Підземна газифікація, образно кажучи, придумана самою природою: у світі є місця, де виникали підземні пожежі. У результаті такого пожежі на поверхню виділяються гази, у тому числі горючі. Однак підземна газифікація відрізняється від пожежі приблизно так само, як спалювання дров у грубці. Це кероване горіння, з відбором горючих газів та їх подальшої сепарацією. Підземна газифікація в XXI столітті може стати найбільш технологічно чистим способом видобутку енергії, що не порушує природний баланс, який на додачу здатний змінити становище на ринку палива.
Ленін як пророк газифікації
Історія газифікації як методу пов'язана з іменами Карла Вільяма Сіменса, першим запропонував в 1868 році отримувати горючий газ спалюванням вугілля під землею, і Дмитра Менделєєва, який в 1880 році висунув закінчену концепцію керованого горіння з подає повітря свердловиною і свердловиною одержання газів. У 1888 році він вже довів цю думку до інженерних розрахунків, опублікував наукову статтю, однак ідея не знайшла відгуку у углепромишленніков.
Перший патент у світі на даний метод оформив у Британії американець А. Беттс в 1909 році, ніж зацікавився відомий і впливовий вчений, нобелівський лауреат сер Вільям Рамзай. Знаменитий своїми відкриттями аргону, гелію і інших благородних газів, Рамзай став займатися і газифікаційною тематикою. Він підтримував експерименти, які були вдалими, і сподівався на прийдешній успіх.
У загальних рисах метод не змінився за останні 100 років. Всі секрети криються в деталях
Одна з наукових статей Вільяма Рамзая попалася на очі колишньому тоді в еміграції лідеру більшовицького крила російських соціал-демократів Володимиру Леніну, який у березні 1913 року, тобто 100 років тому, опублікував у газеті «Правда» замітку про « однією з великих перемог »техніки. Примітно, що на цю замітку звертають увагу і західні фахівці вугільної промисловості, оскільки Леніну не тільки вдалося в кількох фразах змалювати вигоди нового методу, але і зіграти велику роль у розвитку методу в майбутньому. Ленін вирішив, що раз для цього методу годяться навіть найбідніші поклади кам'яного вугілля, то можна заощадити величезні гроші на шахтах і працю шахтарів і понизити вартість електроенергії десятикратно.
За його словами, «... електрифікація всіх фабрик і залізниць зробить умови праці гігієнічнішими, позбавить мільйони робочих від диму, пилу і бруду, прискорить перетворення брудних огидних майстерень в чисті, світлі, гідні людини лабораторії. Електричне освітлення та електричне опалення кожного будинку позбавлять мільйони "домашніх рабинь" від необхідності вбивати три чверті життя в смердючій кухні ».
Але що почалася Перша світова війна припинила роботи, які зовсім припинилися після смерті сера Вільяма від променевої хвороби в 1916 році. Однак ідеї Сіменса, Менделєєва, Беттса і Рамзая не пропали даром. Як відомо, в СРСР доля тієї чи іншої теорії в великий мірою залежала від того, яке було ставлення до неї в працях Леніна. Тому радянські углехімікі сміливо розвивали ці ідеї, адже у них був чудовий ідеологічний козир.
Замість роботи у вугільних вибоях під землею - Робота на поверхні. Правда, і людей треба менше. Завод ПГУ компанії Linc Energy в Chinchilla, Австралія
Впровадження нового методу просували низові організації партії більшовиків як «завіту Ілліча». Перші експерименти почалися в 1928 році, а в 1933-му була створена всесоюзна експериментальна контора «Подземгаз». До того часу вже була запущена перша експериментальна станції в Тульській області на родовищі бурого вугілля, потім в Лисичанську на Україні.
Але обрана схема газифікації була невдалою. В інших умовах метод був би закинутий як безперспективний, але сталінська система не могла дозволити згаснути «ленінської іскрі». У підсумку з урахуванням проб і помилок в 1935 році в Горлівці, на Донбасі, вдалося знайти оптимальну на той момент схему поджига пласта і отримати стійку газоутворення.
