Dziesięciolecie Zakładu Technologii Energetycznych

___________________________________________________________________________

Dziesięciolecie Zakładu Technologii Energetycznych

Magdalena KRÓL

_{, Michał STRZELECKI}

_{, Karol WOJCIECHOWSKI}

_,

Aneta BARAŃSKA-BUSLIK

1) _{KGHM CUPRUM Sp. z o.o. – Centrum Badawczo-Rozwojowe, Wrocław}

e-mail: mkrol@cuprum.wroc.pl

Streszczenie

W roku 2018 minęło 10 lat od powstania Zakładu Technologii Energetycznych. W artykule przedstawiono obszar działalności badawczo-rozwojowej Zakładu na podstawie kluczowych projektów zrealizowanych w ostatniej dekadzie. Obecnie potencjał badawczy zakładu obej-muje takie obszary, jak: przetwarzanie i zarządzanie energią, rozwiązania niskoemisyjne, technologia chemiczna, analiza przestrzenna, analiza formalnoprawna inwestycji, geologia, geofizyka, geoinformatyka i zarządzanie procesowe.

Słowa kluczowe: Zakład Technologii Energetycznych (NTE), zgazowanie węgla, przeróbka

chemiczna, nawozy mineralne, geotermia

10TH anniversary of Energy Technologies Department

Abstract

In 2018, 10 years have passed since the establishment of the Department of Energy Tech-nologies. The article presents the scope of research and development activities on the basis of key projects implemented in the past decade. At present, the research potential of the department includes such areas as: energy conversion and management, low-E solutions, chemical technology, spatial analysis, formal and legal analysis of investments, geology & geophysics, formal and legal investment analysis, waste management, geoinformatics and process management.

Key words: Department of Energy Technologies (NTE), coal gasification, chemical

pro-cessing, mineral fertilizers, geothermal energy

Wstęp

Zakład Technologii Energetycznych (NTE) powstał w 2008 r. Wyodrębnił się z ówczesnego Zakładu Studiów i Analiz Geologicznych (NAG). Historia rozszerzenia działalności ośrodka badawczo-rozwojowego KGHM CUPRUM w ramach NTE wią-że się z uruchomieniem przez KGHM Polska Miedź S.A. projektu podziemnego zgazowania węgla brunatnego (PZWB). Założycielem i pierwszym kierownikiem Zakładu był dr inż. Janusz Nowak, który zainicjował wdrożenie programu zgazowa-nia węgla i wraz z przedstawicielami KGHM Polska Miedź S.A. opracował wieloletni plan, niezbędny do zrealizowania wspomnianego projektu.

1.

Projekt podziemnego zgazowania węgla brunatnego

Podstawowym celem projektu było uruchomienie eksperymentalnej instalacji pod-ziemnego zgazowania węgla brunatnego na terenie LGOM. Taka instalacja umożli-wiałaby przeprowadzenie szeregu niezbędnych badań technologicznych i testów, co w późniejszych etapach projektu (po uzyskaniu pozytywnych rezultatów) pozwoliło-by skomercjalizować jego wyniki. Całość programu wpisywała się w przyjętą wielo-letnią strategię KGHM Polska Miedź S.A. w obszarze dywersyfikacji źródeł dostaw energii i stopniowego wejścia koncernu do branży energetycznej [24]. Odbiorcą gazu produkowanego w instalacji PZWB miał być Oddział Huta Miedzi „Głogów”, a gaz miał zastąpić produkowany w piecach szybowych gaz gardzielowy po przej-ściu huty na technologię pieca zawiesinowego.

1.1. Wstępne prace studialne

Pierwsze prace nad projektem PZWB (2008-2010) związane były z opracowaniem koncepcji zagospodarowania złoża w aspekcie budowy pilotażowej instalacji [18, 17]. Głównym celem było przygotowanie kompendium wiedzy na temat procesu UCG (underground coal gasification) z naciskiem na rozwiązania technologiczne w zakresie prowadzenia procesu, które wdrożono już na świecie. Z uwagi na fakt, że ponad połowa zasobów stałych paliw kopalnych Europy znajduje się na obszarze Polski, zasadne stało się uznanie węgla, w szczególności brunatnego, obecnie nie-dostępnego przy użyciu tradycyjnych technik górniczych, jako przyszłej bazy ener-getycznej i wzmocnienie tym samym bezpieczeństwa energetycznego Polski [26, 2]. Jedną z perspektywicznych metod wykorzystania węgla brunatnego, głównie zaso-bów niekwalifikujących się do eksploatacji metodą odkrywkową, jest podziemne zgazowanie [11, 16, 13]. Umożliwia ono uzyskanie energii zawartej w węglu in situ, a tym samym wyeliminowanie lub znaczne zminimalizowanie szkód i zagrożeń, wynikających z zastosowania tradycyjnych metod eksploatacji złoża.

