1 стр. из 1

Во многих странах мира уже с середины 1990-х гг. на учет были поставлены и запущены в производство многие альтернативные источники получения энергии. В европейских странах такие «бесполезные» газы, как конверторный, коксовый, ферросплавный, шахтный метан и газ мусорных свалок давно стали обычным топливом, на котором уже десятками лет вырабатываются электроэнергия, пар и горячая вода. Утилизация шахтного метана, газа мусорных свалок, продуктов пиролиза и ферментации органических отходов, а также коксового, ферросплавного, доменного и конверторного газов приносит выгоду не только от экономии природного газа и нефтепродуктов, но и благодаря возможности продажи сокращений выбросов парниковых газов.В тоже время в России ко многим нетрадиционным видам энергоресурсов до сих пор относятся как к экзотическим видам топлива, и об их промышленном использовании никто серьезно не задумывался.

Угольный метан как альтернативный источник энергии

Действительно, наша страна, входящая в тройку крупнейших производителей нефти и газа, раньше могла себе позволить многое из того, что не позволяли себе страны, не имеющие естественных природных богатств.

Однако, в последнее время ситуация стала меняться. Так, за последние два года в России объем добычи нефти снизился на 8%. Еще более сложная ситуация складывается с природным газом. В 2007 г. внутренний дефицит газа в России достиг цифры в 6 милрд. куб. м. Прогнозы еще более пессимистичны. Так, еще в 2006 г. в специальном докладе Минпромэнерго, отмечалось, что в 2010 году в России не будет хватать около 30, а к 2015 г. — уже более 45 млрд. куб. м природного газа.

Причины складывающейся ситуации объясняются просто. Месторождения, разведанные до 1991 года и дававшие до 80% всех объемов традиционных углеводородов, практически истощились, что приводит к ежегодному существенному падению их добычи. Новые нефтегазовые месторождения, расположенные на шельфах арктических морей, представляют собой так называемые «парамаржинальные или субмаржинальные месторождения». По мнению специалистов Минпромэнерго, это означает, что на их освоение и ввод в эксплуатацию требуются значительные финансовые средства, которых у России просто нет. Так, предполагается, что уже в ближайшие четыре года потребуется не менее 600 млрд. долларов.

Россия связала себя международными контрактами на продажу нефти и природного газа на ближайшие 15–20 лет и не может сократить экспортные поставки традиционных энергоресурсов за рубеж. А это означает, что при падении добычи отечественным потребителям нефти и природного газа придется туже и туже затягивать пояс.

Хотим мы того или нет, но эпоха «нефтегазовой паузы» для России закончилась. К сожалению, в настоящее время российская промышленность не может поставлять на мировой рынок конкурентоспособную продукцию, а существование экономики России и социально-политическая стабильность страны обеспечивается исключительно на «нефтегазодоллары». И для того, чтобы их получать в будущем, необходимо высвобождать внутри страны традиционные энергоресурсы, заменяя их на нетрадиционные местные виды источников энергии, в сочетании с проведением активной энергосберегающей политики.

По оценкам многих российских специалистов, одним из перспективных местных источников энергии является угольный метан, который считается высококачественным и экологически чистым энергоносителем. Многие ассоциируют угольный метан опасным спутником добычи угля. Действительно, главной опасностью для горняков был и остается метан угольных пластов. Взрывы и выбросы метана являются наиболее опасными и крупномасштабными авариями на угольных предприятиях во всем мире. Однако, при правильной утилизации угольный метан становится перспективным и ценным видом топлива. Необходимо отметить, что в отличие от России, угольный метан уже используется во всем мире, превращаясь из проблемы, связанной с безопасностью, в ценный источник энергии.

 Угольный метан бесцветен, не имеет запаха, с воздухом образует взрывоопасные смеси. Кроме собственно метана в угольный газ также могут входить углекислый газ, азот, кислород и другие элементы.

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению по поводу того, как образовался угольный метан. Сейчас существуют две наиболее распространенные версии его происхождения: первая — пористосорбционная модель формирования метана в процессе метаморфизации угольных залежей (процесс превращения органического материала в уголь под действием температуры, давления и компонентов магмы), вторая — термодинамическая модель формирования газового потока.

Согласно пористосорбционной концепции, базирующейся исключительно на физических процессах, можно выделить четыре типа формирования метановых залежей: абсорбция (поглощение), адсорбция (концентрация), растворенный газ и свободный газ.

Термодинамическая гипотеза связана с тем, что молекулярного метана в природе не существует, а есть исходные элементы (водород и углерод), которые при определенных условиях трансформируются в молекулу метана. Такое формирование происходит в гиперсреде при высоком давлении и выделении энергии.

Один и тот же пласт в различных местах порой может проявлять совершенно разную способность отдавать газ. По мнению специалистов, непредсказуемые газодинамические явления происходят из-за нарушения пластов при подземной выработке. Так, когда лава уходит, под тяжестью слоев, лежащих выше, пласты расслабляются, образуются трещины, в которые из околоугольных пород выделяется газ и потом поступает в шахты. Объемы выделяемого газа зависят от способа добычи угля, дальности нахождения от выработки газоносных массивов, геологических и физических свойств пластов. Так, зона газового выветривания (где метана в угольных пластах почти нет) составляет 150–200 м.

