Węgiel na czysto

Wkrótce należy spodziewać się spadku znaczenia węgla jako paliwa dla polskiej energetyki. Ten węgiel, z którego jeszcze zrobimy użytek, musi być wykorzystywany w sposób znacznie mniej uciążliwy dla środowiska.

Ważnym, ale w Polsce niedocenianym wydarzeniem było uruchomienie w niemieckiej elektrowni Schwarze Pumpe instalacji do wychwytywania i magazynowania dwutlenku węgla (CCS – z ang. Carbon Capture and Storage) przez szwedzki koncern Vattenfall. Technologia CCS jest jednym z rozwiązań mających zapewnić węglowi przyszłość.

Most do przyszłości
– Węgiel jest jednym z podstawowych surowców energetycznych wykorzystywanych obecnie. Ważną rolę będzie pełnił także w przyszłości. Musimy pamiętać o tym, że paliwa kopalne jeszcze przez długi czas pozostaną niezbędnym źródłem służącym do wytwarzania energii, nie tylko dla krajów rozwijających się, takich jak Indie i Chiny, lecz również dla uprzemysłowionych krajów Europy i tak naprawdę dla całego świata – ocenia Tuomo Hatakka, dyrektor naczelny Vattenfall Europe.

Hatakka zwraca uwagę, że przed sektorem paliwowo-energetycznym stoi wielkie wyzwanie, jakim jest przekształcenie obecnego systemu dostaw energii w taki sposób, aby był on bardziej zrównoważony i przyjazny dla klimatu. Podejmując tego typu działania należy pamiętać jednak o tym, że ceny energii muszą pozostawać na odpowiednim – akceptowalnym przez klientów – poziomie, co oznacza, że nie powinny gwałtownie rosnąć. Przyszłość energetyki Hatakka widzi w rozwoju nowych technologii pozwalających na efektywną produkcję energii elektrycznej i cieplnej, zarówno w sposób konwencjonalny, jak i z użyciem odnawialnych źródeł energii, które – przynajmniej na razie – są droższe od technologii tradycyjnych.
– Technologia CCS umożliwia szybkie i znaczne zmniejszenie emisji dwutlenku węgla. Powinna ona stanowić swoisty most łączący nas z okresem, gdy w sposób skuteczny będzie można trwale korzystać z dostaw energii ze źródeł odnawialnych po odpowiedniej cenie – twierdzi Tuomo Hatakka.

Co się robi w Polsce?
W Polsce, gdzie ponad 90 proc. energii elektrycznej produkuje się z węgla kamiennego i brunatnego – co jest unikatowym wskaźnikiem w skali Unii Europejskiej – o rozwoju czystych technologii węglowych wciąż więcej się mówi, niż robi. Przedstawiciele elektrowni zapewniają jednak, że stopniowo wprowadzane są do polskiej energetyki nowoczesne technologie.
– Najlepsze do wykorzystania technologie węglowe, które są obecnie dostępne w skali przemysłowej, to tzw. technologie nadkrytyczne. Rozwiązanie takie wykorzystaliśmy w budowanym właśnie bloku o mocy 460 MW w Elektrowni Łagisza w Będzinie – mówi Stanisław Tokarski, wiceprezes Zarządu Tauron Polska Energia.

Tokarski wskazuje, że duże nadzieje wiąże się co prawda z rozwojem technologii supernadkrytycznych, ale w rzeczywistości trzeba będzie wcześniej pokonać problemy związane z opracowaniem odpowiednich, zupełnie nowych, materiałów wykorzystywanych do budowy nowych elektrowni. Nowe materiały będą musiały wytrzymać reżim pracy przy dużo wyższej temperaturze i ciśnieniu, a przy okazji ich cena musi być na tyle niska, aby można je było zastosować w skali przemysłowej.
– W perspektywie najbliższych kilku lat są bardzo małe szanse na to, aby na skalę przemysłową zastosować także technologię CCS. W Polsce przygotowywane są obecnie dwa projekty w ramach programu demonstracyjnego – twierdzi Stanisław Tokarski.
Jednym z nich jest instalacja CCS dla bloku o mocy 800 MW w elektrowni Bełchatów, a drugim - elektrownia poligeneracyjna, realizowana wspólnie przez Południowy Koncern Energetyczny (z grupy Tauron) i Zakłady Azotowe Kędzierzyn.

Według wiceprezesa Tauronu, podstawowym ryzykiem inwestycyjnym, z jakim trzeba będzie się zmierzyć, jest niepewność związana z uzyskaniem pozwolenia na budowę nowych bloków węglowych w świetle proponowanych obecnie zapisów dyrektyw ETS (o europejskim systemie handlu emisjami) oraz CCS (art. 32 projektowanej dyrektywy ws. CCS).

– Kluczowe jest zobowiązanie inwestora wyłącznie do umożliwienia w przyszłości wychwycenia CO2, jednak bez konieczności wskazywania miejsca jego składowania – wyjaśnia Stanisław Tokarski.
Jego zdaniem większe oczekiwania pokładane są raczej nie w technologiach post- combustion (po spaleniu węgla – przyp. red.), ale pre-combustion (przed spaleniem węgla – przyp.red.), które w mniejszym stopniu obniżają sprawność elektrowni oraz jej konkurencyjność. Jednym z rozwiązań tego typu będzie właśnie projekt elektrowni poligeneracyjnej w Blachowni, opierającej się na zgazowaniu węgla i wychwytywaniu CO2.

Priorytet rządu?
Wydaje się, że rozwój technologii czystego węgla i ich praktyczne zastosowanie jest jednym z priorytetów Waldemara Pawlaka, wicepremiera, ministra gospodarki, który wielokrotnie przypominał, że według prognoz Międzynarodowej Agencji Energetycznej węgiel będzie odgrywał coraz większą rolę w światowej energetyce. Jego zdaniem są to okoliczności wskazujące na konieczność tworzenia jak najlepszych warunków do rozwoju czystych technologii przetwarzania węgla.