W większości polskich złóż węgla brunatnego istnieją zasoby, których eksploata-cji zaniechano głównie z przyczyn techniczno-ekonomicznych. Do zasobów tych można zaliczyć partie węgla, leżące w strefach zaburzeń tektonicznych, obszarach perspektywicznych dotychczas górniczo niezagospodarowanych, a także w pokła-dach cienkich [4]. Tylko niektóre z tych zasobów można efektywnie wykorzystać za pomocą metody podziemnego zgazowania. Wpływają na to przyczyny technologicz-ne, jak również geologiczno-złożowe, utrudniające sterowanie procesem zgazowa-nia. Dlatego pojawiła się konieczność opracowania studium aktualnego stanu wie-dzy na temat technologii podziemnego zgazowania węgla wraz z analizą koncepcji, opatentowanych sposobów i rozwiązań prowadzenia procesu wdrożonych na świe-cie. Analiza taka okazała się niezbędna do oceny, czy prace nad budową pilotażo-wej instalacji podziemnego zgazowania węgla brunatnego, a w późniejszym okresie jej komercjalizacji w polskich warunkach, są uzasadnione. Na tym etapie wykonano analizę możliwości zastosowania metody UCG na złożach węgla brunatnego w Pol-sce, skupiając się głównie na złożu Ścinawa-Głogów, które ze względów lokaliza-cyjnych stanowiło rozwiązanie optymalne dla KGHM Polska Miedź S.A. Zakład NTE przeprowadził szczegółową analizę i ocenę wspomnianego perspektywicznego ob-szaru występowania złóż węgla brunatnego uwzględniając uwarunkowania geolo-giczno-górnicze i wodne, wielkość potencjalnych zasobów, jakość węgla, warunki szczelności skał nadkładowych w odniesieniu do kryteriów określonych na potrzeby

podziemnego zgazowania. Analiza wyboru lokalizacji dla przeprowadzenia badań oparta była na czynnikach naturalnych, warunkujących możliwość realizacji pod-ziemnego zgazowania węgla oraz bezpieczeństwo przebiegu samego procesu, uwzględniając typ węgla, głębokość zalegania pokładu, jego miąższość i nachylenie, zawartość popiołu, zasoby oraz warunki hydrogeologiczne, a także tektonikę góro-tworu i najbliższego otoczenia. Analiza archiwalnych danych pozyskanych z otwo-rów poszukiwawczych za złożem rud miedzi, jak otwo-również dostępnych prac studial-nych i publikacji naukowych umożliwiła wstępne wytypowanie pięciu pól, w obsza-rach zlokalizowanych w rejonie Ścinawy i Głogowa. Ostatecznie do dalszych prac nad projektem PZWB, poszukiwania i szczegółowego rozpoznania złoża wytypowa-no obszar ograniczony miejscowościami Dalków, Domaniowice, Słoćwina, Kłoda, Dankowice, Grabik. Obszar leży na terenie gminy Żukowice i Gaworzyce. Uznany za perspektywiczny ze względu na bliskość (1-1,5 km) Huty Miedzi „Głogów” i moż-liwość potencjalnego wykorzystania gazu syntezowego do procesów technologicz-nych w elektrociepłowni. Omawiane prace analityczne zakończyły się wytypowa-niem lokalizacji i były przyczynkiem do rozpoczęcia kolejnego etapu – przygotowania projektu robót geologicznych (2011). Koncesję na poszukiwanie i rozpoznanie złoża węgla brunatnego w rejonie Głogowa uzyskał inwestor – KGHM Polska Miedź S.A. – w kwietniu 2012 r. Niespełna pół roku później rozpoczęto prace wiertnicze.

1.2. Prace terenowe

Obszar zrealizowanych badań zlokalizowany jest w południowej części monokliny przedsudeckiej, która od północnego wschodu graniczy z synklinorium szczecińsko- -łódzkim, a od południowego zachodu sąsiaduje z blokiem przedsudeckim, oddzie-lonym strefą uskokową środkowej Odry (według Tomaszewskiego J. [23]) o prze-biegu NW-SE. Na zachodzie jednostka ta przechodzi w peryklinę Żar, a na wscho-dzie łączy się z monokliną śląsko-krakowską.

Podstawą realizacji prac przeprowadzonych w rejonie Głogowa była decyzja koncesyjna nr 10/2012/p z 27 kwietnia 2012 r., wydana przez Ministra Środowiska, oraz „Projekt geologicznych prac poszukiwawczych i rozpoznawczych złoża węgla brunatnego w rejonie Głogowa w kategorii C1” [19].

W ramach prac wiertniczych wykonano:

 12 otworów złożowych o głębokości od 336,50 do 382,00 m, rozmieszczo-nych w siatce 1000×1000 m, w układzie 3x4, na obszarze o powierzchni 5,27 km2, oraz

 3 otwory poszukiwawcze o głębokości od 413,00 do 437,00, m zlokalizowa-ne w odległości od 1,50 do 3,00 km od głównego obszaru objętego rozpo-znaniem geologicznym.

