📻 NA TROPIE: Gaz ze skarbu, czyli Polacy kochają utopię

Zgazowanie węgla: czy? jak? za ile? po co? kiedy?

AUDIO REO. Posłuchaj tekstu na podcaście. Czyta Paweł Sito.

 

Premier Mateusz Morawiecki przyznał w zeszłym roku, że chce, by węgiel nie odchodził do przeszłości, tylko miał zastosowanie w nowoczesnym przemyśle. Szansą na to jest proces naziemnego zgazowania węgla. – Ta technologia jest nie tylko lepsza dla środowiska w porównaniu z tradycyjnym wykorzystaniem węgla, ale może też pozwolić nam na częściowe uniezależnienie się od importu gazu ziemnego – uważa profesor Marek Ściążko z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Metody otrzymania syngazu

W dużym uproszczeniu istnieją dwie techniki zgazowania węgla: podziemna i naziemna. Pierwsza to zgazowanie w pokładach węgla, a druga polega na zgazowaniu go już po wydobyciu, w różnych rodzajach reaktorów. W wyniku reakcji niepełnego spalania w wysokiej temperaturze (ponad 700 st. Celsjusza), przy dostarczeniu kontrolowanej ilości tlenu, powietrza lub pary wodnej, z paliwa stałego otrzymujemy różne gazy, takie jak metan, tlenek węgla czy wodór. Ich mieszanina z dwutlenkiem węgla tworzy tzw. gaz syntezowy, w skrócie nazywany syngazem. Może być on potem używany w ogrzewaniu, w energetyce, ale też z powodzeniem zastępować gaz ziemny w przemyśle chemicznym.

Lato 2013, eksperymentalny proces zgazowywanie węgla w Kopalni Wieczorek

– Dzisiaj zgazowanie naziemne jest technologią rozwiniętą, przede wszystkim stosowaną na olbrzymią skalę w Chinach. Tam zgazowuje się około 200 milionów ton węgla rocznie. To bardzo duża liczba. Dzisiaj jedna trzecia amoniaku i metanolu pochodzi z Chin, całość jest produkowana poprzez naziemne zgazowanie węgla. Natomiast zgazowanie podziemne ciągle jest na etapie badań technologicznych – wyjaśnia profesor Ściążko.

Trzy polskie projekty

1W Polsce nie stosujemy naziemnego zgazowania węgla. Niedługo może się to zmienić dzięki projektowi Tauronu i Grupy Azoty. Pierwsza spółka ma dostarczać węgiel, a druga wykorzystywać go do produkcji wodoru. Inwestycja za nawet 600 milionów euro miałaby powstać w Kędzierzynie-Koźlu. – Wodór ze zgazowania zostałby potem zsyntezowany do amoniaku, a ten do nawozów. Poprzez zgazowanie węgla możemy uzyskać substytut gazu ziemnego, który dzisiaj musimy importować. Ten projekt jest w fazie przedrealizacyjnej, nie ma ostatecznej decyzji. Wyniki analiz techniczno-ekonomicznych są teraz przedmiotem analiz zarządów obu firm i odpowiednich ministerstw – tłumaczy wykładowca AGH.

2Drugi projekt, przygotowywany przez grupę Enea, dotyczy zastosowania zgazowania do produkcji energii elektrycznej. Firma rozpatruje wybudowanie bloku do zgazowania węgla o mocy 500 megawatów. Jak wyjaśnia profesor Ściążko, przewaga zgazowania w energetyce jest taka, że proces daje możliwość osiągnięcia wysokich sprawności wytworzenia energii elektrycznej i jest bardzo bezpieczny ekologicznie, bo tak wyprodukowany gaz musi być bardzo dokładnie oczyszczony. Blok miałby powstać w okolicach kopalni Bogdanka. Decyzja, czy w ogóle do tego dojdzie, zostanie podjęta prawdopodobnie pod koniec roku.

3Trzeci pomysł na zgazowanie ma firma SES EnCoal Energy, której technologia SGT pozwala na wykorzystanie węgla słabszej jakości, mułów czy odpadów. Spółka wraz z Tauronem opracowuje koncepcję modernizacji bloku energetycznego 200 megawatów z wykorzystaniem technologii SGT. W ostatnich 10 latach SES EnCoal Energy wybudował w Chinach pięć zakładów do produkcji metanolu i paliw gazowych z węgla, w których funkcjonuje 12 instalacji zgazowania.


Mniej dwutlenku węgla

Przy powstaniu syngazu również produkowany jest dwutlenek węgla. – Jednak w zgazowaniu łatwiej usunąć CO2, bo usuwany jest przed spaleniem gazu, a nie ze spalin. Dzięki temu możemy na końcu otrzymać wodór, który w ogniwach paliwowych daje wysoką sprawność generacji energii, a po jego spaleniu powstaje woda – tłumaczy wykładowca. W Polsce mamy pełną wiedzę, którą technologię należy do czego zastosować. Zdaniem naukowca warto jednak skorzystać z zagranicznych licencji, żeby proces zgazowania wdrożyć jak najszybciej.

