Punktem wyjścia każdej nowej technologii jest zawsze pomysł, czyli idea innowacyjnego rozwiązania

Punktem wyjścia każdej nowej technologii jest zawsze pomysł, czyli idea innowacyjnego rozwiązania
Fot. Adobe Stock/PTWP. Data dodania: 20 września 2022

- wywiad z prof. Andrzejem STRUGAŁĄ i prof. Markiem ŚCIĄŻKO, przedstawicielami Konsorcjum do realizacji Projektu "Zaawansowane technologie pozyskiwania energii"

Jakie są główne cele i zadania Projektu realizowanego przez Konsorcjum "Zaawansowane technologie pozyskiwania energii"?

Andrzej Strugała:
Projekt o nazwie: "Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej" jest realizowany jako jedno z czterech zadań badawczych strategicznego programu badań naukowych i prac rozwojowych "Zaawansowane technologie pozyskiwania energii" finansowanego ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz środków partnerów przemysłowych. Projekt ten realizowany jest przez konsorcjum Naukowo-Przemysłowe, którego Liderem jest Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie. Partnerami naukowymi tego Konsorcjum są: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu, Główny Instytut Górnictwa oraz Politechnika Śląska w Gliwicach.

Partnerami przemysłowymi są: Katowicki Holding Węglowy SA, Tauron Polska Energia SA, Tauron Wytwarzanie SA, Tauron Wydobycie SA, Grupa Azoty SA oraz KGHM Polska Miedź SA. Podstawowym celem projektu jest opracowanie optymalnych konfiguracji oraz wytycznych procesowych i projektowych układów zgazowania węgla, stanowiących podstawę do budowy krajowych instalacji demonstracyjnych zgazowania węgla. Natomiast głównymi rezultatami tego projektu będą:
  • opracowany i zweryfikowany w skali pilotowej proces naziemnego ciśnieniowego zgazowania węgla kamiennego i brunatnego w reaktorze fluidalnym przy wykorzystaniu ditlenku węgla i tlenu jako czynnika zgazowującego

  • opracowany i zweryfikowany w skali pilotowej proces podziemnego zgazowania węgla kamiennego

  • optymalizacja i weryfikacja w skali pilotowej procesów oczyszczania i konwersji produkowanego gazu w powiązaniu z usuwaniem z niego ditlenku węgla

  • dokumentacja procesowa i studia wykonalności wspomnianych już krajowych instalacji demonstracyjnych na- i podziemnego zgazowania węgla

  • wytyczone dla warunków krajowych strategiczne kierunki rozwoju czystych technologii węglowych wykorzystujących procesy zgazowania węgla dla zastosowań w energetyce i przemyśle chemicznym.
W jaki sposób odbywa się proces wdrażania nowych technologii? Jaką rolę odgrywają w tym procesie wspomniane instalacje pilotowe i demonstracyjne?

Andrzej Strugała:
Punktem wyjścia każdej nowej technologii jest zawsze pomysł, czyli idea innowacyjnego rozwiązania. Może się ona narodzić w różny sposób, np. jako efekt badań laboratoryjnych czy obliczeń termodynamicznych. Na bazie tego pomysłu musi powstać koncepcja procesowa nowej technologii precyzująca m.in. jakość produktów tej technologii. Następnie, na podstawie obliczeń modelowych i bilansów teoretycznych procesu, należy potwierdzić słuszność koncepcji procesowej tej technologii. W przypadku pozytywnego wyniku przeprowadzana jest weryfikacja technologii, a w zasadzie wszystkich jej innowacyjnych elementów za pomocą tzw. instalacji wielkolaboratoryjnych. Kolejnym krokiem jest weryfikacja tychże elementów w znacznie większej skali, do czego wykorzystywane są tzw. instalacje pilotowe. Takie właśnie instalacje są obiektem badań w ramach realizowanego przez nas projektu. W kolejnym etapie można jeszcze dokonać integracji tej instalacji z pozostałymi jej kluczowymi elementami, tj. z elementami, które nie były przedmiotem badań, gdyż posiadają już referencje przemysłowe. W przypadku pozytywnych rezultatów weryfikacji nowej technologii w skali pilotowej rozpoczyna się kolejny etap, tj. potwierdzenie założeń procesowych technologii w skali zbliżonej do komercyjnej, w oparciu o testy funkcjonowania, oraz ostateczna weryfikacja proponowanych rozwiązań na drodze długotrwałego testu eksploatacyjnego. Do tych celów służą tzw. instalacje demonstracyjne, dla których projekty procesowe i studia wykonalności są przygotowywane w ramach naszego projektu.

