Skroplony gaz ziemny (LNG) z metanu pozyskiwanego z nieczynnych kopalń - projekt badawczy w programie US EPA M2M - Stanisław HŁAWICZKA Seminarium NFOŚiGW, Warszawa, 29 październik 2009

gaz cieplarniany o potencjale cieplarnianym 21 razy większym niż CO2 średnia zawartość tego gazu w atmosferze wynosi 1,7 ppm ( w ciągu minionych 200 lat wzrosła ponad dwukrotnie)

Struktura zużycia paliw w Polsce na wytwarzanie energii pierwotnej (2007) paliwa gazowe 13% [%] dane: GUS,2008

Prognozowana struktura [%] pokrycia krajowego zapotrzebowania na gaz ziemny w roku 2014 Źródło: PGNiG, Gaz-System,2009

P o l s k a Przewidywany wzrost zapotrzebowania na energię + 21% Przewidywany wzrost zapotrzebowania na energię 97.8 Mtoe 118.5 Mtoe Przewidywane zmiany na nośniki energii w okresie lat 2006 - 2030 dane: Ministerstwo Gospodarki, 2008 P o l s k a 2006 2030

Krajowa struktura emisji metanu (2005) • emisja ogółem - 46.5 MMTCO2e • z kopalń węgla - 11.2 MMTCO2e (MMTCO2e – równoważnik miliona ton CO2) dane: 2006 USEPA Report: Global Anthropogenic Non-CO2 Greenhouse Gas Emissions:1990-2020

P o l a n d M e t h a n e – to - LNG US Environment Protection Agency Methane2Market Partnership Programme P o l a n d M e t h a n e – to - LNG Żory Coal Mine Project polski tytuł Projektu: Wykorzystanie metanu z nieczynnej KWK Zory do otrzymywania skroplonego gazu ziemnego (LNG) do celów rynkowych

Instytucje zaangażowane w realizację Projektu: koordynator Projektu współwykonawcy

Cel projektu(1) cel nadrzędny: Promocja pozyskiwania metanu pochodzącego z dotychczas nie wykorzystywanych rodzajów źródeł (nieczynnych kopalń węgla kamiennego) i ocena ekonomicznie uzasadnionych możliwości jego praktycznego zastosowania w warunkach Polski

Cel projektu(2) cele szczegółowe: ⇒ Pozyskanie metanu z nieczynnej kopalni (KWK Żory) oraz ocena ekonomiczna i ekologiczna tego procesu ⇒ Ocena ekonomiczna i ekologiczna procesu otrzymywania skroplonego metanu jako paliwa alternatywnego ⇒ Analiza praktycznych możliwości zastosowania skroplonego metanu w warunkach polskich ⇒ Przeprowadzenie studium przypadku (case study) praktycznego zastosowania skroplonego metanu jako paliwa dla celów energetycznych i paliwa w komunikacji

Definicja skroplonego gazu ziemnego (LNG) ⇨ wg Norma Europejska EN 1160:1996 bezbarwny płyn w stanie ciekłym, w którym dominującym składnikiem jest metan; może zawierać niewielkie ilości etanu, propanu, azotu lub inne składniki występujące zwykle w gazie ziemnym ⇨ wg Polska Norma PN-EN 1160:2008 tekst jak wyżej, lecz uzupełniony o stwierdzenie: LNG powinien zawierać więcej niż 75% metanu, a zawartość azotu powinna być mniejsza niż 5%

Inne niż LNG paliwa typu przetworzone gazowe węglowodory sprężony gaz ziemny (CNG – compressed natural gas); wada - mała gęstość zmagazynowanej energii w jednostce objętości gaz płynny propan-butan (LPG - liquified petroleum gas) - w temp. otoczenia można przechowywać w stanie ciekłym pod niskim ciśnieniem; mniej bezpieczny w użytkowaniu

