Koordynator projektu - Poltegor-Instytut Instytut Górnictwa Odkrywkowego SCENARIUSZE ROZWOJU TECHNOLOGICZNEGO PRZEMYSŁU WYDOBYCIA I PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO Zadanie 10 Raport końcowy 17 PROGNOZY ROZWOJU WYDOBYCIA I PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO, RYZYKO RYNKOWE, ŚRODOWISKOWE I TECHNOLOGICZNE Autorzy: Leszek Jurdziak Witold Kawalec Justyna Wiktorowicz Jerzy Świądrowski Grzegorz Mutke
KOMITET NAUKOWY prof. dr hab. Carsten Drebenstedt - Niemcy inż. Karel Lorek - Czechy dr inż. Szymon Modrzejewski dr hab. inż. Bernd Műller - Niemcy prof. dr Radomir Simić - Serbia prof. dr hab. inż. Ryszard Uberman Praca wykonana w ramach projektu SCENARIUSZE ROZWOJU TECHNOLOGICZNEGO PRZEMYSŁU WYDOBYCIA I PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO PROJEKT CELOWY FORESIGHT WYDAWCA Redakcja Górnictwa Odkrywkowego POLTEGOR - INSTYTUT Instytut Górnictwa Odkrywkowego 51-616 Wrocław, ul. Parkowa 25 tel. (071) 348-82-27, 348-82-15 fax (071) 348-43-20 email: poltegor@igo.wroc.pl http://www.igo.wroc.pl
SPIS TREŚCI 1. WPROWADZENIE... 3 2. ZAGROŻENIA RYNKOWE W ROZWOJU WYDOBYCIA I PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO W POLSCE NA TLE PERSPEKTYW ROZWOJU ENERGETYKI ŚWIATOWEJ... 6 2.1. Wprowadzenie... 6 2.2. Propozycja wykorzystania zintegrowanego oprogramowania geologiczno-górniczego i metod symulacji do kawantyfikacji zagrożeń... 6 2.3. Perspektywy rozwoju energetyki światowej... 8 2.3.1. Rosnąca rola węgla jako źródła energii na świecie... 8 3. ZAGROŻENIA ŚRODOWISKOWE DLA WYDOBYCIA WĘGLA BRUNATNEGO I PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ ORAZ TECHNOLOGIE DLA ICH ZMNIEJSZENIA... 11 3.1. Wprowadzenie... 11 3.2. Ocena zagrożeń sejsmicznych w rejonie udostępnienia i usytuowania wkopu i zwałowiska złoża Legnica... 12 3.2.1. Wprowadzenie... 12 3.2.2. Prognoza wpływu zjawisk sejsmicznych na środowisko w rejonie złoża Legnica- Ścinawa... 12 3.2.3. Wpływ sejsmiczności indukowanej przez eksploatację złóż miedzi na obszar złoża Legnica-Ścinawa... 14 3.2.4. Podsumowanie... 15 3.2.5. Literatura... 16 3.3. Zagrożenia związane z terenami chronionymi Natura 2000... 17 3.4. Zagrożenia związane z emisją CO 2... 20 3.4.1. Plany UE w zakresie redukcji CO 2... 20 3.4.2. Wątpliwa skuteczność polityki UE w zakresie redukcji CO 2... 22 3.4.3. Plany UE w zakresie redukcji emisji CO 2... 24 4. PERSPEKTYWY TECHNOLOGICZNE PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO NA PALIWA CIEKŁE ORAZ ZASTOSOWANIA PODZIEMNEGO ZGAZOWANIA ZŁÓŻ.. 26 4.1. Wprowadzenie... 26 4.2. Koncepcja zakładu paliw płynnych z wytlewnego węgla brunatnego złoża Legnica... 26 4.2.1. Wprowadzenie... 26 4.2.2. Założenia Koncepcji Zakładu Upłynniania Węgla Brunatnego (ZUWB)... 27 5. OPRACOWANIE WIELOWARIANTOWEJ PROGNOZY ROZWOJU WYDOBYCIA I PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO Z UWZGLĘDNIENIEM KONKURENCYJNYCH NOŚNIKÓW ENERGII ORAZ W NAWIĄZANIU DO ZAPOTRZEBOWANIA NA ENERGIĘ OKREŚLONEGO W POLITYCE ENERGETYCZNEJ POLSKI DO 2025 ROKU ORAZ W INNYCH PROGNOZACH MIĘDZYNARODOWYCH... 34
5.1. Wprowadzenie... 34 5.2. Podsumowanie... 38 5.3. Porównanie różnych źródeł energii elektrycznej... 38 6. ZESTAWIENIE RAPORTÓW OPRACOWANYCH W RAMACH ZADANIA 10... 40 7. ZESTAWIENIE PUBLIKACJI NAWIĄZUJĄCYCH DO CELÓW ZADANIA 10... 43 2
1. WPROWADZENIE Przedstawiony Raport stanowi podsumowanie prac zrealizowanych w ramach zadania 10 pt.: "PROGNOZY ROZWOJU WYDOBYCIA I PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO, RYZYKO RYNKOWE, ŚRODOWISKOWE I TECHNO- LOGICZNE". Zadanie jest częścią projektu Foresight pt.: "SCENARlUSZE ROZWOJU WYDOBYCIA I PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO" zrealizowanego w ramach programu Sektorowego Programu Operacyjnego Wzrost Konkurencyjności Przedsiębiorstw, Lata 2004-2006. W ramach zadania 10 zaplanowano do realizacji cztery cele przedstawione poniżej: 1. Zagrożenia rynkowe w rozwoju wydobycia i przetwórstwa węgla brunatnego w Polsce na tle perspektyw rozwoju energetyki światowej. 2. Zagrożenia środowiskowe dla wydobycia węgla brunatnego i produkcji energii elektrycznej oraz technologie dla ich zmniejszenia. 3. Perspektywy technologiczne przetwórstwa węgla brunatnego na paliwa ciekłe oraz zastosowania podziemnego zgazowania złóż. 4. Opracowanie wielowariantowej prognozy rozwoju wydobycia i przetwórstwa węgla brunatnego z uwzględnieniem konkurencyjnych nośników energii oraz w nawiązaniu do zapotrzebowania na energię określonego w Polityce Energetycznej Polski do 2025 roku oraz w innych prognozach międzynarodowych. Raport końcowy sporządzono na podstawie 10 opracowań wykonanych w zadaniu nr 10 podzielonych na dwie części, z których pierwsza obejmuje 4 raporty, a druga 6. Ich zestawienie wraz z numeracją podane jest poniżej. 10.1.1. Zagrożenia rynkowe w rozwoju wydobycia i przetwórstwa węgla brunatnego w Polsce na tle perspektyw rozwoju energetyki światowej. Autorzy: dr inż. L. Jurdziak, dr inż. W. Kawalec, mgr inż. J. Wiktorowicz, Politechnika Wrocławska. 10.1.2. Prognozy wydobycia węgla brunatnego i produkcji energii elektrycznej w świetle istniejących zasobów paliwa i mocy zainstalowanych w elektrowniach oraz rysujące się możliwości przygotowania wdrożenia technologii zeroemisyjnej, Autorzy: prof. dr hab. inż. J. Bednarczyk, Poltegor-Instytut. 10.1.3. Ocena zagrożeń sejsmicznych w rejonie udostępnienia i usytuowania wkopu i zwałowiska złoża Legnica, Autorzy: dr inż. G. Mutke, GIG. 10.1.4. Analiza zagrożeń rynkowych i środowiskowych w rozwoju wydobycia i przetwórstwa węgla brunatnego oraz produkcji energii elektrycznej w Polsce na tle perspektyw rozwoju energetyki światowej, Autorzy: dr inż. L. Jurdziak, dr inż. W. Kawalec, mgr inż. J. Wiktorowicz, Politechnika Wrocławska. 10.2.1. Koncepcja zakładu paliw płynnych z wytlewnego węgla brunatnego złoża Legnica, Autorzy: mgr inż. J. Świądrowski, GIG. 10.2.2. Rozpoznanie prac badawczych i instalacji przemysłowych w zakresie podziemnego zgazowania węgla, Autorzy: I. Semeniuk, Poltegor-Instytut. 10.2.3. Pilotowa i demonstracyjna instalacja podziemnego zgazowania węgla brunatnego, Autorzy: prof. dr hab. inż. J. Bednarczyk, Poltegor-Instytut. 10.2.4. Badania zgazowania węgla brunatnego, Autorzy: dr inż. A. Marek, Poltegor- Instytut. 10.2.5. Opracowanie wielowariantowej prognozy rozwoju wydobycia i przetwórstwa węgla brunatnego z uwzględnieniem konkurencyjnych nośników energii, Autorzy: dr inż. L. Jurdziak, Politechnika Wrocławska. 3
