III KONFERENCJA METAN KOPALNIANY Energia-Ekologia-Ekonomia Katowice, 15 lutego 2018 r. Janusz Jureczka Znaczenie przedeksploatacyjnego ujęcia metanu z pokładów węgla w świetle objęcia emisji metanu systemem EU ETS
Plan prezentacji Metan i metanowość kopalń w GZW Europejski System Handlu Emisjami EU ETS Metan w EU ETS Przedeksploatacyjne ujęcie metanu - czynnik ograniczający emisję Program badawczy Geo-Metan: założenia, kamienie milowe etap I Gilowice wyniki prac Podsumowanie
Metan z pokładów węgla wysokometanowy gaz akumulowany w węglu w skali światowej jedno z podstawowych alternatywnych źródeł energii Podział ze względu na miejsce i sposób pozyskiwania: Z górotworu nieobjętego podziemną eksploatacją węgla złoża niezagospodarowane, obszary poza złożami, nieeksploatowane partie złóż ujęcie gaz wysokometanowy (CH4: 90 98%) eksploatacja otworami z powierzchni (możliwa również otworami dołowymi) zastosowanie ujętego gazu analogiczne jak gazu ziemnego Z górotworu objętego podziemną eksploatacją węgla eksploatowane lub zaniechane złoża węgla (kopalnie czynne i zamknięte) ujęcie mieszanina metanu i powietrza (CH4: śr. 30 50%, w zrobach maks. do 80%) różne technologie ujęcia gazu: - w kopalniach czynnych (inst. odmetanowania) - z kopań zamkniętych (gł. otwory z powierzchni) zastosowanie urządzenia kogeneracyjne produkcja energii cieplnej i elektrycznej -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- metan w powietrzu wentylacyjnym (CH4: do 1%) emisja metanu do atmosfery
Metan i metanowość kopalń w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym Postrzeganie metanu: - Zagrożenie! - Odpad? - Gaz cieplarniany (!) - Cenny surowiec! Emisja, wydobycie i wykorzystanie metanu w 2016 r. [mln m 3 ] Metan uwolniony ujęty zagosp. Emisja do atmosfery 933,8 342,1 195,0 738,8 Zasoby bilansowe 170 mld m 3, potencjał zasobowy ok. 230 250 mld m 3 (wg PIG-PIB)
Metanowość kopalń, efektywność odmetanowania oraz emisja metanu w 2016 r. (wg danych WUG) Spółka/zakład górniczy Wydobycie węgla [mln ton] Metanowość bezwzględna [mln m 3 CH 4 ] Metanowość względna [m 3 CH 4 /tonę] ujętego [mln m 3 ] Ilość metanu zagospod. [mln m 3 ] odmetan. [%] Efektywność zagospod. [%] Emisja metanu do atmosfery [mln m 3 ] Górnośląskie Zagłębie Węglowe ob. PGG SA (KW + KHW) 33,74 325,85 9,66 85,98 48,61 26,39 56,53 277,24 JSW SA 16,84 482,93 28,69 210,24 114,91 43,53 54,66 368,02 Tauron Wydobycie SA 6,37 86,88 13,65 27,68 27,66 31,86 99,93 59,22 Węglokoks Kraj Sp. z o.o. 2,32 --- --- --- --- --- --- --- KWK Silesia 1,79 38,1 21,26 18,18 3,82 47,72 21,01 34,28 ZG Eko-Plus 0,13 --- --- --- --- --- --- --- ZG Siltech 0,15 --- --- --- --- --- --- --- RAZEM GZW 61,33 933,76 15,23 342,08 195,00 36,63 57,00 738,76 Lubelskie Zagłębie Węglowe LW Bogdanka SA RAZEM GZW + LZW 9,04 --- --- --- --- --- --- --- 70,37 933,76 13,27 342,08 195,00 36,63 57,00 738,76 Metanowość bezwzględna rejestrowana ilość metanu uwolnionego w czasie eksploatacji węgla Metanowość względna ilość metanu zarejestrowanego w przeliczeniu na 1 tonę wydobytego węgla