Publicysta REO Hubert Bułgajewski zwraca uwagę, że amerykański Departament Energii szacuje koszt zgazowania tony węgla na 60 dolarów, z perspektywą na obniżenie kosztów maksymalnie do 40 dolarów. To na tyle dużo, że trudno się spodziewać, by wdrożono tak drogą technologię, za którą ostatecznie musiałby zapłacić odbiorca energii. Profesor Ściążko ocenia jednak, że dla części przemysłu zgazowanie jest już opłacalne. – Zastosowanie tej technologii dla produkcji chemicznej, czyli dla substytucji gazu czy produkcji wodoru, jest efektywne ekonomicznie. Problemem jest wykorzystanie zgazowania w energetyce. Jest ono na razie mniej opłacalne niż spalanie węgla przy parametrach nadkrytycznych, a ta technologia też pozwala na obniżanie produkcji dwutlenku węgla – wyjaśnia.

Technologia przyszłości

Dlaczego dzisiaj dominuje zgazowanie naziemne? Bo łatwiej ten proces kontrolować. Żeby dawało on cały czas tę samą wydajność i jakość gazu, trzeba kontrolować jakość surowca. Kiedy mamy węgiel już na powierzchni, to można go łatwo przygotować, ujednolicić i cały czas dozować taką samą ilość węgla o takich samych właściwościach. W związku z tym cały czas otrzymuje się gaz o jednakowych właściwościach.

W zgazowywaniu podziemnym upatruje się zaś możliwość wykorzystania zasobów węgla, których nie moglibyśmy eksploatować tradycyjnymi metodami – tych na głębokości dużo poniżej 1000 metrów. Nie trzeba by drążyć szybów, sprowadzać górników i maszyn, co znacząco obniżyłoby koszty. – Można sobie wyobrazić taką kopalnię, po opanowaniu tej technologii przyszłości, że na głębokich pokładach będziemy tylko wprowadzać czynnik utleniający, wyprowadzać gaz, a gaz po oczyszczeniu będzie mógł być kierowany na przykład do rurociągów – ocenia profesor.

Technologia zgazowania podziemnego przypomina proces wydobywania gazu łupkowego. Trzeba oczywiście zacząć od pionowego odwiertu o długości czasem do dwóch kilometrów. Z tego odwiertu potem trzeba zrobić kilka odwiertów poziomych. Gdy dochodzimy do węgla, należy go rozkruszyć (szczelinowanie), aby tlen mógł łatwiej dochodzić do pokładów. – Jeżeli powierzchnia węgla będzie większa poprzez rozkruszenie, to będzie on szybciej reagował, w związku z tym z takiego odwiertu osiągniemy większą wydajność. Na końcu poziomego odwiertu trzeba zrobić kolektory odbiorowe, czyli otwory wyprowadzające gaz na powierzchnię. A tam jest on potem oczyszczany – tłumaczy wykładowca. W 2014 roku technikę sprawdzono w kopalni Wieczorek w Katowicach. Przez kilka miesięcy spalono 240 ton węgla. Uzyskano niezbyt kaloryczny gaz, który jednak przy spalaniu w odpowiednich warunkach dał podobną energię do tej, którą otrzymano by z węgla.

Profesor Ściążko uważa, że choć dzisiaj nie ma specjalnego programu unijnego poświęconego zgazowywaniu węgla, to niedługo może pojawić się szansa na finansowanie tego typu projektów. – Zgazowanie ma zalety ekonomiczne i ekologiczne. Poza tym z węgla możemy wytwarzać produkty robione zwykle z gazu ziemnego, który i tak importujemy. To szansa, której nie można zmarnować – dodaje.


– Jeżeli zlikwidujemy naprawdę najsłabsze kopalnie, to stać nas będzie na zostawienie takich, gdzie są złoża warte miliardy złotych, ale do których dojście kosztuje setki milionów złotych.
 Po drugie: jeśli chodzi o nowe technologie, cały czas je badamy, wciąż chodzi ten pomysł zgazowania węgla pod ziemią, ale to na całym świecie, nie tylko u nas, jest jeszcze sfera badań. Podczas niektórych prób w Azji na poziomie 600 metrów okazywało się, że to wciąż jest za płytko i zapadał się grunt.

Kilka lat temu w kopalni Wieczorek, gdzie złoże przeznaczone do wydobycia się kończy, postanowiono zgazować je pod ziemią. Eksperyment się powiódł, otrzymano gaz z węgla, są dokładne dane w Głównym Instytucie Górnictwa. Ekipa, która nad tym pracowała postanowiła badać to dalej, bo na głębokości około kilometra pod ziemią technologia ta dawała nadzieje. Niektóre z wyników okazały się nawet lepsze, niż w teoretycznych założeniach. Niestety, pieniądze w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju na to się nie znalazły, choć na geotermię mają być. Rząd cierpi na swoistą schizofrenię jeśli chodzi o węgiel. Mówi, że chce stawiać na ten surowiec, a na badania tych technologii, w które powinniśmy przyszłościowo iść, pieniędzy nie ma. Zgazowując węgiel pod ziemią wyciskamy z niego nawet 80% energii, a nie ok. 35-37%, jak w przypadku spalania w polskich elektrowniach.

Jeżeli nie będzie pieniędzy na badania, to z nieba nam technologia nie spadnie, natomiast przyjdzie zapewne z zagranicy. Tylko, że wtedy trzeba będzie zapłacić za to nie Polakom, a obcym firmom – mówi w wywiadzie dla REO Karolina Baca-Pogorzelska, dziennikarka Dziennika Gazety Prawnej, inżynier górniczy II stopnia, prawnuczka i wnuczka górników, autorka trzech książek na temat górnictwa.
Cały wywiad przeczytasz tu.