Rys. 1. Mapa koncesji na poszukiwanie, rozpoznawanie i wydobywanie węgla brunatnego [Ministerstwo Środowiska]

Każdy z wykonanych odwiertów był w pełni rdzeniowany, jak również w każdym z nich przeprowadzono pomiary geofizyki otworowej. Korelacja wyników w połącze-niu z danymi archiwalnymi pozwoliła na ocenę wiarygodności i przydatności danych historycznych. Węgle zaznaczają się na profilowaniach geofizycznych stosunkowo wyraźnymi anomaliami. Charakteryzuje je mała gęstość, wysoka porowatość neu-tronowa, wysoki czas akustyczny i niska promieniotwórczość naturalna. Doboru sond, a w konsekwencji mierzonych parametrów geofizycznych dokonano na pod-stawie analizy karotaży z archiwalnych otworów, zlokalizowanych w obszarze obję-tym koncesją. Wynika z nich, że stosowany wówczas (lata 70. XX w.) kompleks pomiarów pozwalał na uzyskanie ważnych informacji. W sposób wysoce przekonu-jący na podstawie kompleksowej interpretacji krzywych profilowania gamma (PG), gamma-gamma (PGG) i kawernomierza (PŚr) wydzielano warstwy węgla brunatne-go. Ze względu na fakt, że utwory kenozoiczne przewiercano w większości otworów w sposób bezrdzeniowy, dane geofizyki otworowej mają tu szczególne znaczenie. Dokładność określenia granic i miąższości warstw zależy od długości sondy pomia-rowej i skali zapisu. W archiwalnych dokumentacjach podstawą wydzielenia warstw węgla brunatnego są zapisy PGG w skali 1:200 z pomiarów sondą o długości 40 cm, co pozwala na wykrywanie warstw o miąższości powyżej 40 cm. Identyfikuje się również przewarstwienia cieńsze, ale z mniejszą dokładnością. Uwzględniając ogra-niczenia opisu geologicznego, występujące przy niskich uzyskach rdzenia, należy uznać wyższą wiarygodność archiwalnych wyników profilowań geofizycznych.

Zgodnie z założeniami projektu prac geologicznych (PPG) wykonano powierzch-niowe badania geofizyczne metodą magnetotelluryczną w wersji audiomagnetotellu-rycznej (AMT). Pomiary przeprowadzono na ośmiu liniach, projektowanych w ra-mach realizowanych wierceń, a łączna długość profilowań wyniosła 19,85 km. Głę-bokość penetracji pomiarów audiomagnetotellurycznych ponad dwukrotnie przekra-cza głębokości wykonanych otworów, co pozwoliło zobrazować rozkład oporności do poziomu -700 m n.p.m. Wyniki pomiarów pozwoliły na wychwycenie lokalnych poziomów izolowanych, które nie tworzą większego kompleksu, a na które trafiono w trakcie wierceń. Zarysowane na przekrojach AMT struktury hydrogeologiczne

o zwiększonych zasobach wód podziemnych powinny pozwolić na optymalne usytu-owanie ewentualnych studni drenażowych. Pomiary AMT pozwalają również śledzić ciągłości i przebiegi pokładów, aczkolwiek metoda ta jest nowatorska z punktu wi-dzenia problematyki poszukiwań złóż węgla brunatnego i ze względu na ograniczo-ną czułość (nie można wydzielić struktur węglowych o małej miąższości) nie może służyć do identyfikacji pokładów węgla brunatnego. Opracowane przekroje geolo-giczne sugerują, że węgle brunatne w rejonie projektu rozkładają się horyzontalnie. Punktowość wierceń nie wyklucza jednak istnienia uskoków pomiędzy otworami, dlatego geofizyka powierzchniowa, dzięki metodom magnetotellurycznym, wspoma-ga określanie ciągłości pokładów. Problemem dla geofizyki powierzchniowej jest wydzielenie warstw węgla brunatnego w rejonie badań z powodu jego małych miąż-szości. Dlatego też główne informacje, które otrzymujemy dzięki badaniom audio-magnetotellurycznym, dotyczą ciągłości warstw i ich zawodnienia. Kryterium, po-zwalającym na oszacowanie zasobności struktur hydrogeologicznych, są wartości oporności elektrycznej, odzwierciedlające predyspozycje warstw piaszczysto-żwirowych, jako potencjalnych kolektorów wód podziemnych. Wzrost oporności elektrycznej warstw wodonośnych sygnalizuje polepszające się parametry kolektor-skie, grubszą frakcję materiału piaszczystego, mniejszy stopień zailenia [25].

W ramach realizowanego projektu przeprowadzono również kartowanie hydro-geologiczne pierwszego, przypowierzchniowego poziomu wodonośnego. W dwóch seriach pomiarowych pobrano próby z 21 studni kopanych. Mając na uwadze specy-fikę procesu podziemnego zgazowania, próby wody przebadano w zakresie fizyko-chemicznym pod kątem odczynu pH, przewodności elektrycznej (PEW), jak również zawartości amoniaku, azotanów, azotu (azotanowy i amonowy), substancji rozpusz-czonych oraz zawartości jonów sodu, magnezu, potasu, wapnia, żelaza, wodorowę-glanowych, chlorkowych i siarczanowych i zawartości substancji ropopochodnych. Przeprowadzone prace pozwoliły na określenie stanu wód przypowierzchniowych przed zainicjowaniem eksperymentu zgazowania, co powinno stanowić punkt odnie-sienia przy ocenie jego wpływu na środowisko.

