Możliwości składowania CO 2. w strukturach geologicznych. storage in geological formations. Possibilities of CO 2. strona 20

Podobne dokumenty
Możliwości składowania CO 2 w strukturach geologicznych

prof. dr hab. inż. Józef Dubiński* dr inż. Aleksandra Koteras* *Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Prawne aspekty przygotowania i realizacji w Polsce projektów demonstracyjnych typu CCS (car bon capture and storage) w kontekście składowania CO2.

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA


PROGRAM DEMONSTRACYJNY CCS. ROZWÓJ CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH w GRUPIE TAURON PE

LIDER WYKONAWCY. PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Turów

Załącznik 1. Propozycja struktury logicznej Programu (cele i wskaźniki)

MOśLIWOŚCI REALIZACJI CCS W GRUPIE LOTOS Z WYKORZYSTANIEM ZŁÓś ROPY NAFTOWEJ NA BAŁTYKU C.D.

STRATEGICZNY PROGRAM BADAŃ NAUKOWYCH I PRAC ROZWOJOWYCH. Zaawansowane technologie pozyskiwania energii. Warszawa, 1 grudnia 2011 r.

Dr Michał Wilczyński Niezależny ekspert CZY DEPONOWANIE DWUTLENKU WĘGLA W LITOSFERZE JEST MOŻLIWE I ZGODNE Z FILOZOFIĄ ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU?

OPRACOWANIE TECHNOLOGII ZGAZOWANIA WĘGLA DLA WYSOKOEFEKTYWNEJ PRODUKCJI PALIW I ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Doświadczenia i zamierzenia Vattenfall w zakresie CCS

UNDERGROUND STORAGE OF CARBON DIOXIDE THE POSSIBILITIES FOR USING CCS TECHNOLOGY IN POLISH CONDITIONS

Wsparcie dla badań i rozwoju na rzecz innowacyjnej energetyki. Gerard Lipiński

WYCHWYTYWANIE I SKŁADOWANIE CO2 pochodzącego ze spalania paliw kopalnych (CCS) Adam WÓJCICKI

Rekomendacja uczestników konferencji obywatelskiej na temat technologii wychwytywania i składowania CO2 (CCS)

Analizy i opinie. Zmiany klimatu: wyzwania dla gospodarki. Znaczenie rozwoju technologii CCS w Polsce. Program: Klimat i Energia.

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

Zrównoważony rozwój regionów w oparciu o węgiel brunatny

POTENCJAŁ I PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA ZASOBÓW GEOTERMALNYCH W POLSCE WSPIERANIE PRZEZ PIG PIB ROZWOJU GEOTERMII ŚREDNIOTEMPERATUROWEJ W POLSCE

Program dla sektora górnictwa węgla brunatnego w Polsce

Gospodarka niskoemisyjna

MoŜliwości redukcji emisji rtęci z energetyki

Pytania i odpowiedzi dotyczące proponowanej dyrektywy w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla (CCS)

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

Stan poziomu technologicznego niezbędnego do oferowania bloków z układem CCS (w zakresie tzw. wyspy kotłowej, czyli kotła, elektrofiltru, IOS)

Polityka energetyczna w UE a problemy klimatyczne Doświadczenia Polski

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia r.

MoŜliwości realizacji CCS w Grupie LOTOS z wykorzystaniem złóŝ ropy naftowej na Bałtyku

Innowacje dla wytwarzania energii

X POLSKO-NIEMIECKA KONFERENCJA ENERGETYKA PRZYGRANICZNA POLSKI I NIEMIEC DOŚWIADCZENIA I PERSPEKTYWY SULECHÓW, LISTOPAD 2013

Siły sprawcze poprawy efektywności Wykorzystania energii w budynkach

KGZ Żuchlów. KGZ Żuchlów Stara Góra, Góra tel

EKOLOGICZNA OCENA CYKLU ŻYCIA W SEKTORZE PALIW I ENERGII. mgr Małgorzata GÓRALCZYK

Jak poprawić jakość powietrza w województwie śląskim?

Plany do 2020, czyli myśl globalnie działaj lokalnie Marek Ściążko Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla. >1.5 t węgla/osobę 1

PROF. DR HAB. INŻ. ANTONI TAJDUŚ

Tendencje związane z rozwojem sektora energetyki w Polsce wspieranego z funduszy UE rok 2015 i co dalej?

Pytania i odpowiedzi na temat dyrektywy w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla

Wszyscy zapłacimy za politykę klimatyczną

ŁÓDZKIE NA GAZIE CENTRUM ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU

Arkusz informacyjny dotyczący wychwytu i składowania dwutlenku węgla (CCS)

O co pytają mieszkańcy lokalnych społeczności. i jakie mają wątpliwości związane z wydobyciem gazu łupkowego.