Wydobycie węgla Metanowość bezwzględna Emisja metanu do atmosfery 1000 % / m 3 CH 4 /tonę Efektywność odmetanowania Efektywność zagospodar. Metanowość wzgl. 70 mln ton / mln m 3 900 800 700 600 500 400 60 50 40 30 300 20 200 100 0 1995 2000 2005 2010 2015 10 0 1995 2000 2005 2010 2015 Metanowość kopalń, efektywność odmetanowania oraz emisja metanu 1995 2015 (wg danych WUG) Rok Wydobycie węgla Metanowość bezwzględna Metanowość względna ujętego Ilość metanu zagospod. odmetan. Efektywność zagospod. Emisja metanu do atmosfery [mln ton] [mln m 3 CH 4 ] [m 3 CH 4 /tonę] [mln m 3 ] [mln m 3 ] [%] [%] [mln m 3 ] 1995 135,2 748,0 5,5 197,5 137,1 26,4 69,4 610,9 2000 102,5 746,9 7,3 216,1 124,0 28,9 57,4 622,9 2005 98,1 851,1 8,7 255,3 144,8 30,0 56,7 706,3 2010 76,1 834,9 11,0 255,9 161,1 30,7 63,0 673,8 2015 72,2 933,0 12,9 339,0 197,1 36,3 58,1 735,9
Konieczne działania zmierzające do kompleksowego, systemowego rozwiązania lub przynajmniej znaczącego ograniczenia problemu metanowości kopalń. W świetle planowanej polityki energetycznej Polski węgiel kamienny z krajowych zasobów będzie nadal przez wiele lat głównym paliwem dla elektroenergetyki. Istotne znaczenie ma również zmiana optyki widzenia metanu, szczególnie w sektorze górnictwa węglowego: z niebezpiecznego odpadu do tzw. utylizacji, na cenny surowiec energetyczny Długofalowe rozwiązanie problemu metanowości części kopalń GZW PRZEDEKSPOLATACYJNE UJĘCIE METANU Z POKŁADÓW WĘGLA wyprzedzające odmetanowanie pokładów węgla na kilka-kilkanaście lat przed ich eksploatacją: ujęcie cennego surowca energetycznego wysokometanowego gazu (możliwe przemysłowe ujęcie 1,0 1,5 mld m 3 rocznie, zwiększenie krajowego wydobycia gazu ziemnego o 30%) eksploatacja węgla w korzystniejszych warunkach górniczych i ekonomicznych (zmniejszenie zagrożenia metanowego, poprawa bezpieczeństwa pracy, znaczące obniżenie kosztów wydobycia) zmniejszenie emisji metanu do atmosfery (ograniczanie skutków efektu cieplarnianego, obniżenie kosztów opłat emisyjnych, zwłaszcza w systemie EU ETS)
Europejski System Handlu Emisjami EU ETS European Union Emissions Trading System System handlu uprawnieniami do emisji: wprowadzony w 2005 r., w celu zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych obejmuje 28 krajów UE, Islandię, Liechtenstein i Norwegię dotyczy: dwutlenku węgla (CO 2 ), podtlenku azotu (N 2 O), perfluorowęglowodorów (PFCs) w Polsce rejestr uprawnień do emisji prowadzi Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami podlegający Ministrowi Środowiska regulacja prawna Ustawa z dnia 12 czerwca 2015 r. o systemie handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych. Emisja metanu: do tej pory emisja metanu nie podlega opłatom w systemie EU ETS ujęcie metanu w EU ETS dzięki staraniom m.in. polskich agend rządowych zawieszono do 1 stycznia 2021 r. obecnie opłata za emisję tony metanu w Polsce wynosi 29 groszy (przy emisji rzędu 700 800 mln m 3 daje to kwotę 145 165 tys. zł rocznie) w 2008 r. próbowano drastycznie podnieść opłatę za emisję metanu z obowiązującej wówczas kwoty 0,23 zł do 4,83 złotych za tonę, czyli 21-krotnie przelicznik 21 wynikał z przyjmowanego w 2008 r. wskaźnika GWP; pod naciskiem środowisk górniczych Rząd wycofał się z tej podwyżki.
