Nowa szansa dla węgla

Chiny już przetwarzają na gaz i paliwa aż 200 mln ton węgla rocznie. Na takie jego zastosowanie stawiają też RPA i Japonia. Jest tylko kwestią czasu, że za ich przykładem pójdzie Polska.

Jednym z głównych surowców do produkcji nawozów azotowych jest gaz. Na świecie 40 proc. tych nawozów wytwarza się, korzystając z tzw. gazu syntezowego, produkowanego z węgla. Dzieje się tak głównie za sprawą Chin, które są światowym liderem w przetwarzaniu węgla na gaz, na inne surowce chemiczne i na paliwa ciekłe. Państwo Środka postawiło na tę technologię, bo ma duże złoża węgla, a zdecydowanie zbyt małe – jak na swoje potrzeby – ropy i gazu.

Przetwarzanie węgla na gaz i paliwa jest więc dla niego sposobem na zmniejszenie importu obu tych surowców. – Polska powinna iść w tym samym kierunku – mówi prof. Marek Ściążko, główny specjalista Centrum Energetyki Akademii Górniczo-Hutniczej i wieloletni szef Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu.

Innym przykładem jest RPA. Jeden z największych, tamtejszych koncernów, notowana na nowojorskiej giełdzie i zatrudniająca 30 tys. osób firma SASOL, przetwarza kilkadziesiąt milionów ton węgla rocznie na paliwa oraz na surowce chemiczne. I jest to jej podstawowy biznes.


AFP

Wyścig na wydajność

Generalnie rzec ujmując, istniejące dziś na świecie instalacje zgazowywania i przeróbki chemicznej węgla przetwarzają go przede wszystkim na surowce dla przemysłu chemicznego i petrochemicznego. Choć jeszcze w latach 90. XX w. wydawało się, że będzie inaczej, że wytwarzany z węgla gaz syntezowy będzie służył głównie do produkcji energii elektrycznej. Zachodnie koncerny, takie jak Shell, Siemens czy General Electric, stworzyły wtedy specjalne działy, mające zająć się opracowywaniem technologii w tej dziedzinie.

Na co liczyły? Ówczesne elektrownie węglowe miały niską, nieprzekraczającą 40 proc., tzw. sprawność energetyczną (wskaźnik określający, ile z zawartej w węglu energii przetwarza się w elektrowni na prąd, a jaką jej część się marnuje, w postaci ciepła – np. gorących spalin uchodzących przez kominy czy spuszczanej do rzek gorącej wody pochodzącej z chłodzenia bloków). Dużo większą wartość wskaźnika sprawności mają elektrownie gazowe.

Zakładano, że jeśli węgiel przetworzy się na gaz, to oparte na takim surowcu elektrownie będą dużo bardziej wydajne od tradycyjnych „węglówek”. W Europie powstały wówczas dwie elektrownie, w Hiszpanii i Holandii, produkujące energię elektryczną z gazu wytwarzanego z węgla. Takie instalacje wybudowano też w Stanach Zjednoczonych.

Życie zweryfikowało jednak te założenia. Okazało się bowiem, że technologie stosowane w klasycznych elektrowniach węglowych zostały tak udoskonalone, że zaczęły one osiągać dużo wyższą niż dotąd sprawność energetyczną. Większą nawet niż bloki opalane gazem z węgla (dziś elektrownie węglowe na tzw. parametry nadkrytyczne osiągają sprawność dochodzącą do 49 proc.).

Dzieje się tak, bo sam proces zgazowywania węgla pochłania dużą część zawartej w nim energii. Dwie europejskie elektrownie na gaz z węgla zostały zamknięte, a w Stanach Zjednoczonych przestano budować kolejne.

Wodorowa szansa JSW

Nie znaczy to jednak, że produkcja energii elektrycznej z tego surowca nie ma przyszłości. W Japonii, która tak samo, jak Chiny, ma spore złoża węgla, ale brakuje jej ropy i gazu, funkcjonuje pilotażowa elektrownia, wykorzystująca gaz wytwarzany z węgla. I nikt nie zamierza jej tam likwidować. Wręcz przeciwnie, Japończycy chcą rozwijać i udoskonalać tę technologię.