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

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

CCS Ready. Wymóg wykonania oceny gotowości do wychwytywania, transportu i składowania CO 2 dla nowych bloków energetycznych

RM R O Z P O R Z Ą D Z E N I E RADY MINISTRÓW z dnia 8 lipca 2011 r.

Polityka energetyczna Polski do 2050 roku rola sektora ciepłownictwa i kogeneracji

Jak powstają decyzje klimatyczne. Karol Teliga Polskie Towarzystwo Biomasy

Informacje Ogólne Podstawowymi wymogami w przypadku budowy nowych jednostek wytwórczych - bloków (zwłaszcza dużej mocy) są aspekty dotyczące emisji

ZOBOWIĄZANIA POLSKI DOTYCZĄCE OCHRONY KLIMATU. Prof. dr hab. inż. Maciej Nowicki

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

Działania samorządu Województwa Śląskiego w propagowaniu Odnawialnych źródeł Energii i Efektywności Energetycznej

KONWERGENCJA ELEKTROENERGETYKI I GAZOWNICTWA vs INTELIGENTNE SIECI ENERGETYCZNE WALDEMAR KAMRAT POLITECHNIKA GDAŃSKA

Polityka energetyczna Polski do 2030 roku. Henryk Majchrzak Dyrektor Departamentu Energetyki Ministerstwo Gospodarki

Schemat uzbrojenia odwiertu do zatłaczania gazów kwaśnych na złożu Borzęcin

WFOŚiGW w Katowicach jako instrument wspierania efektywności energetycznej oraz wdrażania odnawialnych źródeł energii. Katowice, 16 grudnia 2014 roku

Polski węgiel dla potrzeb gospodarki w Polsce

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

ENERGETYKA W FUNDUSZACH STRUKTURALNYCH. Mieczysław Ciurla Dyrektor Wydziału Rozwoju Gospodarczego Urząd Marszałkowski Województwa Dolnośląskiego

Szanse i zagrożenia dla górnictwa węgla kamiennego w Polsce

Odnawialne źródła energii a bezpieczeństwo Europy - Polski - Regionu - Gminy

WĘGIEL PALIWEM BEZ PRZYSZŁOŚCI. Dr Michał Wilczyński

Koncepcja rozwoju geotermii w Polsce Słupsk,

Kraków, 5-6 listopada 2013 r. Projekt CCS w PGE GiEK SA - blaski i cienie

Metan z procesów Power to Gas - ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych.

Fundusze unijne dla odnawialnych źródeł energii w nowej perspektywie finansowej. Warszawa, 3 kwietnia 2013 r.

Czy ochrona środowiska i odnawialne źródła energii są efektywne finansowo?

KLASTER CZYSTEJ ENERGII

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

PL Zjednoczona w różnorodności PL A8-0409/11. Poprawka. Angelo Ciocca w imieniu grupy ENF

Programy dla przedsiębiorców na rzecz innowacji w ochronie środowiska w latach

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

PERSPEKTYWICZNE WYKORZYSTANIE WĘGLA W TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

Jerzy Janikowski Szef Biura Współpracy Międzynarodowej

POROZUMIENIE PARYSKIE WS. KLIMATU SZANSE ROZWOJOWE DLA SPOŁECZNOŚCI LOKALNYCH I SAMORZĄDÓW

Innowacyjne technologie a energetyka rozproszona.

ROZPROSZONE SYSTEMY KOGENERACJI

BUDOWA INSTALACJI DEMONSTRACYJNEJ CCS ZINTEGROWANA Z NOWYM BLOKIEM 858 MW W ELEKTROWNI BEŁCHATÓW. Warszawa, czerwiec 2011r.

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

Komitet Górnictwa Polskiej Akademii Nauk Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie 11 czerwca 2012 r. otwarta debata pt.:

Pakiet Klimatyczno- Energetyczny i 7. Program Badań i Technologii UE

Polska energetyka scenariusze

APAKIET ENERGETYCZNY I INNE REGULACJE PRAWNE ŚWIATOWE TENDENCJE

Potencjał inwestycyjny w polskim sektorze budownictwa energetycznego sięga 30 mld euro

PANEL EKONOMICZNY Zakres prac i wyniki dotychczasowych analiz. Jan Pyka. Grudzień 2009

Przyszłość energetyki słonecznej na tle wyzwań energetycznych Polski. Prof. dr hab. inż. Maciej Nowicki

Warszawa, dnia 9 maja 2014 r. Poz. 591 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 8 maja 2014 r.