10.2.6. Prognoza osiadań powierzchni terenu złoża Legnica na skutek procesu zgazowania dla wybranego rejonu obliczeniowego. Autorzy: dr Z. Bednarczyk, Poltegor- Instytut. Z uwagi na różnorodność celów raporty przygotowywane były przez różne zespoły w różnym czasie, a ich zakres obejmował wiele celów jednocześnie. Pierwszy raport 10.1.1 składał się z trzech części. W pierwszej oddanej w połowie 2007 roku zbudowany został model ekonomiczny funkcjonowania kopalni i elektrowni na konkurencyjnym rynku energetycznym. Z konieczności braku pełnych danych dotyczących złoża Legnica i planowanej elektrowni był przetestowany na danych dotyczących złoża Szczerców i elektrowni Bełchatów. Dopiero pod koniec projektu został on przetestowany na danych projektu Foresight. Model ten pozwala na badanie wpływu zmian różnorodnych parametrów ekonomicznych dotyczących rynku (zagrożeń rynkowych) oraz kosztów funkcjonowania kopalni i elektrowni, w tym również zagrożeń środowiskowych wyrażonych kosztami ochrony środowiska oraz ilości wykupywanych i cen pozwoleń na emisję CO 2. W części drugiej z grudnia 2007 opisano dotychczasowe metody oceny ekonomicznej przedsięwzięć geologiczno-górniczych oraz podkreślono zalety wykorzystania zintegrowanych systemów informatycznych do podniesienia jakości danych i pełnego ich wykorzystania. Przedstawiono nowe metody oceny ekonomicznej uwzględniające ryzyko zmian cen surowców tzw. opcje realne. Omówiono szczegółowo różne typy ryzyka i niepewności związane z przedsięwzięciami geologiczno-górniczymi wraz z identyfikacją czynników ryzyka w bilateralnym monopolu kopalni i elektrowni. Zaproponowano nowy sposób wyznaczania zasobów przemysłowych węgla brunatnego w warunkach bilateralnego monopolu kopalni i elektrowni z wykorzystaniem metod optymalizacji kopalń odkrywkowych zapewniający maksymalizację zysku tego układu. Przedstawiono koncepcja generowania docelowego planu rozwoju wyrobiska odkrywkowego według algorytmu prof. Tolwinskiego. Omówiono także możliwości modułu Oceny Ryzyka Geologicznego (Geological Risk Assessment,. GRA, dostępne w programie NPV Scheduler v.4) ze szczególnym uwzględnieniem wyników symulacji warunkowej. W części trzeciej z 2008 r. przedstawiono procedurę przetwarzania danych geologicznogórniczych w zintegrowanym środowisku programów Datamine Studio 3 i NPV Scheduler v4.0 umożliwiającym kwantyfikację ryzyka związanego m.in. z niedokładnym rozpoznaniem złoża poprzez symulację warunkową i tworzenie wiązki optymalnych harmonogramów rozwoju wyrobiska. Zaproponowano zastosowanie zbiorów rozmytych dla modeli wyrobiska, utworzonych na podstawie wybranego zbioru alternatywnych wyrobisk docelowych, wygenerowanych za pomocą algorytmu Lerchs a-grossmann a dla różnych wariantów formuł cenowych, których zamienne stosowanie może znacząco zmieniać klasyfikację kopaliny i skały płonej. Pokazano, że defuzyfikacja modeli rozmytych prowadzi do stworzenia ostatecznego modelu wyrobiska docelowego spełniającego nałożone ograniczenia. W środowisku arkusza Excel z nakładką Crystal Ball zbudowano model funkcjonowania bilateralnego monopolu kopalni i elektrowni, w którym potraktowano niepewne i prognozowane parametry jako zmienne losowe. Na bazie utworzonego harmonogramu wydobycia węgla/produkcji energii elektrycznej poprzez zastosowanie 4
symulacji Monte Carlo zbadano wpływ różnorodnych parametrów (ceny energii, pozwolenia na emisję CO 2, koszty, itp.) na zmiany opłacalności produkcji energii elektrycznej. Przetestowano model dla danych złoża, planowanej kopalni oraz elektrowni Legnica. Analizie zagrożeń rynkowych i środowiskowych poświęcony był również raport 10.1.4 Na bazie materiałów z konferencji New Build 2008 w Düsseldorfie oraz innych źródeł przedstawiono w nim światowe trendy zapotrzebowania na energię elektryczną i rolę węgla w jego zaspokajaniu oraz omówiono planowane inwestycje w nowe elektrownie węglowe. Wskazano na zagrożenie rynkowe związane z rosnącymi kosztami produkcji energii z węgla brunatnego na skutek wzrostu kosztów eksploatacji, cen wykupu gruntów, czy coraz wyższych cen pozwoleń na emisję gazów cieplarnianych i kosztów ochrony środowiska. Zwrócono uwagę na zagrożenia środowiskowe dotyczących planów UE ograniczania emisji CO 2 oraz likwidacji darmowych limitów, omówiono konsekwencje tych planów dla energetyki w Polsce. Przedstawiono żądania niemieckich ruchów ekologicznych dotyczących moratorium na nowe elektrownie węglowe bez technologii CSS (Carbon Sequestration and Storage). Wskazano obszary potencjalnych zagrożeń i konfliktów związanych z nakładaniem się obszarów terenów górniczych z terenami chronionymi Natura 2000 i innymi obiektami już istniejącymi oraz planowanymi do realizacji. Przedstawiono dostępne technologie zmniejszające zagrożenia środowiskowe oraz omówiono przykłady pilotowych instalacji na świecie. Zagrożeniom środowiskowym (cel 2) poświęcony był również raport 10.1.3, w którym dokonano analizy zagrożeń sejsmicznych, jakie mogłaby spowodować eksploatacja złoża Legnica oraz wpływu możliwych drgań wywołanych podziemną eksploatacją złóż rud miedzi na kopalnię odkrywkową. Problematyka środowiskowych uwarunkowań eksploatacji złoża Legnica poruszana była też w raportach 12.1.5 i 12.1.6 opracowanych przez zespół prof. dr hab. inż. J. Malewskiego na potrzeby Poltegoru-Instytutu, jednak w innym aspekcie (konsultacji z ekologami ekspertami i lokalnym samorządem). Wyniki tych prac nie będą tu omawiane, gdyż zostały wydane w odrębnej monografii. Cel trzeci zrealizowano przygotowując raporty 10.2.1, 10.2.2, 10.2.3 oraz 10.2.4. Pierwszy z raportów dotyczący możliwości produkcji paliw płynnych z węgla brunatnego wykonał zespół z Głównego Instytutu Górnictwa pod kierunkiem J. Świądrowskiego. Pozostałe powstały w Poltegorze-Instytucie, na bazie własnych doświadczeń, w zakresie podziemnego zgazowania węgla. Uzupełnieniem tych prac jest raport 10.2.6., który poruszył sprawy wpływu na środowisko technologii podziemnego zgazowania węgla, w zakresie osiadania terenu. Wykorzystując metodę elementów skończonych, po wprowadzeniu i weryfikacji parametrów geotechnicznych wyciągnięto wnioski dotyczące deformacji terenu. Cel czwarty zrealizowano poprzez przygotowanie dwóch raportów 10.1.2 oraz 10.2.5 Pierwszy obejmował prognozy wydobycia węgla brunatnego i produkcji energii elektrycznej w świetle istniejących zasobów paliwa i mocy zainstalowanych w elektrowniach oraz rysujące się możliwości przygotowania wdrożenia technologii zero-emisyjnej. W drugim w nawiązaniu do przewidywanego zapotrzebowania na energię elektryczną w Polsce przedstawiono różne warianty prognoz wydobycia i przetwórstwa węgla brunatnego do roku 2025. Zwrócono uwagę na kontekst bezpieczeństwa energetycznego i potrzebę zapewnienia rozwoju kraju w oparciu o tanią energię, co stoi w sprzeczności z wymaganiami UE w zakresie zwiększania 5