1.3. Badania laboratoryjne

Dla procesu podziemnego zgazowania węgla brunatnego kluczowe są sprzyjające parametry, występujące w rozpatrywanym złożu. Innymi słowy – nie każdy pokład węgla można zgazować. Kluczowe stają się takie parametry, jak izolacja planowa-nego georeaktora, jego potencjalna stabilność, zawodnienie czy też parametry energetyczne samego surowca. Wszystkie zebrane informacje są niezbędne nie tylko do samego uruchomienia procesu, ale również dla jego kontrolowanego i sku-tecznego przebiegu.

W ramach prac poszukiwawczo-rozpoznawczych przeprowadzonych na obsza-rze koncesji zrealizowano program badań laboratoryjnych, umożliwiających określe-nie parametrów jakościowych węgla brunatnego, jako surowca energetycznego. Dla wykorzystania złóż węgla brunatnego istotnymi parametrami energetycznymi, które charakteryzują jakość węgla są: wartość opałowa (tzw. kaloryczność) – Qi

r

[kJ/kg],

zawartość wilgoci całkowitej – Wt

r _{[% wag.], zawartość popiołu – A}

r [% wag.] oraz zawartość siarki całkowitej – Sr

t [% wag.]. Zrealizowano także badania specjalne

i technologiczne, ukierunkowane na określenie podatności na zgazowanie surowca węglowego w warunkach ex situ, tj. analizy termograwimetryczne, badania

wytlewa-nia i reakcyjności, jak również laboratoryjne testy zgazowawytlewa-nia w reaktorze ciśnie-niowym.

Testy termograwimetryczne prób węgla, prowadzone w zakresie temperatury 40--1000 °C, w atmosferze argonu (faza pirolizy), CO2 (faza zgazowania) i reakcyjności

karbonizatu w CO2, potwierdziły jego wysoką reaktywność na poziomie 0,0006 do

0,0008 s-1.

Rys. 2. Krzywe TG/DTG spadku masy podczas pirolizy (czerwony) i zgazowania (czarny) węgla brunatnego

Ponadto, mając na uwadze, że piroliza jest pierwszym ważnym etapem procesu PZWB, przeprowadzono testy niskotemperaturowej karbonizacji, gaz otrzymany w tym procesie charakteryzował się wysokim ciepłem spalania 12,5-15,9 MJ/m3

, skład przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Skład gazu otrzymanego z pirolizy badanego węgla brunatnego

Próbka A B

Ciepło spalania gazu, MJ/ m3

Kaloryczność gazu, MJ/ m3 Skład, % v/v: H2 O2 N2 CO CH4 CO2 C2- C5 H2S COS CH3SH CS2 C4H4S 12.5 11.5 6.53 0.0 0.5 7.05 9.22 40.3 3.1 >2.00 0.068 0.348 0.000 0.001 15.9 14.5 7.26 0.04 0.86 5.92 10.26 34.6 4.8 >2.00 0.192 0.661 0.017 0.003

W ramach badań specjalnych analizowano skład chemiczny popiołu, tworzącego się w wyniku termicznego rozkładu substancji mineralnej zawartej w węglu, co ma istotny wpływ na obniżenie wartości opałowej węgla brunatnego i w zróżnicowany sposób wpływa na proces spalania/zgazowania substancji organicznej. Wyniki uzy-skane w ramach przeprowadzonych badań pozwoliły także na określenie wpływu zawartości wilgoci w węglu brunatnym i dodatku tlenu do czynnika zgazowującego na średnią wartość opałową gazu uzyskiwanego w etapie właściwego zgazowania. Ustalono, że niewielka ilość dodatku tlenu do powietrza zasilającego ma wpływ na znaczącą poprawę jakości uzyskanego gazu [15, 10]. Wykonano również badania parametrów mechanicznych i termicznych prób węgla brunatnego oraz gruntów nadkładowych. Celem badań było określenie podstawowych parametrów fizycznych, cech mechanicznych i właściwości termicznych dla gruntów zalegających w okoli-cach pokładów węgla brunatnego, stanowiących naturalną granicę dla planowanego georeaktora [5].

1.4. Efekty projektu PZWB

Przeprowadzone rozpoznanie geologiczne potwierdza występowanie węgla brunat-nego w ciągłych pokładach, charakteryzujących się zmienną miąższością, co wyklu-cza możliwość ich eksploatacji metodą odkrywkową z powodów ekonomicznych. Wyniki badań technologicznych, realizowanych zarówno w małej skali laboratoryjnej (zgazowanie powietrzno-suchych prób węgla w warunkach ciśnienia atmosferycz-nego), jak i w modelowym reaktorze ciśnieniowym (zgazowanie prób o naturalnej wilgotności w warunkach ciśnienia 5-9 bar), wykazały, że badany węgiel brunatny jest dobrym surowcem do zgazowania. Przeprowadzone testy potwierdziły, że na drodze powietrznego zgazowania węgla brunatnego możliwe jest pozyskiwanie gazu palnego, którymoże być wykorzystywany do celów energetycznych. Badania właściwości filtracyjnych [22] pozwoliły określić optymalną lokalizację dla planowa-nego georeaktora w otoczeniu gruntów nieprzepuszczalnych. Geofizyka otworowa i zależności z niej wynikające pozwalają na monitorowanie przebiegu procesu pod-ziemnego zgazowania (metodą tomografii elektrooporowej), jak również eliminują konieczność pełnego rdzeniowania kolejnych otworów produkcyjnych, natomiast geofizyka powierzchniowa pozwala określić ciągłość pokładów i zlokalizować kolek-tory wodne, które mogą być problematyczne dla przebiegu procesu [6, 7].

