Tom 24 2008 Zeszyt 4/4
JANUSZ NOWAK*, JAN KUDE£KO*
Zagospodarowanie z³ó¿ wêgla brunatnego w aspekcie zastosowania technologii wytwarzania innych noœników energii
Wprowadzenie
Wêgiel brunatny w Polsce odgrywa znacz¹c¹ rolê w energetyce, która zasadniczo oparta jest na wêglu. W granicach 35–37% krajowej energii elektrycznej wytwarzane jest z wêgla brunatnego. Wêgiel równie¿ jest podstawowym paliwem w produkcji energii cieplnej.
Obecnie w Polsce z³o¿a wêgla brunatnego eksploatowane s¹ wy³¹cznie metod¹ odkryw- kow¹. Metoda ta nie cieszy siê dobr¹ opini¹ w spo³eczeñstwie, pomimo ¿e jej skutki œrodowiskowe s¹ zminimalizowane i jest ona sprawdzona, najbardziej zaawansowana tech- nologicznie i efektywna ekonomicznie wœród stosowanych metod w krajach UE.
Wraz ze zmianami w polityce Unii Europejskiej zwi¹zanymi z ochron¹ œrodowiska, w szczególnoœci zwi¹zanymi z pakietem klimatyczno-œrodowiskowym „3 × 20”, rozpoczêto intensywne prace nad rozwojem czystych technologii wêglowych. Projekty badawcze w tym zakresie dotycz¹ nie tylko wêgla kamiennego ale i brunatnego, którego zasoby w Polsce s¹ znaczne i nie wykorzystywane w pe³ni do zapewnienia bezpieczeñstwa energetycznego kraju. Rozwijane w innych krajach metody wykorzystania wêgli (nie tylko poprzez tra- dycyjne spalanie) jako surowca do produkcji innych noœników energii s¹ na tyle zaawan- sowane, ¿e stwarzaj¹ realne szanse na znaczne zwiêkszenie udzia³u wêgla w bilansie energetycznym. Mo¿liwoœci techniczne oraz stan zasobów wêgla brunatnego w Polsce stwarzaj¹ korzystne warunki do produkcji nie tylko energii elektrycznej, ale i innych ro- dzajów noœników energii, co powinno znaleŸæ odzwierciedlenie w za³o¿eniach do polityki energetycznej oraz w rozwoju gospodarczym kraju.
* Dr in¿., KGHM CUPRUM sp. z o.o. CBR, Wroc³aw.
1. Krajowe zasoby wêgla brunatnego i ich ranking
W Polsce rozpoznano ponad 150 z³ó¿ wêgla brunatnego, o ró¿nych kategoriach udoku- mentowania, tj. ponad 14 mld Mg w zasobach pewnych oraz 60 mld Mg w zasobach oszacowanych. £¹cznie szacuje siê, ¿e w Polsce jest oko³o 140 mld Mg wêgla brunatnego, co daje podstawê do sformu³owania tezy, ¿e ten surowiec mo¿e stanowiæ istotne Ÿród³o zapewnienia bezpieczeñstwa energetycznego kraju, jak równie¿ podstawê rozwoju prze- mys³u przetwórczego i karbochemii.
Polskie z³o¿a wêgla brunatnego mo¿na podzieliæ na trzy kategorie zwi¹zane z dalszym ich zagospodarowaniem. S¹ to z³o¿a:
— ma³e – o zasobach geologicznych do 150 mln Mg,
— œrednie – o zasobach geologicznych od 150 do 300 mln Mg,
— najwiêksze – o zasobach geologicznych powy¿ej 300 mln Mg, w tej kategorii mieszcz¹ siê równie¿ z³o¿a najwiêksze (strategiczne) o zasobach nawet ponad 1 mld Mg – udokumentowane wed³ug obowi¹zuj¹cych kryteriów bilansowoœci.
W kategorii ma³ych mieszcz¹ siê czêsto z³o¿a, które mog¹ mieæ znaczenie gospodarcze w skali lokalnej. W kategorii du¿ych, w tym strategicznych, mieszcz¹ siê z³o¿a o znaczeniu istotnym dla polityki energetycznej kraju, mog¹ce stanowiæ zabezpieczenie w paliwo dla obiektów energetycznych powy¿ej 3 tys. MW, a nawet znacznie wiêkszych (np. Gubin, Legnica-Œcinawa i inne).
Podstawow¹ formacj¹ wêglonoœn¹ w Europie jest trzeciorzêd. W Polsce wêgle brunatne wystêpuj¹ w utworach dolnojurajskich, górnokredowych i trzeciorzêdowych. Z³o¿a wêgla brunatnego wystêpuj¹ najliczniej w Polsce centralnej i zachodniej, przede wszystkim na terenie województw: dolnoœl¹skiego, kujawsko-pomorskiego, lubuskiego, ³ódzkiego i wiel- kopolskiego. Zasadnicza czêœæ udokumentowanych z³ó¿ wystêpuje w oœmiu regionach z³o¿owych (tab. 1).