Katowicki Holding Węglowy S.A.

Załącznik 1: Wybrane założenia liczbowe do obliczeń modelowych

INFORMACJE ZAWARTE W ZMIANIE PLANU ZAGOSPODAROWANIA PRZESTRZENNEGO WOJEWÓDZTWA LUBUSKIEGO

FRAGMENT PROGRAMU POLITYCZNEGO CIEPŁO I ENERGIA - cz. II

PROGRAM OSZCZĘDNOŚCI ENERGII CIĄGU TECHNOLOGICZNEGO KGHM Polska Miedź S.A. VIII KONFERENCJA NAUKOWO TECHNICZNA ODBIORCY NA RYNKU ENERGII

PROJEKT ZAŁOŻEŃ DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ I PALIWA GAZOWE GMINY WOŹNIKI NA LATA

Plan Gospodarki Niskoemisyjnej zakres i struktura dokumentu

Finansowanie przez WFOŚiGW w Katowicach przedsięwzięć z zakresu efektywności energetycznej. Katowice, marzec 2016 r.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WYCHWYTYWANIE I SKŁADOWANIE CO2 pochodzącego ze spalania paliw kopalnych (CCS) Adam WÓJCICKI

Transkrypt:

Józef Dubiński 1), Aleksandra Koteras 2) Główny Instytut Górnictwa, Katowice Możliwości składowania w strukturach geologicznych Possibilities of storage in geological formations Wzrost efektywności wytwarzania energii elektrycznej, jak również obniżenie energochłonności w sferze gospodarczej, oszczędność energii czy też wykorzystanie odnawialnych źródeł energii są obecnie wiodącymi sposobami ograniczenia globalnej emisji gazów cieplarnianych, w tym przede wszystkim emisji Nie ulega wątpliwości, że efekty tych działań będą jednak widoczne dopiero w perspektywie długoterminowej Stąd też podejmowane są działania mające na celu osiągnięcie redukcji emisji w krótszym horyzoncie czasowym, niezbędne szczególnie w okresie przejściowym, poprzedzającym powszechne uzyskanie efektów wspomnianych działań długoterminowych W tym zakresie za wiodącą uważana jest technologia wychwytu i składowania dwutlenku węgla (ang: carbon capture and storage, w skrócie CCS) w głębokich strukturach geologicznych Technologia ta nie pozwala na bezpośrednie obniżenie antropogenicznej emisji, uważana jest jednak za najbardziej obiecującą i dostępną w krótkim czasie technologię, która pozwalałaby na zmniejszenie ilości emitowanego do atmosfery, a tym samym na łagodzenie skutków antropogenicznej emisji Dane przedstawione w Raporcie Międzyrządowego Zespołu ds Zmian Klimatu (ang: Intergovernmental Panel on Climate Change, w skrócie IPCC) pt Energy Technology Perspectives wskazują technologię CCS jako jedną z kluczowych w obszarze aktywnego obniżanie emisji Z przestawionych w raporcie analiz wynika, iż technologia CCS może się przyczynić do ok 20-procentowej redukcji emisji przewidzianej do roku 2050 [6] Tym niemniej dotychczasowe próby pilotowego zastosowania tej technologii, które są prowadzone w różnych regionach świata, pomimo upływu czasu, nie wskazują na jednoznacznie znaczące