2. Inne obszary działalności Zakładu NTE

W trakcie realizowania zadań w ramach projektu PZWB, Zakład NTE prowadził rów-nież inne projekty z obszaru energetycznego, na zlecenie m.in. PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Kopalnia Węgla Brunatnego Turów czy PGE Gubin Sp. z o.o.

Przykładem jest „Koncepcja podziemnego zgazowania węgla brunatnego złoża Gubin z charakterystyką prognozowanego oddziaływania na środowisko” [21], której celem było opracowanie koncepcji zagospodarowania złoża węgla brunatnego Gu-bin metodą podziemnego zgazowania – jako wariantu alternatywnego dla zagospo-darowania metodą odkrywkową – wraz z charakterystyką prognozowanego oddzia-ływania na środowisko. Koncepcja odnosiła się do części złoża, planowanej do eks-ploatacji metodą odkrywkową. Przeprowadzono szczegółowe studia możliwości

zastosowania niekonwencjonalnej metody eksploatacji złoża, z uwzględnieniem oceny złoża w kontekście uwarunkowań niezbędnych dla zapewnienia bezpiecznej i efektywnej eksploatacji węgla metodą podziemnego zgazowania, doboru technolo-gii wraz z koncepcją realizacji oraz analizą zagrożeń środowiskowych.

Dla Kopalni Węgla Brunatnego „Turów” zrealizowano pracę pt. „Studium koncep-cyjne możliwości zgazowania węgla brunatnego ze złoża Turów” [8]. Celem pracy było określenie możliwości i zasadności chemicznej przeróbki węgla ze złoża Turów, wskazanie optymalnej technologii przeróbki chemicznej oraz sposobu dalszego postępowania dla ewentualnego uruchomienia inwestycji. W pracy przeprowadzono ocenę przydatności węgli ze złoża Turów do przeróbki chemicznej, określono moż-liwości dostaw, dokonano przeglądu dostępnych na świecie technologii zgazowania oraz wytwarzania produktów chemicznych, możliwych do zastosowania w KWB „Turów”. Wyszczególniono i scharakteryzowano produkty chemiczne, które można byłoby uzyskać, przedstawiono ogólne założenia i wpływ potencjalnej inwestycji na środowisko naturalne. We współpracy z zespołem specjalistów ze strony Poltegor-Instytut – Instytutu Górnictwa Odkrywkowego, wykonano wielowariantową analizę ekonomiczną inwestycji wraz z oceną zasadności. Omawiana praca była dużym wyzwaniem dla Zakładu NTE, jedną z pierwszych w Polsce o tej tematyce dla naj-większego w Polsce przedsiębiorstwa sektora elektroenergetycznego [11].

Innym przykładem dużego projektu, realizowanego w kolejnych latach (2016- -2017), była praca dla KGHM Polska Miedź S.A., dotycząca technologii wytwarzania produktów handlowych z polihalitu, a w następnym etapie „Wstępne studium możli-wości zagospodarowania złóż polihalitu w rejonie Pucka, z uwzględnieniem modelu kopalni oraz trzech wariantów technologii przeróbki” [9]. Studium zrealizowano we współpracy z Zakładem Geologii (NAG) i Zakładem Górnictwa (NG) KGHM CU-PRUM. Skład polihalitu umożliwia otrzymywanie szeregu związków potasu, wapnia, magnezu i siarki, co sprawia, że jest surowcem użytecznym w wielu gałęziach przemysłu. Największe perspektywy rozwoju stwarza przemysł nawozowy, gdzie polihalit może być wykorzystywany jako samodzielny nawóz wieloskładnikowy lub baza do produkcji bardziej złożonych nawozów mineralnych. Rynek dla tego typu produktów dopiero się kształtuje, ale rosnące w ostatnich latach zapotrzebowanie na nawozy świadczy o dużym potencjale omawianego surowca. Oznacza to także zwiększone zainteresowanie wydobyciem i przetwarzaniem polihalitu. Dlatego też KGHM Polska Miedź S.A. kontynuuje prace geologiczne w celu dokonania ponow-nej oceny złoża w kontekście gospodarczego wykorzystania kopaliny. Głównym celem omawianego studium możliwości była ocena zasadności zagospodarowania zasobów polihalitu w złożu Mieroszyno, położonym w rejonie Pucka. Po stronie Zakładu Technologii Energetycznych leżało opracowanie technologii przetwarzania kopaliny dla trzech wariantów produktu końcowego i wykonanie oceny zasadności inwestycji.