Dlaczego? Rząd Kraju Kwitnącej Wiśni, jak i zarząd japońskiej Toyoty, największego koncernu motoryzacyjnego świata – uważają, że paliwem, które w przyszłości zastąpi benzynę i olej napędowy, będzie wodór. Japonia uruchomiła wielki rządowy program, którego celem jest budowa stacji tankowania wodoru i rozwój technologii silników na wodór. Tymczasem gaz uzyskiwany z węgla to mieszanina wodoru i tlenku węgla. Instalacje zgazowania węgla, wytwarzające ten pierwiastek, które są połączone z ogniwami paliwowymi, produkują prąd ze sprawnością energetyczną rzędu 60-65 proc.

Czyli zdecydowanie wyższą niż osiąganą w najnowocześniejszych elektrowniach węglowych. Na świecie testowane są już pierwsze pilotażowe instalacje oparte na tej technologii. Mają one na razie niewielką moc, rzędu 1 megawata, ale zdaniem ekspertów w ciągu dekady zaczną powstawać tego typu instalacje o mocy kilkudziesięciu megawatów.

W dobie szybkiego rozwoju energetyki rozproszonej, małych, lokalnych elektrowni, taka wielkość w zupełności wystarczy, by postawić na to rozwiązanie.

Japończycy myślą o rozwijaniu jeszcze jednej nowatorskiej metody produkcji energii z węgla: produkcji wodoru z gazu koksowniczego. Gaz koksowniczy, który jest produktem ubocznym w koksowniach, zawiera aż 60 proc. wodoru. W koksowni z każdego miliona ton węgla powstaje – oprócz oczywiście koksu – taka ilość gazu koksowniczego, że da się z niej uzyskać 8 mln kg wodoru. Na jednym kilogramie tego pierwiastka przejeżdża się 150 km.

W polskich koksowniach przerabia się rocznie 12-14 mln ton węgla koksującego, a więc powstaje w nich tyle gazu, że można byłoby z niego wytworzyć 100-110 mln kg wodoru. Jeśli założyć, że przeciętne auto do przejechania 150 km potrzebuje 10 litrów benzyny czy oleju napędowego, to te 100 mln ton wodoru jest odpowiednikiem 1,5 mld litrów tradycyjnego paliwa.

Gdybyśmy więc zaczęli produkować wodór z gazu koksowniczego, moglibyśmy znacząco obniżyć import ropy, którą w zdecydowanej większości kupujemy dziś w Rosji. To nie jest tylko czysta teoria, Toyota już prowadzi rozmowy z Jastrzębską Spółką Węglową – wydobywającą węgiel koksujący i produkującą z niego koks – na temat wykorzystania gazu koksowniczego do produkcji wodoru.

Wodór ma przyszłość?

Wodór ma przyszłość? /AFP

Gaz zabija gaz

Jednak najbardziej zaawansowanym polskim projektem, mającym na celu przetwarzanie węgla na gaz lub inne surowce, jest planowana instalacja zgazowywania węgla przy Zakładach Azotowych Kędzierzyn, należących do państwowej Grupy Azoty. Ma to być wspólna inwestycja Azotów i energetycznej Grupy Tauron, też kontrolowanej przez państwo. W tej instalacji będzie przerabiać się milion ton węgla rocznie, a wytwarzany z niego gaz będzie wykorzystywany do produkcji nawozów. Jednak choć planuje się ją od lat, to budowa wciąż nie rusza, mimo że wykonane dotąd analizy dowiodły, że będzie ona opłacalna. Władze Azotów i Tauronu powiedziały ostatnio, że muszą jeszcze dokonać dodatkowych, bardziej dokładnych analiz, zanim rozpoczną inwestycję. To oznacza, że jej rozpoczęcie może wciąż odwlekać się w nieskończoność.

Z czego to wynika? Przyczyny są dwie. Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo (PGNiG) do końca 2022 r. jest uwiązane kontraktem z Gazpromem (podpisanym w 2010 r. przez rząd PO-PSL), który zobowiązuje je odbierania w tym okresie określonej ilości gazu. To samo dotyczy kontraktu z Katarem (też podpisanego przez poprzedni rząd) – na dostawy gazu skroplonego do terminalu LNG w Świnoujściu.

Niebawem dojdą do tego kontrakty na odbiór gazu z planowanego gazociągu, mającego dostarczać gaz do Polski z Norwegii (by jego budowa ruszyła, inwestor musi mieć pewność, że przesyłany nim gaz będzie miał kto kupować). Tymczasem z samego kontraktu z Gazpromem i Katarem mamy już – uwzględniając krajowe wydobycie (4 mld m sześc. rocznie) – więcej gazu, niż go zużywamy. To – w połączeniu z wymuszoną przez unijne regulacje liberalizacją rynku gazu – skłania PGNiG do obniżania cen tego surowca, szczególnie dla jego głównych odbiorców. Zaś największym kupcem gazu w Polsce jest Grupa Azoty. Taka polityka cenowa PGNiG zniechęca Azoty do budowy instalacji zgazowywania węgla w Kędzierzynie.

