Oszacowanie emisji CO2 związanej z wydobyciem, wzbogacaniem i transportem węgli - potencjalnych surowców dla procesów wytwarzania wodoru

• Autorzy: Karcz A. , Burmistrz P. , Strugała A.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of CO2 emission connected with mining,preparation and transport of coal - a potential raw material for hydrogen production

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do metod wytwarzania wodoru o istotnymw warunkach polskich znaczeniu zaliczyć należy zgazowanie węgla kamiennego i brunatnego, jak również odzysk wodoru z gazu poprodukcyjnego powstającego w zakładach koksowniczych. W kontekście działań związanych z zapobieganiem zmianom klimatycznym, do podjęcia których zmuszeni będziemy w najbliższym czasie, ważnym zagadnieniem jest określenie wpływu wspomnianych technologii wytwarzania wodoru, a także rodzaju zastosowanego surowca węglowego na wielkość emisji ditlenku węgla do atmosfery. Ustalenie tego wpływu wymaga przeprowadzenia analizy pełnego cyklu drogi pozyskiwania wodoru, od procesów wydobycia surowca do jego wytwarzania (węgla) począwszy, na procesach zgazowania/odgazowania kończąc. Tematem artykułu jest ocena emisji CO2 związanej z początkowymi ogniwami łańcucha cyklu życia wodoru, tj. wydobyciem i przeróbką mechaniczną różnych surowców węglowych oraz ich transportem do zakładów zgazowania/koksowania węgla. Przedmiotem analizy są: węgiel brunatny wydobywany metodą odkrywkową i transportowany do zakładu zgazowania taśmociągiem, węgiel kamienny energetyczny wydobywany w jednej z kopalń górnośląskich transportowany do zakładu zgazowania koleją, węgiel kamienny energetyczny wydobywany w jednej z kopalń górnośląskich transportowany do zakładu zgazowania taśmociągiem, węgiel kamienny wydobywany w zespole kopalń węgla koksowego i transportowany do krajowych koksowni koleją. Zastosowana przez autorów metoda oszacowania wskaźników emisji CO2 związanej z pozyskiwaniem, przeróbką mechaniczną, jak też transportem zarówno dla węgla brunatnego jak i węgli kamiennych polegała na zebraniu oraz analizie danych i informacji dotyczących zużycia netto poszczególnych form energii w wymienionych operacjach. Na podstawie znajomości wskaźników emisji CO2 związanych z wyprodukowaniem jednostkowych ilości energii możliwe było wyznaczenie wskaźników emisji CO2 w odniesieniu do 1 Mg surowca węglowego, jak też 1 GJ energii w nim zawartej. Odpowiednie informacje i dane liczbowe uzyskano od krajowych producentów węgla. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń wspomnianych wskaźników, dokonano porównania ich wielkości dla rozpatrywanych przypadków pozyskiwania, wzbogacania i transportu węgla oraz scharakteryzowano strukturę emisji CO2 związanej z rozpatrywanymi operacjami.

EN

Among methods of hydrogen production which are important in Polish conditions one should mention hard and brown coal gasification as well as hydrogen recovery from industrial gas formed at coke plants. In the context of prevention of climate changes, which will have to take place in the near future, it is important to determine the impact of the above-mentioned technologies of hydrogen production and the kind of the coal raw material applied on the emission of carbon dioxide to the atmosphere. Establishing this impact requires an analysis of the complete cycle of hydrogen acquisition, from coal extraction for hydrogen production to processes of coal gasification/coking. The paper presents an evaluation of CO2 emission connected with the initial links of the chain of hydrogen life cycle, i.e. extraction and mechanical processing of various coal raw materials as well as their transport to the gasification/coking plant. The analysis concerns the following types of coal: brown coal acquired by open-cut mining and transported to the gasification plant by a belt conveyor flight, steam coal extracted in one of the Upper-Silesian coal mines transported to the gasification plant by rail, steam coal extracted in one of the Upper-Silesian coal mines transported to the gasification plant by a belt conveyor flight, coking coal extracted in the group of coking coal mines and transported to domestic coke plants by rail. The method applied by the authors for establishing the factors of CO2 emission connected with extracting, mechanical processing and transport both, for brown coal and hard coals involved gathering and analysing data and information concerning the net consumption of particular forms of energy in the above-mentioned operations. The knowledge of the CO2 emission factors connected with producing a unit of heat and electric energy enabled determination of CO2 emission factors in relation to 1 Mg of the coal raw material as well as to 1 GJ of energy contained in it. The relevant information and production data had been obtained from the domestic coal producers. The paper discusses the results of calculations aimed at determining the above-mentioned factors. It offers a comparison of their values for the examined cases of mining, cleaning and transport of coal, and presents the structure of CO2 emission connected with the examined operations.