sukcesy, które potwierdzałyby wielki optymizm w zakresie przemysłowego wdrożenia tej technologii Są oczywiście szczególne przypadki jej stosowania (np w technologiach EOR i EGR) Niestety jej zastosowanie napotyka szereg barier, nie tylko technologicznych i ekonomicznych, ale także społecznych 1) Prof dr hab inż Józef Dubiński, absolwent AGH w Krakowie, jest członkiem korespondentem PAN Od 2001 r pełni funkcję Naczelnego Dyrektora Głównego Instytutu Górnictwa 2) Dr inż Aleksandra Koteras, absolwentka Politechniki Śląskiej w Gliwicach i Akademii Obrony Narodowej w Warszawie Jest zatrudniona na stanowisku głównego specjalisty w Głównym Instytucie Górnictwa Charakterystyka technologii wychwytywania i geologicznego składowania dwutlenku węgla (CCS) Wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla w strukturach geologicznych, jak wcześniej wspomniano, ma być jedynie technologią przejściową, stosowaną do chwili opracowania technologii pozwalających na produkcję energii z paliw kopalnych z jednoczesną redukcją lub eliminacją emisji lub stosowania wyłącznie technologii pozwalających na pozyskiwanie energii z innych nośników energii niż paliwa kopalne Kluczowymi elementami technologii CCS są: separacja dwutlenku węgla od innych gazów spalinowych w procesach spalania paliw kopalnych oraz jego ujęcie (wychwyt), transport do miejsca jego składowania, zatłoczenie do wybranej struktury geologicznej Należy podkreślić, że technologie wychwytu są tym elementem technologii CCS, które jest najlepiej rozwinięte pod względem technologicznym Wśród technologii wychwytu i usuwania, w zależności od umiejscowienia technologii w procesie spalania, wyróżnia się następujące rodziny procesów [2]: wyłapywanie i usuwanie z gazów spalinowych (post- -combustion), separacja z paliwa gazowego lub gazu syntezowego przed procesem spalania (pre-combustion), spalanie paliw w atmosferze tlenu z recyrkulacją, separacja węgla z paliwa przed procesem spalania, np proces Hydrocarb, wyłapywanie i usuwanie w procesach wykorzystujących ogniwa paliwowe, chemical looping Wśród tych wielu możliwych metod separacji do najczęściej stosowanych należą technologie z grupy post-combustion, takie jak absorpcja chemiczna i fizyczna, adsorpcja, separacja kriogeniczna czy też membranowa [2] Proces separacji jest jednym z najbardziej kosztownych elementów technologii CCS Potrzeba zainstalowania dodatkowych urządzeń oraz konieczność poboru energii niezbędnej dla ich pracy zwiększają jednostkowe nakłady inwestycyjne na produkcję energii elektrycznej, a co za tym idzie zwiększają koszty uzyskiwanej energii Należy jednak zauważyć, że w przypadku nowoczesnej elektrowni o wysokiej sprawności, stosującej strona 20 wwwenergetykaeu

