Utylization coal mine methane in economic and ecological aspects in the example of installations to ZCP Carbo-Energia Sp. z o.o.

Podobne dokumenty
Stan zagrożenia metanowego w kopalniach Polskiej Grupy Górniczej sp. z o.o. Ujęcie metanu odmetanowaniem i jego gospodarcze wykorzystanie

Charakterystyka ilości i stopnia zagospodarowania metanu kopalnianego

UTYLIZACJA METANU Z KOPALŃ WĘGLA KAMIENNEGO REDUKCJĄ ZAGROŻEŃ DLA ŚRODOWISKA NATURALNEGO

Polityka energetyczna w UE a problemy klimatyczne Doświadczenia Polski

Ocena stanu i możliwości utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego z szybów polskich kopalń węgla kamiennego

Kolokwium zaliczeniowe Informatyczne Podstawy Projektowania 1

Zał.3B. Wytyczne w zakresie określenia ilości ograniczenia lub uniknięcia emisji zanieczyszczeń do powietrza

ZAKŁADY ENERGETYKI CIEPLNEJ S.A.

Inwentaryzacja emisji metanu z układów wentylacyjnych i z układów odmetanowania kopalń węgla kamiennego w Polsce w latach

G S O P S O P D O A D R A K R I K NI N SK S O K E O M

Wykorzystanie węgla kamiennego. Warszawa, 18 grudnia 2013

KOMPANIA WĘGLOWA S.A.

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

Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo SA. Program Geo-Metan. Przedeksploatacyjne ujęcie metanu z pokładów węgla otworami powierzchniowymi

EMISJA GAZÓW CIEPLARNIANYCH Z NIECZYNNEGO SZYBU - UWARUNKOWANIA, OCENA I PROFILAKTYKA

Znaczenie przedeksploatacyjnego ujęcia metanu z pokładów węgla w świetle objęcia emisji metanu systemem EU ETS

ROZWI CHP POLIGENERACJA PALIWA SPECJALNE DIESEL BI-FUEL GAZ ZIEMNY BIOGAZ

Kopalnie węgla kamiennego i metanu? Doświadczenia ze szczelinowania pokładów węgla

Zielona energia z metanowego gazu kopalnianego. Zygmunt Łukaszczyk Henryk Badura

Wykonanie stymulacji produktywności metanu w otworach Gilowice 1 i Gilowice 2H

Zespół Ciepłowni Przemysłowych CARBO-ENERGIA sp. z o.o. w Rudzie Śląskiej Modernizacja ciepłowni HALEMBA

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA

Zestawienie wzorów i wskaźników emisji substancji zanieczyszczających wprowadzanych do powietrza.

ANALIZA WYPADKÓW ZWIĄZANYCH Z ZAGROŻENIEM METANOWYM W KOPALNIACH WĘGLA KAMIENNEGO W LATACH

TECHNOLOGIE KRIOGENICZNE W SYSTEMACH UZDATNIANIA GAZÓW RACJONALNE UŻYTKOWANIE PALIW I ENERGII. Wojciech Grządzielski, Tomasz M.

PROBLEMY ZAPEWNIENIA STABILNYCH PARAMETRÓW PALIWA Z ODMETANOWANIA KOPALŃ STOSOWANEGO DO SILNIKÓW GAZOWYCH** 1. Wprowadzenie

WĘGIEL PALIWEM BEZ PRZYSZŁOŚCI. Dr Michał Wilczyński

1. W źródłach ciepła:

Bazowa inwentaryzacja emisji CO 2

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

Niezależność energetyczna JSW KOKS S.A. w oparciu o posiadany gaz koksowniczy

Gospodarka niskoemisyjna

Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

Opracowanie: Zespół Zarządzania Krajową Bazą KOBiZE

BADANIA INSTALACJI UTYLIZACJI METANU Z KOPALŃ IUMK-100 W JASTRZĘBSKIEJ SPÓŁCE WĘGLOWEJ S.A. W KOPALNI JAS-MOS

Odmetanowanie pokładów węgla w warunkach rosnącej koncentracji wydobycia

Wojciech Piskorski Prezes Zarządu Carbon Engineering sp. z o.o. 27/09/2010 1

Skierniewice, r. Plan Gospodarki Niskoemisyjnej

PLAN GOSPODARKI NISKOEMISYJNEJ DLA MIASTA MYSŁOWICE. Spotkanie informacyjne Mysłowice, dn. 16 grudnia 2014 r.