udziału Odnawialnych Źródeł Energii (OZE) w produkcji energii elektrycznej i jej planami znacznego obniżania emisji CO 2 o 21% do roku 2020. Wskazano na konieczność nie tylko podnoszenia efektywności tradycyjnych metod spalania węgla, lecz również rozwoju nowych technologii przetwórstwa węgla. 2. ZAGROŻENIA RYNKOWE W ROZWOJU WYDOBYCIA I PRZETWÓRSTWA WĘGLA BRUNATNEGO W POLSCE NA TLE PERSPEKTYW ROZWOJU ENERGETYKI ŚWIATOWEJ 2.1. Wprowadzenie W związku z kompleksowym podejściem zaproponowanym przez zespół autorów z Politechniki Wrocławskiej polegającym na potraktowaniu kopalni i elektrowni jako zintegrowanego pionowo bilateralnego monopolu w którym na kolejnych etapach łańcucha tworzenia wartości pojawiają się różnego rodzaju zagrożenia rynkowe i środowiskowe do ich analizy oraz do zbadania ich wpływu na opłacalność eksploatacji złoża i produkcji energii elektrycznej zaproponowano wykorzystanie zintegrowanego oprogramowania geologicznogórniczego, zastosowanie zbiorów rozmytych oraz metod symulacji Monte Carlo oraz symulacji warunkowej. Właśnie to zintegrowane podejście pozwoliło na łączną analizę różnych zagrożeń, nie tylko rynkowych i środowiskowych, ale również geologicznych i górniczych pod kątem ich wpływu na wynik finansowy całego przedsięwzięcia. 2.2. Propozycja wykorzystania zintegrowanego oprogramowania geologicznogórniczego i metod symulacji do kawantyfikacji zagrożeń Na podstawie dokumentacji oprogramowania i materiałów informacyjno-szkoleniowych w tym również uzyskanych w ramach konsultacji w firmie Datamine International Inc. przygotowano opis procedury postępowania i sposób przetwarzania danych geologicznych w symulacji warunkowej w systemie Datamine Studio oraz prezentacje w programie Power Point demonstrujące nowe możliwości innym uczestnikom z Poltegoru-Instytutu korzystających z tych samych narzędzi informatycznych. Omówiono różnice pomiędzy symulacją i estymacją oraz podejście i algorytmy przetwarzania danych tworzące rozwiązania firmy Datamine w tym optymalizację stosunku kopaliny nieużytecznej do kopaliny użytecznej (nadkładu do węgla). Opisano dotychczasowe metody oceny ekonomicznej przedsięwzięć geologicznogórniczych oraz podkreślono zalety wykorzystania zintegrowanych systemów informatycznych do podniesienia jakości danych i pełnego ich wykorzystania. Zwrócono uwagę na ryzyko jakie w systemach informatycznych stwarzają błędne dane źródłowe oraz omówiono dostępne narzędzia do ich weryfikacji m.in. poprzez wizualizację 3D. Dużą uwagę poświęcono dynamice powiązań pomiędzy parametrami projektowymi i na konieczność wielokrotnych przeliczeń projektu oraz jego optymalizacji, co jest szczególnie łatwe z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania wyposażonego w język makropoleceń, skryptów i procedur optymalizacyjnych (m.in. algorytm Lerchs a-grossmann a, optymalizację liniową i dynamiczną). Przedstawiono nowe metody oceny ekonomicznej uwzględniające ryzyko zmian cen surowców przy sporządzaniu harmonogramu rozwoju kopalni i ocenie jej opłacalności. Omówiono niedostatki metod DCF przy wycenie przedsięwzieć górniczych oraz podobieństwo wyceny przedsięwzięć górniczych do wyceny opcji kupna surowca. Zaproponowano praktyczną wycenę poprzez modyfikację metod DCF oraz wycenę z wykorzystaniem modelu Blacka-Scholesa (tzw. metodę opcji realnych) oraz zastosowanie symulacji Monte Carlo 6
z wykorzystaniem opcji wstrzymania produkcji. Omówiono przydatność programu NPVScheduler do sporządzania optymalnego harmonogramu rozwoju kopalni z wykorzystaniem opcji wstrzymania produkcji i dopasowania okruszcowania granicznego. Przedstawiając metody zarządzania ryzykiem przedsięwzięć górniczych omówiono szczegółowo różne typy ryzyka i niepewności związane z przedsięwzięciami geologicznogórniczymi w tym m.in. ryzyko geologiczne, ekonomiczno-finansowe, techniczne, polityczne, prawne i socjalne. Omówiono też możliwości eliminowania tych zagrożeń lub ograniczania skutków podając także przykłady strategii ograniczania ryzyka w wybranych kompaniach górniczych. Osobny rozdział poświęcono identyfikacji czynników ryzyka w bilateralnym monopolu kopalni i elektrowni. Zwrócono uwagę, że integracja pionowa w tym układzie ułatwia eliminację zagrożenia wyboru wariantu suboptymalnego. Zaprezentowano nowe podejście polegające na identyfikacja ryzyka w łańcuchu tworzenia wartości, w zintegrowanym bilateralnym monopolu. Ponownie omówiono różne rodzaje ryzyka zwracając uwagę na ich wpływ na badanie opłacalności produkcji energii elektrycznej z węgla brunatnego. Podkreślono wagę ryzyka prognoz cen energii w długoterminowym planowaniu. Zaproponowano nowy sposób wyznaczania zasobów przemysłowych węgla brunatnego w warunkach bilateralnego monopolu kopalni i elektrowni, z wykorzystaniem metod optymalizacji kopalń odkrywkowych zapewniający maksymalizację łącznego zysku tego układu. Porównano metody wyznaczania zasobów bilansowych węgla brunatnego w kopalni odkrywkowej oraz omówiono koncepcję formuły ceny węgla brunatnego do budowy modelu ekonomicznego złoża. Zaproponowano zastosowanie rozwiązania dla zmodyfikowanego bilateralnego monopolu do identyfikacji zasobów przemysłowych węgla. Przedstawiono również koncepcję generowania docelowego planu rozwoju wyrobiska odkrywkowego wg algorytmu prof. Tolwinskiego. Omówiono możliwości nowej wersji programu NPV Scheduler v.4 ze szczególnym uwzględnieniem modułu Oceny Ryzyka Geologicznego (Geological Risk Assessment, GRA) uwzględniającego wyniki symulacji warunkowej. Przedstawiono procedurę przetwarzania danych geologiczno-górniczych w zintegrowanym środowisku programów Datamine Studio 3 i NPV Scheduler v4.0 umożliwiającym kwantyfikację ryzyka związanego m.in. z niedokładnym rozpoznaniem złoża poprzez symulację warunkową i tworzenie wiązki optymalnych harmonogramów rozwoju wyrobiska. Zaproponowano zastosowanie zbiorów rozmytych dla modeli wyrobiska, utworzonych na podstawie wybranego zbioru alternatywnych wyrobisk docelowych, wygenerowanych za pomocą algorytmu Lerchs a-grossmann a, dla różnych wariantów formuł cenowych, których zamienne stosowanie może znacząco zmieniać klasyfikację kopaliny i skały płonej. Pokazano, że defuzyfikacja modeli rozmytych prowadzi do stworzenia ostatecznego modelu wyrobiska docelowego spełniającego nałożone ograniczenia. W środowisku arkusza Excel z nakładką Crystal Ball zbudowano model funkcjonowania bilateralnego monopolu kopalni i elektrowni, w którym potraktowano niepewne i prognozowane parametry jako zmienne losowe. Na bazie utworzonego harmonogramu wydobycia węgla, produkcji energii elektrycznej poprzez zastosowanie symulacji Monte Carlo zbadano wpływ różnorodnych parametrów (w tym ceny energii, pozwoleń na emisję CO 2, kosztów, itp.) na zmiany opłacalności produkcji energii elektrycznej. Przetestowano model dla danych złoża, planowanej kopalni oraz elektrowni Legnica. 7
