fot: Bogdan Kułakowski
fot: Bogdan Kułakowski
- W żadnym wypadku nie prowadzimy badań dla badań. Wszystko, co robimy jest ukierunkowane na efekt gospodarczy, czyli wdrożenia. To możliwe, bo szybko włączamy do naszych projektów partnerów przemysłowych, pracując z nimi i dla nich – tłumaczy dyrektor gliwickiego Centrum Mechanizacji Górnictwa Komag, dr Andrzej Meder. Zapewnia, że w dzisiejszych realiach nikt – ani w firmie, ani w instytucie badawczo-rozwojowym - nie pozwoli na to, by gotowy projekt trafił do szuflady. Tym bardziej, że praca dla przemysłu to dziś także praca za jego pieniądze, wydawane nie po to, by wspomóc naukę, ale przede wszystkim po to, by osiągnąć efekt w przedsiębiorstwie.
- Górnictwo musi spełniać warunki strategii zrównoważonego rozwoju, czyli powinno być efektywne, bezpieczne i przyjazne środowisku. W tym kierunku prowadzone są nasze badania – przekonuje prof. Józef Dubiński, dyrektor Głównego Instytutu Górnictwa (GIG) w Katowicach - najstarszej i największej placówki naukowej związanej z branżą górniczą, dla której realizuje ok. 2,5 tys. różnych prac rocznie. Zaznacza przy tym, że spełnienie tych warunków wymaga zarówno innowacji i doskonalenia technologii dziś, jak i aktywnego tworzenia wizji przyszłości. Jedno i drugie to zadanie dla naukowców.
W środowisku współpracujących z górnictwem naukowców trudno byłoby znaleźć kogoś, kto hołubiłby tradycyjny podział na nauki ogólne i stosowane. W powszechnym rozumieniu te pierwsze to tomy teoretycznych analiz, drugie – opracowania nadające się do praktycznego wykorzystania. Szefowie górniczych instytutów przekonują, że dziś taki podział jest fałszywy. Bo po pierwsze, górnicza nauka od zawsze jest blisko praktyki; po drugie, bez tego, co dziś wydaje się jedynie teoretyczną wizją, za 20 lat trudno będzie budować praktyczne rozwiązania. Innymi słowy – nauka ma dziś nie tylko pomagać w tym, by w przemyśle było taniej, bezpieczniej i bardziej ekologicznie, ale i wspólnie z przemysłem budować przyszłość.
Magiczne słowo foresight
Między innymi dlatego naukowcy z GIG-u coraz częściej sięgają po foresight - narzędzie badawcze, polegające na aktywnym prognozowaniu przyszłości. Od klasycznych prognoz różni się tym, że próbuje wpłynąć na bieg wydarzeń - nie przewiduje przyszłości, ale tworzy jej wizję. Realizowane przez GIG projekty tego typu angażują setki naukowców z kilku śląskich uczelni oraz przedstawicieli przemysłu, administracji, samorządu i organizacji pozarządowych. Ich wyniki to podstawa wyznaczania kierunków dalszych badań, ale i praktyczna wskazówka dla władz i firm.
Na przykład opracowując foresight energetyczny dla Polski na najbliższe 25 lat naukowcy wyodrębnili wszystkie czynniki, które w tym czasie decydować będą o kształcie krajowej energetyki. Analiza dowiodła, że do 2030 roku podstawowym nośnikiem energii w Polsce pozostanie węgiel, a poszczególne rodzaje energetyki będą rozwijać się w miarę równomiernie. O tempie i kierunkach ich rozwoju zdecyduje głównie wysokość opłat za emisję dwutlenku węgla.
Inny foresight dotyczył kierunków i tempa rozwoju województwa śląskiego. Opracowanie potwierdziło, że będzie on zależeć głównie od technologii, na których oparta zostanie gospodarka regionu, oraz od jakości infrastruktury transportowej. Wnioski są zarazem praktycznymi wskazówkami zarówno dla badaczy jak i praktyków, jakie technologie należy rozwijać, by osiągnąć zamierzone efekty.
Czysty węgiel – polska specjalność
Tym, co w bliskiej przyszłości może zdeterminować kształt polskiej nauki górniczej, są technologie czystego węgla. Niezależnie od tego, jaki ostatecznie będzie dyskutowany właśnie unijny pakiet klimatyczno-energetyczny, od redukcji emisji dwutlenku węgla nie ma odwrotu. Propozycje unijnych regulacji są coraz bardziej restrykcyjne dla węgla jako surowca energetycznego. Możliwe do wdrożenia na przemysłową skalę tzw. zeroemisyjne technologie oraz badania w zakresie sekwestracji wychwytywania CO2, czyli jego wychwytywania i zatłaczania w podziemne struktury geologiczne, stają się potrzebą chwili. Polscy naukowcy przekonują, że mamy wszelkie dane ku temu, aby znaleźć się w światowej czołówce badań w tej dziedzinie.