Wœród polskich wêgli brunatnych dominuj¹ niskouwêglone humusowe ortolignity, g³ównie nale¿¹ce do nadlitotypów atrytowego i ksylitowo-atrytowego, zwane te¿ wêglami ziemistymi i ksylitowo-ziemistymi. Wêgle brunatne bitumiczne i wêgle ksylitowe wystêpuj¹ w mniejszej iloœci, rzêdu kilku procent. Zasoby udokumentowane reprezentuj¹ zasadniczo pod wzglêdem technologicznym wêgiel energetyczny, zreszt¹ dotychczas prawie w ca³oœci przewidziany do zagospodarowywania jako paliwo.
Klasyfikacjê z³ó¿ wêgla brunatnego mo¿na sporz¹dziæ bior¹c pod uwagê rozmaite czyn- niki, w efekcie mamy do czynienia z szeregiem odmiennych klasyfikacji z³ó¿. Do pow- szechnie stosowanych mo¿na zaliczyæ:
— klasyfikacjê stratygraficzn¹, uwzglêdniaj¹c¹ wiek geologiczny surowca w z³o¿u,
— klasyfikacjê morfologiczn¹, sporz¹dzon¹ na podstawie kszta³tu bry³y z³o¿a,
— klasyfikacjê genetyczn¹, bior¹c¹ pod uwagê czynniki odpowiedzialne za powstanie z³o¿a,
— klasyfikacjê technologiczn¹, uwzglêdniaj¹c¹ parametry chemiczno-technologiczne wêgla,
— klasyfikacjê petrograficzn¹, bior¹c¹ pod uwagê sk³ad petrograficzny wêgla,
— klasyfikacje u¿ytkow¹, sporz¹dzon¹ ze wzglêdu na sposób u¿ytkowania z³o¿a,
— klasyfikacjê zasobow¹, bior¹c¹ pod uwagê stopieñ rozpoznania z³o¿a,
— klasyfikacjê sozologiczn¹ poziomu konfliktu potencjalnej eksploatacji ze œrodo- wiskiem.
Klasyfikacja technologiczna wêgla brunatnego, maj¹ca znaczenie w dalszym jego wy- korzystaniu, odzwierciedla jego przydatnoœæ technologiczn¹ w z³o¿u. Ze wzglêdu na to kryterium wyró¿nia siê szereg grup z³ó¿ wêgla brunatnego:
— z³o¿a wêgla energetycznego (opa³owego, kot³owego), o popielnoœci Ad < 40%, wartoœci opa³owej Qri ³ 6699 MJ/Mg i ca³kowitej zawartoœci siarki Sdt £ 2%,
— z³o¿a wêgla brykietowego, o popielnoœci Ad < 15% i wartoœci opa³owej Qri ³
³ 8375 MJ/Mg i odpowiednim sk³adzie mikrolitotypów,
— z³o¿a wêgla wytlewnego, o popielnoœci Ad< 20% i wydajnoœci prasmo³y (oznaczonej metod¹ Fischera-Schrädera) Tdsk > 12%,
— z³o¿a wêgla ekstrakcyjngo, o wydajnoœci bituminów (ekstraktu benzenowego) Bd> 15%,
— z³o¿a wêgla do zgazowania ciœnieniowego (generatorowego),
— z³o¿a wêgla koksowego, o ca³kowitej zawartoœci siarki Sdt £ 1,2% i odpowiednim sk³adzie mikrolitotypów,
— z³o¿a wêgla do uwodorniania, o popielnoœci Ad£ 9%, ca³kowitej zawartoœci siarki Sdt £ 1,5% i odpowiednim sk³adzie mikrolitotypów.