Prawo Energetyczne I Inne Ustawy Dotyczące Energetyki Kogeneracja Skuteczność Nowelizacji I Konieczność

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Zestawienie wzorów i wskaźników emisji substancji zanieczyszczających wprowadzanych do powietrza Grudzień 2016

WPŁYW DRENAŻU NA EFEKTYWNOŚĆ ODMETANOWANIA W KOPALNI WĘGLA**

METAN WIODĄCYM ZAGROŻENIEM NATURALNYM W KWK BRZESZCZE

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 25 lipca 2011 r.

Energetyka odnawialna w procesie inwestycyjnym budowy zakładu. Znaczenie energii odnawialnej dla bilansu energetycznego

PROF. DR HAB. INŻ. ANTONI TAJDUŚ

PRZEDSIĘWZIĘCIE TERMOMODERNIZACYJNE JAKO MOŻLIWOŚĆ OGRANICZENIA EMISJI GAZÓW CIEPLARNIANYCH

VII Międzynarodowej Konferencji CIEPŁOWNICTWO 2010 Wrocław

Koszty prac profilaktycznych w aspekcie zagrożenia metanowego dla wybranych rejonów ścian eksploatacyjnych

Kontrola procesu spalania

Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN. BAZA SUROWCOWA I ZAGROŻENIA DLA BEZPIECZEŃSTWA ENERGERYCZNEGO POLSKI

WSKAŹNIKI EMISYJNOŚCI SO 2, NO x, CO i PYŁU CAŁKOWITEGO DLA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Daniel BORSUCKI DYREKTOR Zespołu Zarządzania Mediami KHW S.A. Katowice

Raport z inwentaryzacji emisji wraz z bilansem emisji CO2 z obszaru Gminy Miasto Płońsk

Gaz składowiskowy jako źródło energii odnawialnej. Instalacja odgazowania w Spółce NOVA w Nowym Sączu. dr inż. Józef Ciuła NOVA Spółka z o.o.

Nowoczesna produkcja ciepła w kogeneracji. Opracował: Józef Cieśla PGNiG Termika Energetyka Przemysłowa

Dr inż. Jacek Wereszczaka

TEMAT 2. Bazowa Inwentaryzacja Emisji (BEI)

Wpływ współspalania biomasy na stan techniczny powierzchni ogrzewalnych kotłów - doświadczenia Jednostki Inspekcyjnej UDT

Energia z gazu kopalnianego

KRAJOWY RAPORT INWENTARYZACYJNY 2015

SEMINARIUM. Produkcja energii z odpadów w technologii zgazowania Uwarunkowania prawne i technologiczne

Dyrektywa IPPC wyzwania dla ZA "Puławy" S.A. do 2016 roku

APAKIET ENERGETYCZNY I INNE REGULACJE PRAWNE ŚWIATOWE TENDENCJE

Stan i perspektywy gospodarczego wykorzystania metanu pokładów węgla w Polsce. Prof. dr hab. inż. Stanisław Nawrat Dr inż. Sebastian Napieraj

Dr hab. inż. Stanisław Nagy, prof. nzw.

PLAN DZIAŁANIA KT 137. ds. Urządzeń Cieplno-Mechanicznych w Energetyce

Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO 2 (WE) w roku do raportowania w ramach. Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji.

Program dla sektora górnictwa węgla brunatnego w Polsce

Oferta Kompanii Węglowej S.A. dla sektora ciepłownictwa

Jerzy Żurawski Wrocław, ul. Pełczyńska 11, tel ,

ZASOBY SUROWCÓW ENERGETYCZNYCH POLSKI a

Założenia do aktualizacji Programu ochrony powietrza dla województwa małopolskiego w 2019 roku

Odnawialne źródła energii w dokumentach strategicznych regionu

Proekologiczne wykorzystanie metanu z odmetanowania kopalń do produkcji energii elektrycznej i ciepła

Rola kogeneracji w osiąganiu celów polityki klimatycznej i środowiskowej Polski. dr inż. Janusz Ryk Warszawa, 22 październik 2015 r.

Warszawa, dnia 19 maja 2017 r.

