Kulish

Инфраструктура мирового рынка энергоресурсов главным образом определяется ресурсными циклами. Основной недостаток природного топлива - несоответствие темпов потребления, темпам восполнения. Существующая тенденция к постоянному увеличению добычи топлива может привести к глобальному энергетическому кризису. Это вызывает необходимость переориентировки инфраструктуры рынка энергоресурсов на новые источники энергии, более эффективное использование уже имеющихся и широкое внедрение энергосберегающих технологий. Анализ и прогноз ситуации на рынке энергоресурсов показывают необходимость принятия концепции энергобезопасности Украины, основанной на сбалансированном использовании энергоносителей (45% - уголь, 23% - нефть, 33% - газ). К сожалению, несмотря на многократные предупреждения ученых НАН Украины, возобладала пагубная для отечественной энергетики идея "газовой паузы" (15% - уголь, 26% - нефть, 59% - газ). В результате - необходимость закупок газа за рубежом. В топливном балансе Украины газ и нефтепродукты являются основными энергоносителями. Считается, что экономика Украины, в отличие от европейских соседей, не имеет возможности опираться на собственные запасы газа и нефти. Их добыча осложнена экономической ситуацией в стране и уклоном национального рынка энергоресурсов в сторону добычи каменного угля. По его запасам Украина, благодаря Донецкому бассейну, входит в десятку крупнейших стран мира. Каменноугольные пласты Донбасса (Украина), Саара (Германия), Силезии (Польша), Мерлебаха (Франция) и других европейских месторождений характеризуются высокой газоносностью. Разработка угольных пластов и девонских сланцев сопровождается выделениями метана и тяжелых углеводородов (этан, пропан, водород и др.). Метан (CH4), выделяющийся при добыче угля - негативный фактор как с точки зрения безопасности ведения горных работ (горюч и взрывоопасен), так и сточки зрения экологии (разрушает озоновый слой, приводит к развитию парникового эффекта и пр.). Теряя значительные силы и средства на борьбу с газом, забывают, что, его теплотворная способность превышает энергию добытого угля. В связи с этим весьма перспективным направлением развития инфраструктуры рынка энергоресурсов представляется повышение эффективности использования метана. Ресурсы шахтного метана в Украине (в основном, в Донбассе) составляют 1,7-2 триллиона м3 (9-ое место среди угледобывающих стран мира). По предварительным оценкам, при использовании современных технологий в области добычи метана и принятии пакета законодательных актов, стимулирующих добычу шахтного газа, за десять лет можно достичь добычи 3 млрд. м3 в год. Украина обладает большим опытом добычи и использования газа. На 294 шахтах Донбасса за год выделяется около 2,5 млрд. м3 метана, во Львовско-Волынском угольном бассейне - около 60 млн. м3. Доля используемого газа составляет около 8 %. Остальной газ выбрасывается в атмосферу и загрязняет окружающую среду - Украина один из крупнейших источников выбросов метана в Европе.

Также отметим, что отработанные шахтные поля - потенциальный источник газа. Так, французская компания "Метамин" на нескольких закрытых шахтах севера Франции добывает в год порядка 100 млн. м3 газа. Поскольку метанообильность большинства донецких шахтных полей превосходит французские, то с учетом минимальных финансовых затрат на добычу (инвестиций), это направление весьма перспективно. Только шахтами производственного объединения "Донецкуголь" ежегодно извлекается на поверхность до 600 млн. м3 метана, из которых всего 52 млн. м3 используется на хозяйственные нужды. Основной объем выбрасываемой в атмосферу системами вентиляции и дегазации шахт газовоздушной смеси - это смеси с низкой (менее 25%) концентрацией метана. Попытки утилизации таких смесей из систем дегазации шахт оказались не эффективны, т.к. как существующие технологии утилизации используют метановоздушную смесь с концентрацией метана более 65% (10-17% от общего объема). Перспективные западные технологии позволяют использовать смеси с содержанием метана более 30%. Смеси с содержанием метана ниже 25 % (а это 75 % от общего объема извлекаемого газа), сегодня не используются (это взрывоопасная смесь). Следовательно, 75 % всего извлекаемого газа выбрасывается в атмосферу.

Авторами предлагается внедрение в практику отечественной технологии утилизации шахтного метана из некондиционных газовоздушных смесей извлекаемых системами дегазации шахт, скважинами из отработанных шахтных полей и зон скопления метана в массиве горных пород. В основу технологии утилизации некондиционных метановоздушных смесей положена способность основных компонентов природного газа (в частности, шахтного метана) и других углеводородов образовывать с химически чистой водой твердофазные соединения - газовые гидраты. При этом из реагирующих исходных компонентов: воды, включающей механические примеси и растворенные вещества, и природного газа могут быть получены соответственно: 100% метан, высококонцентрированный рассол солей редкоземельных элементов, дистиллированная вода и др.

Использование технологии утилизации некондиционных метановоздушных смесей, апробированной в условиях двух шахт производственных объединений "Донецкуголь" и "Красноармейскуголь" позволит на 70 - 75% увеличить объемы извлекаемого газа и снизить выбросы метана в атмосферу, и повысить эффективность региональной системы утилизации шахтного газа минимум в 2-3 раза.

Реализация проектов утилизации шахтного метана возможна в проектах разного срока. Краткосрочные (1-2 года) проекты на отдельных шахтах для улучшения систем дегазации и повышения безопасности ведения горных работ, для увеличения нагрузки на очистной забой. Метан используется для удовлетворения текущих потребностей предприятия. Проекты средней продолжительности (2-5 лет) - с внедрением новых технологий извлечения метана угольных пластов и с созданием систем сбора, передачи и распределения газа при продаже его местным потребителям. Наконец, долгосрочные проекты (5-10 лет) предполагают использование метана в рамках энергетической стратегии развития региона, когда на метан будут переведены крупные производства.

Эффективность утилизации метана оценивалась с помощью экономического анализа альтернативных вариантов для шести крупных угольных объединений Донбасса. Результаты анализа десяти различных способов утилизации газа показывают, что в регионе нецелесообразна продажа газа без обогащения, а обогащенный газ лучше использовать для производства электроэнергии.

Внедрение технологии утилизации некондиционных газовых смесей позволит извлекать до 97 % всего метана из дегазационных и вентиляционных систем шахт и выработанных шахтных полей позволят снизить дефицит энергоресурсов в Украине и сэкономить бюджетные средства на дотацию предприятий региона

Экономические аспекты использования шахтного газа в развитии инфраструктуры энергоресурсов региона (для условий Донбасса)