2.3. Perspektywy rozwoju energetyki światowej 2.3.1. Rosnąca rola węgla jako źródła energii na świecie Rozwijający się świat potrzebuje coraz więcej energii. Ropa naftowa i gaz w ostatnim okresie znacznie podrożały i stały się narzędziem wywierania presji politycznej i gospodarczej na kraje uzależnione od tego paliwa. Paliwem o wystarczających zasobach (460 mld toe, rys. 1), rozłożonych równomiernie na całym świecie (rys. 1, 2), a także w miarę tanim z uwagi na konkurencyjny rynek światowy jest węgiel. Jego udział w światowych zasobach kopalnych źródeł energii w przeliczeniu na tony paliwa umownego jest dominujący (62,4%, rys. 3). Rys. 1. Rozkład ilości zasobów węgla (460mld toe), ropy i gazu na świecie 1. Rys. 2. Geograficzna struktura zasobów węgla kamiennego na świecie % (Źródło:BP Amoco) 1 Rys. 3. Struktura światowych zasobów podstawowych kopalnych nośników energii pierwotnej w %, w przeliczeniu na toe (stan na 2005 r. 1 ) 1 Węgiel kamienny jako paliwo XXI wieku dla energetyki oraz produkcji paliw płynnych i gazowych, Prof. dr hab. inż. Józef Dubiński, Produkcja czystej energii elektrycznej z węgla w Polsce i Europie, AGH, Kraków, 9 czerwiec, 2008r. 8
Nic dziwnego, że również w strukturze spożycia paliw pierwotnych udział węgla jest znaczący (23,5%, rys. 4). Rys. 4. Światowy bilans zużycia paliw pierwotnych w % (źródło WCI) 1. Rola węgla w produkcji energii elektrycznej jest jeszcze większa (39%, rys. 5). Rys. 5. Światowy bilans źródeł produkcji energii elektrycznej w % (źródło WCI) 1 Nic dziwnego, że również w UE udział węgla zarówno w konsumpcji jak i produkcji paliw w wielu krajach jest znaczący (rys. 6). EU 25 Polska Grecja Czechy Niemcy Wlk. Brytania Hiszpania Wegry Wlochy Belgia Francja Bulgaria Rumunia Udział 0 procentowy 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 wegiel energia jadrowa gaz ropa inne (hydro) Węgiel kamienny Węgiel brunatny (skoryg. o ciepło) Wlk. Brytania Inne Węgry Hiszpania Bułgaria Rumunia Serbia Czechy Polska Grecja Niemcy Rys. 6. Rozkład konsumpcji paliw (po lewej) i produkcji węgla (po prawej) w UE w 2005 r., (źródło: IEA) 1 9
Jak można zauważyć rozkład produkcji i konsumpcji węgla nie jest tu równomierny (rys. 6, 7), co wynika po części z posiadanych zasobów węgla, gdyż prawie 1/3 popytu na węgiel w UE zaspokajana jest poprzez jego import (rys. 8). Europa jest trzecim największym konsumentem węgla na świecie za Chinami i USA Rys. 7. Rozkład produkcji i konsumpcji węgla kamiennego i brunatnego w Europie 1 26% 33% Produkcja wegla brunatnego Import wegla kamiennego Produkcja wegla kamiennego 41% Rys. 8. Konsumpcja węgla w UE-25 w 2005 r. (źródło: Komisja Europejska / Euracoal) 1 162 TWh 597 TWh 3160 TWh 1% 2% 2% 5% 5% 10% 33% 12% 23% 15% 19% 62% 26% 22% 30% 21% 12% Polska węgiel brunatny węgiel kamienny gaz ziemny Niemcy energia jądrowa OZE inne Rys. 9. Struktura udziału nośników energii w produkcji energii elektrycznej w 2006 r. (źródło: materiały z prezentacji dr. Hansa-Wilhelma Schiffera z RWE Power) UE 10
Struktura udziału nośników energii w produkcji energii elektrycznej (rys. 9) wyraźnie pokazuje dominację (95%) tego paliwa w produkcji energii elektrycznej w Polsce. Nie oznacza to jednak, że musimy dopasować się do jakiejś średniej lub dążyć za wszelką cenę do dywersyfikacji źródeł by dopasować się do innych np. krajów starej UE, często uznawanych przez media za wzorcowe z racji ich cywilizacyjnej wyższości. Takie myślenie jest całkowicie błędne, gdyż zróżnicowanie źródeł w wielu krajach wynika z posiadanej przez nie bazy surowcowej lub jej braku, możliwości wykorzystania różnych odnawialnych źródeł energii (OZE), a także historycznych decyzji podjętych wcześniej najczęściej w wyniku analiz ekonomicznych lub decyzji politycznych. Nie ma bowiem jednego optymalnego rozkładu źródeł energii i każdy kraj musi wypracowywać swój własny model kierując się ekonomią, bezpieczeństwem energetycznym lub politycznymi przesłankami. Norwegia i Szwecja znaczną część swoich potrzeb, w zakresie energii elektrycznej, opierają na hydroenergetyce, gdyż warunki geograficzne temu sprzyjają. Nierozsądne byłoby gdyby, w celu dywersyfikacji zaczęły rozwijać energetykę węglową, bo w UE 29% pochodzi z tego właśnie źródła. Podobnie Francja nie musi budować elektrowni węglowych, bo wcześniej wybudowała wiele reaktorów jądrowych m.in. dlatego by dołączyć do mocarstw atomowych (decyzja polityczna) uniezależniając się jednocześnie od innych, droższych źródeł energii (decyzja ekonomiczna). Wiele decyzji zapadło w okresie kryzysu naftowego i było konsekwencją uniezależniania się od drogich źródeł i zmienności cen. Węgiel pod tym względem jest bezpieczniejszym źródłem z uwagi na: równomierny rozkład zasobów w wielu krajach świata, znaczną konkurencję na rynku dostaw i wynikającą z niej stabilności cen, niższe marże i dużo mniejszą wrażliwości na zmiany cen innych nośników energii. Zauważając te zalety wiele krajów zamierza zwiększać jego wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej. Dotyczy to Rosji, która zastępuje gaz węglem, Chiny, które z eksportera węgla stały się głównym odbiorcą tego paliwa na rynku światowym oraz Indie korzystające z własnych zasobów. 3. ZAGROŻENIA ŚRODOWISKOWE DLA WYDOBYCIA WĘGLA BRUNATNEGO I PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ ORAZ TECHNOLOGIE DLA ICH ZMNIEJSZENIA 3.1. Wprowadzenie Górnictwo węgla brunatnego nie stanowi istotnego zagrożenia dla środowiska naturalnego, a na pewno nie zagraża mu w sposób trwały. Wszelkie zmiany dokonywane w środowisku są bowiem czasowe, a po zakończeniu eksploatacji i zrekultywowaniu terenów pogórniczych ich wartość może wzrosnąć pod każdym względem również przyrodniczym. Dowodem na to są liczne zrekultywowane wyrobiska przekształcone w zbiorniki wodne, tereny rekreacyjne, lasy, a także tereny siedliskowe dla ptactwa wodnego. Oczywiście zajęcie terenu, czy obniżenie zwierciadła wody stanowią szkody, które muszą być w ten lub inny sposób zrekompensowane, jednak jest to jedynie kwestia ekonomicznofinansowa, którą należy uwzględnić w analizach opłacalności przedsięwzięcia oraz przygotować się do poniesienia tych kosztów w przyszłości poprzez utworzenie specjalnych funduszy odszkodowawczych 2. Praktyka pokazuje, że skala odszkodowań z tego tytułu nie stanowi przeszkody w opłacalnym wydobyciu węgla i produkcji energii elektrycznej o ile nie 2 Malewski J. (red.) 2007. Szkody w środowisku, odszkodowania i zabezpieczenia roszczeń na terenach górnictwa odkrywkowego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. 11