Zasady przygotowania SEAP z przykładami. Andrzej Szajner Bałtycka Agencja Poszanowania Energii SA

Podsumowanie i wnioski

Opracował: mgr inż. Maciej Majak. czerwiec 2010 r. ETAP I - BUDOWA KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ

Niskoemisyjne, alternatywne paliwa w transporcie. Sławomir Nestorowicz Pełnomocnik Dyrektora ds. Paliw Metanowych

PODSTAWOWE INFORMACJE DOTYCZĄCE WDRAŻANIA INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Wydział Mechaniczno-Energetyczny

ENERGETYKA A OCHRONA ŚRODOWISKA. Wpływ wymagań środowiskowych na zakład energetyczny (Wyzwania EC Sp. z o.o. - Studium przypadku)

Polityka energetyczna Polski do 2050 roku rola sektora ciepłownictwa i kogeneracji

CENTRALNA STACJA RATOWNICTWA GÓRNICZEGO S.A. W BYTOMIU

Rtęć w przemyśle. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery

Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A.

PODSTAWOWE INFORMACJE DOTYCZĄCE WDRAŻANIA INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE

WYSTĘPOWANIE METANU W POKŁADACH WĘGLA BRUNATNEGO. 1. Wstęp. 2. Metodyka wykonania badań laboratoryjnych próbek węgla na zawartość metanu

Projekt założeń do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe gminy miejskiej Mielec Piotr Stańczuk

PLAN PRACY KOMISJI GÓRNICZEJ RADY MIASTA KATOWICE NA 2017 ROK TERMIN POSIEDZENIA

Przedsiębiorstwa usług energetycznych. Biomasa Edukacja Architekci i inżynierowie Energia wiatrowa

Oferta dla jednostek samorządu terytorialnego

PROJEKT PLANU GOSPODARKI NISKOEMISYJNEJ DLA MIASTA OLSZTYNA KONSULTACJE SPOŁECZNE

Transkrypt:

Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska ISSN 1733-4381, vol. 16, issue 4 (2014), p. 15-22 http://awmep.org Utylization coal mine methane in economic and ecological aspects in the example of installations to ZCP Carbo-Energia Sp. z o.o. 1 Marek KAPICA 1 Śląskie Środowiskowe Studium Doktoranckie, 40-166 Katowice, Plac Gwarków 1, tel.: 664764607, e-mail: marekkapica@op.pl Abstract The paper presents the problem of disposal of methane from coal mine in the example of installations belonging to ZCP Carbo-Energia Sp. z o. o. as the way to limiting emission of methane to the atmosphere which is a greenhouse gas. It presents genesis of occurrence of methane as a mine gas and resources of methane. Discussed ecological and economic aspects of methane gas management from coal mines. Keywords: utilizations methane 1, greenhouse gas 2. Streszczenie Utylizacja metanu z pokładów węgla w aspekcie ekonomicznym i ekologicznym na przykładzie ZCP Carbo-Energia Sp. z o.o. W artykule przedstawiono zagadnienie utylizacji metanu z kopalń węgla kamiennego na przykładzie instalacji należącej do ZCP Carbo-Energia Sp. z o.o. jako sposobu ograniczenia emisji metanu do atmosfery, będącego gazem cieplarnianym. Przedstawiono genezę występowania metanu jako gazu kopalnianego oraz zasoby metanu. Omówiono ekologiczne i ekonomiczne aspekty zagospodarowania gazu metanowego z kopalń węgla kamiennego. Słowa kluczowe: utylizacja metanu 1, gaz cieplarniany 2. 1. Wstęp Metan (CH 4 ) to najprostszy nasycony węglowodór alifatyczny, bezbarwny, bezwonny z powietrzem lub tlenem tworzy mieszaniny wybuchowe w zakresie stężeń od 4,5 do 15% obj. przy czym najsilniejszy wybuch następuje przy ok. 9% zawartości metanu w powietrzu, może ulec samozapłonowi pod wpływem iskry elektrycznej lub temperatury 540 o C. Metan jest głównym składnikiem gazu ziemnego, gazu węglowego, wchodzi w skład gazów występujących m.in. w kopalniach węgla [1,2]. Własności fizykochemiczne metanu: - temperatura topnienia -182,6 C, - temperatura wrzenia -161,7 C, - temperatura krytyczna -82,5 C, - ciśnienie krytyczne 46,3 bar, - gęstość w warunkach normalnych 0,717 kg/m 3, - wartość opałowa 50 049 kj/kg = 35 897 kj/m 3.

