Elektřina a teplo z důlního plynu

Uhelné sloje obsahují velké množství plynu, který zůstává vázán uvnitř, dokud není uvolněn při těžbě uhlí nebo odveden na povrch pomocí vrtů. Metan, který je hlavní složkou důlního plynu, patří mezi tzv. skleníkové plyny, jež mohou negativně ovlivňovat změny zemského klimatu. Proto je ve světě snižování emisí metanu věnována zvýšená pozornost. Tato skutečnost je zahrnuta i v Kjótském protokolu z roku 1997. Významným zdrojem metanu jsou nejen činné doly, odkud se metan může dostat do ovzduší z jejich ventilace, ale i doly uzavřené, ve kterých již byla těžba uhlí ukončena. Zde se do podzemních prostor vzniklých hornickou činností postupně uvolňují tzv. zbytkové zásoby důlního plynu, které se zde akumulují. Důlní plyn má poněkud jiné složení než zemní plyn. Obsah metanu se pohybuje od 30 do 70 %, ostatní složky tvoří CO2, N2, případně O2 v činných dolech. Energie získávaná z důlního plynu Největší společností v ČR, která se zabývá těžbou, distribucí a využíváním důlního plynu, je v současné době Green Gas DPB, a.s. (dříve OKD, DPB a.s.). Působí především na území Ostravsko-karvinského revíru, kde má těžba uhlí více než dvousetletou tradici. Mezi hlavní činnosti revíru patří především těžba, úprava a prodej černého uhlí, výroba koksu a produktů s těžbou a úpravou uhlí souvisejících. V poslední době se zdejší revír v souvislosti s ochranou životního prostředí zaměřuje také na zahlazování následků hornické činnosti na povrchu (sanace starých důlních děl a řešení problematiky výstupů důlních plynů na povrch). Důlní činnost je těsně spjata s nutností zajistit bezpečnost práce z důvodu výskytu důlního plynu ve slojích a průvodních horninách. Ten tu vznikal při geologických procesech během přeměny biologického materiálu na uhlí a zůstal uzavřen v uhelných ložiskách. V kombinaci se vzduchem tvoří výbušnou směs, a proto je stálou hrozbou při důlních činnostech. Důlní plyn ovšem není nutno vnímat jen jako hrozbu. Díky svému vysokému energetickému potenciálu je zároveň i významným zdrojem energie. Jeho hlavní složka - metan – má výhřevnost 35 MJ/m3. Společnost Green Gas DPB brzy pochopila význam tohoto potenciálu a začala metan z uzavřených dolů odčerpávat a distribuovat pomocí 150 km dlouhého potrubního systému. Na potrubní systém jsou napojeny i činné doly, které zde dodávají metan z důlní degazace. Nejdříve byl důlní plyn používán jen jako prostá náhrada zemního plynu, dnes je však jeho využití zajímavější. Pilotní projekt kogenerace Na podzim roku 2004 byla vyhlášena soutěž na dodávku kogenerační jednotky pro lokalitu Vrbice (uzavřený důl v ostravské oblasti). Jedním z nejdůležitějších kritérií byla schopnost spalovat nízkovýhřevný plyn s obsahem metanu do 40 %. Vítězem se stala společnost TEDOM, která nejlépe splnila kritéria zadaná investorem. Jako řešení navrhla instalaci motoru, generátoru, chladicího zařízení, silového a ovládacího rozváděče do venkovního kontejneru. Součástí kontejneru byla i vlastní čerpací jednotka s dmýchadlem, kterým je plyn odsáván z uzavřené jámy a dodáván do motoru. Dodávka první kogenerační jednotky TEDOM proběhla v květnu 2005 a následně byla uvedena do provozu. Jednotka při svém ročním provozu spotřebuje 3 mil. m3 směsi důlního plynu. Následující rok byla instalována další jednotka v lokalitě Chlebovice (Důl Paskov - činný důl v oblasti Frýdecko- Místecka). Jednalo se rovněž o jednotku v kontejneru, která byla dodána a uvedena do provozu na jaře 2006. Parametry obou jednotek pilotního projektu jsou uvedeny v tab. 1. 1. etapa projektu - další dodávky Úspěšná realizace pilotního projektu přivedla společnost na myšlenku komplexnějšího využití důlního plynu. V listopadu 2006 proto došlo k podpisu smlouvy na dodávku dalších kogeneračních jednotek TEDOM na důlní plyn ve výkonovém rozsahu 770-2000 kWe. Do konce roku 2007 tak bylo v lokalitách Green Gas DPB, a.s. nainstalováno 10 kogeneračních jednotek s celkovým elektrickým výkonem 12,6 MW. Objem projektu dosáhl 200 mil. Kč. Za 9 měsíců úspěšného provozování jednotek bylo vyrobeno 12 mil. kWh elektřiny. Proto se dalo předpokládat, že počet kogeneračních jednotek nebude ještě konečný. 2. etapa projektu v roce 2008 Koncem února 2008 byla úspěšně dokončena 2. etapa výběrového řízení na další dodávku kogeneračních jednotek na důlní plyn. Ta představovala dodávku 17 kusů v kontejnerovém provedení s celkovým výkonem 27 MWe. Z tohoto počtu bylo v roce 2008 zatím nainstalováno 5 kogeneračních jednotek, každá o výkonu 1600 kWe. Na konci roku 2008 tak budou v Ostravsko-karvinském revíru provozovány kogenerační jednotky na důlní plyn s celkovým instalovaným výkonem více než 20 MWe. Doplňující zajímavosti o projektu: n Celkový počet instalací projektu – 28 KJ TEDOM. n Celkový elektrický výkon po dokončení všech etap celého projektu bude dosahovat téměř 40 MWe. n Roční provoz každé kogenerační jednotky činí 8000 motohodin. n Výroba elektřiny bude činit 320 TWh/rok. n Celkové množství roční úspory emisí provozováním KJ TEDOM činí 1 315 784 t CO2. n El. výkon první fáze projektu Green Gas DPB - 11,7 MWe. n El. výkon druhé fáze projektu Green Gas DPB - 27,2 MWe. n Plánována instalace dalších 17 kusů KJ TEDOM v průběhu let 2008-2012. Proč právě kogenerační jednotky? Kogenerační jednotky jsou v Ostravsko- karvinském revíru využívány k částečnému pokrytí energetické spotřeby společností Green Gas DPB a OKD. Vyrobené teplo nachází uplatnění při vytápění pracovišť obou společností a ohřevu teplé užitkové vody. Přebytky elektřiny jsou dodávány do distribuční soustavy. Tento projekt patří v oblasti kombinované výroby elektřiny a tepla mezi nejzajímavější ve střední Evropě a významně tak svým záměrem přesahuje rámec České republiky. Je skloubením úsilí o zvýšení bezpečnosti v oblasti důlní činnosti, ochranu životního prostředí snižováním emisí v ovzduší, energetické soběstačnosti podniku a v neposlední řadě i výrazné zvýšení energetické efektivnosti využíváním druhotných zdrojů energie.