Metan - kłopot czy atut

Metan nie zastąpi gazu ziemnego. To nie znaczy, że nie można wykorzystywać jego zasobów z korzyścią dla środowiska, bezpieczeństwa górników i z niemałym zyskiem. Gdy ponad dekadę temu amerykańskie satelity zrobiły zdjęcia chmur nad Górnym Śląskiem, wywołało to ogromne poruszenie w tamtejszej branży gazowej.

Wszystko wskazywało na to, że pod ziemią znajdują się ogromne złoża cennego dla wielu branż surowca. Dziś, mimo że metan jest wykorzystywany w dość znacznej skali, to trzeba sobie jasno powiedzieć, że klasycznego gazu nie jest w stanie zastąpić.

Metan zwany także gazem błotnym czy też gazem kopalnianym to najprostszy węglowodór nasycony. W temperaturze pokojowej jest bezwonnym i bezbarwnym gazem. Stanowi główny składnik gazu ziemnego, a ten jest - jak wiadomo - bardzo poszukiwany ze względu na rozliczne zastosowania.

Ile tego jest?

Metan towarzyszy górnictwu węglowemu od zawsze. W wyniku procesów absorpcji, adsorpcji i chemisorpcji w porach i na ich powierzchni mogą być akumulowane gazy złożowe (oprócz metanu także głównie dwutlenek węgla). Górnośląskie pokłady węgla kryją miliardy metrów sześciennych metanu, co nie oznacza jednak, że są to zasoby możliwe do udostępnienia.

Jak czytamy w opracowaniu naukowców Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, poświęconemu wykorzystaniu metanu z naszych pokładów węgla, tzw. udokumentowane, wydobywane bilansowe zasoby metanu wynoszą 89,5 mld m sześc. W tym w złożach eksploatowanych około 26 mld m sześc., a w niezagospodarowanych złożach rezerwowych lub w strefie złóż głębokich sięgających poniżej kilometra w głąb ziemi wynoszą one około 60 mld m sześc. Do tego dochodzi około 3,6 mld m sześc. metanu w złożach już zagospodarowanych.

Potencjalne zasoby metanu z pokładów węgla szacowane są na około 350 mld m sześc. Taka ilość gazu pozwoliłaby przez dwie dekady pokryć zapotrzebowanie na gaz całego kraju. Problem w tym, że to, co szacowane, nie oznacza automatycznie nadające się do wykorzystania.

Co więcej, istnieją rozliczne ograniczenia natury technicznej uniemożliwiające pozyskanie całej tej ogromnej ilości gazu. Czy więc amerykańskie satelity myliły się, pokazując metanową chmurę nad Górnym Śląskiem? Nie, tyle że metan ten uwalania się do atmosfery poprzez systemy wentylacyjne kopalń (także poprzez spękania górotworu) i nie można mówić o samodzielnych złożach gazu nadających się do eksploatacji. Oznacza to, że satelita się nie mylił, jednak już mówienie o eksploatacji to inna sprawa.

Z potrzeby bezpieczeństwa

Metan towarzyszy górnictwu, choć nie we wszystkich kopalniach. Jest jednak gazem wyjątkowo w kopalnianej atmosferze niepożądanym. Mieszanina metanu z powietrzem w stosunku objętościowym jeden do dziesięciu ma własności wybuchowe (powstaje tzw. mieszanina piorunująca). Tworzenie się tej mieszaniny w kopalniach węgla kamiennego (proporcje od 4,5 do 15 proc.) stanowi jedno z najpoważniejszych zagrożeń. W proporcji powyżej 15 proc. mieszanina pali się płomieniowo.

Ofiarami podziemnych wybuchów metanu stały się dotychczas setki górników. Nic więc dziwnego, że szefostwa kopalń robią wszystko, aby metanu z atmosfery się pozbyć lub w ogóle nie dopuścić do przedostania się tego gazu do atmosfery.

- Z naszego punktu widzenia oczywiście lepiej, gdyby metanu w ogóle nie było, bo zwiększa on koszt wydobycia.

Skoro jednak już jest, to ze względu na zabezpieczenie pracujących pod ziemią górników musimy go usuwać - mówi Kazimierz Gatnar, dyrektor zespołu zarządzania energetyką w Jastrzębskiej Spółce Węglowej.

Co ciekawe, metan wykorzystywano już w przeszłości. Z obecnej JSW przesyłano go aż do gliwickiej Huty Łabędy. Jakie były powody tej decyzji, dziś można tylko przypuszczać. Zapewne chodziło o względy bezpieczeństwa i zapewnienie surowca energetycznego zakładom produkującym uzbrojenie.

Jak dziś kopalnie radzą sobie z problemem metanu?

- Podczas tzw. rozcinki złoża przygotowujemy specjalne odwierty i "ściągamy" metan. Można więc rzec, że ilość pozyskanego metanu jest uzależniona od wydobycia węgla. Jeśli wydobycie spada, zmniejsza się również ilość pozyskanego gazu - tłumaczy Gatnar.

Proces pozyskania metanu nie jest łatwy ze względu na tzw. małą szczelinowatość polskich węgli i niską przepuszczalność tzw. matrycy. W praktyce oznacza to, że trzeba dużej liczby otworów, aby ściągnąć metan ze stosunkowo niewielkiego obszaru.