Wskaźnik GWP Global Warming Potential Przelicznik CH4 do CO2: wskaźnik GWP określa potencjał cieplarniany metanu w stosunku do dwutlenku węgla w 2013 r. amerykańska Agencja Ochrony Środowiska EPA wskaźnik GWP (w przeliczeniu na 100 lat) podwyższyła z 21 na 25 są też podawane wyższe wartości, np. od 28 do 34 wg organizacji IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). istotne znaczenie ma czas trwania metanu w atmosferze ok. 10 15 lat (wg EPA 12 lat), co powoduje przeliczanie GWP dla metanu na krótsze okresy czasu, najczęściej na 20 lat. wg IPCC (2013 r.) GWP dla metanu w skali 20 lat jest 84-krotnie wyższy niż dwutlenku węgla, przy GWP dla 100 lat wynoszącym 28 obecny wskaźnik GWP w USA i UE: 20 lat 72 razy, 100 lat 25 razy
2021 r. Metan w EU ETS? I co dalej? Możliwe scenariusze??? Założenia to co wiemy i czego nie wiemy: 1. Stan obecny opłata za emisję tony metanu w Polsce w przeliczeniu na euro ok. 7 eurocentów, opłata za emisję tony dwutlenku węgla w EU ETS ok. 5 euro. 2. Założenie podstawowe w przypadku objęcia emisji metanu systemem EU ETS opłaty za jego emisję z pewnością znacząco wzrosną i raczej będą wyższe niż za dwutlenek węgla. 3. Podstawowe pytania czy opłata będzie proporcjonalna do przyjmowanej szkodliwości dla klimatu, czyli 25 razy większa niż dla CO 2, a jeżeli mniejsza to o ile i na jakiej podstawie? 4. Przyjęte rozwiązanie złożona funkcja ujmująca aspekty formalne, ekonomiczne (w tym dozwolone limity na emisję metanu i rozkład ich ograniczania), społeczne (w tym relacje pro-środowiskowe), ale także i działania polityczne. Proste scenariusze dla emisji metanu rzędu 700 800 mln m 3 : Wariant minimalny opłata za emisję CH4 równa opłacie za emisję CO2 10,5 12,0 mln zł rocznie Wariant maksymalny opłata za emisję CH4 uwzględniałaby GWP w wysokości 25 262,5 300,0 mln zł rocznie
Przedeksploatacyjne ujęcie metanu z pokładów węgla vs. Emisja metanu w systemie EU ETS Objęcie emisji metanu systemem EU ETS wprowadzi znaczące podwyższenie kosztów wydobycia węgla kamiennego. Konieczne działania zmniejszające emisję metanu, lec nie kosztem ograniczania wydobycia węgla kamiennego. W skali światowej metan z pokładów węgla coraz częściej zaczyna być postrzegany, jako niedowartościowane źródło energii, mogące odegrać istotną rolę w procesie transformacji przemysłu węglowego. W przypadku Polski jest to szczególnie ważne w kontekście szeroko ujmowanej dekarbonizacji, rozumianej jako eliminacja węgla z sektora energetycznego. Ten niekorzystny dla polskiej gospodarki trend negatywnego postrzegania górnictwa węgla może złagodzić rozwój przemysłowego ujęcia i wykorzystania metanu, w tym ujęcia przedeksploatacyjnego, ograniczający jego emisję do atmosfery.