Успіх Радянської Росії викликав інтерес і на Заході - саме тому, що, як писав Ленін, цей метод дозволяє відмовитися від шахтарської праці та отримувати більший прибуток. Однак Друга світова війна затримала цей процес. Але після того як відгриміли залпи і після того як СРСР, США та інші країни знову повернулися до цієї тематики, радянські успіхи відкрито зізнавалися і визнаються тією основою, з якою і почалося поширення цієї технології по всьому світу.
Такий різний газ
Геологія вугільних родовищ дуже різноманітна. І на жаль для вуглевидобувачів, далеко не скрізь вугілля залягає на поверхні, щоб його можна було добувати відкритим способом, як, наприклад, в Кансько-Ачинського басейні. З іншого боку, і підземні пласти часто залягають складним чином, їх потужність далеко не найкраща. Є й просто ті родовища, які значною мірою вже вироблені, але ще мають великі запаси вугілля, який добувати традиційним способом невигідно.
Тому його добре перетворити на горючий газ. Для цього вугілля, який, по суті справи, є вуглецем з різними домішками, потрібно підпалити і подати йому окислювач - тобто або повітря (близько 20% кисню), або чистий кисень. Крім цього, потрібно подати туди водяна пара, тобто молекули, що містять два атоми водню і один кисню. Кількість подаєтьсякисню і пара потрібно контролювати: горіння має бути не дуже активним, як у печі, коли дрова прогорають і по вугіллю починають бігати голубуваті язички полум'я від чадного газу.
У першому випадку при так званому повітряному дуття після згоряння під землею вугілля на виході виходить газ, в якому буде приблизно 14% вуглекислого газу СО 2 , 14% чадного газу СО, до 16% водню Н 2 і близько 55% азоту N 2 . Решта - всілякі домішки. Чадний газ і водень - це горючі гази, а азот і вуглекислий газ - негорючі. Отриманий газ має порівняно невисокою теплотворною здатністю близько 4 МДж / м 3 , але він цілком придатний для успішного використання в газотурбінних установках ТЕЦ або звичайних котелень.
Якщо ж задувати під землю суміш водяної пари і кисню, то на виході виходить синтез-газ, в якому буде чадного газу до 35%, метану СН 4 близько 7% і водню - до 50%. Тобто горюча фракція в сумі перевищуватиме 90%. Такий газ має теплотворну здатність понад 10, а то і 13 МДж / м 3 і може використовуватися на електростанціях для промислової вироблення електроенергії, а також виробництва рідкого палива.
За даними сибірських джерел , Собівартість електроенергії, одержуваної таким шляхом, становить від 0,45 руб / кВт · год, при цьому собівартість виробництва електроенергії вугільної генерацією становить приблизно 1,6 руб / кВт · год, а газової генерацією - Приблизно 1,1 руб / кВт · год І хоча перші цифри розраховані для Сибіру з їх Кузбасом, а другі - для європейської частини Росії, проте можна говорити, що підземна газифікація вугілля цілком може посперечатися за місце на енергетичному ринку.
На жаль, довгий час в СРСР і потім у Росії сподівалися то на газ, то на атом і якось призабули про підземної газифікації. З усього великого радянської спадщини в 1996 році в Росії закрилася остання станція підземної газифікації вугілля в Кузбасі, яка протягом 40 років безперебійно постачала горючим газом 14 малих котелень міст Кисельовська та Прокопьевска. Закрилася вона з причини фізичного зносу обладнання. Думка, що в країні повно природного газу, судячи з усього, взяло гору.
Сусіди готують удар у
Сусіди Росії, позбавлені доступу до запасів природного газу або бажають диверсифікувати його джерела, поставилися до старих технологій з великою увагою. Узбекистан зберіг Ангренского станцію підземної газифікації, запущену ще в 1964 році, і з успіхом газифікує бурі вугілля Ангренского родовища.