są to wydatki związane z przebudową istniejącej infrastruktury lub przekładaniem rzek, czy jezior. Dlatego tak istotne jest by złoża, strategicznego przecież dla gospodarki paliwa, otoczyć ochroną i nie dopuszczać do zabudowy powierzchni nad złożami kosztowną infrastrukturą. Oczywiście opłacalność przedsięwzięcia powinna być za każdym razem zbadana indywidualnie, bo czasami nawet wielkie przedsięwzięcia geoinżynierskie, takie jak przełożenie rzek czy autostrad może się opłacać. Oczywiście zawsze tańsza jest prewencja niż usuwanie skutków czyichś błędnych decyzji lub zaniechań. Jednym z nietypowych zagrożeń, które związane są z lokalizacją złoża Legnica jest położenie przyszłej kopalni nad eksploatowanymi przez KGHM Polską Miedź S.A. podziemnymi złożami rud miedzi. Właśnie z tej przyczyny w raporcie 10.1.3 zespół dr inż. Mutke z Głównego Instytutu Górnictwa zbadał zagrożenia sejsmiczne w rejonie udostępnienia i usytuowania wkopu i zwałowiska złoża Legnica (por. rozdz. 3.2). 3.2. Ocena zagrożeń sejsmicznych w rejonie udostępnienia i usytuowania wkopu i zwałowiska złoża Legnica 3.2.1. Wprowadzenie Jednym z problemów związanych z budowa nowej, największej w Polsce odkrywkowej kopalni węgla brunatnego opartej na złożu Legnica-Ścinawa jest oszacowanie ryzyka sejsmicznego dla projektowanej kopalni odkrywkowej węgla brunatnego Legnica-Ścinawa. Informacja o ryzyku sejsmicznym jest istotna, ponieważ w przypadku występowania sejsmiczności w odkrywce i wysokiej intensywności prognozowanych drgań, niezbędne będzie specjalne zaprojektowanie obiektów infrastruktury i obiektów inżynierskich. W szczególności dotyczy to wysokich kominów przyszłej elektrowni oraz skarp, tak aby obiekty te przeniosły prognozowane obciążenia dynamiczne. W takim przypadku koszty budowy odkrywki i elektrowni ulegają znacznemu podrożeniu. Źródłem sejsmiczności może być sama budowa kopalni odkrywkowej i eksploatacja złoża. Jednak sytuacja taka występuje bardzo rzadko, gdy działania prowadzone są w określonych uwarunkowaniach geologiczno-tektonicznych. Przykładem dużej kopalni odkrywkowej węgla brunatnego, której towarzyszy sejsmiczność, jest kopalnia Bełchatów. Pozostałe kopalnie odkrywkowe węgla brunatnego w Polsce są całkowicie asejsmiczne. W celu oceny zachowania się górotworu w obszarze budowy nowej kopalni odkrywkowej przeprowadzono analizę polegającą na poszukaniu analogii z sytuacją napotkaną przy udostępnianiu złoża Bełchatów. Uwzględniono również informację o historycznych naturalnych trzęsieniach ziemi, które zostały opisane i skatalogowane. I wreszcie oceniono trzeci element związany z lokalną sejsmicznością, tj. sąsiedztwo głębinowych kopalń miedzi LGOM, w których od wielu lat obserwuje się wysoką aktywność sejsmiczną. 3.2.2. Prognoza wpływu zjawisk sejsmicznych na środowisko w rejonie złoża Legnica-Ścinawa Oddziaływanie trzęsień ziemi W Sudetach i w obszarze przedsudeckim udokumentowano historycznie w okresie 1000 lat kilka trzęsień ziemi, które były odczute na dużym obszarze, a niektóre z nich powodowały uszkodzenia w budynkach (Pagaczewski, 1972). Najsilniejszym był wstrząs o magnitudzie 4,5; co odpowiada 6,5 stopniowi intensywności według skali MSK, który wystąpił 11.06.1895 r. w bloku przedsudeckim. Informacje makrosejmiczne o tym wstrząsie zebrano z 360 miejscowości, w których był odczuty bądź spowodował uszkodzenia w budynkach. Zaobserwowano zawalenie się kominów, spadanie cegieł z dachów i kominów, powstanie rys 12
w ścianach i spękania w budynku nawet 1 cm, unoszenie się pyłu ze ścian i sufitów; mieszkańcy opuszczali w pośpiechu domy. Na podstawie katalogu trzęsień ziemi Polski, Czeskiej Republiki i Słowacji oraz rejestracji przyspieszeń drgań gruntu opracowana została mapa rozkładu izolinii intensywności wstrząsów sejsmicznych (rys. 1). Na mapie tej zaznaczono położenie kompleksu złóż Legnica- Ścinawa. Wynika z niej, że w rejonie złóż Legnica-Ścinawa można spodziewać się trzęsień ziemi o intensywności 5 6 w skali MSK. Opis V i VI stopnia intensywności jest następujący (Miedwiediew i inni, 1964): Stopień V Drgania dość silne a) Oddziaływanie na ludzi - wstrząs jest odczuty przez większość osób wewnątrz budynków i na zewnątrz. Wielu śpiących się budzi. Całe budynki lekko drżą. Wolno wiszące przedmioty wyraźnie się wahają, a mniej stabilne przedmioty mogą się przesuwać. Otwarte okna i drzwi mogą się zamykać i otwierać. b) Oddziaływanie na budynki - możliwe są lekkie uszkodzenia niekonstrukcyjne (drobne rysy w tynkach, odpadanie jego małych kawałków), ale tylko w najmniej odpornych budowli grupy A. c) Oddziaływanie na przyrodę - w sporadycznych przypadkach może się zmienić wydajność źródeł wody. ZŁOŻA LEGNICA-ŚCINAWA Rys. 1. Mapa rozkładu izolinii intensywności wstrząsów sejsmicznych na obszarze Polski, Republiki Czeskiej i Słowacji z 90% prawdopodobieństwem wystąpienia w ciągu 105 lat (okres powrotu 1000 lat) (Schenk i inni, 2001) Stopień VI Drgania silne (lekkie uszkodzenia) a) Oddziaływanie na ludzi - wstrząs jest odczuty wyraźnie przez większość osób wewnątrz i na zewnątrz budynków. Osoby przestraszone mogą wybiegać na zewnątrz budynków. W pewnych przypadkach mogą się stłuc naczynia i szkło, a książki spadać z półek. Również obserwuje się przesunięcia mebli. 13
