М.Н. Шафоростова, С.Д. Васильев, Д.В. Селедцов - Экологические проблемы топливно

Аннотация

В условиях обострения дефицита энергоресурсов вопрос поиска альтернативных источников топлива становится архиактуальным. Одним из наиболее перспективных направлений в процессе обеспечения себя доступными источниками энергии в Украине считается использование метана. По некоторым оптимистическим оценкам, промышленные залежи этого газа у нас исчисляются триллионами кубометров.

В апреле прошлого года, в Донецке, на одном из круглых столов, посвященном проблемам и перспективам угольной отрасли, была озвучена такая цифра: промышленные запасы метана только в одной Донецкой области составляют 12 триллионов кубометров. Возможно, цифра эта и завышена, но там, где есть угольные шахты, есть и метан. Сейчас он несет смертельную угрозу не только шахтерам. Метан из шахт просачивается даже в жилые дома шахтерских городов и может вызывать взрывы. В то же время его можно было бы собирать и направлять на хозяйственные нужды. Это не просто – газ рассредоточен в пластах, и добывать его дорого, нужно специальное оборудование, стоящее больших денег. Но в условиях, когда газ дорожает, раскошеливаться на добычу собственного топлива придется.

Кроме добычи из подземных пластов, метан можно еще и производить. Речь идет о так называемом биогазе, получаемом из бытовых отходов, канализационных стоков, остатков сельскохозяйственной растительности. Технологии производства биогаза из органических отходов разработаны давно и массово внедряются в Европе, США, Китае.

Выброс угольно – газовой смеси, случившийся 20 сентября 2006 года на донецкой шахте им. Засядько, унес жизни тринадцати горняков. Еще шестьдесят два человека с травмами доставлены в больницы города. Авария произошла за день до того, как в эксплуатацию должно было быть введено новое дегазационное оборудование. Избежать взрыва в шахте, где находились четыреста восемнадцать горняков, помогла специальная аппаратура, установленная еще в мае этого года. По словам вице – премьера Андрея Клюева, если бы дегазационная аппаратура не сработала, то случился бы взрыв, и жертв могло бы быть гораздо больше. Утешение слабое, но все же взрывы прошлых лет унесли жизни гораздо большего числа людей. За последние семь лет на этой шахте произошли четыре крупные аварии, в результате которых погибли почти полторы сотни людей. На сей раз выброс метана превысил возможности дегазационного оборудования. Шахтеры погибли, отравившись газом.

Шахта им. Засядько – одна из крупнейших угольных шахт Украины, ежегодно она производит до четырех миллионов тонн угля. Ее эксплуатацию усложняют чрезмерно высокие объемы подземного метана, представляющего опасность для жизни шахтеров. Если концентрация этого газа в воздухе достигает 25 %, смесь взрывается. Именно шахта им. Засядька, контролируемая народным депутатом Ефимом Звягильским, стала первой, где был реализован крупнейший в мире (по объемам газа) проект по утилизации метана. Внедрять его взялась компания «Синапс», представляющая интересы американской корпорации General Electric. Цель проекта – снижение выбросов метана в атмосферу и продажа квот на выбросы в рамках Киотского протокола. На шахте построены одиннадцать когенерационных модулей по производству тепла и электроэнергии, топливом для которых служит утилизированный метан. Город получил дополнительные ресурсы для отопления зданий и тепличных комплексов. До сих пор метан выводился в воздух, что часто приводило к загрязнению атмосферы и отравлению местных жителей. «Для обеспечения безопасности работы шахтеров угольный метан необходимо извлекать из лав. Однако при этом загрязняется окружающая среда, создается парниковый эффект. Выгоднее использовать этот газ для котельных или для заправки автомобилей», – говорит заместитель директора «Синапса» Виктор Лоза. По его данным, к концу следующего года реализуемый на шахте проект будет полностью завершен – там построят еще одиннадцать когенерационных установок. Осуществление программы дегазации шахты в полном объеме позволит перерабатывать 250 млн кубических метров метана в год. Доход от торговли квотами может достигнуть 60 млн евро ежегодно, что составляет примерно половину общей стоимости проекта дегазации шахты. В начале сентября руководство шахты подписало первые контракты по продаже квот с представителями Австрии и Японии на сумму 2,5 млн евро. Однако сделанного оказалось слишком мало, чтобы предотвратить аварию. Полностью обезопасить шахты от газовых выбросов можно только с помощью бурения специальных скважин, тогда дегазация углегазоносных горизонтов произойдет еще до того, как начнется угледобыча. Бурить необходимо с поверхности земли, а не внутри лавы, как сейчас. Бурение обходится в несколько миллионов долларов, особенно учитывая глубину таких скважин (свыше тысячи метров), что является неподъемной суммой для наших убыточных шахт (из полутора сотен рентабельными являются только пятнадцать – двадцать).