Drugi powód odwlekania tej inwestycji to ryzyko związane z budową pierwszej w kraju tego typu instalacji. Budując ją, będziemy dopiero tego się uczyć, co istotnie zwiększa ryzyko inwestycji. Dlatego zarząd Grupy Azoty nie raz dawał do zrozumienia, że przydałoby się przy takiej inwestycji wsparcie finansowe państwa. Wsparcie obniżające jej ryzyko. – Żadne przepisy, w tym unijne, tego nie zabraniają – mówi prof. Marek Ściążko z AGH.

Przeprośmy się z węglem

Mimo to ani poprzedni rząd (PO-PSL), ani obecny nie kwapi się do udzielenia takiego wsparcia. Dlaczego? Odpowiedź padła już wyżej. Państwowy koncern PGNiG zakontraktował bardzo dużo gazu za granicą i komuś musi go sprzedać. Grupa Azoty jest jego największym klientem. Na przemysł chemiczny przypada ponad 15 proc. krajowego zużycia gazu, z czego zdecydowaną większość stanowi surowiec kupowany przez Azoty. Tylko instalacja zgazowania węgla w Kędzierzynie zmniejszyłaby jej zapotrzebowanie na gaz o 1/7. Z drugiej strony gdyby Grupa Azoty zastąpiła gaz ziemny surowcem produkowanym z węgla, zużywałaby na ten cel 7 mln ton „czarnego złota” rocznie.

Zamiast instalacji zgazowywania przy zakładach azotowych Ministerstwo Energii forsuje od kilku miesięcy budowę elektrowni, które produkowałyby prąd z gazu wytwarzanego z węgla.

Pierwsza taka elektrownia ma stanąć przy kopalni „Bogdanka”. Prof. Marek Ściążko, jeden z najlepszych w Polsce ekspertów w tej dziedzinie, twierdzi, że to błędne podejście. Że dużo bardziej opłacałoby się budować instalacje zgazowywania węgla na potrzeby przemysłu azotowego. I dlatego to od nich powinniśmy zacząć. Tym bardziej, że koszty wytwarzania gazu z węgla i wykorzystywania go na cele energetyczne bardzo podnosi unijna polityka klimatyczna.

Gaz syntezowy zawiera sporo tlenku węgla. Jego spalaniu towarzyszy więc emisja CO2, za którą w UE trzeba słono płacić. Ale jest ona jednak dużo mniejsza – przy zastosowaniu tej technologii – niż w klasycznych elektrowniach węglowych.

Tak czy owak przetwarzanie węgla na gaz czy paliwo ma u nas przyszłość.

W Polsce zużycie gazu ziemnego rośnie, co oznacza, że musimy go coraz więcej importować. Bo krajowe wydobycie tego surowca nie wzrasta. Większy import oznacza jednak, że gaz będzie u nas drożał (przy malejącym udziale w zużyciu tańszego od importowanego krajowego surowca).

Z czasem zacznie też drożeć na świecie, bo szybko wzrasta globalny popyt na ten surowiec. M.in. dlatego, że w wielu krajach zaczyna się zastępować nim węgiel. Czeka nas też stopniowy wzrost cen ropy. Najtańsze w wydobyciu, najpłytsze złoża tego surowca zaczynają się wyczerpywać. Trzeba więc sięgać po te głębsze i trudniej dostępne, ale to oznacza duży wzrost kosztów wydobycia.

Polska, która jest skazana na import gazu i ropy, może i powinna zastępować je gazem i paliwami ciekłymi produkowanymi z węgla. Tym bardziej, że mamy bardzo duże złoża tego surowca. Zachód pokochał odnawialne źródła energii, ale według prognoz ekspertów jeszcze przez dziesiątki lat nie zastąpią one kopalnych surowców energetycznych i będą tylko ich uzupełnieniem. Przyjdzie więc jeszcze czas, że z węglem przeproszą się nawet te kraje zachodnie, które – choć brak im większych zasobów ropy i gazu, ale mają spore złoża „czarnego złota” – stawiają na nim dziś krzyżyk. Węgiel ma wciąż przyszłość!

Mariusz Kądziołka

Znalezione obrazy dla zapytania logo gazeta bankowa

Znalezione obrazy dla zapytania logo interia

Udostępnij Artykuł