b) Oddziaływanie na budynki - w nielicznych obiektach o średniej odporności (grupa B) i w wielu z grupy najsłabszej (grupa A) mogą zaistnieć lekkie uszkodzenia, a w grupie obiektów A ponadto nieliczne uszkodzenia w stopniu średnim (niewielkie pęknięcia murów, odpadanie płatów wyprawy, spadanie dachówek, zarysowanie się kominów dymowych). c) Oddziaływanie na przyrodę - w nielicznych przypadkach mogą występować szczeliny w wilgotnym gruncie, a w terenach górskich możliwe są osuwiska. Obserwowane są zmiany wydajności źródeł i poziomu wody w studniach. Ocena możliwości wystąpienia aktywności sejsmicznej w obszarze odkrywki Legnica Oceniając możliwość wystąpienia aktywności sejsmicznej w obszarze odkrywki Legnica w analogii do złoża Bełchatów można wnioskować, że prowadzone roboty górnicze związane ze zdejmowaniem nadkładu, bezpośrednią eksploatacją węgla, pogłębianiem się odkrywki nie będą bezpośrednio wywoływać silnych zjawisk sejsmicznych. Natomiast odwodnienie obszaru, które będzie wynosiło 3 5 m 3 na tonę eksploatowanego urobku może przyczynić się do zmian stanu naprężeniowego w górotworze. Złoże Legnica położone jest w obszarze subsydencji oraz w obszarze, na którym historycznie odnotowane były trzęsienia ziemi. Zatem można wnioskować, że obszar ten, charakteryzuje się występowaniem nie do końca zrelaksowanych naprężeń tektonicznych, które pod wpływem dodatkowego czynnika zewnętrznego jakim będzie eksploatacja górnicza mogą zmienić stan równowagi i mogą wywołać zjawiska sejsmiczne w rejonie przyszłej odkrywki. Najmłodsze struktury tektoniczne (trzeciorzędowe i czwartorzędowe) mające szczególne predyspozycje do niestabilnego zachowania się, pod wpływem dodatkowego czynnika zewnętrznego zmieniają stan równowagi i są przyczyną aktualnie występujących zjawisk sejsmicznych. Tak więc można przypuszczać, że podłożem prognozowanej sejsmiczności może być współoddziaływanie rezydualnych naprężeń tektonicznych istniejących w analizowanym obszarze z naprężeniami i zmianami fizyko-mechanicznymi skał wywoływanymi pracami górniczymi. Oznacza to, że należy liczyć się z zaistnieniem wstrząsów sejsmicznych w trakcie prowadzenia robót górniczych w złożu Legnica. Informacje o sejsmiczności rejonu zaistniałej w poprzednich wiekach wskazują, że w analizowanym obszarze masy skalne zdolne są wygenerować słabe trzęsienia ziemi, o magnitudzie lokalnej rzędu 4 co odpowiada intensywności V-VI według skali MSK. Udostępnienie złoża Legnica, może się przyczynić do przyspieszenia procesu indukowania wstrząsów w rejonie lokalizacji uskoków, jednak nie należy się spodziewać aby ich siła była zdecydowanie większa. Analogia złoża Bełchatów oraz Legnica co do wielkości kopalni, skomplikowanej tektoniki, obszaru odwodnienia i historycznej sejsmiczności pozwala wnioskować, że podczas udostępniania złoża Legnica, możemy się liczyć z intensywnością wstrząsów co najwyżej w zakresie stopnia V-VI według skali MSK. 3.2.3. Wpływ sejsmiczności indukowanej przez eksploatację złóż miedzi na obszar złoża Legnica-Ścinawa Aktualnie eksploatowane złoża miedzi w LGOM, indukują sejsmiczność na poziomie stopnia VII według skali MSK (energia sejsmiczna najsilniejszych wstrząsów 2 10 9 J, magnituda lokalna ponad 4). W najbliższych latach eksploatacja będzie się rozwijała w kierunku Głogowa i będzie to eksploatacja na jeszcze większych głębokościach. Eksploatowane w LGOM złoża miedzi znajdują się blisko obszaru projektowanego zagospodarowania złoża węgla brunatnego Legnica-Ścinawa. Odległość ta wyniesie nie więcej niż kilka kilometrów. W tej sytuacji należy rozważyć możliwość oddziaływania wstrząsów 14
z obszaru zakładów górniczych LGOM na infrastrukturę projektowanej kopalni odkrywkowej Legnica-Ścinawa. W tym celu dokonano statystycznej prognozy sejsmiczności w kopalniach miedzi w LGOM oraz oszacowano stopień intensywności wywołany tą sejsmicznością w obszarze projektowanej kopalni odkrywkowej Legnica-Ścinawa. Prognozę sejsmiczności w LGOM oparto na ocenie maksymalnej energii sejsmicznej wstrząsów, w oparciu o istniejącą bazę danych o wstrząsach zaistniałych z LGOM i z zastosowaniem teorii statystyki rozkładów ekstremalnych. Zastosowany rozkład charakteryzował się ograniczeniem od góry, czyli określał maksymalną możliwą energię danego zbioru danych sejsmicznych. Prognoza statystyczna obejmowała okres najbliższych 50 lat, co jest czasokresem rozsądnym z punktu widzenia zbioru danych przyjętych do obliczeń oraz żywotności kopalń rud miedzi w LGOM. Do oceny wystąpienia najsilniejszych wstrząsów górotworu w obszarze LGOM wykorzystano bazę danych o wstrząsach z kopalń Lubin, Rudna oraz Polkowice-Sieroszowice z okresu 1989 2006 zawierającą ponad 5000 wstrząsów górotworu w różnych klasach energetycznych (kopalnie Lubin i Rudna - energia zjawisk od 10 5 J, kopalnia Polkowice-Sieroszowice - energia od 10 6 J). Prognozę wykonano dla trzech obszarów górniczych. Dla każdego z rejonów obliczono prawdopodobieństwo występowania zjawisk sejsmicznych o określonej energii dla okresu 10 lat oraz 50 lat. Obliczono również estymowany parametr maksymalnej energii sejsmicznej E max. Analiza wyników obliczeń statystycznych wskazuje, że w Zakładach Górniczych rud miedzi niemal ze 100% pewnością wystąpi w ciągu najbliższych 50 lat wstrząs o energii sejsmicznej E s =2,5 10 9 J. Taka energia sejsmiczna odpowiada magnitudzie lokalnej M L =4. W rejonie epicentralnym intensywność drgań może osiągać VII stopień skali MSK lub granicę II/III stopnia górniczej skali intensywności drgań GSI-2004. Ze względu na kilkukilometrową odległość epicentralną wstrząsów z kopalń LGOM do obszaru projektowanej odkrywki Legnica-Ścinawa, drgania wywołane nawet najsilniejszymi wstrząsami mogą wywołać w odkrywce intensywność, co najwyżej w stopniu III - IV skali MSK lub na granicy 0 i I stopnia skali GSI-2004 (Drzęźla i inni, 2001; Dubiński i Mutke, 1992, 2006; Mutke, 1991). Przykładowo II stopień skali GSI-2004 oznacza drgania, które mogą powodować zwiększenie (przyrost) istniejących już uszkodzeń elementów nie konstrukcyjnych jak wydłużenie istniejących zarysowań i pęknięć, odpadanie drobnych fragmentów odspojonych tynków wewnętrznych i zewnętrznych czy odpadanie drobnych fragmentów uszkodzonych gzymsów oraz nie umocowanych sterczyn. Wstrząsy mogą wzbudzać niekorzystne reakcje wśród ludzi i są silnie odczuwalne na powierzchni, zarówno w budynkach jak i na zewnątrz. Stopień I skali GSI-2004 oznacza jeszcze słabsze oddziaływanie wstrząsu na powierzchnię (Dubiński i Mutke, 2006). Przedstawiona w tym rozdziale analiza wskazuje, że sejsmiczność głębinowych kopalń rud miedzi nie powinna mieć negatywnych skutków na zagospodarowanie złoża węgla brunatnego Legnica. 3.2.4. Podsumowanie Jednym z elementów niezbędnych do zaprojektowania odkrywkowej kopalni węgla brunatnego opartej na złożu Legnica-Ścinawa, jest rozpoznanie zagrożenia sejsmicznego. W opracowaniu dokonano oceny potencjalnej aktywności sejsmicznej w obszarze przyszłej inwestycji. Rozpoznane, potencjalne źródła sejsmiczności w analizowanym rejonie to: sejsmiczność naturalna, sejsmiczność indukowana przyszłymi robotami górniczymi oraz sejsmiczność kopalń miedzi w LGOM. Informacje o sejsmiczności rejonu zaistniałej w poprzednich wiekach wskazują, że w analizowanym obszarze masy skalne zdolne są wygenerować słabe trzęsienia ziemi, o magnitudzie lokalnej rzędu 4, co odpowiada intensywności V-VI stopnia według skali MSK. 15
