jednostkowa opłata zastępcza nie niższa niż 15% i nie wyższa niż 110% średniej ceny sprzedaży energii elektrycznej na rynku konkurencyjnym w 2012 jest to 64,4% 20

21 OPŁATA ZASTĘPCZA Udział [%] Opłata zastępcza [zł/mwh] Kogeneracja tzw. energia czerwona Wysokosprawna kogeneracja tzw. energia żółta z gazu Wysokosprawna kogeneracja tzw. żółta z metanu kopalnianego Odnawialne źródła energii tzw. energia zielona ,3 23, ,2 29, ,2 29, ,1 128, ,3 127, ,5 128, ,4 59, ,6 60, ,4 258, ,4 274, ,4 286,74 21

22 SYSTEM NIEMIECKI WSPARCIA EEG Ustawa o energiach odnawialnych w dziedzinie energii elektrycznej w Niemczech z dnia r. (Federalny Dziennik Ustaw z 2004 r. część I nr 40 Bonn r.) z późniejszymi zmianami gdzie przyznano produkcji z gazu kopalnianego przywilejów Odnawialnych Źródeł Energii Efektem tej ustawy był dynamiczny wzrost liczby instalacji i ilości energii elektrycznej wyprodukowanej z gazu kopalnianego 22

23 PODSUMOWANIE 1. Kogeneracyjne i trójgeneracyjne układy energetyczne na bazie silników gazowych wykorzystujących metan z odmetanowania kopalń stanowią optymalne rozwiązanie tak w zakresie wykorzystania taniego lokalnego paliwa jak pozyskania znaczących ilości energii z lokalnego źródła energii (energia elektryczna, ciepło i chłód). 2. Aktualnie w JSW S.A. pracuje 13 silników gazowych o mocach od 1,66 MW el do 4,0 MW el a sumaryczna moc zainstalowana wynosząca 36 MW el stanowi znaczną wielkość w stosunku do mocy zamówionej w spółce dystrybucyjnej (VDP) wynoszącej 85 MW (bez kop. Budryk ). 23

24 3. Sprzedaż metanu do układów energetycznych i zakup tańszej energii elektrycznej (nie uwzględniając efektu z ciepła) dało JSW S.A. w latach efekt w wysokości 107,4 mln zł. 4. Energia elektryczna, ciepło i chłód wyprodukowane w układach energetycznych na bazie metanu z odmetanowania w znaczącym stopniu pokrywają zapotrzebowanie kopalń na energię co pozwala częściowo uniezależnić się od dostawców zewnętrznych oraz prowadzić politykę energetyczną wewnątrz Grupy Kapitałowej. 5. Niższa cena energii produkowanej na bazie metanu zdecydowanie poprawia efektywność zakupu a tym samym znacząco wpływa na efektywność energetyczną JSW S.A. 24

25 Silnik gazowy Odzysk ciepła Chłodziarka absorpcyjna Silnik w czasie budowy 25