Wprawdzie w praktyce (poza wêglem energetycznym) trudno spotkaæ z³o¿a, reprezen- tuj¹ce tylko jeden typ technologiczny wêgla brunatnego, to jednak prezentowana kla- syfikacja ma okreœlone konsekwencje w dokumentacjach zasobów z³ó¿ przy okreœlaniu rodzaju i jakoœci wêgla brunatnego. Z punktu widzenia przygotowania eksploatacji z³o¿a
TABELA 1 Rejony wystêpowania z³ó¿ wêgla brunatnego w Polsce
TABLE 1 Regions of brown coal deposits in Poland
Rejon z³o¿owy Wiêksze z³o¿a w rejonie
Zachodni Turów, Mosty, Babina, Gubin, Cybinka, Sieniawa, S³ubice-Rzepin Pó³nocno-zachodni Trzcianka, Wiêcbork, Nak³o
Legnicki Legnica, Œcinawa, Ruja
Wielkopolski Mosina, Krzewino-Czempin, Szamotu³y, Gostyñ, Góra
Koniñski P¹tnów, Adamów, Lubstów, Drzewce, Tomis³awice, M¹koszyn-Grochowiska, Morzyczyn, Dêby Szlacheckie, Piaski, Izbica Kujawska
£ódzki RogóŸno
Be³chatowski Be³chatów-Szczerców-Kamieñsk, Z³oczew, Gorzkowice-Rêczno, Wieruszów Radomski G³owaczów, Wola Owadowska, Owadów
najwiêksze znaczenie maj¹ klasyfikacje: morfologiczna, u¿ytkowa i przede wszystkim zasobowa, a tak¿e – ze wzglêdu na konflikt potencjalnej eksploatacji ze œrodowiskiem – klasyfikacja sozologiczna poziomu konfliktu ze œrodowiskiem. Mog¹ one zdecydowanie wp³yn¹æ na dobór metody eksploatacji z³o¿a.
Na podstawie licznych wczeœniejszych prac badawczych w zakresie sporz¹dzania ran- kingów z³ó¿ wêgla brunatnego do zagospodarowania oraz na podstawie wykonanych ocen ekonomicznych, w (Ranking techniczno-ekonomiczny... 2008) wskazano na z³o¿a do za- gospodarowania w najbli¿szych latach. Spoœród z³ó¿ du¿ych wytypowano: Gubin, Legnica- -Œcinawa, RogóŸno. Kieruj¹c siê warunkami geosozologicznymi mo¿na przyj¹æ, ¿e czêœæ zasobów mo¿e byæ zagospodarowana innymi metodami ni¿ odkrywkowa. Ze z³ó¿ mniej- szych wskazano na mo¿liwoœæ zagospodarowania z³o¿a Z³oczew z budow¹ elektrowni na miejscu, oraz Pola Kamieñsk z zastosowaniem metody podziemnego zgazowania.
W przypadku zastosowania metody zgazowania podziemnego kryteria przedstawione w tabeli 2 nie koniecznie musz¹ byæ spe³nione. Zgazowaniein situ wêgla brunatnego mo¿na prowadziæ na znacznie wiêkszych g³êbokoœciach, pok³ady mog¹ byæ o mniejszej mi¹¿szoœci, wêgiel mo¿e byæ ni¿szej jakoœci. Mo¿na zatem przyj¹æ, ¿e zasoby wêgla do zagospo- darowania mog¹ byæ w takiej sytuacji wiêksze ni¿ dotychczas okreœlone w bilansie zasobów.
W œwietle mo¿liwoœci zastosowania nowych metod zagospodarowania z³ó¿ wêgla bru- natnego, kryteria bilansowoœci powinny byæ zmienione.
2. Zgazowanie wêgla jako czysta technologia wêglowa
W praktyce, w warunkach krajowych, energetyka zadawalaj¹co rozwi¹za³a problem emisji py³ów do atmosfery oraz tlenków siarki i azotu. Problemem sta³a siê emisja ditlenku
TABELA 2 Kryteria bilansowoœci dla z³ó¿ wêgla brunatnego
TABLE 2 Economic criteria for brown coal deposit
Lp. Parametr Jednostka WartoϾ
1. Maksymalny stosunek gruboœci nadk³adu do mi¹¿szoœci z³o¿a – 12
2. Minimalna mi¹¿szoœæ pok³adu wêgla brunatnego m 3
3. Maksymalna g³êbokoœæ sp¹gu z³o¿a m 350
4. Minimalna œrednia wa¿ona wartoœæ opa³owa wêgla brunatnego
w pok³adzie wraz z przerostami przy wilgotnoœci wêgla 50% MJ/kg 6,5
5. Maksymalna œrednia wa¿ona zawartoœæ siarki ca³kowitej pok³adu
wêgla brunatnego wraz z przerostami przy wilgotnoœci 50% % 2
wêgla, niemniej dotyczy on równie¿ i innych krajów, szczególnie bazuj¹cych na energetyce wêglowej. Polityka UE w zakresie tzw. pakietu klimatycznego „3 × 20” inspiruje rozwój czystych technologii wêglowych.
Rozwój czystych technologii wêglowych odbywa siê przez:
— poprawê efektywnoœci spalania w aspekcie ograniczenia emisji oraz wzrostu spraw- noœci urz¹dzeñ energetycznych,
— wprowadzanie spalania w tlenie i w warunkach nadkrytycznych,
— wiêksze wykorzystanie energii cieplnej odpadowej oraz wspó³spalanie.