16 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 16 issue 4 (2014) Metan z pokładów węgla powstał w procesie uwęglania substancji roślinnych w warunkach beztlenowych. Główną rolę w procesie uwęglania odegrały warunki geologiczne powodujące zmiany ciśnienia i temperatury w nagromadzonym materiale roślinnym [3]. Metan zawarty w gazie ziemnym powstał nie tylko w procesach mikrobiologicznych, ale także pod wpływem właśnie wysokiej temperatury i ciśnienia głęboko pod powierzchnią ziemi, podobnie jak węgiel kamienny i ropa naftowa. W procesie uwęglania rozróżnia się dwa zasadnicze stadia [3]: stadium diagenezy obejmujące biochemiczne procesy przeobrażenia substancji roślinnej w torf, a następnie w węgiel brunatny; stadium metamorfizmu, w którym następuje dalsze przeobrażenie węgla brunatnego w węgiel kamienny i antracyt, a następuje to pod wpływem takich czynników geologicznych jak wysoka temperatura złoża, wysokie ciśnienie i długi czas trwania procesu. Z opublikowanych badań wynika, że metan związany ze złożami węgla występuje w dwóch zasadniczych formach jako [3]: metan zaabsorbowany, związany z substancją węglową, metan wolny, występujący w porach i szczelinach skał płonnych oraz pokładów węgla. Ilość metanu i jego stężenie w pokładach węgla zależy głównie od grubości i szczelności nadkładu spoczywającego na nim, im grubszy i mniej przepuszczalny nadkład, tym silniejsza metanowość występującego pod nim złoża. Metan jako gaz cieplarniany jest drugim co do ważności gazem powodującym efekt cieplarniany [5]. Rewolucja przemysłowa zapoczątkowana w XVIII w i trwająca do chwili obecnej, przełożyła się na wzrost emisji metanu do atmosfery, i tym samym zwiększenia efektu cieplarnianego. Tabela 1.1.Parametry gazów wywołujących efekt cieplarniany [6]. Parametr CO 2 CH 4 CFC-11 CFC-12 N 2 O Wskaźnik efektu cieplarnianego 1 21 3500 7300 290 Koncentracja [ppm] 353 1,72 0,00028 0,00048 0,31 Roczny wzrost koncentracji [%] 0,5 0,9 4,0 4,0 0,25 Średni okres życia w atmosferze [lata] 50-200 10 130 130 150 Względny udział w powstawaniu efektu cieplarnianego w czasie ostatnich 100 lat CFC-11 freon, trichlorofluorometan, CFC-12 freon, dichlorodifluoromethane. 61% 15% 11,5% 4% 2. Zasoby metanu z pokładów węgla kamiennego w Polsce Metan z pokładów węgla (MPW) udokumentowany został jedynie w złożach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w pozostałych czyli Dolnośląskim i Lubelskim Zagłębiu Węglowym ilość metanu jest dużo mniejsza, a przez to gospodarczo nieistotna [7]. Wykorzystanie metanu z pokładów węgla podyktowane jest przede wszystkim względami bezpieczeństwa prowadzenia robót górniczych, a dopiero później, traktowane jest jako pozyskiwanie gazu jako surowca a na samym końcu brany jest pod uwagę aspekt ekologiczny. Według Państwowej Służby Geologicznej dostępne zasoby bilansowe metanu na 31.12.2012 r. wynoszą 87,6 mld m 3, w tym: w obszarach eksploatowanych złóż węgla 39,3 mld m 3 w 30 złożach, poza obszarami eksploatacji złóż węgla 16,1 mld m 3 w 13 złożach oraz w 8 złożach, w których metan występuje jako kopalina główna 32,2 mld m 3 [7]. Wydobycie metanu systemem odmetanowania w 2013 roku wyniosło 276,6 mln m 3. Jest to wielkość,