3. Zakład NTE – stan aktualny i perspektywy

Aktualnie w Zakładzie Technologii Energetycznych zatrudnionych jest siedem osób. W ostatnim czasie Zakład NTE aktywnie działa w branży energii odnawialnej, z na-ciskiem na energię ciepła Ziemi [26]. Zakład nawiązał współpracę z gminą Lądek-Zdrój, gdzie aktualnie prowadzone są prace wiertnicze, mające na celu wykonanie otworu badawczego LZT-1. Dla gminy Stronie Śląskie wykonano analizę uwarunko-wań wykorzystania zasobów geotermalnych na potrzeby złożenia wniosku do

NFOŚiGW w celu uzyskania dotacji w ramach programu Geologia i Górnictwo część 1) „Poznanie budowy geologicznej kraju oraz gospodarka zasobami złóż kopalin i wód podziemnych”. Ze wspomnianymi gminami podpisano listy intencyjne. W przy-padku pozytywnych wyników prac rozpoznawczych, Zakład NTE posiada kadrę z odpowiednimi kompetencjami, niezbędnymi do współpracy z właściwymi ośrod-kami naukowymi i gminami, w celu przeprowadzenia szeregu prac badawczych. W obszarze pozyskiwania energii geotermalnej, zakład współpracuje również z in-westorami prywatnymi.

Aktualnie Zakład współpracuje z KGHM Polska Miedź S.A. opracowując koncep-cję budowy instalacji odsalania wysoko zmineralizowanych wód dołowych, pocho-dzących z pompowni głównego odwadniania przy szybie SW-4, oraz kontynuuje prace dotyczące rozwoju elektromobilności w Grupie Kapitałowej KGHM.

Podsumowanie

Dziesięć lat pracy Zakładu Technologii Energetycznych wiąże się przede wszystkim z wieloletnim projektem podziemnego zgazowania węgla brunatnego (PZWB) – od początkowych prac studialnych, poprzez projekt robót geologicznych, rozpoznanie geologiczne, badania parametrów jakościowych, wykonanie raportów i prac podsu-mowujących, do nadzoru naukowego nad projektem. W roku 2018, ze względu na wygaśnięcie koncesji na poszukiwanie i rozpoznanie złoża węgla brunatnego w rejonie Głogowa, sporządzono dokumentację geologiczną wykonanych prac [14]. Decyzją inwestora projekt PZWB zawieszono z powodów finansowych (koszty pla-nowanych prac badawczych, modelowych i budowy instalacji pilotażowej). Na dziś szanse na dalszy rozwój programu są niewielkie. W związku z tym Zakład NTE zo-stał zmuszony do podjęcia działań w celu dywersyfikacji źródeł dochodu. W obsza-rze badawczo-naukowym zespół planuje prowadzić prace związane z zagadnienia-mi energetycznyzagadnienia-mi (m.in. geoterzagadnienia-mia, elektromobilność) i ciągiem technologicznym KGHM Polska Miedź S.A. Obecnie zakład ma kompetencje z zakresu górnictwa, geologii, technologii chemicznej, geofizyki, energetyki, gospodarki odpadami, inży-nierii produkcji, geoinformatyki i prawa, co zapewnia gruntowne i interdyscyplinarne podejście do realizowanych zadań [12, 1, 3].

Sylwetki pracowników Zakładu: Kierownictwo

Dr inż. Janusz Nowak, śp. kierował zakładem w latach

2008-2013. W roku 1974 ukończył studia na Wydziale Pod-stawowych Problemów Techniki Politechniki Wrocławskiej. Stopień doktora nauk technicznych uzyskał w 1986 r. w Instytucie Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wro-cławskiej. W KGHM CUPRUM pracował od 2005 r., kierując Zakładem NTE, zajmował się innowacyjnymi metodami zagospodarowania złóż węgla brunatnego, takimi jak pod-ziemne zgazowanie węgla brunatnego, biokonwersja węgla do metanu, oraz wychwytywaniem i składowaniem dwutlen-ku węgla w strukturach geologicznych. Wykonywał wiele

prac na potrzeby KGHM Polska Miedź S.A. Jego prace związane były z realizacją strategii energetycznych Polskiej Miedzi i zagospodarowaniem złoża węgla brunat-nego w obszarze LGOM dla własnych potrzeb, z zastosowaniem nowych, czystych technologii węglowych. Był optymistycznie nastawiony do życia, wierzył w możli-wość pokonania wszelkich trudności. Snuł plany na przyszłość, odszedł przedwcze-śnie z naszej wielkiej rodziny górniczej na wieczną szychtę.

Dr inż. Magdalena Król – od kwietnia 2013 kierownik

Zakładu NTE, z wykształcenia technolog chemiczny, ab-solwentka Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocław-skiej, na którym w 2009 r. uzyskała stopień doktora nauk technicznych. Od 2009 r. zawodowo związana z branżą górniczą, dla której realizuje prace badawczo-rozwojowe w obszarze technologii węgla, materiałów węglowych oraz czystych technologii pozyskiwania energii. Specjalizuje się w technologiach chemicznej przeróbki kopalnych surow-ców energetycznych i mineralnych. Autorka kilkunastu publikacji, kilkudziesięciu prac badawczo-rozwojowych, w tym uczestniczka i kierownik zadań w międzynarodo-wych projektach badawczych. Ponadto, jako zastępca dyrektora Ośrodka Badaw-czo-Rozwojowego, kieruje Interdyscyplinarnym Programem Doktoratów Wdrożenio-wych dla pracowników KGHM Polska Miedź S.A., pełniąc rolę koordynatora odpo-wiedzialnego za współpracę z uczelniami.