Cechy skroplonego gazu ziemnego (LNG) ⇨ w przestrzeni otwartej LNG i jego opary nie mają właściwości wybuchowych, jest bezwonny, nietoksyczny ⇨ nie miesza się z wodą czy podłożem lecz wyparowuje do powietrza ⇨ podczas skraplania metanu do LNG: • objętość redukuje się około 600 razy, czyli: - z 1 m3 LNG można uzyskać 584 m3 gazu możliwego do przesyłu w sieci - z 1 tony LNG otrzymujemy 1380 m3 gazu sieciowego co czyni go wygodniejszym podczas transportu i magazynowania

Dlaczego skraplać metan z kopalń do LNG? Z uwagi na ograniczone zasoby tego gazu w pojedynczej kopalni zwykle nie opłaca się budowanie rurociągów mających transportować metan na większe odległości. W sąsiedztwie kopalń buduje się przenośne instalacje do produkcji LNG i taki metan może być transportowany nawet do odległych miejsc jego wykorzystania.

Zalety praktycznego wykorzystania LNG Elastyczność dostaw – -pokrywa szczytowe zapotrzebowanie na paliwo -umożliwia wykonanie doraźnych zakupów z uwagi na łatwą możliwość transportu; Ekonomia (w odniesieniu do gazu ziemnego) – -niższe koszty transportu -mniejsze objętości magazynowania (600 razy mniejsza objętość) -doraźny wybór dostawcy (brak niebezpieczeństwa szantażu cenowego); Wpływ na środowisko – -najniższa emisja zanieczyszczeń w porównaniu ze wszystkimi paliwami kopalnymi -gdy wyciek to w całości odparowuje (brak wpływu na gleby i wody powierzchniowe oraz gruntowe w odróżnieniu od ropy i LPG) -brak właściwości toksycznych i korozyjnych

Skala światowej produkcji LNG(1): - światowy rynek LNG wzrasta rocznie o 7%, to jest o ok. 95 mln ton - do roku 2015 LNG stanowić będzie 15% globalnego zużycia gazu

Skala światowej produkcji LNG(2): - zapotrzebowanie na gaz płynny rośnie 4-5 razy szybciej niż na ropę - za 3 lata podwoi się europejski potencjał produkcji LNG

Co jest problemem przy skraplaniu metanu: - konieczność oczyszczania do takiego stopnia czystości aby możliwe było jego skroplenie do LNG (usunięcie: CO2 , azotu, propanu, butanu, wilgoci, helu, rtęci i inne) - zużycie energii (do sprężania i schłodzenia gazu do -163°C)

Umowa na sprzedaż i dostawy LNG z Kataru do Polski: LNG z Kataru jako sposób na dywersyfikację dostaw gazu do Polski Umowa na sprzedaż i dostawy LNG z Kataru do Polski:      • dostawy 1 mln ton LNG rocznie (ok. 1,5 mld m3) przez okres 20 lat od 2014 roku,      • miejsce dostaw - terminal LNG w Świnoujściu, który musi być gotowy w roku 2014,    • dostawy przy użyciu statków typu Q-flex, umożliwiających jednorazowo transport ok. 217 000 m3 gazu.

Odwiert do nieczynnej kopalni Żory lokalizacja miejsca odwiertu

Odwiert do nieczynnej kopalni Żory rurowanie odwiertu 10 m 50 m Ø = 457 mm • Ø = 168 mm 145 m - 209 m

Odwiert do nieczynnej kopalni Żory etap wykonania odwiertu(1)

Odwiert do nieczynnej kopalni Żory etap wykonania odwiertu(2)

Odwiert do nieczynnej kopalni Żory po zakończeniu wiercenia Ciśnienie [ mm Hg ] Wydajność przypływu powietrza atmosferyczne na wylocie wiertni [ m3 / min ] 729 699 ok.19

Prace na odwiercie do nieczynnej kopalni Żory montaż urządzeń

Prace na odwiercie do nieczynnej kopalni Żory pobór prób gazu

właściwej fazy poboru prób gazu Wyniki analiz właściwej fazy poboru prób gazu % zawartość metanu ciśnienie atmosferyczne [hPa] %(obj.) zaw. CO2  1,7 %(obj.) zaw. O2  0,05

Analiza możliwości wykorzystania LNG w lokomotywach Lokomotywa 7448P

Docelowa forma zagospodarowania odwiertu