Założenia programu badawczego GEO-METAN Przedeksploatacyjne ujęcie metanu z pokładów węgla otworami powierzchniowymi Cel strategiczny: Wsparcie rozwoju technologii eksploatacji metanu z pokładów węgla, w połączeniu z odmetanowaniem kopalń: - zwiększenie potencjału wydobywczego gazu w Polsce - wzmocnienie górnictwa węgla kamiennego poprzez systemowe rozwiązanie problemu metanowości kopalń - ograniczenie emisji metanu do atmosfery Kamienie milowe: 1. Określenie kryteriów brzegowych ujęcia metanu z pokładów węgla w warunkach geologiczno-górniczych GZW. 2. Dostosowanie do warunków GZW technologii wierceń kierunkowych oraz metod intensyfikacji produktywności metanu. 3. Szczegółowa analiza ekonomiczna zastosowania przedeksploatacyjnego ujęcia metanu z pokładów węgla w górnictwie, z porównaniem do kosztów odmetanowania podziemnego. 4. Testowe zastosowanie o charakterze demonstracyjnym, a następnie wdrożeniowym, na wybranym obszarze. Etapy prac: Etap I badawczo-pilotażowy (Gilowice) Etap II badawczo-demonstracyjny Etap III wdrożeniowy (eksploatacyjny)
Otwory Gilowice 1 i Gilowice 2H Zabiegi intensyfikacyjne (październik listopad 2016 r.) Przekrój geologiczny i trajektorie wierceń Gilowice-1 +246,95 Gilowice-2H śr. metanonośność 11 m 3 CH 4 /t Szczelinowanie w pokładzie 510 (4000 m, 5 sekcji), 2.590 m³ płynu zabiegowego i 405 t propantu. szczelinowanie pokład 510 15 m 3 CH 4 /t Testy dopływu metanu (styczeń listopad 2017 r.) Otwory Gilowice 1 i 2H zostały odwiercone przez firmę Dart Energy (Poland). Po zakończeniu prac wiertniczych, wykonaniu badań i testów otwory zostały przekazane do PIG-PIB celem prowadzenia dalszych prac badawczych. Realizowane obecnie prace badawcze wykonuje konsorcjum PGNiG oraz PIG-PIB, czas realizacji: 2016 2018 r. 3 serie testów, łącznie wydobyto Państwowy 886.167 Instytut mgeologiczny 3 gazu, max. 10.000 m 3 /dzień ustabil. 5.200 5.400 m 3 /dzień
Podsumowanie 1. Sytuacja górnictwa węgla kamiennego w GZW wymaga systemowego rozwiązania problemu metanowości kopalń, zasadne jest także przemysłowe zagospodarowanie bazy zasobowej metanu z pokładów węgla oraz ograniczenie emisji metanu do atmosfery. 2. Przedekspolatacyjne ujęcie metanu z pokładów węgla, na kilka-kilkanaście lat przed ich eksploatacją, łączy powyższe kierunki działań i jest główną ideą Programu Geo-Metan. 3. Objęcie emisji metanu systemem EU ETS wprowadzi znaczące, wielomilionowe podwyższenie kosztów wydobycia węgla kamiennego w Polsce. 4. Cel Programu Geo-Metan rozwój technologii eksploatacji metanu z pokładów węgla, w połączeniu z odmetanowaniem kopalń, a w konsekwencji: zwiększenie potencjału wydobywczego gazu w Polsce poprawa rentowności kopalń i bezpieczeństwa pracy ograniczenie emisji metanu do atmosfery. 5. Pilotażowy etap Programu Geo-Metan prace badawcze w Gilowicach, optymistyczne wyniki uzasadniają dalsze prace badawcze, demonstracyjne oraz wdrożeniowe. 6. Konieczne działania promocyjne w Polsce i na arenie międzynarodowej tworzenie przyjaznego klimatu dla wydobycia metanu, w tym technologii szczelinowania węgla.
III KONFERENCJA METAN KOPALNIANY Energia-Ekologia-Ekonomia Katowice, 15 lutego 2018 r. Dziękuję za uwagę Otwór Gilowice 1, kwiecień 2017 r.