Główny Instytut Górnictwa w Katowicach i Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla (IChPW) w Zabrzu wspólnie chcą stworzyć na Śląsku Centrum Czystych Technologii Węglowych. Do końca roku zapadnie ostateczna decyzja, czy projekt otrzyma 45 mln euro dofinansowania z unijnego programu „Innowacyjna Gospodarka”. Główne inwestycje związane z tym projektem to nowoczesne laboratoria badawcze oraz instalacje podziemnego i naziemnego zgazowania węgla. Na dokumentację i projekty obie placówki wyłożyły już kilka milionów złotych.
Projekt zakłada stworzenie nowoczesnych laboratoriów w Katowicach, stanowiska podziemnego zgazowania węgla w Wyrach koło Mikołowa - na terenie wchodzącej w skład GIG-u Kopalni Doświadczalnej „Barbara” - a także instalacji do spalania węgla w tlenie oraz zgazowania węgla na potrzeby przemysłu w Zabrzu. - Myślimy o stworzeniu instalacji doświadczalnej, nowatorskiej w skali międzynarodowej. Ma ona pomóc w opracowaniu technologii zgazowania węgla i biomasy dla zastosowań przemysłowych, w zakładach o zapotrzebowaniu 50-100 megawatów mocy. Miałoby to zastosowanie np. w przemyśle cementowym, szklarskim czy cegielniach – wyjaśnia dyrektor zabrzańskiego IChPW, dr Marek Ściążko.
Także w Zabrzu mają być prowadzone badania nad technologiami tzw. oxyspalania, czyli spalania węgla w tlenie. Głównym inwestycjom ma towarzyszyć rozbudowa całej infrastruktury badawczej. Dzięki temu śląski ośrodek stanie się centrum badawczym czystych technologii węglowych na skalę europejską. Uruchomienie doświadczalnych instalacji mogłoby nastąpić za ok. cztery lata.
Główny Instytut Górnictwa już dziś zajmuje się trudnym technologicznie tematem podziemnego zgazowania węgla. W zeszłym roku GIG rozpoczął realizację projektu finansowanego z Funduszu Badawczego Węgla i Stali, którego celem jest opracowanie technologii otrzymywania z węgla w złożu gazu bogatego w wodór. Prowadzi też doświadczenia w zakresie sekwestracji dwutlenku węgla. W Kaniowie niedaleko Czechowic-Dziedzic CO2 jest zatłaczany do niewybieranych pokładów węgla. Projekt ma m.in. dać odpowiedź na pytanie, jakie technologie w tym zakresie można w przyszłości zastosować w polskich warunkach.
W czerwcu GIG oraz IChPW podpisały memorandum o współpracy z Narodowym Laboratorium Technologii Energetycznych Departamentu Energii USA. To jedyna taka umowa podpisana przez tę amerykańską instytucję w Polsce. Polscy i amerykańscy naukowcy mają wspólnie podejmować m.in. problemy upłynniania i zgazowania (także podziemnego) węgla oraz współspalania go z innymi paliwami, a także doskonalić czyste technologie spalania tego surowca oraz badać możliwości wychwytywania i magazynowania CO2.
Stary i nowy świat maszyn
Choć czyste technologie węglowe niewątpliwie dla przyszłości górnictwa będą kluczowe, na jego teraźniejszość nie mają zasadniczego wpływu. Praktycy raczej zastanawiają się nad tym, jak pożenić ze sobą różne typy obudowy zmechanizowanej w chodniku, jaki zastosować system zraszania w kombajnie by zmniejszyć ryzyko wybuchu metanu i jak sprawić, by tańszy i szybszy był np. podziemny transport. No i jeszcze, a może przede wszystkim, skąd wziąć na to wszystko pieniądze. Pierwsza grupa zagadnień to domena nauki górniczej. O pieniądze górnicze firmy muszą martwić się same.
- Naszymi klientami są zarówno producenci maszyn i urządzeń górniczych, jak i spółki węglowe. To dwa różne światy. Pierwsi, po prywatyzacji i konsolidacji, niesamowicie się dziś rozwijają, inwestują w innowacje, tworzą własne zaplecze badawcze, eksportują na najbardziej wymagające rynki. Drudzy wiedzą, jakie efekty mogliby osiągnąć stosując nowe rozwiązania, ale nie są w stanie w nie zainwestować. Efekt jest taki, że nasze maszyny i urządzenia górnicze są na światowym poziomie, ale w stosowaniu ich w krajowym górnictwie są duże zaległości - ocenia dyrektor Andrzej Meder z Komagu.