Dr inż. Michał Strzelecki – od 2018 r. jest adiunktem

i zastępcą kierownika Zakładu, w KGHM CUPRUM pracu-je od 2007 r. Absolwent Wydziału Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej, na którym w 2016 r. uzyskał stopień doktora, broniąc pracę doktorską pt. „Mo-del termo-filtracji w obszarze oddziaływania generatora zgazowania węgla”. Specjalizuje się w przestrzennej ana-lizie danych oraz modelowaniu procesów termofiltracji. Autor kilkunastu publikacji naukowych, kilkudziesięciu prac badawczo-rozwojowych, w tym uczestnik konferencji branżowych krajowych i zagranicznych oraz kierownik wielu projektów B+R.

Pracownicy Zakładu:

Mgr Aneta Barańska-Buslik – w KGHM CUPRUM pracuje od 2002 r., w którym to

ukończyła studia na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Wrocławskiego na kierunku geologia. Od 2008 r. jest pracownikiem Zakładu NTE, gdzie zajmuje się analizą danych geologiczno-górniczych, analizą i przetwarzaniem danych prze-strzennych, analizą uwarunkowań formalnoprawnych i środowiskowych, a ponadto przygotowuje rozprawę doktorską dot. oceny złóż węgla brunatnego z wykorzysta-niem narzędzi GIS. Autorka kilkunastu publikacji naukowych, kilkudziesięciu prac badawczo--rozwojowych oraz kierownik projektów B+R i uczestniczka konferencji branżowych.

Mgr inż. Anna Grzeszczak – w KGHM CUPRUM pracuje od 2014 r. Absolwentka

Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej, kierunek odna-wialne źródła energii. W Zakładzie NTE uczestniczy w pracach B+R, związanych z wykorzystaniem geotermalnych zasobów ziemi oraz przeróbką termiczną i che-miczną surowców energetycznych oraz mineralnych. Autorka publikacji naukowych.

Mgr inż. Michał Kwieciński – pracownik Zakładu od lipca 2018 r., absolwent

Poli-techniki Śląskiej na kierunku zarządzanie i inżynieria produkcji, a także międzynaro-dowych studiów MBA na Uniwersytecie Ekonomicznym we Wrocławiu. Pracę w CUPRUM rozpoczął w 2012 r. Od 2015 r. do czerwca 2018 r. kierownik Zakładu Zarządzania Procesowego. W swojej pracy zawodowej pełnił funkcję kierownika kilkunastu zrealizowanych z sukcesem projektów na rzecz KGHM Polska Miedź S.A.

Mgr Tomasz Nowik – pracuje w zespole od 2012 r., w 1984 roku ukończył studia

geologiczne na Uniwersytecie Wrocławskim, wcześniej pracował jako geolog pod ziemią w O/ZG Lubin oraz w Poltegor-Instytut. Brał udział w opracowaniu raportów podsumowujących wyniki robót geologicznych i prac badawczych (badania specjali-styczne laboratoryjne) oraz czynnościach dozoru geologicznego w ramach rozpo-znania złoża węgla brunatnego w rejonie Głogowa.

Mgr Karol Wojciechowski – pracuje w zespole od 2012 r., ukończył studia

pierw-szego stopnia na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Wrocławskiego z fizyki komputerowej, jak również geofizykę na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Ślą-skiego oraz studia podyplomowe w zakresie geofizyki poszukiwawczej na Akademii Górniczo-Hutniczej. Autor publikacji naukowych i uczestnik projektów B+R, wyko-rzystujący wiedzę z zakresu geofizyki w pracach dot. zgazowania węgla i geotermii.

Bibliografia

[1] Barańska-Buslik A., 2011, Wykorzystanie narzędzi GIS do oceny projektu górniczego na etapie prefeasibility study na przykładzie złoża węgla brunatnego, Czasopismo Nauko-wo-Techniczne Górnictwa Rud CUPRUM, nr 1 (58), Wrocław 2011, s. 27-42.

[2] Barańska-Buslik A., 2016. Metody oceny niezagospodarowanych złóż węgla brunatnego w aspekcie bezpieczeństwa energetycznego kraju, Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud CUPRUM, 3(80), 2016, Wrocław, s. 23-33.

[3] Barańska-Buslik A., Pyra J., 2013. Foresight przemysłu miedziowego – baza danych technologii górniczych, Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Bankowej we Wrocławiu, 2013 (3), Wrocław, s. 113-123.

[4] Barańska-Buslik A., Strzelecki M., Kudełko J., Nowak J., 2012. Selection of the Part of Perspective Lignite Deposit for Exploration with Regard of Application the Underground Gasification Method, w: Materiały konferencyjne, Albena (Bułgaria), s. 805-812.

[5] Grzeszczak A., Lis K., 2016. Badania gazoprzepuszczalności warstw nadkładowych węgla brunatnego w aspekcie podziemnego zgazowania, Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud CUPRUM, 3(80), 2016, Wrocław, s. 35-45.

