Alternatywne technologie wykorzystania węgla

Strategia energetyczna obecnego rządu kładzie nacisk na wykorzystanie węgla w celu zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju. Wynika to ze specyfiki posiadanych zasobów paliw, tj. węgla kamiennego i brunatnego.

Nośnik ten ma szczególne znaczenie m.in. dla sektora elektroenergetyki, gdyż ok. 94% zapotrzebowania na energię elektryczną zaspakajane jest w oparciu o te paliwa. Poza energetyką konwencjonalną istnieją inne, alternatywne technologie wykorzystania węgla, które są szansą na zwiększenie znaczenia tego nośnika energii, gdyż węgiel może być także surowcem do produkcji syntetycznych paliw płynnych i gazowych, dzięki technologiom przeróbki na paliwa płynne (ang. CTL – coal to liquids) lub gazowe (gaz syntetyczny – syngaz).

Konieczność rozwoju CTW

Rozwój zrównoważonych, tzw. czystych technologii węglowych (CTW), jest koniecznością w związku z przyjętymi zobowiązaniami UE dot. ograniczenia o 20% emisji gazów cieplarnianych do 2020 r. oraz przyjętym pakietem klimatyczno-energetycznym, obejmującym dyrektywę o geologicznym magazynowaniu CO₂.

Polska zamierza aktywnie uczestniczyć w inicjatywach UE mających na celu pogodzenie celów ograniczania emisji CO₂ z zachowaniem silnej pozycji węgla w strukturze wykorzystywanych paliw (energy mix), w tym w inicjatywie wdrożenia zeroemisyjnej technologii produkcji energii z paliw kopalnych, głównie z węgla z zastosowaniem wychwytywania i magazynowania CO₂ (ang. carbon capture and storage – CCS). Technologia ta jest obecnie na wczesnym etapie rozwoju i wymaga wypracowania rozwiązań obniżających koszty oraz pozwalających na przejście z obiektów o doświadczalnej skali na skalę obiektów przemysłowych. Przy obecnie osiągalnych parametrach technicznych elektrownie wyposażone w instalację CCS mają obniżoną sprawność co powodowałoby duży wzrost cen energii. Niezbędne byłoby także przygotowanie infrastruktury magazynowej i transportowej.

Komisja Europejska proponuje, aby UE przyjęła jako cel uzyskanie do 2050 r. 90% produkcji energii elektrycznej z elektrowni węglowych wyposażonych w instalacje CCS. W tym celu zrealizowany ma być Program Flagowy budowy 10-12 instalacji CCS w UE. Program ma służyć przetestowaniu funkcjonowania technologii CCS w dużych obiektach spalania.

Dla komercjalizacji technologii CCS niezbędne jest też wykonanie uzupełniających badań naukowych, zebranie doświadczeń z fazy demonstracyjnej oraz zapewnienie stabilności systemu zachęt, zwłaszcza finansowych. Planowane do budowy i doświadczalnej eksploatacji obiekty, powinny dostarczyć rozwiązań technicznych i ekonomicznych poprawiających parametry tej technologii i umożliwiających jej powszechne wdrożenie po 2020 r.

Polskie projekty w Brukseli

W Polsce powinny powstać co najmniej dwie instalacje demonstracyjne w ramach ww. Programu. We wrześniu 2008 r. do Dyrekcji Generalnej ds. Transportu i Energii Komisji Europejskiej MG zgłosiło dwa projekty, opracowane przez:
• Południowy Koncern Energetyczny – obiekt poligeneracyjny w technologii IGCC (zintegrowany system gazowo-parowy) wspólnie dla Elektrowni Blachownia i elektrociepłowni przemysłowej Zakładów Azotowych Kędzierzyn. Projekt ten ma dodatkowy walor łączenia (na bazie węgla kamiennego jako surowca) produkcji energii elektrycznej, ciepła i produktów chemicznych w postaci metanolu i/lub wodoru,
• Polską Grupę Energetyczną – instalacja wychwytywania CO₂ z nowo budowanego bloku 858 MW na węgiel brunatny w Elektrowni Bełchatów.

Dla powodzenia programu rozwoju elektrowni zeroemisyjnych w Polsce decydujące są problemy wsparcia budowy obiektów demonstracyjnych. Dlatego z satysfakcją przyjęto fakt umieszczenia projektu PGE w Bełchatowie na liście projektów do dofinansowania w ramach programu naprawy gospodarczej UE (Recovery Program). MG popiera też plan przeznaczenia ok. 300 mln darmowych uprawnień z rezerwy dla nowych podmiotów (new entrants reserve – NER) w ramach europejskiego systemu handlu emisjami ETS dla wsparcia budowy obiektów demonstracyjnych CCS w UE. Jednak w przyszłości ciężar pokrycia podwyższonych kosztów budowy nowych elektrowni dużej mocy z instalacjami CCS oraz podwyższonych kosztów eksploatacyjnych spadnie na firmy i obywateli państw członkowskich zainteresowanych upowszechnieniem tej technologii.

Niezbędne jest także zagwarantowanie bezpieczeństwa magazynowania CO₂. Dostrzegając problem braku odpowiedniego rozpoznania struktur geologicznych obszaru Polski pod tym względem, Ministerstwo Środowiska utworzyło program pt. „Działania Ministerstwa Środowiska w celu rozpoznania struktur geologicznych dla podziemnego składowania CO2”. Budżet programu wynosi ok. 35 mln zł, a realizowany jest przez konsorcjum, na czele którego stoi Państwowy Instytut Geologiczny.

Szersze spektrum CTW

Polska zainteresowana jest rozwojem szerszego wykorzystania CTW np. zgazowaniem. Jako produkt zgazowania otrzymuje się gaz syntetyczny (syngaz), który może być substratem do produkcji metanolu lub paliw płynnych Jednak technologia ta nadal nie jest dostatecznie dopracowana, zwłaszcza pod względem kosztów, a do jej ewentualnego wdrożenia w Polsce na skalę komercyjną konieczne jest zintensyfikowanie prac badawczo-rozwojowych i podjęcie ryzyka inwestycyjnego. To ryzyko chcą ponieść zarówno PKE wraz z ZAK w Kędzierzynie w projekcie elektrowni poligeneracyjnej, ale także Zakłady Azotowe w Puławach.

Zagadnienia związane z sektorem energetyki węglowej są niezwykle istotne dla Polski. CTW dają możliwość łagodzenia negatywnego wpływu stosowania węgla na środowisko we wszystkich stadiach cyklu jego przetwarzania. Biorąc pod uwagę interes krajowy, polegający na efektywnym wykorzystaniu dostępnych zasobów węgla dla celów energetycznych, w ramach nowej „Polityki energetycznej Polski do 2030 r.”MG zamierza tworzyć warunki dla szerokiej implementacji CTW. Niemniej w każdym przypadku w realiach gospodarki rynkowej o wskazaniu i wyborze konkretnej technologii powinien w praktyce decydować rachunek ekonomiczny, uwzględniający też uwarunkowania bezpieczeństwa energetycznego, techniczne oraz środowiskowe.

Henryk Majchrzak, dyrektor Departamentu Energetyki w Ministerstwie Gospodarki

Artykuł pochodzi z miesięcznika "Czysta Energia" 7-8/2009