Należy podkreślić, że dopiero wyniki uzyskane za pomocą instalacji demonstracyjnych są w pełni wiarygodnym potwierdzeniem słuszności przyjętych założeń technologicznych i dają gwarancję osiągnięcia zakładanych rezultatów. Opierając się na doświadczeniach zdobytych w tej właśnie skali można dopiero z pełną odpowiedzialnością oferować rozwiązania przemysłowe.

Jakie są korzyści z partnerstwa naukowo-przemysłowego?

Andrzej Strugała:
Partnerzy przemysłowi odgrywają w tym projekcie bardzo ważną rolę. Na etapie aplikacji konkursowej uczestniczyli w przygotowaniu programu badawczego i jako potencjalni beneficjenci zapewnili jego aplikacyjny charakter. Uczestniczą też aktywnie w realizacji programu badawczego projektu, m.in. wykonując cały szereg niezbędnych a zarazem kosztownych działań technicznych, udostępniając swoją wiedzę i doświadczenia w zakresie związanym z tematyką projektu, konsultując prowadzone badania pod kątem ich przyszłych możliwości aplikacyjnych itp.

Udział środków pochodzących od naszych partnerów przemysłowych w całym budżecie projektu sięga 20%. Dla pełnego sukcesu projektu niezbędny będzie też udział naszych partnerów w jego kontynuacji, tj. na etapie badań instalacji demonstracyjnych.

W ramach programu strategicznego NCBR rozwijane też są inne jeszcze technologie węglowe. Czym różni się rozwijana przez Państwo technologia zgazowania węgla od innych technologii węglowych?

Andrzej Strugała:
Oprócz zgazowania węgla, w ramach programu strategicznego rozwijane są także dwie inne technologie z grupy tzw. Czystych Technologii Węglowych (Clean Coal Technologies), a mianowicie: technologia wysokosprawnych "zero-emisyjnych" bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin oraz technologia tlenowego spalania węgla w kotłach pyłowych i fluidalnych. Wszystkie trzy rozwijane technologie, w przypadku ich aplikacji energetycznej, gwarantują w zasadzie zbliżoną sprawność konwersji węgla do energii elektrycznej.

Specyficzną cechą technologii zgazowania węgla jest natomiast możliwość jej wykorzystania również dla potrzeb przemysłu chemicznego.

Substytucja gazu ziemnego gazem ze zgazowania węgla może być istotnym sposobem poprawy nie tylko bezpieczeństwa surowcowego przemysłu chemicznego, ale także bezpieczeństwa energetycznego całego kraju.

Czy węgiel może być ważnym surowcem dla naszego przemysłu chemicznego? Jakie warunki muszą być spełnione, aby mógł być takim ważnym surowcem?

Marek Ściążko:
Na Unię Europejską przypada jedynie 0,9% światowych udokumentowanych zasobów gazu ziemnego. Warto przy tym podkreślić, że w latach 2010-2011 poziom udokumentowanych zasobów gazu ziemnego na świecie zwiększył się o 6,3%, a w przypadku UE obniżył się o około 22%. Z tego faktu można wyciągnąć wniosek, że kraje Unii Europejskiej będą w coraz większym stopniu uzależnione od dostaw gazu z krajów pozaeuropejskich, w tym także z krajów objętych dużym ryzykiem politycznym.

W szczególności wnioski takie można wysnuć w ostatnim okresie, związanym z kryzysem politycznym na Ukrainie i postawą Rosji, która nie zawaha się użyć swojej dominującej pozycji, jako głównego dostawcy gazu w przypadku narastającego konfliktu.

