Wyciąganie gazu z węgla

Tomasz Rożek

publikacja 13.10.2010 12:57

Krakowska Akademia Górniczo-Hutnicza opracuje technologię zgazowania węgla dla potrzeb energetyki. W Polsce węgiel mamy, a gazu nam brakuje. Trudno zrozumieć, dlaczego dopiero teraz zabieramy się za dopracowanie odpowiednich technologii.

Wyciąganie gazu z węgla PAP/Andrzej Grygiel/GN Ponad rok temu w kopalni „Barbara” zaprezentowano testową aparaturę do zgazowania węgla

W procesie zgazowania z węgla kamiennego (choć bardziej ogólnie można powiedzieć, że z każdego paliwa stałego) „wyciągane” jest paliwo gazowe. Najczęściej to mieszanka tlenków węgla, wodoru i metanu. Cały proces zachodzi w wysokiej temperaturze w ściśle określonych warunkach, np. przy ograniczonym dopływie powietrza. Uzyskany w ten sposób gaz można wykorzystywać w energetyce (produkując prąd w turbinach gazowych), do ogrzewania i w przemyśle. Może być także wykorzystywany przez odbiorców indywidualnych.

Gaz na prąd
Technologia otrzymywania gazu z paliw stałych nie jest nowa. Pod koniec XVIII wieku w Szkocji po raz pierwszy zgazowano węgiel drzewny. W szczelnym naczyniu podgrzewano jego kawałki i zauważono, że powstaje palny gaz. Gaz, który zrobił, szczególnie w USA, zawrotną karierę. Kilkadziesiąt lat później praktycznie cały gaz, jaki był wykorzystywany w Ameryce (zarówno dla potrzeb przemysłu, jak i odbiorców indywidualnych), pochodził właśnie z procesu zgazowania. Nigdy nie wykorzystywano go jednak na masową skalę do produkcji energii. Przesyłanie energii elektrycznej jest dużo prostsze, a przez to tańsze i bezpieczniejsze niż budowa instalacji gazowej. Stąd dzisiaj mówiąc o produkcji gazu z węgla, automatycznie myśli się o energetyce. A konkretnie o budowie tzw. IGCC (ang. Integrated Gasification Combined Cycle – technologia bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa). W Polsce takiej instalacji jeszcze nie ma. W USA pierwszą uruchomiono w 1996 roku w Polk.

Po pięciu latach podsumowano wyniki jej pracy. Okazało się, że sprawność takiej elektrowni wynosi około 45 proc., czyli jest o przynajmniej 10 proc. wyższa niż sprawność węglowej elektrowni konwencjonalnej. A to nie wszystkie zalety takiej instalacji. Okazało się, że zużycie wody przez IGCC jest o około połowę mniejsze niż przez siłownie tradycyjne (o takiej samej mocy). Dużo mniejsze są też emisje związków siarki, azotu i dwutlenku węgla. To ostatnie jest szczególnie ważne z punktu widzenia polityki energetyczno-klimatycznej Unii Europejskiej. Eksperci twierdzą też, że w elektrowni gazowej „zasilanej” gazem z węgla o wiele łatwiej wychwytywać CO2 (z myślą o jego ewentualnym wtłaczaniu pod ziemię) niż w elektrowni konwencjonalnie spalającej węgiel.

Będziemy niezależni?
Polska ma jedne z największych złóż węgla na świecie. Jego spalanie jest jednak kosztowne ekologicznie. Głębsze pokłady powodują, że polski węgiel jest coraz droższy w wydobyciu. A gdyby go zgazowywać pod ziemią, nie wyciągając na powierzchnię? Wyzwań jest wiele. Kilka dni temu w krakowskiej AGH zainaugurowano projekt badawczy, w ramach którego ma zostać opracowana technologia zgazowania węgla „dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej”.

Wartość całego projektu wynosi 89 mln zł, z czego 80 mln pochodzi z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, a 9 mln zł od partnerów przemysłowych. Krakowska uczelnia jest koordynatorem projektu (przewidzianego na 5 lat), a w skład konsorcjum odpowiedzialnego za jego realizację wchodzą ośrodki naukowe i centra badawcze z całego kraju.

Jednym z badanych scenariuszy będzie przygotowanie pilotażowej instalacji służącej do podziemnego zgazowania węgla. Powstanie ona w Kopalni Węgla Kamiennego „Wieczorek”. Kilka miesięcy temu w należącej do Głównego Instytutu Górnictwa doświadczalnej kopalni „Barbara” w Mikołowie przeprowadzona została dwutygodniowa próba podziemnego zgazowania jednego z pokładów węgla. Próba zakończyła się sukcesem. W sumie zgazowano wtedy około 15 ton węgla. Eksperyment w kopalni „Barbara” był częścią międzynarodowego projektu Huge (współfinansowanego ze środków Funduszu Badawczego Węgla i Stali oraz Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego).

To, że paliwa stałe można przerabiać na gazowe, wiadomo od ponad 200 lat. Technologia zgazowania podziemnego znana była ponad 100 lat temu. Jednak jedno to wiedzieć, jak produkować gaz z węgla, a drugie – robić to na masową skalę, spełniając przy tym wyśrubowane normy ekologiczne. Gdyby Polsce udało się opracować bezpieczne i wydajne technologie oparte na węglu, nasza niezależność energetyczna nie byłaby tylko marzeniem.