Rozwija siê równie¿ zainteresowanie, zaniechan¹ w kraju kilkadziesi¹t lat temu, znan¹ od dawna metod¹ zgazowania wêgla pod ziemi¹ (in situ) lub w reaktorach po wydobyciu wêgla (Bednarczyk 2007; Chmielniak, Œci¹¿ko 2007; Nowak 2007; Kude³ko, Nowak 2007; Œwi¹- drowski i in., 2007; Tajduœ i in., 2007). W ocenie ekspertów zajmuj¹cych siê t¹ technolo- gi¹, zgazowanie podziemne jest tañsze ni¿ w reaktorach, choæ bez w¹tpienia trudniejsze w realizacji.
Technologia zgazowania podziemnego jest znana od kilkudziesiêciu lat jako UCG (Underground Coal Gasification). Z uwagi na szereg zalet zainteresowanie ni¹ wzros³o w ostatnim dziesiêcioleciu. Podziemna gazyfikacja jest procesem prowadzonym w po- k³adach wêgla przy u¿yciu systemu odwiertów zasilaj¹cych i produkcyjnych – produktem koñcowym jest syngaz.
Zgazowanie wêgla jest chemicznym procesem przemiany paliwa sta³ego w palny gaz tzw. syngaz. Mo¿e on byæ wykorzystany do wytwarzania ciep³a, energii elektrycznej, wodoru lub poprzez procesy syntezy chemicznej do wytwarzania innych produktów np.
paliw p³ynnych.
Syngaz sk³ada siê z: metanu, dwutlenku wêgla, tlenku wêgla, wodoru. Sk³ad oraz jego wartoœæ energetyczna zale¿y od warunków i przebiegu procesu zgazowania. UCG nie jest technologi¹ now¹. Próby i badania nad ni¹ trwa³y od kilkudziesiêciu lat, a jej pocz¹tki tkwi¹ w XIX wieku. Jej rozwój zawdziêczaæ nale¿y postêpowi technicznemu w wielu innych dziedzinach nauki jak: karbochemia, nowe materia³y, informatyka, automatyzacja, ener- getyka, a tak¿e wiertnictwo, które jest tradycyjnym elementem górnictwa.
Zgazowanie paliw sta³ych jest to proces maj¹cy na celu przemianê wêgla pierwiast- kowego zawartego w surowcu sta³ym (np. wêgiel kopalny, koks, pó³koks, smo³a, pak) na produkty gazowe, których g³ównym sk³adnikiem jest metan, wodór, oraz tlenek wêgla.
Czynnikiem zgazowuj¹cym mo¿e byæ: powietrze, tlen, para wodna, tlenek wêgla, wodór, a tak¿e mieszaniny tych gazów. Zgazowanie paliw sta³ych prowadzi siê w generatorach gazowych w warunkach wysokich temperatur i ciœnieñ. Mo¿e byæ ono po³¹czone z od- gazowaniem wêgla. Polega ono na jego ogrzewaniu bez dostêpu powietrza. Produktami odgazowania wêgla s¹: prasmo³a, smo³a, pó³koks, koks, gaz wytlewny lub koksowniczy.
Odgazowanie mo¿e przebiegaæ w niskich temperaturach 450–700°C (wytlewanie) lub w wysokich oko³o 900–1100°C (koksowanie wêgla).
Proces zgazowania mo¿e byæ prowadzony w reaktorach naziemnych, wówczas mo¿liwa jest pe³na kontrola procesu. Mo¿liwe jest równie¿ prowadzenie procesu zgazowaniain situ,
który to proces by³ do niedawna znacznie trudniejszy w kontrolowaniu. Doœwiadczenia ostatnich kilkunastu lat wykazuj¹, ¿e obecnie proces zgazowania podziemnego wêgla mo¿e byæ w pe³ni kontrolowany i bezpieczny dla œrodowiska, np. Projekt Chinchilla w Australii.
W trakcie procesu konwersji zachodz¹ trzy jego fazy:
— utleniania, w której zu¿ywane s¹ tlen i paliwo generuj¹c ciep³o oraz wytwarzaj¹c dwutlenek wêgla redukowany nastêpnie w procesie pirolizy,
— redukcji, w której jest zu¿ywane wytworzone ciep³o i generowane s¹ takie kom- ponenty paliwa jak H2 i CO,
— pirolizy, nazywan¹ równie¿ karbonizacj¹, odgazowaniem (odlotnieniem) lub roz- k³adem termicznym; proces potrzebuj¹cy ciep³a, generuj¹cy ciecze, gazy i koks, który uwalnia smo³y, oleje, wêglowodory o niskim ciê¿arze cz¹steczkowym i gazy.
Wed³ug (Techniczno-ekonomiczne i œrodowiskowe... 2007) metoda zgazowania pod- ziemnego mo¿e byæ z powodzeniem wykorzystywana do zagospodarowania z³ó¿ nieprze- mys³owych. Mo¿na równie¿ zastosowaæ j¹, w selektywny sposób zgodnie z okreœlonymi kryteriami, w innych z³o¿ach, w tym i du¿ych (Ranking techniczno-ekonomiczny... 2008;
Nowak 2007; Kude³ko, Nowak 2007).