paliwa kopalne, będą wytwarzane mniejsze ilości, co będzie prowadzić do mniejszych strat sprawności związanych z wychwytem oraz niższych kosztów tej operacji [10] Wychwycony dwutlenek węgla musi być dostarczony do miejsca jego składowania Stąd odległość pomiędzy źródłem jego wytwarzania (np elektrownia) a miejscem składowania nie powinna być zbyt duża (nie większa niż kilkadziesiąt kilometrów) Z uwagi na znaczące ilości w przypadku przemysłowego stosowania technologii CCS, podstawowym jest transport z użyciem rurociągów Do potencjalnych struktur geologicznych w zakresie składowania należą: sczerpane złoża węglowodorów (ropa naftowa i gaz ziemny), pokłady węgla, które nie będą w przyszłości eksploatowane, warstwy piaskowcowe o dużej porowatości i zwiększonym zasoleniu Dotychczasowe projekty składowania w formacjach geologicznych jednoznacznie wskazują, że najbardziej efektywne i bezpieczne jest składowania w sczerpanych złożach ropy naftowej i gazu Struktury te stanowią bowiem naturalną pułapkę dla zatłaczanego do nich Doświadczenia z USA pokazują, że w wielu przypadkach technologia CCS osiąga cechy użyteczne, gdyż zatłaczany stymuluje i wzmacnia produkcję złóż ropy (technologia EOR) czy też gazu (EGR) Mówi się wówczas o technologii CCU (carbon capture and utilisation) Niestety w polskich uwarunkowaniach pojemność sczerpanych złóż ropy naftowej i gazu ziemnego jest niezbyt duża [3] W przypadku pokładów węgla, które nie będą eksploatowane, potencjał składowania w nich zależy przede wszystkim od ich przepuszczalności Zazwyczaj takimi pokładami mogą być pokłady zalegające głęboko, a w takiej sytuacji ich przepuszczalność jest niska Polskie doświadczenia w tym zakresie, uzyskane w projekcie RECOPOL, jednoznacznie wskazują, że ta formacja geologiczna nie będzie perspektywiczną dla przemysłowego składowania Wprawdzie zastosowanie technologii upodabniających strukturę pokładów węgla (szczelinowanie, wiercenia poziomie wraz ze szczelinowaniem, itp) mogą poprawić sytuację w tym zakresie, ale będzie to równocześnie zwiększać koszty procesu składowania W wymiarze światowym, a najprawdopodobniej także w przypadku Polski, największy potencjał dla przemysłowego składowania posiadają zawodnione formacje piaskowcowe o wysokiej porowatości i przepuszczalności, zawierające wody o podwyższonym zasoleniu Tym niemniej struktury, w których te formacje występują muszą spełniać określone kryteria Podstawowe kryteria wyboru struktury geologicznej przeznaczonej do składowania przedstawione zostały w tabeli 1 [7, 4] Tabela 1 Kluczowe kryteria geologiczne dla właściwego wyboru miejsca składowania Całkowita pojemność składowania Wskaźniki pozytywne Wskaźniki negatywne POJEMNOŚĆ SKŁADOWANIA Całkowita pojemność zbiornika powinna być większa niż całkowita przewidywana produkcja przez emitenta przewidziana do składowania Całkowita pojemność zbiornika jest taka sama lub niższa niż całkowita przewidywana produkcja przez emitenta przewidziana do składowania WŁAŚCIWOŚCI ZBIORNIKA Głębokość > 1000 m; < 2500 m < 800 m; > 2500 m Miąższość > 50 m < 20 m Porowatość >20% <10% Przepuszczalność > 300 md 100 10 md Zasolenie >100g/dm 3 <30 g/dm 3 WŁAŚCIWOŚCI WARSTW IZOLUJĄCYCH Uskoki brak strefy uskokowe, Miąższość nadkładu >100 m <20 m Uwarunkowania fizyczne dla składowania w strukturach geologicznych Niezależnie od wybranej do składowania struktury geologicznej, proces składowania polega na wtłaczaniu sprężonego gazu do wybranej formacji geologicznej Kluczowym elementem technologii jest wykorzystanie określonych własności fizycznych dwutlenku węgla, które zmieniają się w zależności od ciśnienia i temperatury Punkt krytyczny przejścia do fazy nadkrytycznej osiągany jest przy temperaturze 31,1 C i ciśnieniu 73,9 bar Powyżej tego punktu dwutlenek węgla ma gęstość cieczy, zaś jego lepkość i ściśliwość są charakterystyczne jak dla gazu, co jest bardzo ważnym czynnikiem w aspekcie jego geologicznego składowania [7] Przyjmuje się, że głębokością krytyczną, czyli taką, poniżej której dwutlenek węgla przechodzi przez punkt krytyczny do fazy nadkrytycznej, jest głębokość ok 800 m Tak więc głębokość ta wyznacza minimalną głębokością zalegania stropu warstw przeznaczonych do geologicznego składowania dwutlenku węgla (rys 1) Kryteria przydatności formacji geologicznych dla składowania 1000,0 100,0 Struktury przeznaczone do geologicznego składowania muszą spełniać wiele kryteriów decydujących o ich przydatności do tego celu W przypadku głębokich poziomów wodonośnych powinny to być formacje solankowe Zgodnie ze stosowaną w Polsce hydrogeologiczną klasyfikacją wód mineralnych, wody solankowe są to wody o mineralizacji przekraczającej 35 g/dm 3 (wg [9] i [14]), których głównymi składnikami rozpuszczonymi są jony: chlorkowy Cl, sodowy Na + i wapniowy Ca 2+ Ponadto, niektórzy autorzy wyróżniają grupę silnych solanek o mineralizacji powyżej 150 g/dm 3 [12] Ciśnienie, bar 10,0 1,0 0,1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 Temperatura, o C Rys 1 Obszary termodynamiczne dla dwutlenku węgla [7, 11] wwwenergetykaeu strona 21