[6] Król M., et al., 2014. Comprehensive analysis and interpretation of the results of geolog-ical works with specialized and laboratory tests conducted in the 2nd Stage of the Pro-ject, KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, unpublished work, Wroclaw.

[7] Król M., i in., 2014. Raport dla Sponsora Projektu w zakresie kryteriów wyboru złóż oraz algorytmów oceny pokładu w kontekście technicznych możliwości przeprowadzenia PZWB z uwzględnieniem podatności węgla brunatnego na zgazowanie oraz występują-cych warunków geologicznych, KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, praca niepublikowana, Wrocław.

[8] Król M., i in., 2014. Studium koncepcyjne możliwości zgazowania węgla brunatnego ze złoża Turów, KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, praca niepublikowana, Wrocław.

[9] Król M., i in., 2017. Wstępne studium możliwości zagospodarowania złóż polihalitu w rejonie Pucka z uwzględnieniem modelu kopalni oraz trzech wariantów technologii przeróbki, KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, praca niepublikowana, Wrocław.

[10] Król M., 2010. Modelowanie zgazowania węgla brunatnego z wykorzystaniem metod równowagowych, Górnictwo Odkrywkowe, 2010 (6), Wrocław, s. 77-80.

[11] Król M., 2016. Zgazowanie węgla brunatnego – możliwości i ograniczenia, w: Węgiel brunatny gwarantem bezpieczeństwa energetycznego/Mariusz Sierpień, AGH, Kraków, 0,5 a, s. 277-284.

[12] Król M., Rogosz B., 2012. Działania wspierające rozwój energetyki rozproszonej podej-mowane w projekcie ENERGYREGION, Górnictwo Odkrywkowe, 2012, rocznik LIII (5-6), Wrocław, s. 78-84.

[13] Kudełko J., Nowak J., 2010. Conditions for safe underground gasification of lignite in Poland,. New Techniques and Technologies in Mining – Proceedings of the School of Underground Mining, Ukraina, s. 97-101.

[14] Kwaśny L., i in., 2018. Dokumentacja geologiczna prac wykonanych na podstawie kon-cesji na poszukiwanie i rozpoznawanie złoża węgla brunatnego w rejonie „Głogowa”, stanowiąca tzw. inna dokumentację geologiczną, KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, Wrocław.

[15] Lis K., Król M., 2010. Eksperymentalne badania cyklicznego zgazowania węgla brunat-nego parą wodną/powietrzem, Górnictwo Odkrywkowe, 2010 (6), Wrocław, s. 88-92. [16] Nowak J., 2012. Underground Brown Coal Gasification and Production of Gas for Power

Industry, w: Materiały konferencyjne, Albena (Bułgaria), s. 935-942.

[17] Nowak J., Kudełko J., 2008. Brown Coal Deposits Management with Respect of Using the Technologies Producing Other Energy, Gospodarka Surowcami Mineralnymi 24(4), part 4/2008, s. 259-271.

[18] Palarski J., Nowak J., i in., 2009. Wstępna koncepcja zagospodarowania złóż węgla brunatnego w aspekcie budowy instalacji pilotowej podziemnego zgazowania złoża – Etap I i II, KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, Wrocław, praca niepublikowana.

[19] Stachowiak A., i in., 2011. Projekt geologicznych prac poszukiwawczych i rozpoznawczych złoża węgla brunatnego w rejonie Głogowa w kategorii C1, KGHM

CUPRUM Sp. z o.o. CBR, Wrocław.

[20] Stachowiak A., Nowak J., Sztromwasser E., 2011. Złoża węgla brunatnego w rejonie Legnicy-Ścinawy i technologie ich zagospodarowania, w: Mezozoik i kenozoik Dolnego Śląska, A. Żelaźniewicz, J. Wojewoda, W. Ciężkowski (red.), Wy-dawnictwo WIND, Wrocław, s. 121-136.

[21] Strzelecki M., i in., 2014. Koncepcja podziemnego zgazowania węgla brunatnego złoża „Gubin” z charakterystyką prognozowanego oddziaływania na środowisko, KGHM CU-PRUM Sp. z o.o. CBR, Wrocław, praca niepublikowana.

[22] Strzelecki T., Strzelecki M., 2015. Relation Between Filtration and Soil Consolidation Theories, Studia Geotechnica et Mechanica, 37(1), Wroclaw 2015, s. 105-114.

[23] Tomaszewski J., 1963. Tektonika brzeżnej części monokliny przedsudeckiej, Rudy i Metale Nieżelazne, nr 8.

[24] Wirth H., Kubacki K., Ziemkiewicz J., 2010. Strategia KGHM Polska Miedź S.A. na lata 2009-2018, Górnictwo i Geologia, Tom 5, Zeszyt 3, Legnica.

[25] Wojciechowski K., 2016. Geofizyczne monitorowanie procesu podziemnego zgazowania węgla brunatnego, Zeszyty Naukowe IGSMiE, nr 93/2016, Kraków.

[26] Wojciechowski K., Barańska-Buslik A., Król M., 2018. Możliwości wdrożenia systemów grzewczych wykorzystujących energię wód geotermalnych, Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud CUPRUM, 86(1), 2018, s. 59-68.