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 16 issue 4 (2014) 17 oznaczająca ilość metanu ujmowanego przez stacje odmetanowania poszczególnych kopalń węgla kamiennego oraz metan eksploatowany samodzielnie, na zasadzie samo wypływu gazu z otworów wiertniczych, sięgających do zrobów zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego. Ilość metanu, wyemitowanego wraz z powietrzem kopalnianym systemem wentylacji do atmosfery wyniosła 461,98 mln m 3 [7]. W 2013 roku, z górotworu objętego wpływami eksploatacji, wydzieliło się 847,8 mln m 3 metanu (metanowość bezwzględna). Od 2008 roku ilość wydzielonego metanu w przeliczeniu na Mg wydobytego węgla (metanowość względna) oscyluje w granicach od 10,5 do 11,1 m 3 CH 4 /Mg węgla. Wskaźnik ten był prawie dwukrotnie wyższy niż w 1993roku [8]. Tabela 2.1. Ilość metanu z pokładów węgla (MPW) w [mln m 3 ] [7]. Udokumentowane złoża metanu W eksploatowanych kopalniach węgla kamiennego (30 złóż) [mln m 3 ] Złoża ogółem (51 złóż) [mln m 3 ] Zasoby dostępne bilansowe pozabilansowe Zasoby przemysłowe Emisja wentylacją 39338,1 412,6 4863,8 461,9 87614,4 11041,6 6143,57 461,9 z Średnia zagospodarowania metanu w 2013 roku wyniosła 187,7 mln m 3 /rok co daje wzrost o 9,1 mln m 3 /rok w stosunku do 2012 roku. Średnia efektywność zagospodarowania ujętego metanu w 2013 roku wyniosła 67,8%. Wskaźnik ten od 2008 roku ma tendencję rosnącą. Bardzo ważnym wskaźnikiem jest również efektywność odmetanowania, ponieważ im większa efektywność tym większa ilość metanu dostępnego do instalacji jego utylizacji, a ta od 2012 roku rośnie i jest to spowodowane modernizacją oraz budową nowych stacji odmetanowania. Tabela 2.2. Kształtowanie się metanowości względnej i bezwzględnej oraz ilości i efektywności ujęcia i zagospodarowania metanu w kopalniach węgla kamiennego w latach 2008-2013 [8]. Wykaz 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Metanowość bezwzględna [mln m 3 CH 4 /rok] 880,9 855,7 836,4 828,8 828,2 847,8 Metanowość względna [ m 3 CH 4 /Mg węgla] 10,5 11,1 11,0 11,0 10,5 11,1 Efektywność odmetanowania [%] 31,1 30,4 30,7 30,2 32,2 32,6 Ilość zagospodarowanego metanu [mln m 3 CH 4 /rok] Ilość ujętego metanu (odmetanowanie) [mln m 3 CH 4 /rok] Efektywność zagospodarowania ujętego Metanu [%] 156,5 159,5 161,1 166,3 178,6 187,7 274,2 259,8 255,9 250,2 266,7 276,6 57,1 61,4 63,0 66,5 67,0 67,8 W zakresie nomenklatury metanowości przyjmuje się następujące definicje [9]: Metanowość bezwzględna jest sumą ilości metanu wydzielającego się do wyrobisk (metanowość wentylacyjna oraz metan ujęty odmetanowaniem) określa się ją jako strumień objętości metanu i wyraża w metrach sześciennych na minutę. Metanowość wentylacyjna jest różnicą strumienia objętości metanu w wylotowym i wlotowym prądzie powietrza jest określana z bilansu strumieni objętości metanu sporządzanego na podstawie wykonanych pomiarów i obliczeń w poszczególnych punktach pomiarowych i wyrażana w metrach sześciennych na minutę.