Украина занимает восьмое место в мире по уровню запасов метана в угольных шахтах. По самым скромным оценкам, местные угольные пласты (Донецкий и Львовско – Волынский бассейны) содержат около 8 трлн кубометров метана. Максимальные оценки указывают на наличие в пластах до 22 трлн кубических метров опасного газа. Для обеспечения безопасности угледобычи его необходимо извлекать из пластов, причем делать это нужно не только в забое, а еще до разработки угольных пластов. Почти 90 % украинских шахт ученые классифицируют как взрывоопасные. В Украине утилизируют лишь 4 % метана, выделяемого в забоях. Сегодня только 42 шахты из 160 оснащены системами дегазации, однако лишь одиннадцать шахт используют добытый метан в качестве топлива для котельных.

Метан является одним из основных видов парниковых газов, который за столетний период способен удерживать тепло в атмосфере в двадцать один раз больше, чем углекислый газ. В течение последних двух столетий концентрация метана в атмосфере Земли увеличилась более чем вдвое. В основном это произошло в результате добычи угля. В мире интерес к добыче метана появился в начале 80–х годов прошлого столетия. Лидер в этой области – США, где добывают около 40 млрд кубометров метана (около семи процентов общей добычи газа). В этой стране предусмотрены значительные льготы для компаний, добывающих метан из угольных пластов. Кроме того, его извлечением занимаются также в Австралии, Китае, Канаде, Польше и Великобритании. Промышленной разработкой альтернативного вида топлива намерены заняться и на российском Кузбассе. Для этих стран метан угольных месторождений давно уже стал альтернативным энергоресурсом.

Чтобы содействовать продвижению проектов по разработке метана угольных месторождений и привлечению инвестиций, в конце 90–х Украина получила грант от Всемирного экологического фонда. За счет этих средств был создан Центр альтернативных видов топлива, в котором были разработаны международные стандарты оценки ресурсов метана угольных месторождений. Но теоретические наработки так и не получили достойного практического воплощения. Добыча угольного метана существенно отличается от добычи природного газа: метан содержится в труднодоступных угольных пластах (а не в больших куполах, как природный газ), к тому же для его промышленного извлечения необходимо гораздо больше буровых скважин. Поэтому инвестиции в добычу метана связаны с большими рисками.

Метан можно использовать как для заправки автомобилей, так и для промышленности. Применение метана, а также попутных газов — пропана и бутана – в качестве топлива для автотранспорта обходится гораздо дешевле бензина или дизельного топлива. Из–за роста цен на нефть и природный газ использование альтернативных видов топлива экономически выгодно. «Даже если цена метана из–за доставки и сжатия до ста пятидесяти атмосфер возрастет в пять раз, это все равно будет втрое дешевле, чем сейчас стоит дизель», – говорит ведущий сотрудник Центра инноваций в энергетике Российской академии наук Эдуард Ашхотов.