А дальше содержание метана очень велико — до 30 куб. м на тонну угля.

Поскольку законченной теории выбросов газа в шахтные пространства не существует до сих пор, ученые пытаются ответить на вопросы, как найти и распознать наиболее газоносные участки, каким образом организовать полную газоотдачу, эффективную дегазацию и вентиляцию, а также как обеспечить подготовку и дальнейшее использование полученного шахтного газа.

Следует отметить, что для добычи метана пригодны далеко не все месторождения. Так, длиннопламенные бурые угли бедны этим газом. В свою очередь, уголь-антрацит отличается высокой концентрацией газа, но его очень трудно извлечь из-за высокой плотности и чрезвычайно низкой проницаемости залежи. Угли, занимающие промежуточное положение между бурыми и антрацитом, относятся к самым перспективным для добычи метана.

Метан угольных пород является прекрасным энергетическим топливом. Однако, его теплотворная способность в значительной степени зависит от концентрации в нем метана.

В настоящее время существует несколько методов добычи метана из угольных пластов.

Первый из них — дегазация угольных шахт, снижающая объемы выделения метана в горные выработки и обеспечивающая безопасность работ в метанообильных шахтах. В этом случае каптированный газ с разной концентрацией метана является попутным полезным ископаемым, снижающим себестоимость угля. Содержание метана в шахтном газе колеблется от 10 до 98%.

В случае использования каптируемого шахтного газа необходимо предусмотреть отделение метана от воздуха, для чего могут быть использованы сорбционные и кристаллизационные процессы. В этом случае добываемый газ называется шахтным метаном.

Вторым методом добычи метана из угольных пластов является добыча вне полей действующих шахт путем бурения с поверхности специальных скважин с применением искусственных методов повышения газопроницаемости угольных пластов. В этом случае газ, извлекаемый из угольных пластов (вне зон влияния горных работ) по технологиям углегазового промысла, представлен, в основном, метаном (95–98%) с примесью азота (3–5%) и диоксида углерода (1–3%). Последнее направление является весьма перспективным методом получения газа с высоким стабильным содержанием метана для широкого применения в народном хозяйстве. В этом случае добываемый газ называется угольным метаном.

Кстати, по своему составу газ, полученный данным способом, зачастую лучше природного газа, так как содержит меньше примесей и состоит, в основном, из чистого метана.

Третьим методом добычи шахтного метана является добыча из закрытых шахт. Таким способом добывается метан в угольных бассейнах Нор-Па-де-Кале (Франция), Эно (Бельгия) и Остравско-Карвинском (Чехия). Из закрытых шахт добывается газ, содержащий от 50 до 80% метана, что позволяет использовать его на ТЭС и ТЭЦ.

В последнее время активно обсуждается еще один метод добычи шахтного метана — комбинированный. Дело в том, что, по мнению специалистов, для того, чтобы дегазация шахт была действенным способом борьбы за безопасность труда горняков, ее необходимо проводить предварительно, перед пуском шахты, а не во время ее работы. Предполагается, что в таком случае удастся откачать до 70% объема газа метана в шахте. Поэтому сначала в пласт будут буриться скважины для извлечения метана, а через несколько лет на этих участках начнется добыча угля.

Говоря об угольном метане, необходимо отметить еще одно очень важное свойство. Угольный метан принадлежит к группе парниковых газов (способствует удержанию тепла в атмосфере) и по своему влиянию на глобальное потепление в двадцать один раз превосходит углекислый газ. При этом, за последние два столетия концентрация метана в атмосфере Земли увеличилась более чем вдвое. По мнению экспертов, данное явление — следствие добычи угля. Так, в настоящее время только из угольных шахт Кузбасса на поверхность ежегодно выходит около 2 млрд. куб.м метана.

В связи с этим, добычу метана угольных пластов можно финансировать за счет привлечения средств от реализации Киотского протокола. Эту возможность открывает один из его механизмов — проекты совместного осуществления. Так, снизив выбросы парниковых газов, впоследствии российские угольные предприятия смогут продать полученные единицы сокращения выбросов (ЕСВ) на международном рынке. Основная причина пробуксовки проекта — на порядок меньшие инвестиции в получение одной единицы ЕСВ по сравнению с развитыми странами. По данным Всемирного банка, на каждую тонну снижения выбросов углекислого газа в Японии необходимо потратить $ 600, в ЕС — $ 270, в США — $ 190, а в России всего $ 20. Потенциальными покупателями ЕСВ, созданными российскими шахтами, станут организации Евросоюза, работающие по схеме торговли выбросами EU ETS (всего около 12 тыс. организаций) и имеющие право приобретать проектные сокращения выбросов в других странах. Обычно это делается через брокерские компании, которые покупают ЕСВ либо в интересах своих клиентов, либо в спекулятивных целях для последующей перепродажи. На рынке появляются и компании-агрегаторы выбросов, оказывающие услуги как продавцам, так и покупателям. Крупнейшие из них, такие как Natsource, EcoSecurities и Camco International, прошли процедуру IPO, что позволило им аккумулировать значительные суммы для инвестирования в перспективные программы.

(окончание в следующем номере)

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!