Gaz z węgla

Przy okazji kolejnych kryzysów gazowych, temat gazu z węgla pojawia się jak królik w magicznym cylindrze. Niestety, kiedy sprawa schodzi z czołówek, temat znika. A szkoda. W Polsce ponad 60 proc. energii uzyskuje się z węgla, a jego udział w produkcji energii elektrycznej wynosi aż 90 proc. Od czasu do czasu pojawia się w telewizji jakiś ekologiczny poczciwiec, zwykle na tle starego młyna wodnego czy nowoczesnego wiatraka, przekonując, że lada moment zrezygnujemy z tego węglowego brudasa i będziemy korzystać wyłącznie z ekologicznej energii.

– jak mówił Cześnik w „Zemście”. W polskich elektrowniach urządzenia prądotwórcze mają łączną moc ponad 30 000 MW, a zapotrzebowanie mocy w szczycie już obecnie przekracza 24 000 MW, i stale rośnie. Jeszcze długo żadne odnawialne źródła energii takich mocy nam nie zapewnią. Światowe rozpoznane zasoby paliw kopalnych wskazują, że 70 proc. energii zmagazynowane jest w węglu.

Świat nieśmiało, bo to niepoprawne politycznie, ale po cichu wraca do węgla. Czyli nie ma sprawy? Sprawa, niestety, jest i to poważna! Obecny sposób wykorzystania węgla jest zarazem nieekonomiczny i nieekologiczny. Jeżeli nie zaczniemy rozwijać czystych technologii wykorzystania węgla, to rzeczywiście trzeba będzie zrezygnować z jego bogatych zasobów. Dla takiego kraju jak Polska równałoby się to bankructwu całej gospodarki.

ma być lepsza niż dotychczasowe jego bezpośrednie spalanie? Węgiel jako paliwo mające postać ciała stałego można tylko spalić w palenisku, najczęściej kotła parowego. Wyprodukowana para napędza turbinę, a ta generator produkujący energię elektryczną. Taki sposób wykorzystania paliwa, poza nielicznymi wyjątkami, jakimi są elektrociepłownie, pozwala wykorzystać tylko niewielką część (zwykle poniżej 35 proc.) zawartej w nim energii. Jest to więc sposób wyjątkowo marnotrawny. Do napędu pojazdu węgiel się nie nadaje, chyba że ten pojazd nazywa się lokomotywą parową, ale tam wykorzystanie energii jest jeszcze niższe, bo wynosi 10–15 proc. Węgiel, zwłaszcza brunatny, zawiera całą masę zanieczyszczeń. Podczas spalania tworzone są kolejne groźne zanieczyszczenia, których większość przechodzi do spalin. Duża elektrownia wypuszcza kominem kilka milionów metrów sześciennych spalin na godzinę. Oczyszczenie tak ogromnych przepływów od pyłów, tlenków siarki i azotu jest możliwe, lecz bardzo kosztowne. Paliwo gazowe jest
bardziej ekologiczne. Spaliny nie zawierają pyłu ani zanieczyszczeń siarkowych, a ilość tlenków azotu może być mniejsza niż przy spalaniu węgla.

Uczeni od lat pracują nad podniesieniem sprawności instalacji kotłowych, ale tak naprawdę niewiele tutaj można wymyślić. Energię z gazu można przetwarzać na elektryczną, spalając go nie w kotle, a w turbinach gazowych. W układach kombinowanych, wykorzystujących turbinę gazową i turbinę parową, osiąga się obecnie sprawność ok. 60 proc., a więc znacznie lepszą niż w tradycyjnych sposobach. No tak, ale do tego potrzebny jest gaz. Produkując gaz z węgla, możemy więc wiele zyskać, nawet jeśli na gazyfikację stracimy trochę energii.

Sprawa jest dość prosta i znana od prawie 200 lat. Już w XIX wieku większe miasta posiadały swoje gazownie. Produkowały one tzw. gaz miejski właśnie z węgla, zasilając rurami najpierw oświetlenie ulic, a później również instalacje w mieszkaniach. W latach 50. i 60. XX w. nastąpiła w Polsce ich powolna likwidacja, bo najpierw w niektórych regionach zasilano miasta gazem koksowniczym – notabene też pochodzącym z odmiany gazyfikacji węgla. Później coraz tańszy gaz ziemny wyparł ten pochodzący z węgla. Dlatego wypowiedzi licznych „mądrali” o gazyfikacji, w rodzaju: „nowinka techniczna” czy „technologia nigdzie nie sprawdzona w praktyce”, są po prostu wierutną bzdurą. Mało tego! Z gazu pochodzącego z węgla można produkować paliwa płynne (tzw. synteza Fischera-Tropscha). Armia hitlerowska napędzała swoje pojazdy taką benzyną, produkowaną m. in. w Dworach pod Oświęcimiem, a jej klęska pod Stalingradem bynajmniej nie była spowodowana złą jakością paliw. Produkcja gazu i paliw płynnych z węgla jako droższa została
zaniechana w czasach taniego gazu ziemnego i taniej ropy. Dziś warto do niej wrócić, zwłaszcza że technologie bardzo się udoskonaliły, a intensywny rozwój nadal trwa. Wiele światowych koncernów (Shell, Texaco, British Gas-Lurgi i inne) oferuje nowoczesne instalacje zgazowania. Istotnie nowością jest natomiast technologia UCG, zgazowania bezpośrednio w złożu węgla. To szansa na zgazowanie węgla bez konieczności wydobywania go na powierzchnię. Czy to oferta dla Polski? Przy obecnym światowym tempie badań UCG, może już niebawem będzie powszechnie stosowane.
Zgazowanie węgla to szereg reakcji chemicznych, zachodzących w wysokiej temperaturze. Najważniejsza z nich jest reakcja węgla z parą wodną, dająca w efekcie tlenek węgla i wodór. Zanieczyszczenia z węgla w dużym stopniu przechodzą do odpadu stałego, popiołu i żużla, zaś te, które przechodzą do gazu (np. siarka), można z niego usunąć przed spaleniem, nie dopuszczając, by pojawiły się w spalinach. Przy odpowiednim prowadzeniu procesu, gaz może zawierać głównie H2 i CO w żądanych proporcjach, czyli idealny surowiec dla syntez chemicznych, w tym także syntezy paliw płynnych.

Gazyfikację dziś propaguje się jako sposób pozwalający na łatwe wychwytywanie CO2, by nie wypuszczać go do atmosfery. Czekają nas słone opłaty za CO2 i ten argument jest też ważny. Wicepremier Pawlak dużo ostatnio mówi o gazyfikacji. Głównie jako alternatywie dla dywersyfikacji dostaw gazu ziemnego. Dobrze, że porusza ten temat, ale nie łudźmy się, że gazyfikacja rozwiąże problem szukania innych dostawców paliw dla Polski. Dywersyfikacja dostaw surowców energetycznych to problem, który należy radykalnie rozwiązać w najbliższym czasie. Przestawienie całej węglowej energetyki na gaz to perspektywiczny kierunek, którego koszty trzeba rozkładać na lata. Eurodeputowany, a były premier Jerzy Buzek uruchomił już w 2006 r. program badawczy czystych technologii węglowych, w tym gazyfikacji. Ale jak to u nas, środki są skromne, więc i tempo prac mało zachwycające. A przecież magik naszych problemów z węglem nie rozwiąże.

Krzysztof Gosiewski