Wykorzystajmy metan kopalniany - Nowe technologie w energetyce

Wykorzystajmy metan kopalniany
Autor: dr hab. inż. Stanisław Nawrat - profesor Akademii Górniczo-Hutniczej
(„Polska Energia” – nr 1/2010)
W trakcie eksploatacji złóż w kopalniach metan zaabsorbowany przez węgiel zostaje
uwolniony i miesza się z powietrzem wentylacyjnym.
W ten sposób do atmosfery wydostaje się rocznie ok. 600 mln m sześc. metanu. Pewna część
tego gazu, pochodząca z pokładów węgla, jest ujmowana do rurociągów odmetanowania - to
ok. 200 mln m sześc. rocznie. Ten gaz można zagospodarować.
Pochodzący z odmetanowania gaz jest niskoenergetyczną mieszaniną składającą się z ok. 50
proc. metanu i 50 proc. powietrza. Jego parametry uniemożliwiają wtłoczenie go do sieci
gazowniczej (nie odpowiadają parametrom gazu ziemnego), ale nadaje się do wykorzystania
w kotłach gazowych, gazowo-węglowych. W Polsce często stosuje się go w silnikach
gazowych, mógłby być wykorzystany w turbinach gazowych.
Przydatny metan
W największym stopniu metan z pokładów węgla jest wykorzystywany w Jastrzębskiej
Spółce Węglowej. Pierwszy silnik gazowy napędzający generator o mocy elektrycznej 3,3
MW JSW uruchomiła już w 1997 r. w kopalni Krupiński. Moc cieplna instalacji to także ok.
3,3 MW. System się sprawdził i spółka rozwinęła utylizację metanu. W najbardziej metanowej w Polsce kopalni Pniówek działa instalacja trójstopniowej kogeneracji: metan służy do
produkcji energii elektrycznej (6,4 MW). Ciepło odpadowe wykorzystuje się przez cały rok w
urządzeniach chłodniczych absorpcyjnych (moc chłodnicza 5 MW) - centralnej klimatyzacji,
poprawiającej warunki pracy górników. Dziś w górnictwie działa kilkanaście silników
gazowych. Wciąż jednak ok. 40 proc. metanu pochodzącego z procesu odmetanowania trafia
do atmosfery - tę część także powinno się zagospodarować.
Metan w powietrzu wentylacyjnym
Większym problemem jest utylizacja ok. 600 mln m sześc. metanu znajdującego się w
powietrzu wentylacyjnym kopalni. Właśnie ten metan jest zagrożeniem. Zgodnie z przepisami
zawartość metanu w powietrzu nie może przekraczać 2 proc., a w szybach wentylacyjnych –
0,85 proc. A to już paliwo o bardzo niskiej wartości opałowej i jego utylizacja nie jest łatwa.
Ale na świecie pracuje się nad odpowiednimi rozwiązaniami, np. utlenieniem metanu z
powietrza wentylacyjnego w obecności katalizatora. Tego rodzaju instalacja działa już w
australiskiej kopalni West Cliff, oczyszczając powietrze kopalniane i dostarczając energię
elektryczną. W Polsce – w ramach konsorcjum AGH, Politechniki Wrocławskiej i UMCS –
realizujemy jako pierwsi w Europie projekt proekologicznej utylizacji metanu z kopalń. To
rozwiązanie mające umożliwić spalanie gazu z zawartością metanu na poziomie 0,3-0,5 proc.,
czyli gazu znajdującego się w szybach wentylacyjnych. W ciągu półtora roku planujemy
uruchomienie pierwszego urządzenia w skali półtechnicznej. Utylizacja metanu w kopalniach
ma znaczenie nie tylko ekonomiczne i ekologiczne (metan jest silnym gazem cieplarnianym),
ale także podnosi poziom bezpieczeństwa pracy górników.
Wsparcie dla metanu kopalnianego
Perspektywy rozwoju różnego typu instalacji wykorzystujących metan z pokładów węgla są
dobre. Trzeba jednak budować zainteresowanie wokół takich przedsięwzięć i stworzyć
sprzyjające otoczenie prawne. Przede wszystkim energetyczne zastosowania metanu
kopalnianego należy traktować tak samo jak odnawialne źródła energii. To będzie
odpowiednia zachęta dla inwestorów, którzy na razie nie mieli żadnego wsparcia. Takie
rozwiązania prawne stosują Niemcy – w Polsce te postulaty ujmuje znowelizowane prawo
energetyczne. Trzeba jednak pamiętać, że przedsięwzięcia związane z wykorzystaniem
metanu z kopalń nie są duże i nie rozwiążą krajowych problemów energetycznych. Rocznie
zużywa się ok. 14 mld m sześc. gazu ziemnego, a maksymalny potencjał kopalni to ok. 800
mln m sześc. metanu. Warto za to lansować tezę, że „małe jest piękne” – kopalniany metan
można wykorzystywać nawet po zakończeniu eksploatacji kopalni. Na razie jednak niewiele
się w tym kierunku robi: wciąż pozostają problemy związane z koncesjami czy kwestiami
właścicielstwa, brakuje instrumentów ułatwiających inwestycje. Brakuje też zainteresowania,
a przy każdej próbie podjęcia działań ujawnia się grupa przeciwników. W efekcie nawet
firmy, które mają koncesję na poszukiwanie metanu w pokładach węgla, często nie prowadzą
wierceń. A metan się ulatnia bezproduktywnie, choć mógłby służyć do produkcji energii.