Technologia zgazowania wêgla brunatnego umo¿liwia produkcjê syngazu. Gaz ten z kolei mo¿e s³u¿yæ jako surowiec do dalszego przetwarzania w inne noœniki energii, zarówno ciek³e jak i gazowe. Mo¿liwoœci wykorzystania syngazu do produkcji bardziej przetworzonych produktów przedstawiono na rysunku 1.
Rys. 1. Zgazowanie podziemne wêgla i dalsze przetwarzanie syngazu Fig. 1. Underground coal gasiffication and further syngas processing
Kluczowym elementem w dowolnym ci¹gu technologicznym przetwarzania wêgla jest proces jego zgazowania. Dlatego te¿ niezbêdne jest podjêcie prac nad realizacj¹ pierwszych projektów zwi¹zanych z procesem podziemnej konwersji wêgla dla weryfikacji procesów œrodowiskowych i potencjalnych zagro¿eñ.
3. Wstêpne oceny wybranych projektów inwestycyjnych opartych na wêglu brunatnym
Zagraniczne firmy wykorzystuj¹ce konwersjê wêgla w inne noœniki energetyczne podaj¹ szereg danych œwiadcz¹cych o stosunkowo wysokiej op³acalnoœci inwestowania w zga- zowanie. Firma Carbon Energy podaje jako przyk³ad, ¿e wewnêtrzna stopa zwrotu IRR wynosi:
— 14–25% przy sprzeda¿y syngazu loco zak³ad produkcyjny,
— 15–23% przy produkcji energii elektrycznej,
— 25–33% przy produkcji paliw p³ynnych z syngazu.
Niektóre firmy podaj¹ jeszcze korzystniejsze wskaŸniki, np. IRR oko³o 45% przy du¿ej produkcji paliw p³ynnych. Nie zawsze mo¿na je jednak odnieœæ bezpoœrednio do warunków krajowych.
W celu pokazania efektywnoœci projektów inwestycyjnych opartych na wêglu brunatnym przedstawiono uproszczon¹ analizê ekonomiczn¹ op³acalnoœci budowy elektrowni (Ranking techniczno-ekonomiczny... 2008) w pobli¿u przyk³adowych z³ó¿ wêgla brunatnego. Przy- jêto za³o¿enie, ¿e kopalnia i elektrownia stanow¹ jeden organizm gospodarczy. Analizowane przyk³ady z³ó¿ wybrano zarówno spoœród sklasyfikowanych jako strategiczne, satelitarne a równie¿ odrzuconych z eksploatacji. Oceny zosta³y przeprowadzone w kontekœcie pro- jektów bazuj¹cych na nowoczesnych rozwi¹zaniach w ramach tradycyjnych technologii polegaj¹cych na spalaniu py³u wêglowego w kot³ach.
Analizê przeprowadzono metod¹ zdyskontowanych przep³ywów pieniê¿nych. Polega³a na ocenie projektów inwestycyjnych budowy elektrowni o ró¿nej mocy, pozyskaniu paliwa metod¹ odkrywkow¹ lub przez podziemne zgazowanie, z parametrami wêgla okreœlonymi dla wybranego z³o¿a.
Analizê ekonomiczn¹ przeprowadzono dla nastêpuj¹cych projektów inwestycyjnych (tab. 3):
— Projekt 1 A – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 4400 MW (4 bloki po 1100 MW). Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej ze z³o¿a Legnica Zachód. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci:
1,05 mln Euro/MW × 4400 × 3,8 z³/Euro = 17 556 mln z³.
— Projekt 1 B – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 4400 MW (4 bloki po 1100 MW). Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej ze z³o¿a Legnica Zachód. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci:
4400 MW × 3,58 mln z³/MW = 15 752 mln z³.
— Projekt 2 A – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 4400 MW (4 bloki po 1100 MW). Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej ze z³o¿a Gubin. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci jak w projekcie 1 A.
— Projekt 2 B – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 4400 MW (4 bloki po 1100 MW). Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej Gubin. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci jak w projekcie 1 B.
— Projekt 3 A – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 4400 MW (4 bloki po 1100 MW). Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej, z³o¿e RogóŸno. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ jak w projekcie 1 A.
— Projekt 3 B – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 4400 MW (4 bloki po 1100 MW). Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej na z³o¿u RogóŸno. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ jak w projekcie 1 B.
— Projekt 4 A – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 3300 MW (3 bloki po 1100 MW). Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej, z³o¿e RogóŸno. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci: 1,05 mln Euro/MW × 3300 × 3,8 z³/Euro = 13 167 mln z³.