Udostępnienie złoża Legnica, może się przyczynić do przyspieszenia procesu indukowania wstrząsów w rejonie lokalizacji uskoków, jednak nie należy się spodziewać aby ich magnituda lokalna była zdecydowanie większa niż 4. Analogia złoża Bełchatów oraz Legnica, co do wielkości kopalni, skomplikowanej tektoniki, obszaru odwodnienia i historycznej sejsmiczności pozwala wnioskować, że podczas udostępniania złoża Legnica, możemy się liczyć z intensywnością wstrząsów indukowanych co najwyżej w zakresie stopnia V-VI według skali MSK. Wstrząsów można oczekiwać przede wszystkim w obszarach stref uskokowych, a sejsmiczność może się pojawić na etapie odwodnienia, udostępniania i eksploatacji złoża. Poziom drgań nie powinien przekroczyć amplitudy przyspieszenia [0,05] g. Aktywność sejsmiczna głębinowych kopalń LGOM nie powinna mieć negatywnych skutków na zagospodarowanie złoża węgla brunatnego Legnica, ze względu na kilkukilometrową odległość epicentralną wstrząsów z kopalń miedzi do obszaru projektowanej odkrywki Legnica-Ścinawa. Drgania spowodowane najsilniejszymi wstrząsami mogą wywołać w odkrywce intensywność co najwyżej w stopniu III - IV skali MSK lub na granicy 0 i I stopnia górniczej skali intensywności GSI-2004. Intensywność drgań na poziomie V-VI stopnia skali MSK nie jest intensywnością mogącą powodować uszkodzenia konstrukcyjne w obiektach budowlanych. Niemniej prognozowany, potencjalny poziom obciążeń dynamicznych, powinien być uwzględniony przy projektowaniu, w tym szczególnie skarp odkrywki i wysokich kominów. Norma Eurocode 8 (część 1.1.) mówi, że strefa sejsmiczna, w której prognozowane drgania nie przekraczają wartości [0,1] g, jest strefą niskiej sejsmiczności. W strefie niskiej sejsmiczności mogą być stosowane uproszczone procedury projektowania, dla niektórych typów budowli. Jak wykazują doświadczenia z kopalni Bełchatów, wstrząsy górotworu o podobnym poziomie intensywności, nie powodowały zagrożenia dla bezpieczeństwa ludzi oraz ruchu zakładu górniczego w warunkach kopalni Bełchatów. Na etapie rozpoczęcia inwestycji sugeruje się zainstalować jedno przenośne stanowisko sejsmometryczne do monitorowania drgań i wstrząsów. Wspólnie ze stanowiskami sejsmometrycznymi kopalń miedzi oraz ze stacją sejsmiczną w Książu, pozwoliłoby ono na kontrolowanie rozwoju sejsmiczności w rejonie planowanej odkrywki. Koszty zakupu i instalacji takiego przenośnego stanowiska sejsmometrycznego nie są wysokie i nie powinny przekroczyć kilkudziesięciu tysięcy złoty. Rozwój lokalnej sejsmiczności może mieć już swój początek na etapie odwadniania złoża. 3.2.5. Literatura [1] Drzęźla B., Dubiński J., Mutke G. (2001), Skale makrosejsmiczne ich istota i zasady stosowania do oceny skutków wstrząsów górniczych, Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, nr.6 (82). [2] Dubiński J., Mutke G. (1992), Oddziaływanie górniczych wstrząsów górotworu na powierzchnię, Mat. Szkoły Eksploatacji Podziemnej, CPPGSMiE PAN Kraków, s.85-103. [3] Dubiński J., Mutke G. (2006), Zweryfikowana skala GSI-2004, Kwartalnik Górnictwo i Środowisko, Wydanie specjalne: Bezpieczeństwo obiektów budowlanych na terenach górniczych-szkody górnicze, Prace Naukowe GIG. [4] Miedwiediew S.V., Sponhauer W., Karnik V., (1964), Skala MSK-64, Materiały Konferencji UNESCO, Paryż. [5] Mutke G. (1991), Metoda prognozowania parametrów drgań podłoża generowanych wstrząsami górniczymi w obszarze GZW, Rozprawa doktorska, Główny Instytut Górnictwa, Katowice. 16
[6] Pagaczewski J. (1972), Katalog trzęsień ziemi w Polsce z lat 1000-1970, Państwowe Wydawnictwo Naukowe Warszawa. [7] Schenk V., Schenkova Z., Kottnauer P., Guterch B., Labak P. (2001), Earthquake hazards maps for the Czech Republic, Poland and Slovakia, Acta Geophys, Polon., 49, 287-302. [8] EUROCODE 8 (p. 1.1 - ENV) 1998: Design provisions for earthquake resistance of structures. General rules seismic actions and general requirements for structures. 3.3. Zagrożenia związane z terenami chronionymi Natura 2000 Europejska Sieć Ekologiczna Natura 2000 jest systemem ochrony zagrożonych składników różnorodności biologicznej kontynentu europejskiego, wdrażanym od 1992 r. w sposób spójny pod względem metodycznym i organizacyjnym na terytorium wszystkich państw członkowskich Unii Europejskiej. Celem utworzenia sieci Natura 2000 jest zachowanie zarówno zagrożonych wyginięciem siedlisk przyrodniczych oraz gatunków roślin i zwierząt w skali Europy, ale też typowych, wciąż jeszcze powszechnie występujących siedlisk przyrodniczych, charakterystycznych dla 9 regionów biogeograficznych (tj. alpejskiego, atlantyckiego, borealnego, kontynentalnego, panońskiego, makaronezyjskiego, śródziemnomorskiego, stepowego i czarnomorskiego). W Polsce występują 2 regiony: kontynentalny (96% powierzchni kraju) i alpejski (4% powierzchni kraju). Dla każdego kraju określa się listę referencyjną siedlisk przyrodniczych i gatunków, dla których należy utworzyć obszary Natura 2000 w podziale na regiony biogeograficzne. Podstawą prawną tworzenia sieci Natura 2000 jest dyrektywa Rady 79/409/EWG z dnia 2 kwietnia 1979 roku w sprawie ochrony dzikich ptaków i dyrektywa Rady 92/43/EWG z dnia 21 maja 1992 roku w sprawie ochrony siedlisk przyrodniczych oraz dzikiej fauny i flory, które zostały transponowane do polskiego prawa, głównie do ustawy z dnia 16 kwietnia 2004 r. o ochronie przyrody. Sieć Natura 2000 tworzą dwa typy obszarów: o obszary specjalnej ochrony ptaków (OSO), o specjalne obszary ochrony siedlisk (SOO). Podstawą wyznaczania obszarów Natura 2000 są jedynie kryteria naukowe. Dla każdego obszaru Natura 2000 opracowana jest dokumentacja, która składa się z: o Standardowego Formularza Danych (SFD), w którym są zawarte najważniejsze informacje o położeniu i powierzchni obszaru, występujących typach siedlisk przyrodniczych i gatunkach naturowych, o ich liczebności lub reprezentatywności w skali kraju, wartości przyrodniczej i zagrożeniach; o wektorowej i GIS w skali 1:100 000. SDF i mapy będą aktualizowane w miarę postępu wiedzy o występowaniu zasobów przyrodniczych w obszarze Natura 2000 (inwentaryzacja, monitoring przyrodniczy) zgodnie z procedurą określoną przez KE. Dyrektywa Siedliskowa nie określa sposobów ochrony poszczególnych siedlisk i gatunków, ale nakazuje zachowanie tzw. właściwego stanu ich ochrony. W odniesieniu do siedliska przyrodniczego oznacza to, że: o naturalny jego zasięg nie zmniejsza się, o zachowuje ono specyficzną strukturę i swoje funkcje ekologiczne, o stan zachowania typowych dla niego gatunków jest właściwy. 17