Tę ocenę potwierdza prof. Dubiński. - Wiemy dobrze, że polskie kopalnie borykają się z wieloma problemami różnej natury. By górnictwo mogło być konkurencyjne na globalnym rynku producentów węgla, by było bezpieczne, przyjazne środowisku i ludziom, musi wyraźnie więcej inwestować w te obszary. Musi być bardziej chłonne na nowe, innowacyjne rozwiązania, które będą zmieniać jego wizerunek – uważa dyrektor GIG-u i podaje przykłady praktycznych badań, których efekty mają pomóc górnictwu w zwiększeniu konkurencyjności.
Naukowcy z instytutu badają np. możliwości mniejszego wykorzystywania stali w górnictwie. Drożejąca stal w ostatnich latach znacząco powiększyła koszty spółek węglowych. Projekt GIG-u ma odpowiedzieć na pytanie, czy i w jakim zakresie w kopalniach można wykorzystać inne materiały o podobnych właściwościach, a nawet bardziej trwałe.
Innym przykładem są badania dotyczące bardziej efektywnego wybierania węgla w trudnych, nieregularnych partiach pokładów, niekoniecznie systemem ścianowym. Jednak bodaj najbardziej rozwiniętą dziedziną są badania nad zwiększeniem bezpieczeństwa pracy górników.
Po pierwsze biezpiecznie
Sugestiami dla instytucji związanych z nauką górniczą kończą się bodaj wszystkie raporty specjalnych komisji Wyższego Urzędu Górniczego w Katowicach, badających przyczyny wypadków w kopalniach. Eksperci wskazują, co można usprawnić i udoskonalić, by w przyszłości zmniejszyć ryzyko katastrofy. - Te powypadkowe zalecenia dla instytucji naukowych są co najmniej równie ważne, jak ustalenia dotyczące przebiegu wypadku i jego przyczyn – przekonuje prezes WUG, dr inż. Piotr Buchwald. – Bezpieczeństwo w górnictwie wymaga ciągłego kształtowania. Dotyczy to zarówno kultury pracy, jak i wdrażania coraz to lepszych i bezpieczniejszych rozwiązań.
Niemal nigdy jednak nie jest tak, by z zaleceń WUG naukowcy dowiadywali się o problemie, który powinni rozwiązać. Często prace – rozpoczęte z inicjatywy samych naukowców lub ich górniczych partnerów - są już w toku albo wręcz czekają na wdrożenie. Gdy takie postulaty znajdą się w powypadkowym raporcie, sprawy nabierają przyspieszenia. Tak było np. kilka lat temu po zapaleniu się metanu w kopalni „Pniówek”. Otworzyło to drogę wynalezionemu w Komagu nowemu systemowi zraszania kombajnów ścianowych. Dziś w niektórych kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej stosowany jest unikatowy system zraszania wodno-powietrznego, który lepiej rozrzedza metan i zapobiega jego zapaleniu od iskier, mogących powstać w trakcie urabiania węgla.
Także Komag stara się o unijne pieniądze na rozwój bazy badawczej. Kosztem ok. 7 mln zł chce unowocześnić swoje laboratoria. Wśród ok. 800 realizowanych rocznie projektów, nad którymi pracują gliwiccy konstruktorzy, jest m.in. stworzenie hybrydowego napędu dla podziemnego transportu. Kolejki spalinowo-elektryczne mogą być bardziej efektywne od obecnie stosowanych, a przede wszystkim bardziej ekologiczne. Projekt jest bardzo obiecujący, ale wymaga jeszcze wielu badań.
- Postęp technologiczny w górnictwie to nie skok, a ciągły proces; nie rewolucja, a metoda małych kroków prowadzących jednak do zmiany jakościowej. Przyszłość w tej branży to z całą pewnością odsunięcie górników od zagrożeń, a więc bezzałogowe ściany, sztuczna inteligencja do sterowania maszyn i urządzeń, postępująca automatyzacja – wylicza dyr. Meder – Tempo, w jakim ta wizja stanie się rzeczywistością, zależy w równiej mierze od naukowców, jak tego, na ile górnicze firmy będą w stanie inwestować w innowacje i nowe technologie. W nas zawsze znajdą partnera.
Tekst: MAREK BŁOŃSKI
Autor jest dziennikarzem Polskiej Agencji Prasowej
