Wydobycie oraz zagospodarowanie węgla kamiennego – opinia o tym surowcu

Węgiel kamienny jest skałą osadową, która powstała podczas procesu uwęglania roślinnych szczątków (m.in. drzew i paproci) w karbonie, permie i kredzie. Kamienny węgiel zawiera w sobie węgla (C) około 90%, a poza tym również różne inne substancje (siarczki, krzemiany, węglany, azot, siarkę, wodór i śladowe ilości innych pierwiastków, np. wanadu, astatu, galu).

Zasoby:

Większość zasobów węgla kamiennego, szacowanych na wielkość około kilku bilionów ton, zlokalizowane jest na północnej półkuli. Węgla kamiennego najwięcej jest wydobywane w Rosji, w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Chinach, Niemczech, Wielkiej Brytanii, Polsce, Indiach, na Ukrainie. Pomimo że mogłoby się wydawać, iż kilka bilionów ton to ogromna liczba, ale niestety nie jest tak. Oszacowano, iż zapasy węgla wystarczą jeszcze tylko na około 200 lat.

Polska należy do grona krajów bogatych w węgiel. Jest on w naszym kraju mocno eksploatowany, część jego jest eksportowana na Zachód. Na obszarze należącym do naszego państwa znajduje się około 4% światowego zapasu węgla, czyli jakieś 60 miliardów ton. Jesteśmy w ścisłej czołówce światowej wydobywających węgiel krajów, lecz niestety naszych złóż nie starczy już na długo. Przewiduje się, że zapasy węgla kamiennego skończą się nam już za jakieś 30 lub 40 lat. Należy mieć też na uwadze fakt, że w latach 90. przeprowadzony został program restrukturyzujący kopalnie węgla kamiennego, przez co zostały zmniejszone zasoby węgla, ponieważ m.in. zmniejszono maksymalną granicę głębokości złóż.

Węgiel z Polski nie należy ani do najprostszych, ani do najtańszych w wydobyciu, ponieważ umiejscowiony jest na stosunkowo dużych głębokościach (przykładowo w Australii aż 65% wydobywanego tam węgla czerpane jest z odkrywkowych kopalni), a także zawiera w swoim składzie dużą ilość siarki. W Polsce istnieją trzy główne węglowe zagłębia, czyli na Górnym i Dolnym Śląsku oraz zagłębie lubelskie.

Zastosowanie:

Węgiel kamienny znajduje u nas główne zastosowanie w energetyce (przemyśle energetycznym). Elektrownie oraz elektrociepłownie węglowe stanowią w Polsce podstawowe źródło energii (około 75%). Poza tym węgiel kamienny wykorzystuje się również w chemicznym przemyśle przy produkcji kosmetyków oraz pestycydów. Ponadto znajduje również zastosowanie w przemysłach: metalurgicznym (wsady w wielkich piecach), syntezy organicznej ciężkiej (stanowi surowiec do syntetyzowania wielu organicznych związków), koksowniczym oraz częściowo w kolejowym.

Elektrownie oraz elektrociepłownie są podstawą polskiej energetyki. Węglowe elektrownie mogą wykorzystywać cieplną energię powstającą przy procesie spalania paliw, by przetwarzać ją w kinetyczną energię obrotowego ruchu turbin, następnie zaś w energię elektryczną przy użyciu generatorów. Podstawowymi dwoma elementami węglowej siłowni są kocioł oraz turbozespół (plus urządzenia dodatkowe).

Tymczasem elektrociepłownie wytwarzają jednocześnie zarówno energię elektryczną, jak i ciepło. Do odbiorców ciepło jest dostarczane pod postacią pary lub gorącej wody. Węgiel używany jest do otrzymania pożądanej temperatury. Wśród elektrociepłowni (z uwagi na typ cieplnego układu) możemy wyróżnić dwa główne rodzaje:

• przeciwprężne - wylotowa para dostaje się do wymienników ciepła i wykorzystywana jest w celu pokrycia zapotrzebowania cieplnego, ich zaletą jest sprawność wynosząca ponad 80%, czyli wysoka, natomiast wadę stanowi fakt ścisłego połączenia zapotrzebowania na ciepło z wytwarzaniem energii;
  • upustowo-kondensacyjne - zależnie od potrzeby pewna część pary skierowana zostaje do wymienników ciepła (z turbiny), ale powoduje to obniżenie wydajności elektrociepłowni.