Підземної газифікацією зацікавилися Казахстан, Киргизія, Грузія і навіть Білорусь, яка задумалася над підземною газифікацією місцевих вугілля і горючих сланців. І вже тим більше активність зростає на Україну, де роботи ведуться не тільки на Донбасі, але так само і на нових майданчиках , Наприклад у Львівсько-Волинському вугільному басейні. І перші результати показали, що собівартість газового палива, отриманого при підземної газифікації вугілля даного басейну, нижче майже в два рази, ніж на станції підземної газифікації в Узбекистані.
Все більше країн включаються в роботи з підземної газифікації вугілля
Фахівці з донецького «ДонГіпрошахт» активно розробляють системи підземної газифікації не тільки для свого регіону - саме вони консультували узбецьких колег, щоб продовжити життя їх станції. Фахівці вважають, що підземна газифікація вугілля в Луганській області України дозволить вирішити проблему доопрацювання того вугілля, який залишився після закриття нерентабельних шахт. А це більше мільярда тонн сировини. Всього ж, за підрахунками фахівців, на Україні для підземної газифікації придатне приблизно 24 млрд тонн вугілля.
Вважається, що для того щоб отримати 1 млрд кубометрів газу, потрібно газифікувати від 2 до 2,4 млн тонн вугілля. Значить, Україна має запаси вугілля для отримання приблизно 10 тисяч млрд кубометрів газу. При щорічному споживанні 73 млрд кубометрів газу цих запасів вистачило б на 130-140 років. Принаймні, це непогана відстрочка, і вже точно - і для Польщі, і для України - реальна можливість знизити свою залежність від імпорту газу не тільки з Росії, а взагалі звідки б то не було. Тобто настільки бажана енергетична незалежність.
Плюси і мінуси
Може виникнути питання: а чому раніше метод підземної газифікації вугілля не отримав повсюдного розвитку? Справа в тому, що система, запропонована 120 років тому Менделєєвим і розвинена його послідовниками, далеко не досконала. У 80-ті роки з'явилася інша схема, розроблена в США, відома за своєю абревіатурі CRIP, для якої необхідно горизонтальне буріння свердловин, в чому американці визнані майстри.
Ця система до нинішнього року була найдосконалішою. Це та ж сама технологія горизонтального контрольованого буріння , Яка зробила можливою видобуток сланцевих газу та нафти. Але в жовтні цього року з'явилася ще одна технологія, тільки-тільки запатентована в Британії: система, коли всі процеси проводяться через один кущ свердловин. Нова технологія, що отримала абревіатуру SWIFT, обіцяє нові можливості для розвитку підземної газифікації.
По суті, саме зараз, коли буровики практично стали керувати напрямком свердловин, відкрилися нові можливості методу. Але не тільки його ефективність раніше піддавалася критиці. Сама ідея, що десь там, під землею, горить вогонь, була для багатьох неприємною, хоча заздалегідь можна розрахувати поле можливих осад і їх величину. Зрештою, що горить на великій глибині вугілля можна легко загасити, залишивши його без кисню. Британці, наприклад, вважають абсолютно безпечним газифікувати ті пласти, що залягають під морським дном. Там це точно нікого не потурбує.
Інша проблема - це викиди парникових газів, в першу чергу вуглекислого, яким все горіння і закінчується. Зараз цією проблемі приділяється багато уваги. Але підземна газифікація дозволяє вирішити і це питання - сепаріруя СО 2 і закачуючи його назад під землю . З іншого боку, на відміну від видобутку сланцевого газу, тут немає необхідності проводити гідророзрив пласта, що зменшує ризик забруднити продуктами горіння підземні води.
І все ж метод підземної газифікації завдяки розвитку технологій буріння та контролю завойовує все більше симпатій - навіть в Росії. Цілком можливо, першим регіоном, який почне заново просувати підземну газифікацію в Росії, стане Чукотка. Восени 2012 року Роман Абрамович вів переговори з керівництвом компанії Linc Energy, одним зі світових лідерів в підземній газифікації, яка вже працює в Британії, Польщі, ПАР, Китаї, В'єтнамі, Узбекистані і з грудня 2012 року - на Україну. Так що у старого методу може бути велике майбутнє, яке змінить багато чого на енергетичному ринку й у світовій політиці.