Wyróżnia się cztery podstawowe mechanizmy, które zapewniają izolację w głębokich formacjach geologicznych [1]: izolacja strukturalna, czyli obecność nieprzepuszczalnego nadkładu skalnego, który uniemożliwia ucieczkę, izolacja resztkowego, polegająca na izolowaniu przez siły kapilarne w szczelinach formacji skalnej, izolacja roztworowa, polegająca na tym, że rozpuszcza się w wodzie znajdującej się w formacji geologicznej i opada na dno, izolacja mineralna, polegająca na tym, że rozpuszczone chemicznie reaguje z formacją skalną, co powoduje tworzenie nowych związków mineralnych Mechanizm geologicznego składowania jest procesem kilkufazowym W początkowej fazie jest to izolacja strukturalna, która polega na uwięzieniu gazu strukturze geologicznej wyróżniającej się szczelnością nadkładu, a tym samym uniemożliwiającej ucieczkę Poddany izolacji strukturalnej dwutlenek węgla podlega działaniu sił kapilarnych, w wyniku których zostaje uwięziony w szczelinach formacji skalnej Proces ten, nazywany izolacją resztkowego, rozwija się przez ok 10 lat po zatłoczeniu W kolejnym etapie, przez okres ok 100 lat od rozpoczęcia magazynowania, dwutlenek węgla rozpuszcza się w wodzie, wskutek czego opada na dno, co spowodowane jest większym ciężarem dwutlenku węgla od zwykłej wody W okresie od setek do tysięcy lat od momentu zatłoczenia do formacji solankowej zaczyna on wchodzić w reakcje chemiczne z otaczającymi skałami, co w rezultacie prowadzi do powstawania nowych związków mineralnych Proces ten nazywany jest izolacja mineralną Możliwości wykorzystania technologii CCS w skali globalnej Wybór i charakterystyka potencjalnego miejsca składowania to jedne z najważniejszych kwestii w zapewnieniu bezpieczeństwa i integralności wybranej do składowania struktury geologicznej, a tym samego bezpieczeństwa podziemnego składowania w okresie długoterminowym Od wielu już lat szereg krajów na świecie podejmuje badania mające na celu identyfikację i weryfikację formacji geologicznych jako potencjalnych miejsc dla podziemnego składowania Zgodnie z opublikowanymi przez Globalny Instytut CCS (Global CCS Institute, GCCSI) danymi, na całym świecie przeprowadzone zostały bądź w dalszym ciągu prowadzone są badania mające na celu określenie potencjału (pojemności) formacji geologicznych możliwych do wykorzystania w celu składowania (rys 2) Jednak należy zauważyć, że w dalszym ciągu nie została wypracowana jednolita i spójna metodologia dla szacowania pojemności struktur geologicznych w tym zakresie [5] Na świecie realizowane są również projekty obejmujące pełny łańcuch CCS, czyli wychwyt, transport i składowanie Zgodnie z danymi z przytoczonego już wcześniej raportu GCCSI, w skali globalnej na koniec stycznia 2013 r realizowano 72 zintegrowane projekty dużej skali (ang large-scale integrated CCS projects, LSIPs), czyli o 3 mniej z 75 opisanych w raporcie wg stanu na październik 2012 r (rys 3) LSIPs to projekty obejmujące wszystkie fazy technologii CCS, tj wychwytywania, transportu i składowania dwutlenku węgla w skali [5]: co najmniej 800 tys ton rocznie dla elektrowni opartej na węglu lub co najmniej 400 tys ton rocznie dla innych dużych emitentów przemysłowych (w tym wytwórcy energii elektrycznej na bazie gazu ziemnego) Progi te korespondują z ilością emitowanego przez typową elektrownię węglową bądź też innych emitentów przemysłowych Szacowanie pojemności składowania Scharakteryzowane W trakcie analizy Planowane Rys 2 Mapa regionów, w których podejmowane są inicjatywy oceny pojemności składowisk dla [5] Działające Uruchamiane Zdefiniowane opracowane rozpoznane 0 5 10 15 20 25 30 Ilość projektów Stan na styczeń 2013 2012 2011 2010 Czynne (zatwierdzone) ODI (ostateczna decyzja inwestycyjna) Planowane (przygotowywane) Rys 3 Przegląd projektów typu LSIPs wg cyklu życia [5] Z przedstawionych powyżej danych wynika, że obecnie na świecie działa lub jest w trakcie budowy 17 projektów, których potencjał wychwytu wynosi ponad 37 mln Mg rocznie (rys 4) [5] Pojemność, Mtpa 160 140 120 100 80 60 40 20 0 2010 rozpoznane 2011 2012 opracowane Uruchamiane Działające Stan na styczeń 2013 Zdefiniowane Rys 4 Możliwości wychwytu we wszystkich projektach LSIPs od roku 2010 [5] strona 22 wwwenergetykaeu