Udokumentowane złoża gazu ziemnego w kraju, wynoszą - w przeliczeniu na gaz ziemny wysokometanowy - około 100 mld m3 i niestety maleją. Dużo nadziei pokłada się w udostępnieniu złóż gazu niekonwencjonalnego. Polska stała się jednym z najbardziej perspektywicznych obszarów występowania gazu łupkowego. Niestety osiągnięcie wydobycia gwarantującego opłacalność produkcji zabierze co najmniej 15-20 lat, biorąc pod uwagę postęp prac i doświadczenia amerykańskie.

Zupełnie inaczej przedstawia się sytuacja w zakresie zasobów bilansowych złóż węgla kamiennego. Na koniec 2011 r. w Polsce wynosiły one 48,5 mld Mg, z czego około 75% zasobów to węgle energetyczne. Z kolei geologiczne zasoby bilansowe węgli brunatnych na koniec 2011 r. w Polsce to 22,7 mld Mg. Ponadto, według aktualnych prognoz, w ciągu najbliższych 10-15 lat podaż węgli zagranicznych będzie duża i z tego powodu ceny węgla będą znacznie niższe od gazu ziemnego biorąc pod uwagę porównywalne jednostki kaloryczne.

W ostatnim czasie sytuacja górnictwa węgla kamiennego w Polsce jest niełatwa, a biorąc pod uwagę sytuację światową nie należy oczekiwać gwałtownego wzrostu cen i zwiększonego popytu na węgiel na rynku krajowym i europejskim. Duże zapasy węgla nie zostaną łatwo skonsumowane przez energetykę, ponieważ sektor ten także ulega przekształceniom strukturalnym zwiększając produkcję m.in. ze źródeł odnawialnych. Z tego powodu, biorąc pod uwagę interes krajowy polegający na efektywnym wykorzystaniu dostępnych zasobów węgla i uniezależnieniu się od dostaw gazu ziemnego stosowanego w przemyśle chemicznym, należy wdrożyć instalacje zgazowania węgla dla substytucji importowanego gazu ziemnego.

Decyzja taka ma charakter strategiczny, a zatem nie może być podjęta bez akceptacji politycznych czynników działających na najwyższych szczeblach w kraju.

Jakie zastosowanie w polskiej chemii może znaleźć gaz ze zgazowania węgla ?

Marek Ściążko:
Groźba niestabilnych dostaw gazu ziemnego oraz jego wysokie ceny stawiają w trudnej sytuacji krajowy przemysł chemiczny, a w szczególności nawozów azotowych, który zużywa ponad 2 mld m3 gazu ziemnego do produkcji amoniaku.

Aktualna sytuacja geopolityczna wskazuje jednoznacznie, że stabilność ekonomiczna rodzimego przemysłu nawozowego wymaga strategii wieloletniej w zakresie zaopatrzenia surowcowego. W naszym przypadku może to być węgiel i wytworzony z niego substytut gazu ziemnego, co jednocześnie spowoduje wzrost popytu na ten surowiec w kraju i poprawę efektywności górnictwa.

Zaspokojenie aktualnych potrzeb krajowego przemysłu nawozowego wymaga zgazowania 7-8 mln ton węgla, a jednostkowo, dla jednego zakładu, wystarczająca jest instalacja o zdolności przerobowej 1,2-1,5 mln ton węgla, co odpowiada 500 mln m3 gazu ziemnego.

Budowa zgazowania węgla skojarzonego z produkcją chemiczną nawozową otwiera drogę do innego wykorzystania gazu syntezowego (np. metanol, olefiny, DME) oraz pozwoli w przyszłości na jej implementację w energetyce.

Bardzo dziękuję za rozmowę. Życzę sfinalizowania z sukcesem wszystkich zamierzeń. Zapraszamy na łamy miesięcznika CHEMIK do prezentowania postępów w realizowanych projektach.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Punktem wyjścia każdej nowej technologii jest zawsze pomysł, czyli idea innowacyjnego rozwiązania

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!