— Projekt 4 B – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 3300 MW. Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej, z³o¿e RogóŸno. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci: 3300 MW × 3,58 mln z³/MW =
= 11 814 mln z³.
— Projekt 5 – Budowa tradycyjnej elektrowni o mocy 1666,8 MW. Elektrownia wykorzystuje wêgiel brunatny z kopalni odkrywkowej, z³o¿e Z³oczew. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci: 1666,8 MW × 3,58 mln z³/MW =
= 5967,2 mln z³.
— Projekt 6 – Budowa elektrowni z turbin¹ gazow¹ o mocy 391 MW zbudowanej przy Polu Kamieñsk. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci:
2,04 mln z³/MW × 391 MW = 797,64 mln z³.
— Projekt 7 – Budowa elektrowni z turbinami gazowymi o mocy 1564 MW przy z³o¿u RogóŸno. Nak³ady na budowê elektrowni szacowane s¹ w wysokoœci:
2,04 mln z³/MW × 4 × 391 MW = 3190,56 mln z³.
Dla z³ó¿ Be³chatów Pole Kamieñsk i RogóŸno zastosowano innowacyjne warianty rozwi¹zañ technicznych zak³adów energetycznych i górniczych. Oparte s¹ one na metodzie podziemnego zgazowania wêgla i produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem turbin parowo-gazowych, gdzie paliwem jest wyprodukowany syngaz z wêgla brunatnego.
W tabeli 4 pokazano parametry dla oceny efektywnoœci inwestycji przy cenie energii elektrycznej 180 z³/MW·h. Obecnie cena rynkowa jest znacznie wy¿sza (dochodzi do 265 z³/MW·h) i bêdzie wzrastaæ wraz z uwolnieniem cen rynkowych. Zaznaczyæ nale¿y,
¿e ceny zwi¹zane z nowymi projektami inwestycyjnymi musz¹ byæ oparte na znacznie wiêkszych kosztach ni¿ wystêpuj¹ w obecnie funkcjonuj¹cych elektrowniach i kopalniach.
TABELA3 Podstawoweparametrycharakteryzuj¹ceprojektyinwestycyjne(Rankingtechniczno-ekonomiczny…2008) TABLE3 Basicparametersforinvestmentprojects(Rankingtechniczno-ekonomiczny…2008) Lp.
Nazwaz³o¿aProjekt1AProjekt2AProjekt3AProjekt4AProjekt5Projekt6Projekt7 ParametrJednostkaLegnica ZachódGubinRogóŸnoRogóŸnoZ³oczewPole KamieñskRogóŸno 1.Okresbudowyelektrownilata6,06,06,06,06,06,06,0 2.MocelektrowniMW4400,04400,04400,03300,01666,8391,01564,0 3.WskaŸnikkapita³och³onnoœcimlnz³/MW3,993,993,993,993,582,042,04 4.Nak³adynabudowêelektrownimlnz³1755617556175561316759677983191 5.Rocznenak³adynabudowêelektrownimlnz³/rok2926292629262195995133532 6.Stopadyskontanak³adówr1%7,07,07,07,07,07,07,0 7.Skumulowanenak³adyzdyskontowanemlnz³22396223962239616797761210184070 8.Okresfunkcjonowaniakopalniielektrownilata27,030,023,030,033,021,026,0 9.Wartoœærocznejamortyzacjimlnz³82974797456023148157
Na rysunku 2 pokazano, ¿e energetyczne projekty inwestycyjne oparte na metodzie podziemnego zgazowania wêgla brunatnego (Projekty 6 i 7) s¹ znacznie bardziej efektywne ekonomicznie, ni¿ te oparte na zastosowanej metodzie odkrywkowej z zastosowanymi nowoczesnymi kot³ami o sprawnoœci oko³o 46%.
TABELA 4 Wartoœci NPV i IRR dla ceny energii 180 z³/MW·h (Ranking techniczno-ekonomiczny… 2008)
TABLE 4 NPV and IRR values for energy price of 180 zl/MW·h (Ranking techniczno-ekonomiczny… 2008)
Lp. Nazwa projektu i z³o¿a IRR [%] Stopa dyskonta [%] NPV [mln z³]
1. Projekt 1 A Legnica Zachód 11,89 10 2 729
2. Projekt 2 A Gubin 12,01 10 3 055
3. Projekt 3 A RogóŸno 11,58 10 2 088
4. Projekt 4 A RogóŸno 12,01 10 2 291
5. Projekt 5 Z³oczew 14,30 10 2 303
6. Projekt 1 B Legnica Zachód 13,59 10 4 672
7. Projekt 2 B Gubin 13,67 10 5 009
8. Projekt 3 B RogóŸno 13,36 10 4 011
9. Projekt 4 B RogóŸno 13,67 10 3 757
10. Projekt 6 Kamieñsk 39,00 13 1 129
11. Projekt 7 RogóŸno 38,71 13 4 772
Rys. 2. Jednostkowa wartoœæ bie¿¹ca przypadaj¹ca na 1 MW mocy elektrowni (Ranking techniczno-ekonomiczny… 2008)
Fig. 2. Current Unit Value for 1 MW for electric power plant (Ranking techniczno-ekonomiczny… 2008)
Dokonywanie ocen ekonomicznych projektów inwestycyjnych zwi¹zanych z przemy- s³em wydobywczym i energetycznym opartym na wêglu brunatnym jest obecnie utrudnione.