Zdaniem Pawlaka w Polsce możliwe są do zastosowania m.in. rozwiązania amerykańskie, dotyczące gazyfikacji węgla i produkcji wodoru, a także redukcji CO2 metodami chemicznymi.
– Perspektywicznym rozwiązaniem mogą okazać się również ogniwa paliwowe. Umożliwią one podniesienie efektywności produkcji energii nawet o 80 proc. oraz wyraźnie zredukują emisję CO2 – powiedział Waldemar Pawlak.
Deklaracje premiera Pawlaka znalazły przełożenie na odpowiednie zapisy w projekcie „Polityki energetycznej Polski do roku 2030” przedstawionym przez Ministerstwo Gospodarki na początku września. Wśród najważniejszych kierunków polityki energetycznej znalazło się także ograniczenie oddziaływania energetyki na środowisko. Jako jedno z głównych działań w tym zakresie MG proponuje m.in. wprowadzenie dopuszczalnych produktowych wskaźników emisji, pozwalających osiągnąć ustalone poziomy emisji SO2 i NOx, wprowadzenie standardów obniżających wielkość emisji CO2 na jednostkę energii elektrycznej o 20 proc. oraz preferowanie skojarzonego wytwarzania energii jako technologii zalecanej przy budowie nowych mocy wytwórczych.

Ponadto Ministerstwo Gospodarki chce wprowadzenia standardów budowy nowych elektrowni w systemie przygotowania do wychwytywania CO2, planuje również aktywny udział w realizacji inicjatywy Komisji Europejskiej, która polega na budowie obiektów demonstracyjnych dużej skali wykorzystujących technologie CCS. Komisja Europejska planuje stworzenie Programu Flagowego składającego się z 10–12 instalacji demonstracyjnych CCS w Unii Europejskiej. Jego celem będzie zademonstrowanie technologii CCS na skalę przemysłową. Polska będzie zabiegać, aby jedna lub dwie instalacje tego typu zostały zrealizowane na terenie naszego kraju i włączone do programu UE. Ponadto określone mają zostać krajowe możliwości magazynowania dwutlenku węgla.

Jak zapowiada Ministerstwo Gospodarki, analizy możliwości wykorzystania w Polsce nowych technologii produkcji energii elektrycznej, które zostaną przeprowadzone w 2009 roku, będą brały pod uwagę koszty tych technologii, możliwość ich komercyjnego zastosowania przed rokiem 2030, miejsca przyłączenia do systemu elektroenergetycznego, ewentualne koszty rozbudowy sieci i wpływ na bilans energetyczny kraju.


Węgiel to nie wszystko
W projekcie „Polityki energetycznej” zapisano, że istotnym elementem poprawy bezpieczeństwa energetycznego jest rozwój energetyki rozproszonej, wykorzystującej lokalne źródła energii, jak metan czy Odnawialne Źródła Energii (OZE). Program zachęt dla energetyki rozproszonej w postaci systemów wsparcia dla OZE i kogeneracji będzie skutkował znacznymi inwestycjami w energetykę rozproszoną – cena energii produkowanej z odnawialnych źródeł i w kogeneracji jest wyraźnie droższa, niż produkowanej z węgla.
W „Polityce energetycznej” zapisano także, że zostanie podjęta decyzja o wprowadzeniu w Polsce energetyki jądrowej. Ministerstwo Gospodarki zapowiada, że zlikwidowane zostaną takie przeszkody w rozwoju energetyki jądrowej, jak brak kadr i zaplecza do ich kształcenia, systemu prawnego pozwalającego budować elektrownie jądrowe, zaplecza naukowo-badawczego dla energetyki jądrowej oraz brak doświadczenia przemysłu w realizacji zamówień o klasie jakości wymaganej w przemyśle jądrowym.

Trzeba pamiętać, że równie ważnym jak rozwój technologii czystego węgla celem „Polityki energetycznej”, jest podniesienie efektywności energetycznej polskiej gospodarki. Celem Ministerstwa Gospodarki jest osiągnięcie zeroenergetycznego wzrostu gospodarczego, czyli rozwoju gospodarki bez wzrostu zapotrzebowania na energię pierwotną. Planowane jest jednocześnie obniżenie do 2030 roku energochłonności gospodarki w Polsce do poziomu krajów UE-15 z 2005 roku.
Gdyby udało się zrealizować te cele, mogłoby to oznaczać, że – biorąc pod uwagę rozwój odnawialnych źródeł energii, wzrost efektywności elektrowni i elektrociepłowni oraz (w dłuższej perspektywie) energetyki jądrowej – zapotrzebowanie na węgiel w Polsce mogłoby spadać. To jest wielce prawdopodobna alternatywa.

Jacek Sanocki

Słowniczek:
kogeneracja: (także skojarzona gospodarka energetyczna lub CHP – z ang. Combined Heat and Power) jest to proces technologiczny jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i użytkowej energii cieplnej w elektrociepłowni.

post-combustion capture: wychwytywanie dwutlenku węgla po procesie spalania, usuwanie CO2 ze spalin

pre-combustion capture: wychwytywanie CO2 przed procesem spalania - przemiany zwiazków wegla przed spaleniem

technologie z parametrami nadkrytycznymi: z użyciem tzw. pary nadkrytycznej (czyli pary wodnej powyżej jej ciśnienia krytycznego wynoszącego 221 barów). Elektrownie nadkrytyczne powstające w ostatnich latach w Europie wykorzystują parę przy 300 bar i 620 st. C i osiągają sprawność od 46 proc. do 48 proc.