Uwarunkowania dla składowania w formacjach geologicznych na terenie Polski Problematyka wykorzystania technologii CCS w Polsce do tej pory rozpatrywana była jedynie w skali badawczej i realizowana w ramach projektów naukowo-badawczych i pilotażowych Źródłem ich finansowania były głównie unijne programy ramowe oraz budżetowe środki krajowe MNiSW, NCBiR i NFOŚiGW Wśród projektów tych należy wymienić wspomniany już projekt RECOPOL Redukcja emisji przy pomocy magazynowania w pokładach węgla Projekt ten realizowany był w latach 2001-2005 ze środków V Programu Ramowego Unii Europejskiej, składał się z dwóch części: badań naukowych i pokazowego eksperymentu polowego Głównym celem projektu były badania nad możliwością bezpiecznego stosowania metody składowania w pozabilansowych pokładach węgla Do innych znaczących projektów należą projekt MO- VECBM Monitoring i weryfikacja składowania wraz z pozyskiwaniem metanu z pokładów węgla w Polsce, projekt REMOVE Geologiczne magazynowanie ; monitoring i weryfikacja technologii czy też projekt CASTOR Od wychwytywania do składowania, którego głównym celem był rozwój i legislacja innowacyjnych technologii wychwytywania i składowania Niezwykle istotne dla technologii CCS rozpoznanie struktur geologicznych dla podziemnego składowania dwutlenku węgla na terenie Polski realizowane było i jest nadal w ramach wielu projektów, badań i analiz Wśród nich wymienić należy, jako najważniejszy, Krajowy Program Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania wraz z ich programem monitorowania W ramach projektu na terenie całego kraju wytypowane zostały struktury geologiczne do składowania Prace dotyczyły całego obszaru Polski wraz ze strefą Bałtyku i obejmowały właściwie dziesięć podprojektów w ramach badań regionalnych i pięć w ramach badań szczegółowych [8] Do analizy wybrano osiem rejonów kraju, gdzie rozpoznanie dotyczyło wodonośnych poziomów solankowych jak również przeanalizowano opcje składowania w odniesieniu do sczerpanych złóż ropy i gazu oraz do pokładów węgla Oszacowana w ramach prac powyższej pracy pojemność tych struktur dla geologicznego składowania wyniosła 10-15 mld ton, z czego (PIG): 90-93% to struktury solankowe, 7-10% złoża węglowodorów, <<1% pokłady węgla, Ponad 90% tych struktur położonych jest na lądzie Analiza przydatności solankowych poziomów wodonośnych była także analizowana szczegółowo w ramach programu Inicjatywa technologiczna I, gdzie zostało wykonane Studium bezpiecznego składowania na przykładzie aglomeracji śląskiej W ramach tego projektu wybrano i scharakteryzowano wybraną strukturę geologiczną oraz określono założenia transportu i składowania dla określonego emitenta przemysłowego (GIG, 2012) Istotnym elementem warunkującym przemysłowe stosowanie technologii CCS jest stosowne prawodawstwo w tym zakresie Należy zaznaczyć, że polskie ustawodawstwo jest w trakcie implementacji przepisów Unii Europejskiej w sprawie geologicznego składowania Dotyczy to konieczności implementacji do polskiego porządku prawnego dyrektywy 2009/31/ WE z dnia 23 kwietnia 2009 r w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla oraz pozostałych dyrektyw i rozporządzeń zmieniających dyrektywę Rady dotyczącą oceny skutków wywieranych przez niektóre przedsięwzięcia publiczne i prywatne na środowisko naturalne (85/337/EWG) Celem jest więc ustanowienie ram prawnych prowadzenia działalności w zakresie bezpiecznego podziemnego składowania dwutlenku węgla w celu realizacji projektów demonstracyjnych Rządowy projekt ustawy o zmianie ustawy Prawo geologiczne i górnicze oraz niektórych innych ustaw przewiduje, że technologia CCS będzie na razie stosowana jedynie w przedsięwzięciach demonstracyjnych, które spełniają kryteria określone w decyzji Komisji nr 2010/670/UE z 3 listopada 2010 r Zgodnie z tym projektem podziemne składowanie dwutlenku węgla, a także poszukiwanie lub rozpoznawanie struktur geologicznych dla podziemnego składowania dwutlenku węgla będzie wymagało uzyskania pozwolenia (koncesji) udzielanej przez Ministra Środowiska Koncesja będzie udzielana wyłącznie na potrzeby realizacji projektu demonstracyjnego Koncesja na podziemne składowanie dwutlenku węgla będzie obejmować działalność związaną z eksploatacją podziemnego składowiska, a także okres po jego zamknięciu, to jest po zakończeniu zatłaczania dwutlenku węgla, związany z likwidacją instalacji oraz monitoringiem kompleksu podziemnego składowiska przez okres nie krótszy niż 20 lat od jego zamknięcia (sejmgovpl) Rys 5 Wybrane struktury/obiekty potencjalne składowiska analizowane w ramach Segmentu II (Budziszewice-Zaosie, Skoczów-Czechowice, Grodzisk-Ujazd-Bukowiec, Choszczno-Suliszewo, Nosówka, Wilków, Warszowice-Pawłowice i Łąkta), na tle emitentów, obszarów chronionych, gazociągów i pozostałych struktur analizowanych w ramach Segmentu I [8] wwwenergetykaeu strona 23