W odniesieniu do gatunków właściwy stan ochrony oznacza natomiast, że: o zachowana zostaje liczebność populacji, gwarantująca jej utrzymanie się w biocenozie przez dłuższy czas, o naturalny zasięg gatunku nie zmniejsza się, o pozostaje zachowana wystarczająco duża powierzchnia siedliska gatunku. Najważniejszymi instrumentami realizacji celów sieci Natura 2000 są oceny oddziaływania na środowisko oraz plany ochrony siedlisk przyrodniczych i gatunków, dla których utworzono obszar Natura 2000. Działania ochronne winny uwzględniać wymogi gospodarcze, społeczne i kulturowe oraz cechy regionalne i lokalne danego obszaru Natura 2000. Do chwili obecnej Rząd Polski ustanowił w drodze rozporządzenia 124 obszary specjalnej ochrony ptaków oraz wysłał do Komisji Europejskiej, celem akceptacji, 364 propozycje specjalnych obszarów ochrony siedlisk. Dnia 13 listopada 2007 r. Komisja Europejska wydała decyzję zatwierdzającą listę 172 obszarów Natura 2000 regionu kontynentalnego. Dla 17 obszarów Natura 2000 regionu alpejskiego, podobna decyzja została wydana dnia 25 stycznia 2008 r. 3 Rys. 1. Obszary Natura 2000 na terenie Polski Rys. 2. Obszary Natura 2000 na terenie Dolnego Śląska 3 http://natura2000.mos.gov.pl/natura2000/index.php 18
Rys. 3. Obszary Natura 2000 i korytarze ekologiczne na terenie Dolnego Śląska Rys. 4. Perspektywiczny obszar złożowy węgla brunatnego w rejonie Legnicy obszary objęte Naturą 2000 Na terenie planowanej odkrywki Legnica w bezpośrednim sąsiedztwie jak i na planowanym obszarze znajdują się dwa obiekty związane z ochroną środowiska (Natura 2000, czerwone obszary na rys. 5 i 6): o Pątnów Legnicki, o Irysowy Zagon koło Gromadzynia. Obszary Natury 2000 są praktycznie nieusuwalne. Jedyną taką możliwość określa Art.16 Dyrektywy 92/43/EWG: Pod warunkiem, że nie ma zadowalającej alternatywy, i że derogacja nie jest szkodliwa dla zachowania populacji danych gatunków w stanie sprzyjającym ochronie w ich naturalnym zasięgu, państwa członkowskie mogą dokonać derogacji. Obszar planowanej odkrywki jest również przecięty korytarzem ekologicznym (czyli ciągiem roślinności dzikiej, zadarnionymi pasami wzdłuż dróg i cieków wodnych, a także nie uprawianymi obrzeżami pól, które łącząc się z innymi pasami roślinności tworzą sieć, stanowiącą schronienie dla zwierząt, będącą swoistym szlakiem komunikacyjnym dla wielu gatunków roślin i zwierząt, które nie wytworzyły mechanizmów do przemieszczania się). 19
Rys. 5. Obszary Natury 2000 znajdujące się na terenie planowanej odkrywki Legnica. Rys. 6. Obszary Natury 2000 znajdujące się na terenie planowanej odkrywki Legnica zdjęcie satelitarne. 3.4. Zagrożenia związane z emisją CO 2 3.4.1. Plany UE w zakresie redukcji CO 2 Niestety dość powszechnie uważa się, że CO 2 zawarty w atmosferze jest główną przyczyną ocieplania się klimatu i wiążących się z tym katastrofalnych skutków dla ludzkości. W związku z tym społeczność międzynarodowa podjęła wspólne wysiłki zmierzające do redukcji emisji tego gazu. Podpisanie i ratyfikowanie Protokołu z Kioto przez wiele państw było pierwszym etapem zakrojonej na szeroką skalę akcji redukcji poziomu emisji CO 2 na świecie. Polska wywiązała się ze zobowiązań tego traktatu z nawiązką. Zgodnie z Protokołem z Kioto nasz kraj miał dokonać redukcji emisji gazów cieplarnianych na lata 2008-2012 o 6 procent, w stosunku do roku bazowego (1988). Według szacunków na rok 2004 Polska obniżyła emisje gazów cieplarnianych w stosunku do roku bazowego o około 30% (rys. 1). W końcu marca br. Komisja Europejska ogłosiła limit uprawnień do emisji CO 2 na lata 2008-2012. Zamiast postulowanych przez rząd 284,6 mln ton nasz kraj uzyskał limit na 20
poziomie 208,5 mln ton. Było to konsekwencją jednej z najbardziej niekorzystnych dla nowych krajów członkowskich ustaleń zawartych w pakiecie klimatycznym 4, a polegającej na zmianie roku bazowego z 1990 na 2005. W wyniku tej zmiany nie uwzględnione zostaną dotychczasowe wysiłki tych krajów w kierunku obniżenia emisji CO 2. Niemcy Cele do r. 2008/12* w% -21,0 Emisje gazów cieplarnianych do r. 2006* w% -18,5 Wlk. Brytania -12,5-16,0 Włochy -6,5 9,9 Hiszpania 15,0 49,5 UE-15 ogółem -8,0-2,7 Polska -6,0-28,9 Niemcy i Polska w dużym stopniu przyczyniły się do wywiązania się ze zobowiązań podjętych przez UE. * Dla CO 2, CH 4 in 2 O rokiem bazowym jest r. 1990; dla innych gazów cieplarnianych także r. 1995. Za wyjątkiem Finlandii i Francji, które dla gazów fluorowych przyjęły r. 1990 za rok bazowy, dla wszystkich pozostałych krajów UE-15 rokiem bazowym dla emisji tych gazów jest r. 1995. Dla Polski okresem bazowym są lata 1988/1995 (Źródło: European Environment Agency, Kopenhaga, 21 kwietnia 2008r.) Rys. 1. Zobowiązania Protokołu z Kioto i wywiązywanie się wybranych krajów UE z tych zobowiązań (źródło: materiały z prezentacji dr. Hansa-Wilhelma Schiffera z RWE Power) Negatywne skutki wprowadzania przez Komisję Europejską wyśrubowanych limitów na emisję CO 2 już w tej chwili są odczuwane przez szereg sektorów polskiego przemysłu. Zgodnie z szacunkami, by zmieścić się w limitach, Polska musiałaby rozwijać się w latach 2008-2012 w rocznym tempie 4,7-5,2% PKB, gdyż co najwyżej takie tempo wzrostu przyjęła Komisja, ustalając nasze limity, a przecież chcemy rozwijać się szybciej by dogonić resztę UE. W ramach zaostrzania i tak już restrykcyjnej KE w marcu br. przyjęła tzw. pakiet 3x20%. UE zobowiązuje się w nim, że do 2020 roku zredukuje emisję gazów cieplarnianych o 20%, zwiększy efektywności wykorzystania energii - także o 20% oraz zwiększy wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych - do 20% (rys. 2). Planuje się także redukcję emisji CO 2 o 50% do roku 2050. Z przykrością należy zauważyć, że ta licytacja coraz bardziej restrykcyjnych zobowiązań w postaci okrągłych liczb na okrągłe daty coraz bardziej przypomina licytację zobowiązań do przekraczania planów składanych przez zakładowe organizacje partyjne w związku z kolejnym zjazdem PZPR lub KPZR, czy okrągłą rocznicą Rewolucji Październikowej. Widać, że mają one charakter czysto propagandowy, bo trudno oczekiwać, że redukcja o 20%, a nie np. o 21,8% zapewni ograniczenie wzrostu temperatury na Ziemi o docelowe 2 C, a nie 2,05 C. 4 Pakiet klimatyczny opublikowaniu w styczniu 2008 i zaaprobowany w marcu 2008 na szczycie Unii Europejskiej. 21