Применение метана как альтернативного вида топлива для автомобилей в пять-десять раз уменьшает выбросы углеводородных соединений, а также позволяет полностью исключить попадание в атмосферу вредных для здоровья сажи и свинца. Метан не содержит примесей, которые образуют нагар и загрязняют топливную систему автомобиля. Применение метана экономически выгодно и экологически целесообразно. Сейчас в мире уже много автомобилей, использующих шахтный метан как аналог дизелю и бензину. Так, в Великобритании этот газ широко используется как топливо для рейсовых автобусов в угледобывающих регионах страны. Оснащение мест добычи метана специальным оборудованием, например, автомобильными газонаполнительными компрессорными станциями, производство которых налажено и в Украине, позволит заправлять автомобили сжатым газом. На той же шахте им. Засядько на собственном шахтном метане работает весь автопарк предприятия.

Начиная с 1979 года, в Украине произошло около сотни взрывов, спровоцированных метаном, в результате которых погибли более восьмисот шахтеров. По мнению экспертов, причины задержки освоения перспективных залежей этого газа кроются в отсутствии соответствующей нормативно – правовой базы.

Парламент в первом чтении принял законопроект о метане угольных месторождений, однако этим все и закончилось. «Сейчас этот документ подготовлен ко второму чтению. В нем учтен международный опыт, предполагающий преференции от государства компаниям, специализирующимся на добыче метана. В частности, предоставление таможенных и налоговых льгот», – сообщил «Эксперту» заместитель заведующего секретариатом парламентского Комитета по вопросам топливно-энергетического комплекса Александр Матвийчук. Закон должен определить принципы государственной политики в сфере добычи и утилизации метана угольных месторождений. Промедление с его утверждением приведет к дальнейшему увеличению человеческих жертв.

Энергетическая стратегия Украины предусматривает, что к 2030 году добыча угля вырастет на 50 млн тонн (до 130 млн). Это позволит резко сократить потребление отечественной экономикой быстро дорожающего природного газа. Однако пока не разработаны механизмы снижения уровня опасности шахтных работ. Государство, которое не может вернуть прибыльность старым шахтам, не сделает их и более безопасными. Здесь не обойтись без привлечения частного капитала. Утилизация метана должна всячески поощряться государством – это будет способствовать решению энергетической и экологической проблем, поскольку Украина является одним из крупнейших источников выбросов этого газа в Европе.

Чтобы компенсировать эти риски, необходимы адекватные стимулы. Ими могут быть значительные льготы (фискального или нефискального характера) для компаний, добывающих метан, как это происходит в ведущих странах. Но даже эти льготы – вопрос вторичный. Главное, решить, что делать с огромным массивом государственных шахт, находящихся в плачевном состоянии. Многие из них давно уже стоило бы закрыть. Но это приведет к снижению угледобычи и необходимости закупать альтернативное дорогое топливо (природный газ), а также скачку безработицы. На закрытых шахтах можно начать промышленную добычу метана – в этом случае добыча метана не будет сопровождаться угрозой для жизни шахтеров.

Необходимо в полной мере задействовать механизмы, предоставляемые Киотским протоколом. Дегазация работающих шахт – вопрос не только безопасности, но и коммерческой выгоды. Реализация проектов по утилизации метана значительно уменьшит количество аварий на шахтах. Кроме того, это еще и прибыль от продажи экологических квот и моторного топлива на основе метана. Метан всегда будет иметь рынок сбыта. Масштабные государственные проекты в этой сфере способны принести революционные изменения в обеспечении страны собственной энергией. А шахтеры уже не будут перед каждым выходом на работу прощаться с родными, на всякий случай.

Список использованной литературы

1. Микитенко В.В. Пріоритети та напрямки розвитку паливно – енергетичного комплексу України / В.В. Микитенко // Уголь Украины. – 2005. – № 8. – С. 29–34.

2. Демченко А.И. Использование метановоздушной смеси в качестве топлива / А.И. Демченко, А.С. Рыжой, Г.И. Мирошниченко//Уголь Украины.– 2004.– № 10.– С. 26–27.

Экологические проблемы топливно – энергетического комплекса Украины

Аннотация

Список использованной литературы