18 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 16 issue 4 (2014) 3. Zobowiązania Polski dotyczące ograniczenia emisji gazów cieplarnianych Polska jako strona Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu jest zobowiązana m.in. do opracowania i wdrożenia państwowej strategii redukcji emisji gazów cieplarnianych. Dotyczy to również mechanizmów ekonomicznych i administracyjnych oraz okresowej kontroli jej wdrażania do wypełnienia postanowień decyzji Rady Europy w sprawie mechanizmu monitorowania emisji, CO 2 i innych gazów cieplarnianych oraz mechanizmu oceny postępu realizacji zobowiązań. Zobowiązania międzynarodowe Polski w zakresie zmian klimatu wynikają z postanowień Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu, a w szczególności Protokołu z Kioto. Polska ratyfikowała Konwencję w dniu 28 lipca 1994r i jest zobowiązana m.in. do [10]: - opracowania i wdrożenia państwowej strategii redukcji emisji gazów cieplarnianych, w tym także mechanizmów ekonomicznych i administracyjnych, oraz okresowej kontroli jej wdrażania; - inwentaryzacji emisji i pochłaniania gazów cieplarnianych dla każdego roku według metodologii przyjętej przez Konferencję Stron i na tej podstawie monitoringu zmian emisji; - opracowania długookresowych scenariuszy redukcji emisji dla wszystkich sektorów gospodarczych, oddzielnie dla każdego gazu; - prowadzenia badań naukowych w zakresie problematyki zmian klimatu; - opracowania okresowych raportów rządowych, (co dwa lata) dla Konferencji Stron zawierających szczegółowe informacje o wypełnianiu ww. zobowiązań. Jednym z głównych zobowiązań wynikających z ratyfikacji Protokołu z Kioto przez Polskę była redukcja emisji gazów cieplarnianych o 6% w latach 2008-2012 w stosunku do roku bazowego, za który przyjęto rok 1988 ( dla krajów z gospodarką w okresie przejściowym). Polska jako jeden z nielicznych krajów wypełniła swoje zobowiązania redukując emisje gazów cieplarnianych o 32% [11]. Długofalowym celem ilościowym jest osiągnięcie ok. 30-40% redukcji emisji gazów cieplarnianych w roku 2020 w stosunku do roku bazowego. Metan i dwutlenek węgla to gazy cieplarniane, które stanowią w Polsce 93% sumarycznej emisji gazów cieplarnianych wyrażonej w ekwiwalencie CO 2 [10]. Trzy z głównych źródeł emisji metanu występują w kategoriach: emisja lotna z paliw, rolnictwo oraz odpady. Ich udziały w krajowej emisji metanu w roku 2012 wyniosły odpowiednio 30,2%, 27,8%, 33,6%. Na emisję z pierwszej z wymienionych składa się emisja z kopalń podziemnych ok. 18,3% całkowitej emisji metanu [5]. Metan pochodzący z pokładów węgla można wykorzystać gospodarczo do produkcji energii, a co za tym idzie zmniejszyć jego emisję do atmosfery. Metan jest gazem cieplarnianym o wyższym wskaźniku efektu cieplarnianego niż dwutlenek węgla. Zmniejszenie emisji metanu o 1 Mg daje taki sam efekt, co uniknięcie emisji 21Mg dwutlenku węgla. Z 1kg CH 4 powstaje 2,75 kg CO 2. CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O (2.1) Efektywne zmniejszenie emisji następuje, gdy utlenia się metan do dwutlenku węgla zamiast uwalniać go do atmosfery, w przeliczeniu na dwutlenek węgla wynosi 18,25 Mg CO 2 /Mg CH 4. Oprócz tego należy uwzględnić zysk przez zastąpienie metanem innych paliw pierwotnych do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Ograniczenie emisji metanu spowoduje zmniejszenie efektu cieplarnianego i poprawę bilansu dla gazów cieplarnianych. Właściwości gazu są zależne od złoża, sposobu jego pozyskania oraz warunków jego eksploatacji. Podstawowe składniki czystego gazu ze złóż pokładów węglowych to metan, dwutlenek węgla (tab.3.1) oraz azot. W ilościach śladowych występować mogą przede wszystkim: tlenek węgla, wodór, hel, siarkowodór, chlorowodór, fluorowodór, amoniak i węglowodory o dłuższych łańcuchach węglowych [12].

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 16 issue 4 (2014) 19 Tabela.3.1. Typowy skład chemiczny gazu kopalnianego w zależności od miejsca poboru jednej z kopalń Kompani Węglowej S.A. [13]. ZAKRES ANALIZY [%] MIEJSCE POBRANIA PRÓBY O 2 CO 2 CO CH 4 H 2 C 2 H 4 C 2 H 6 N 2 Przekop wznoszący wentylacyjny 10,14 2,35 0,000 43,82 0,01 0,00 0,21 43,47 Podszybie poziom 1030 m 3,36 4,17 0,000 69,36 0,01 0,00 0,37 22,73 Stacja odmetanowania - powierzchnia 3,32 4,19 0,000 54,40 0,01 0,00 0,23 35,64 Zagospodarowanie gazu kopalnianego w kopalniach węgla jest w dzisiejszych czasach koniecznością wynikającą ze względów zarówno bezpieczeństwa pracy załogi, jak i szeroko pojętej ochrony środowiska. W walce z metanem stosuje się wentylacyjne metody profilaktyki, gdy metan uwalniany z górotworu jest rozrzedzany za pomocą doprowadzonego powietrza do bezpiecznych koncentracji oraz odmetanowania gdy, gaz jest wysysany za pomocą rurociągów i stacji odmetanowania na powierzchnię ziemi (rys.3.1) a stamtąd może być doprowadzony do ciepłowni, gdzie w wyniku jego utylizacji uzyskamy ciepło lub ciepło i prąd w skojarzonych układach energetyczno-cieplnych. Rys. 3.1. Schemat doprowadzenia metanu z dołu kopalni do instalacji jego utylizacji [źródło własne]. 4. Utylizacja metanu kopalnianego na przykładzie ZCP Carbo-Energia Sp. z o.o. ZCP Carbo-Energia Sp. z o.o. powstała w 1995 r. w ramach restrukturyzacji Rudzkiej Spółki Węglowej. Od 1998 r. do spółki dołączona została ciepłownia Wanda znajdująca się na terenie kopalni Pokój w Rudzie Śląskiej. Była ona jedyną w owym czasie w/w spółce ciepłownią z instalacją do spalania metanu kopalnianego, a która to instalacja działała od 1984 r. jako jedna z nielicznych w regionie. Instalacja spalała metan w dwóch kotłach WR-5 z zainstalowanymi palnikami inżektorowymi po dwa na każdy kocioł o wydajności 700 m 3 /h każdy. Ze względu na to, że spalanie metanu pozwoliło ograniczyć zużycie węgla, a latem całkowicie je