To właśnie specyfika polskich złóż węgla spowodowała, że z prób wydobycia metanu metodami wiertniczymi zrezygnowało kilka amerykańskich firm. Potrzebne nakłady nijak nie miały się bowiem do spodziewanych efektów. Jednak to, co nie było opłacalne w przypadku wydobycia samego metanu, opłaca się przy wydobyciu węgla, gdzie metan jest pozyskiwany niejako przy okazji walki o poprawę bezpieczeństwa i wydobycia węgla.

Silniki, butle, suszarki

W JSW metan występuje we wszystkich kopalniach (prawie wszystkie kopalnie tej spółki są zakwalifikowane do IV grupy metanowości - a więc najwyższej). Do problemu trzeba podejść kompleksowo.

- Staramy się w jak najlepszy sposób zagospodarować metan. Rozwijamy jego wykorzystanie tak, by w przyszłości jak najwięcej tego gazu było zagospodarowane na miejscu - podkreśla Gatnar.

Najpoważniejszym odbiorcą metanu są przykopalniane ciepłownie. W sumie moc elektryczna zainstalowanych silników gazowych sięga (dla całej spółki, wliczając w to także KWK Budryk) 24,2 MW. W przypadku mocy termicznej (także razem z Budrykiem) jest ich aż 26,5 MW. Zainstalowane silniki to wymierny zysk dla kopalń.

- W naszym przypadku łączna moc dwóch silników to około 7 MW. Czy to dużo? W weekend przy zapotrzebowaniu całej kopalni na 9 MW energii, prawie nie musimy pozyskiwać prądu z zewnątrz. W dni robocze pokrywamy niespełna czwartą część naszego zapotrzebowania, produkując energię silnikami opalanymi metanem - mówi Krzysztof Cieślicki, inspektor ds. energetycznych KWK Krupiński.

Jak przyznaje nasz rozmówca, chyba stosunkowo niewielka część załogi Krupińskiego zdaje sobie sprawę, że metan w bilansie energetycznym zakładu odgrywa tak znaczną rolę. Zresztą silniki gazowe, mimo dość sporych gabarytów, nie odznaczają się czymś szczególnym.

- To taki gazowy silnik okrętowy - żartuje Cieślicki. Faktycznie pomalowana na niebiesko i posadowiona na postumencie maszyna przypomina ogromny silnik samochodowy (szesnaście cylindrów w układzie V).

Jednak to niejedyne zastosowanie metanu. Gaz wykorzystywany jest także w suszarkach - urządzeniach, w których po wzbogaceniu suszony jest węgiel. Najbardziej wszechstronnie metan wykorzystuje się w KWK Pniówek, gdzie oprócz produkcji energii i zasilania suszarek, gaz znalazł zastosowanie także w układach klimatyzacyjnych.

Ale to nie koniec pomysłów na zagospodarowanie przez JSW metanu. Nowa koncepcja polega na sięgnięciu po metan zalegający w zrobach nieczynnych kopalni i wykorzystaniu go w instalacjach miejskich, a więc do celów komunalnych. Pilotażowa instalacja zostanie zbudowana na terenie byłej kopalni Moszczenica, która została zamknięta w roku 2000 ze względu na wyczerpanie zasobów węgla.

Współpracę w tej dziedzinie zadeklarowała Jastrzębska Spółka Węglowa, zadaniem której będzie budowa kontenerowej stacji odmetanowania służącej do ujmowania gazu, natomiast opracowaniem projektu technicznego i kosztorysu oraz budową stacji sprężania i dystrybucją gazu zajmie się spółka należąca do JSW i miasta - Jastrzębska Strefa Aktywności Gospodarczej.

Kolejny pomysł to wykorzystanie metanu do nabijania butli gazowych. Przy wystarczającym popycie nabijanie butli byłoby ciekawą alternatywą. Inwestorem miałaby być spółka CNG Jastrzębie. Gaz (6 mln m sześc.) miałyby dostarczać kopalnie Budryk, Pniówek i Krupiński. Data planowanego uruchomienia przedsięwzięcia to przyszły rok.

JSW ze względu na największą ilość metanu jest liderem w tej technologii, ale gruszek w popiele nie zasypiają i pozostałe spółki węglowe. Niedawno kosztem ponad 11 mln złotych uruchomione zostały dwa silniki gazowe w mysłowickiej elektrociepłowni. Pozwolą one w całości zagospodarować metan z należącej do Katowickiego Holdingu Węglowego kopalni Mysłowice-Wesoła. Być może także w kolejnych kopalniach powstaną podobne instalacje.

Zagospodarowanie metanu to w przyszłości konieczność. Coraz głośniej mówi się o potrzebie ograniczenia emisji metanu do atmosfery. Metan jest gazem cieplarnianym, którego potencjał cieplarniany jest 21 razy większy niż dwutlenku węgla, a średnia zawartość w atmosferze wynosi 1,7 ppm (w ciągu minionych dwustu lat wzrosła ponad dwukrotnie).

- Nie da się wykluczyć, że w przyszłości trzeba będzie ponosić kosztowne opłaty za emisję metanu do atmosfery. Lepiej więc, aby ten gaz już teraz umieć zagospodarować - przyznaje dyrektor Gatnar.

Dariusz Malinowski