Metoda otrzymywania z węgla energii jest rozwiązaniem w różnym stopniu opłacalnym, w zależności od kraju, w którym jest stosowana. Jest to korzystny sposób w momencie, gdy węgiel jest w danym miejscu tani i łatwo dostępny. Wtedy, nawet pomimo faktu zanieczyszczania środowiska, uzyskuje się na tyle duże profity, że pokrywają one ponoszone straty. W Polsce, niestety, węgiel to relatywnie drogi surowiec (paradoksalnie węgiel importowany jest tańszy od polskiego). Dodatkowo pod względem sprawności część elektrowni oraz instalacji elektrycznych w domostwach jest w fatalnym stanie.

Rokowania dla węgla kamiennego:

Dobrze rozwinięty przemysłowo świat rezygnuje stopniowo z kamiennego węgla na rzecz alternatywnych źródeł energii. Wprawdzie węgiel nadal pozostaje chyba najbardziej popularnym surowcem energetycznym, jednak coraz częściej zastępuje się go ropą naftową, gazem ziemnym, energią jądrową, alternatywnymi źródłami energii. Prognozowane jest, iż za jakieś 50 lat wydobycie kamiennego węgla będzie w porównaniu ze stanem na dzień dzisiejszy nawet kilkadziesiąt procent niższe. Dlatego też właściwym stwierdzeniem jest, że węgiel przyszłości nie ma, pomimo że jest go znacznie więcej od gazu ziemnego, czy ropy naftowej.

Niestety, w Polsce trudno będzie odejść od stosowanych od dawna metod. Dobrym rozwiązaniem byłoby wybudowanie wielu małych elektrowni, które czerpałyby energię z alternatywnych źródeł. Jednakże w polskim prawie obecny jest zapis, iż za wyjątkiem Polskiej Sieci Energetycznej nie może nikt inny sprzedawać energii. Oznacza to w praktyce, że jeśli na przykład jakiś młyn prywatny jest używany również do produkowania energii, to może zostać ona zużyta tylko na potrzeby własne tego gospodarstwa. Wyhamowany jest więc rozwój małych elektrowni, które mogłyby stworzyć konkurencję dla ogromnych elektrociepłowni. Z uwagi na brak konkurencji elektrownie mogą ustalać ceny energii na takiej wysokości, jaka im się podoba, natomiast, jeśli cena ta nam nie odpowiada, możemy jedynie zacząć używać świeczek, albo podłączonej do rowerowych pedałów prądnicy.

Wpływ na środowisko:

Zarówno elektrownie, jak i elektrociepłownie mają poważny wpływ na otaczającą nas przyrodę (powietrze, wodę, glebę). Emitowane są duże ilości dwutlenku węgla do atmosfery, co powoduje wzmożenie efektu cieplarnianego. W trakcie procesu spalania węgla wydzielają się pyły i popioły, które nie tylko mogą zanieczyścić powietrze, wodę i glebę, ale również są przyczyną wielu chorób u mieszkających na terenach znajdujących się w obrębie zasięgu ich rozprzestrzeniania ludzi. Podczas użytkowania węgla wydzielają się również tlenki siarki, w atmosferze łączą się one z kroplami wody, wskutek czego powstaje kwas siarkowy i tak zwane kwaśne deszcze.

Również sam proces wydobywania węgla szkodliwie wpływa na środowisko. Mocno zasolone kopalniane wody przedostają się do powierzchniowych wód, powodując ich skażenie. Wydobywane razem z węglem towarzyszące substancje zostają gromadzone na hałdach, nie ma pomysłu, co można z nimi zrobić, jak je zlikwidować. Wydobywany węgiel zawiera związki azotu i siarki, które to zanieczyszczają powietrze. Zawsze też istnieje ryzyko zawalenia się jakiegoś fragmentu powierzchni ziemi ze względu na wydobywanie pod nim surowców.