20 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 16 issue 4 (2014) eliminując. Doprowadziło to w 2002 r. do zainstalowania palników typu EXLS-4500K1 w kotłach typu Babcock (parowy) i WR-25 w ciepłowni Bielszowice o mocy do 4,5 MW każdy, a od 2006 r. również w ciepłowni Halemba w kotle WRM-5 zainstalowano palnik gazowy EXLS 4500K o mocy do 4,5 MW, w 2010 w kotle WR-10EM zainstalowano palnik gazowy EXLS 5000 o mocy 5 MW. Spalanie metanu w instalacjach kotłowych jest doskonałą alternatywą i uzupełnieniem dla gazomotorów, które potrzebują metanu o określonych stałych parametrach co niejednokrotnie w warunkach górniczych może być trudne do uzyskania, wpisuje się również idealnie w politykę klimatyczną naszego kraju zwalczającą emisję gazów cieplarnianych do atmosfery i pozwala ograniczyć spalanie węgla a tym samym ograniczyć koszty produkcji ciepła. Na (rys.4.1) widoczna jest wyraźna korelacja między ilością spalanego metanu i węgla, gdzie większe ilości gazu wyraźnie obniżają potrzebę spalania węgla. Rys. 4.1. Utylizacja metanu na przykładzie ciepłowni Wanda [13]. Gaz kopalniany jest jednak gazem mało stabilnym, jeśli chodzi o ilość czy stężenie, mogą występować okresy, w których będzie go bardzo dużo, a już następnego dnia nie będzie go wcale (rys.4.2) lub w ograniczonej ilości w dużej mierze zależy to od prac wydobywczych i od stanu stacji odmetanowania. Rys. 4.2. Ilość metanu spalonego w całej ZCP Carbo-Energia w latach 1999-2013 [13].

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 16 issue 4 (2014) 21 Jeśli chodzi o aspekt ekonomiczny, bez którego jakiekolwiek inwestycje nie miałyby sensu to przedstawia się on następująco na przykładzie ciepłowni Halemba gdzie realizacja budowy nowego kotła wraz z palnikiem EXLS 5000 pozwoliła osiągnąć następujące korzyści[13]: - uzyskanie sprawności spalania ok. 85%, - zmniejszenie ilości spalanego węgla, - zmniejszenie emisji CO 2, - zmniejszenie emisji pyłowo-gazowej, - zmniejszenie ilości odpadów stałych, - zwiększenie ilości spalanego gazu z odmetanowania kopalni, nie bez znaczenia jest również efekt ekologiczny bezpośrednio powiązany z ekonomicznym (tab.4.2). Tabela 4.1. Efekt ekonomiczny zainstalowanego palnika gazowego w ciepłowni Halemba [13]. Wykaz oszczędności Efekt finansowy [zł/rok] Niższy koszt paliwa 191 041,46 Niższy koszt emisji CO 2 33 604,00 Niższy koszt emisji pyłowo- gazowej 7 559,37 Niższy koszt zagospodarowania 2 100,00 odpadów paleniskowych SUMA 234 304,83 Tabela 4.2. Efekt ekologiczny zainstalowanego palnika gazowego w ciepłowni Halemba [13]. Efekt Ekologiczny Niższe zużycie węgla 799,0 Niższa emisja CO 2 1 084,0 Niższa emisja pyłowo-gazowa 21,5 Niższa ilość odpadów paleniskowych 175,0 5. Podsumowanie Wielkość Efektu w [Mg] W interesie społecznym leży pełniejsze zagospodarowanie metanu z pokładów węgla, które pozwoliłoby na zmniejszoną emisję metanu do atmosfery, zwiększenie bezpieczeństwa prac wydobywczych jak również obniżenie kosztów wytwarzania energii, aby to osiągnąć należy: 1. Wykorzystywać metan z pokładów węglowych poprzez agregaty kogeneracyjne w oparciu o silniki gazowe, 2. wdrożyć technikę VAM (Ventilation Air Methane) czyli instalację do utylizacji metanu powietrza wentylacyjnego, jak to jest obecnie stosowane w JSW (Jastrzębska Spółka Węglowa), 3. zintensyfikować odmetanowanie pokładów węgla poprzez inwestycje w bardziej wydajne stacje odmetanowania, 4. zbudować podziemne magazyny dla metanu z pokładów węgla w celu jego późniejszego wykorzystania np. w czasie jego braku. Istotnym wydają się również zmiany uregulowań prawnych, które uznałyby energię elektryczną i cieplną powstałą z utylizacji metanu z pokładów węgla za energię odnawialną [14], ponieważ z jednej strony