Wnioski 1 Polska gospodarka oraz energetyka korzystają przede wszystkim z paliw kopalnych, z których dominującymi są węgiel kamienny i brunatny (blisko 90%) i dlatego unijna polityka energetyczno-klimatyczna zmierzająca do zdecydowanego ograniczenia antropogenicznej emisji stanowi istotne zagrożenie dla konkurencyjności polskiego sektora wytwarzania energii elektrycznej, a także dla istnienia polskich kopalń węgla 2 Składowanie, będąc finalnym etapem technologii CCS uważanej za najbardziej perspektywiczną w zakresie ograniczenia emisji poprzez magazynowanie jego ogromnych ilości w podziemnych strukturach geologicznych, jest kluczowym elementem tej technologii ze względu na bezpieczeństwo i trwałość tego procesu 3 Należy mieć świadomość, że technologia CCS zwiększa koszty wytwarzania energii elektrycznej i obniża sprawność procesu wytwarzania, a tym samym wpływa na konkurencyjność tego ważnego sektora gospodarki; ponadto pośrednio stanowi pewne zagrożenie dla stosowania paliw kopalnych, szczególnie węgla 4 Zastosowanie technologii CCS wymaga bardzo dobrego rozpoznania budowy geologicznej struktury wytypowanej, jako miejsce składowania, która będzie spełniać kryteria wymagane w tym zakresie, a każda lokalizacja składowiska wymaga przeprowadzenia rzetelnej oceny ryzyka związanego ze składowaniem 5 Polski potencjał składowania został oszacowany na poziomie 10-15 mld ton, z czego około 90% stanowią warstwy piaskowców zawierające wody zasolone; znacznie mniejszy jest potencjał składowania związany z sczerpanymi złożami ropy naftowej i gazu ziemnego czy też pokładami węgla, w których nie przewiduje się eksploatacji 6 W celu potwierdzenia przemysłowej przydatności technologii CCS połączonej z geologicznym składowaniem wychwyconego niezbędna jest realizacja wielu projektów, które prowadzone są w różnych krajach na świecie 7 W Polsce zostało zrealizowanych kilka różnych projektów związanych z geologicznym składowaniem, mających charakter projektów demonstracyjnych bądź studialnych Brak jest jednak projektów o większej skali, które pozwoliłyby lepiej poznać praktyczne aspekty stosowania samej technologii oraz dokonać analizy jej rzeczywistych możliwości w zakresie bezpiecznego i trwałego składowania [2] Chmielniak T, Łukowicz H (2012), Wysokosprawne zeroemisyjne bloki węglowe zintegrowane z wychwytem ze spalin Polityka energetyczna, t 15, z 3, s 91-106 [3] Dubiński J (2009), Geological and geophysical aspects of the underground storage The 6 th International Conference on Mining Science & Technology, Xuzhou, China [4] Dubiński J, Solik Heliasz E (2007), Uwarunkowania geologiczne dla składowania dwutlenku węgla [w:] Uwarunkowania wdrożenia zeroemisyjnych technologii węglowych w energetyce Praca zbiorowa pod red M Ściążko Wyd IChPW, Zabrze [5] Global CCS Institute (2012), The Global Status of CCS: 2012, Canberra, Australia [6] IPCC (2008), Report Energy Technology Perspectives Scenarios & Strategies to 2050, ODCE [7] IPCC (2005), Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage Cambridge University Press [8] Państwowy Instytut Geologiczny (2012), Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania wraz z ich programem monitorowania - raport końcowy https://skladowaniepgigovpl/ [9] Pazdro Z, Kozerski B (1990), Hydrogeologia ogólna Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa [10] Polska Konfederacja Pracodawców Prywatnych Lewiatan (2010), Technologia wychwytywania i geologicznego składowania dwutlenku węgla (CCS) sposobem na złagodzenie zmian klimatu Raport na zlecenie Polskiej Konfederacji Pracodawców Prywatnych Lewiatan przy wsparciu funduszu brytyjskiego Ministerstwa Spraw Zagranicznych, Warszawa [11] Rybicki C, Łaciak M (2008), Transport rurociągowy, Rurociągi nr 4(54) [12] Słownik Hydrogeologiczny (2002), Praca zbiorowa pod red J Dowgiałło i inni PIG, Warszawa [13] Studium bezpiecznego składowania dwutlenku węgla na przykładzie Aglomeracji śląskiej (2010) Praca zbiorowa pod redakcją J Wachowicza, Główny Instytut Górnictwa, Katowice [14] Witczak S, Adamczyk AF (1994), Katalog wybranych fizycznych i chemicznych wskaźników zanieczyszczeń wód podziemnych i metod ich oznaczania Tom I, II Biblioteka Monitoringu Środowiska PIOŚ, Warszawa Piśmiennictwo [1] Chadwick A, Arts R, Bernstone Ch, May F, Thibeau S, Zweigel P (2008), Best practice for the storage of in saline aquifers - observations and guidelines from the SACS and CO2STORE projects Nottingham, UK, British Geological Survey, 267 pp (British Geological Survey Occasional Publication, 14) strona 24 wwwenergetykaeu