Tymczasem uboczne produkty nie muszą bezczynnie zalegać w naszym środowisku, ale np. lotny popiół można zużyć do wyprodukowania betonów, zbrojonych lub nie, niewielkich betonowych elementów, zastosować w formie dodatku do cementu; dzięki tym zabiegom zostają poprawione fizyko-chemiczne właściwości budowlanych materiałów, jak również obniża się koszt ich wyprodukowania.

Problem górnictwa:

W chwili obecnej stało się górnictwo problemem i gospodarczym, i społecznym. Górnicy stanowią całą rzeszę ludzi, niezadowolonych z ich obecnej sytuacji. Nie mają oni w zasadzie dobrych perspektyw na przyszłość. Żadne dotychczasowe reformy, czy próby restrukturyzacji górnictwa nie zmieniły za wiele. Kolejne kopalnie są zamykane, mnóstwo ludzi pozostaje bez pracy. Niestety, rząd nie ma na razie dobrego pomysłu na rozwiązanie tej sytuacji i wydaje się, że szybko się ona nie zmieni, a przynajmniej nie na lepsze.

Alternatywne źródła energii:

W Polsce w bardzo niewielkim stopniu korzysta się z alternatywnych źródeł energii, ale nie jest to równoznaczne z brakiem perspektyw w tej kwestii. W rzeczywistości możemy nawet wybierać pomiędzy potencjalnymi źródłami energii, jakimi są:

• • Energia wiatru - na około 30% obszaru Polski występują odpowiednie do budowy wiatrowych elektrowni warunki, gdzie pojawia się wiatr o prędkości powyżej 4 m/s, są to: okolice gór, pas centralny, pobrzeże Bałtyku. Zaletą tej metody uzyskiwania energii jest fakt, iż jest ona zupełnie odnawialna. Istnieją jednak też wady, a mianowicie: duży poziom hałasu pochodzący z siłowni, spora nieprzewidywalna zmienność wiatru, możliwość zakłócenia ultrakrótkich fal.
  • Energia wody - nie mamy zbyt dużo zasobów wodnej energii, jednak i tak wykorzystujemy jedynie jakieś 12% z nich. W jakichś 6 000 miejsc możliwe by było zainstalowanie turbin wodnych, a tymczasem istnieje w Polsce tylko 119 wodnych elektrowni i 200 siłowni o mocy mniejszej od 5 MW. Pozyskiwanie energii w ten sposób ma swoje dobre, jak i złe strony. Dzięki tej metodzie można ustabilizować stosunki wodne, chronić tereny przed powodziami, odgrywa ona rolę w rolnictwie i leśnictwie, lecz jednocześnie podnosi się zwierciadło gruntowych wód, dlatego staje się konieczne przeprowadzanie odwadniania. Dodatkowo, zwłaszcza w trakcie roztopów, mogą pojawiać się różne awarie wodnych zapór.
  • Energia słoneczna - można podzielić ją na trzy główne rodzaje, czyli:
  • konwersja fotochemiczna - przetwarzanie energii promieniowania słonecznego na związaną z chemicznymi procesami energię;
  • konwersja fototermiczna - przetwarzanie energii promieniowania słonecznego na ciepło;
  • konwersja fotowoltaiczna - przetwarzanie energii promieniowania słonecznego na elektryczną energię;

Ten rodzaj energii jest zupełnie nieszkodliwy dla środowiska, lecz porównując ją z energia pochodzącą z konwencjonalnych źródeł jest ona w dużym stopniu rozproszona. Może znaleźć zastosowanie np. na rolniczych terenach, w suszarnictwie.