22 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 16 issue 4 (2014) zobowiązujemy się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery a z drugiej strony brak działań by zachęcić do ich ograniczenia mając na uwadze to, że jest to bardzo dobry nośnik energii. Literatura 1. Stasińska B.: Ograniczenie emisji metanu z kopalń węglowych poprzez katalityczne oczyszczanie powietrza Wentylacyjnego. Polityka Energetyczna. Tom 12, Zeszyt 2/1, 2009, PL ISSN 1429-6675. s. 5. 2. Gazeta Firmowa Kompani Węglowej S.A. nr 1 (56) styczeń 2014. s.5 3. Kowalik S., Gajdkowska M.: Utylizacja metanu z kopalń węgla kamiennego redukcją zagrożeń dla środowiska naturalnego. Górnictwo i Geologia, Politechnika Śląska Gliwice 2010. 4. Mizerski W., Orłowski S., 2005: Geologia historyczna dla geografów. PWN. 5. KOBiZE Krajowy raport inwentaryzacyjny inwentaryzacja gazów cieplarnianych w Polsce dla lat 1988-2012, Warszawa, luty 2014. 6. Tor A. Gospodarcze wykorzystanie metanu z pokładów węgla Siemianowice Śląskie, październik 2012r. 7. Państwowa Służba Geologiczna Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31XII 2012 Warszawa 2013. 8. WUG Stan bezpieczeństwa i higieny pracy w górnictwie w 2012 roku Katowice, kwiecień 2013. 9. Krzystolik P., Skiba J. Gospodarcze wykorzystanie metanu z pokładów węgla w warunkach polskich POLITYKA ENERGETYCZNA Tom 12 _ Zeszyt 2/2 _ 2009 PL ISSN 1429-6675 10. POLITYKA KLIMATYCZNA P O L S K I Strategie redukcji emisji gazów cieplarnianych w Polsce do Roku 2020 Ministerstwo Środowiska, Warszawa, Październik 2003r. 11. Jankowska K. Polityka klimatyczna w Polsce, ESPRI POLICY PAPER 01/2013. 12. Badyda K. Możliwości zagospodarowania gazu kopalnianego w Polsce dla celów energetycznych ENERGETYKA i EKOLOGIA Czerwiec 2008 13. Materiały własne ZCP Carbo-Energia Sp. z o.o. 14. Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku zakupu energii elektrycznej ciepła wytwarzanych w odnawialnych źródłach energii (Dz. U. Nr 267/2004, poz. 2656). 15. Borkiewicz M. Problem szczególnego znaczenia. Protokół z Kioto a metan kopalniany, Ekologia, Nr 9-10 (wrzesień, październik 2005), 16. Nawrat S., Kuczera Z., Łuczak R., Życzkowski P., Napieraj S., Gatnar K., Utylizacja metanu z pokładów węgla w polskich kopalniach podziemnych, Uczelnianie Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2009, 17. Molenda J., Steczko K. Ochrona środowiska w gazownictwie i wykorzystaniu gazu, WNT, Warszawa 2000, 18. Olajossy A. Nowe możliwości energetycznego wykorzystania gazów o niskiej zawartości metanu Polityka Energetyczna (tom 8, zeszyt 1), 2005, 19. Czaja P., Klich J., Tajduś A., Metoda pozyskiwania pierwotnych nośników energii ze złóż węgla kamiennego na drodze odmetanowania i zgazowania in situ, Polityka Energetyczna (tom 16, zeszyt 3), 2013, 20. Stasińska B., Napieraj S., Zagospodarowanie metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń węglowych, Przemysł Chemiczny nr 11, 2009.