Wynika to miêdzy innymi z niskiej wydajnoœci kopalñ i elektrowni. Wydajnoœæ na jednego zatrudnionego w kopalniach niemieckich jest trzykrotnie wy¿sza ni¿ w polskich. Rzutuje to na koszty wydobycia z uwagi na znacz¹c¹ w nich rolê p³ac. Projektowane przysz³e kopalnie i elektrownie musz¹ uwzglêdniaæ wskaŸniki wydajnoœciowe na poziomie europejskim z uwagi na konkurencyjnoœæ oraz obowi¹zuj¹ce zasady rynkowe UE.
Obecnie najczêœciej w ocenach ekonomicznych przyjmuje siê wskaŸniki kosztów na poziomie wystêpuj¹cych w kraju w obiektach o niskich kosztach. Mog¹ one dawaæ tym samym wyniki zawy¿one, mniej korzystne dla przysz³ych inwestycji.
Pewne trudnoœci pojawiaj¹ siê przy ocenie projektów innowacyjnych, nie realizowanych jeszcze w Polsce, równie¿ z powodu braku opracowania projektów technicznych. Porówny- wanie korzyœci wynikaj¹cych z realizacji projektów w kraju poprzez analogie z realizowa- nymi w innych krajach mo¿e byæ równie¿ myl¹ce. Wynika to najczêœciej z innych warunków geologiczno-z³o¿owych, parametrów jakoœciowych wêgla, ale w szczególnoœci z polityki fiskalnej pañstwa, organizacji pracy, a tak¿e warunków formalnoprawnych zwi¹zanych z realizacj¹ inwestycji. Nale¿y stwierdziæ, ¿e polityka pañstwa w zakresie prowadzenia dzia-
³alnoœci gospodarczej, warunków dla bezpieczeñstwa inwestycji i obci¹¿eñ podatkowych, ma kluczowe znaczenie dla rozwoju gospodarki i innowacyjnoœci w przemyœle.
Podsumowanie i wnioski
W aspekcie przedstawionych faktów rysuje siê du¿a szansa dla perspektywicznego, alternatywnego wykorzystania wêgla brunatnego. Wymagaj¹ one jednak pewnych roz- wi¹zañ i zmian w podejœciu do strategii zagospodarowywania kolejnych z³ó¿. Dotycz¹ one:
— zastosowania szerokich i dog³êbnych analiz geosozologicznych okreœlaj¹cych wa- runki dostêpnoœci do z³ó¿ wêgli brunatnych (Kude³ko, Nowak 2007),
— wprowadzenia administracyjnej ochrony terenów nad z³o¿em, w tym w ramach planów zagospodarowania przestrzennego,
— koniecznoœci odst¹pienia od projektów zwi¹zanych z maksymalnym wykorzystaniem zasobów przy wykorzystaniu jednej technologii wydobywczej,
— wprowadzenia w miarê mo¿liwoœci wielu sposobów eksploatacji z³o¿a w zale¿noœci od warunków dostêpnoœci oraz efektów ekonomicznych,
— zdecydowanego korzystania z nowych technologii, które stwarzaj¹ mo¿liwoœci wy- twarzania innych noœników energii jak gaz, paliwa ciek³e i wodór.
Zastosowanie w praktyce podziemnego zgazowania wêgla brunatnego w znacz¹cym stopniu poprawi bilans krajowy zaopatrzenia w paliwa gazowe, energiê elektryczn¹, a tak¿e w inne noœniki energii. W zdecydowany sposób wp³ynie to na bezpieczeñstwo energetyczne kraju.
LITERATURA
Techniczno-ekonomiczny ranking zagospodarowania z³ó¿ wêgla brunatnego w aspekcie za³o¿eñ polityki energe- tycznej Polski. Red. Z. Koz³owski. Wroc³aw, Wydawnictwo Politechniki Wroc³awskiej, 2008 (w druku).
Techniczno-ekonomiczne i œrodowiskowe uwarunkowania eksploatacji nieprzemys³owych zasobów wêgla bru- natnego. Red. W. Kozio³. Kraków, Wydawnictwa AGH, 2007.