• • Energia biomasy - rocznie w Polsce produkowane jest aż 30 milionów ton biomasy (pod postacią słomy, odpadowego drewna, osadów ścieków), ale nie jest ona wykorzystywana. Jest to znacząca ilość, co więcej, znamy niezbędne do przetwarzania na energię biomasy technologie, jednak problem stanowią: rozproszone źródła uzyskiwania biomasy, różnorodność postaci, pod jaką występuje, różnorodność wytwórców biomasy i odbiorców energii. Liczne są argumenty przemawiające na korzyść tego sposobu pozyskiwania energii, m.in.: nadprodukcja żywności, duży stopień bezrobocia na wsiach, poważna konieczność ograniczenia ilości emitowanego dwutlenku węgla, pewne ekonomiczne ożywienie lokalnych społeczności na wsi.
  • Energia biogazu - to dobry sposób na zagospodarowanie odpadów pochodzących z rolnictwa. Niestety, ilość energii, jaką można potencjalnie tą drogą otrzymać, jest relatywnie niska, dlatego nie ma za dużego znaczenia w bilansie energetycznym kraju.
  • Energia geotermalna - wykorzystuje się ciepło przenoszone w skorupie ziemskiej (jej warstwie przepuszczalnej) poprzez gorące wody. Odpowiednimi warunkami do rozwinięcia takiego sposobu pozyskiwania energii cechuje się Niż Polski, zapadlisko podkarpackie, Karpaty Polskie, rejon podhalański. Przykładem stosowania takiej energii w Polsce są ciepłownicze instalacje ogrzewające Pyrzyce. Mimo że metoda wydawałaby się bardzo ekologiczna, tak nie jest do końca, ponieważ ma również wady. Między innymi fakt uprzemysławiania powierzchni ziemi przez liczne otwory wiertnicze, wiertnice, rurociągi, wskutek czego powoli zaczyna osiadać grunt. Również do atmosfery są wydzielane różne chemiczne substancje, np. radon.
  • Energia atomowa - jest to dobre rozwiązanie ekonomiczne, jednak społeczeństwo nadal pamięta katastrofę w Czarnobylu, więc boi się, iż sytuacja taka może się powtórzyć. Ze względu na to planowana w Żarnowcu elektrownia atomowa ostatecznie została elektrownią szczytowo-pompową. Mimo wszystko atomowa energia jest czystym i tanim rodzajem energii. Jednak ryzyko awarii, wprawdzie przy zastosowaniu najnowocześniejszych metod niewielkie, ale zawsze istnieje.

W Polsce potencjalnie istnieje więc wiele możliwości alternatywnego pozyskiwania energii. Nie musimy wcale koncentrować uwagi tylko na jednej z nich, lecz możemy podążać w kilku różnych kierunkach.

Podsumowanie:

Sytuacja polskiego rynku energetycznego jest w zasadzie średnio zadowalająca, ponieważ istnieje nielogiczne prawo wyłączności na energię Polskich Sieci Energetycznych oraz jest zbyt wysoki udział wśród energetycznych surowców węgla kamiennego. Oczywiste jest, że powinniśmy naszą gospodarkę przestawić na alternatywną energię. Dzięki temu uniezależnilibyśmy się od wydobywania węgla, poza tym pozyskiwanie energii byłoby tańsze oraz przyjaźniejsze dla naszego środowiska. Problemem przeszkadzającym w rozwoju tych źródeł energii są pieniądze, a raczej ich brak. Istnieje również problem górników, ponieważ zmniejszając zapotrzebowanie na kamienny węgiel, będzie też należało automatycznie zmniejszyć jego wydobycie, a co za tym idzie- dojdzie do dalszego zamykania kopalni oraz zwalniania pracujących tam, czasem nawet przez całe życie, ludzi. W pewnym stopniu mogłoby pomóc stworzenie instytucji pomagających górnikom w przekwalifikowaniu się (nawet obecnie istnieje kilka specjalizujących się w tym firm). Tak, czy inaczej, polską energetykę należy jak najszybciej przestawić na bardziej ekologiczne, opłacalne i niezależne tory, wzorując się tu na krajach zachodnich, wprowadzających już od dłuższego czasu takie, przynoszące sporo korzyści, metody.