B e d n a r c z y k J., 2007 – Rozwój technologii podziemnego zgazowania wêgla i perspektywy jej przemys³owego wdro¿enia. Górnictwo i Geoin¿ynieria z. 2, s. 87–104.
C h m i e l n i a k T., Œ c i ¹ ¿ k o M., 2007 – Koncepcja zgazowania wêgla brunatnego dla wytwarzania wodoru.
Górnictwo i Geoin¿ynieria z. 2, s. 151–159.
N o w a k J., 2007 – Strategiczne kierunki rozwoju technologii górniczych wêgla brunatnego. Górnictwo i Geo- in¿ynieria z. 2, s. 489–500.
K u d e ³ k o J., N o w a k J., 2007 – Geosozologiczne uwarunkowania dla strategii i wyboru technologii zagospo- darowania z³ó¿ wêgla brunatnego rejonu legnickiego. CUPRUM, Czasopismo Naukowo-Techniczne Gór- nictwa Rud z. 1, s. 67–86.
N o w a k J., 2007 – Legnica lignite deposit management strategy including underground coal gasification.
Wyd. Narodowego Uniwersytetu Górniczego, Dniepropietrowsk. s. 225–231.
Œ w i ¹ d r o w s k i J., R e j m a n -B u r z y ñ s k a A., J ê d r y s i k E., 2007 – Wêgiel brunatny jako surowiec do produkcji paliw p³ynnych. Górnictwo i Geoin¿ynieria z. 2, s. 595–602.
T a j d u œ A., D u b i ñ s k i J., R o g u t J., 2007 – Górnictwo wêglowe jako si³a napêdowa rozwoju zaawansowanych technologii XXI wieku. Górnictwo i Geoin¿ynieria z. 2, s. 603–616.
ZAGOSPODAROWANIE Z£Ó¯ WÊGLA BRUNATNEGO W ASPEKCIE ZASTOSOWANIA TECHNOLOGII WYTWARZANIA INNYCH NOŒNIKÓW ENERGII
S ³ o w a k l u c z o w e Wêgiel brunatny, zagospodarowanie z³ó¿, technologie, noœniki energii
S t r e s z c z e n i e
W artykule przedstawiono zagadnienia zwi¹zane z zagospodarowaniem krajowych z³ó¿ wêgla brunatnego w aspekcie wprowadzania czystych technologii w celu przetwarzania paliwa sta³ego w inne noœniki energii.
Zaprezentowano stan rozpoznania zasobów wêgla brunatnego, rejony jego wystêpowania oraz podstawowe w³aœciwoœci wêgli uwzglêdniane w ich klasyfikacji.
W nawi¹zaniu do badañ z ostatnich lat, przedstawiono ranking z³ó¿ wêgla brunatnego wraz ze stosowanymi kryteriami ocen. Przedstawiono równie¿ zasady obowi¹zuj¹ce w bilansowaniu zasobów. Wskazano na to, ¿e przyjête kryteria bilansowoœci konstruowane by³y na potrzeby metody odkrywkowej, obecnie wy³¹cznie sto- sowanej, co w znacznym stopniu ogranicza ich wykorzystanie w aspekcie projektów opracowywanych z wy- korzystaniem innych metod eksploatacji, równie¿ tych innowacyjnych.
Przedstawiono metody przetwarzania wêgla w ramach czystych technologii wêglowych oraz ich ocenê w aspekcie mo¿liwoœci komercyjnego wykorzystania. W przypadku niektórych projektów inwestycyjnych po- wo³ano siê na oceny projektów realizowanych w innych krajach. Zwrócono uwagê na mo¿liwoœci opcjonalnego wykorzystania wariantów produkcyjnych w odniesieniu do zmieniaj¹cej siê sytuacji rynkowej oraz dalszego rozwoju projektów inwestycyjnych.
BROWN COAL DEPOSITS MANAGEMENT WITH RESPECT OF USING THE TECHNOLOGIES PRODUCING OTHER ENERGY SOURCES
K e y w o r d s Brown coal, deposits development, technologies, energy sources
A b s t r a c t
The paper presents the issues of management the domestic brown coal deposit with respect of introducing clean technologies processing the solid fuel into the other energy sources. The degree of brown coal de- posits prospection, areas of occurrence and basic properties of brown coal taken into consideration in their classification.
With reference to recent research studies, the ranking of brown coal deposit with the evaluation criteria used, is presented. Additionally the rules of reserves calculation are described. It was indicated, that the binding economic criteria were prepared for open pit extraction, which is currently the only mining method, what in the great extend limits their usage in the projects assuming other method of extraction including the innovative ones.
The brown coal processing methods using clean technologies are described with their evaluation from the point of industrial utilization. For some projects we invoked the evaluations of other projects implemented in other countries. It was pointed out on possibilities of optional utilization of different methods depending on changing market conditions as well as further development of investment projects.