Słowa kluczowe

PL

wodór; emisja CO2; zgazowanie i koksowanie węgla; wydobycie; przeróbka mechaniczna; transport węgla

EN

hydrogen; CO2 emission; coal gasification and coking process; coal mining; coal preparation; coal transport

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 12, z. 1
• Strony: 93--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., il.

Twórcy

autor

Karcz A.

autor

Burmistrz P.

autor

Strugała A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw,

Bibliografia

• BIAŁAS M., PASZCZA H., 2007 - Znaczenie tradycyjnych nośników energii dla polityki energetycznej Unii Europejskiej w kontekście zapobiegania zmianom klimatycznym. Polityka Energetyczna t. 10, z. spec. 1, s. 117-134.
• Charakterystyki energo-ekonomiczne działów i grup przemysłu -Wyd. Agencja Rynku Energii S.A., Warszawa 2005.
• Czysta energia - produkty chemiczne i paliwa z węgla. Red. T. Borowiecki, J. Kijeński, J. Machnikowski i M. Ściążko, Wyd. IChPW, Zabrze 2008.
• DRESZER K., WIĘCŁAW-SOLNY L., 2007 - Zgazowanie węgla i synteza paliw silnikowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 23, z. spec. 3, s. 93-104.
• GARDZIŃSKI W., MOLENDA J., 2005 - Źródła i wykorzystanie wodoru w rafineriach ropy naftowej. Przemysł Chemiczny t. 84 (11), s. 825-829.
• GAWLIK L., GRUDZIŃSKI Z., 2007 - Zasoby węgla brunatnego w Polsce. Karbo t. 52 (2), s. 73-76.
• GAWLIK L., MOKRZYCKI E., NEY R., 2007 - Możliwości poprawy akceptowalności węgla jako nośnika energii. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 23, z. spec. 3, s. 105-118.
• GRZYBEK R., GROCHOWSKI L., 2005 - Wodór w Zakładach Azotowych w Kędzierzynie S.A. Przemysł Chemiczny t. 84 (11), s. 820-824.
• HIGMAN C., van der BURGT M., 2008 - Gasification. Wyd. Elsevier.
• KARCZ A., TRAMER A., 2003 - Wykorzystanie gazu koksowniczego w syntezie chemicznej. [W:] Termochemiczne przetwórstwo węgla i biomasy. Red. M. Ściążko i H. Zieliński, Wyd. IchPW i IGSMiE PAN, Zabrze-Kraków, s. 125-144.
• KARCZ A., SOBOLEWSKI A., STOMPEL Z., 2006 - Perspektywy zagospodarowania gazu koksowniczego i przerobu węglopochodnych. Karbo t. 51 (wyd. specjalne), s. 38-44.
• KASZTELEWICZ Z., 2004 - Rola węgla brunatnego w gospodarce. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 20, z. spec. 3, s. 155-164.
• KASZTELEWICZ Z., KOZIOŁ W., KOZIOŁ K., KLICH J., 2007 - Energetyka na węglu brunatnym - perspektywy rozwoju. Polityka Energetyczna t. 10, z. spec. 1, s. 163-183.
• KASZTELEWICZ Z., 2008 - Branża węgla brunatnego w Polsce. Nowa Energia t. 1 (1), s. 46-52.
• KICKI J., SOBCZYK E.J., 2007 - Węgiel kamienny jako podstawowy nośnik energetyczny w Polsce z perspektywy bazy surowcowej. Polityka Energetyczna t. 10, z. spec. 1, s. 147-162.
• KIJEŃSKI J., 2005 - Dlaczego wodór? Przemysł Chemiczny t. 54 (11), s. 799-807.
• KOWALCZYK J., STRZELEC G., 2004 - Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. - jakość produkcji i technologia wzbogacania węgla. Inżynieria Mineralna t. 5 (2), s. 28-44.
• KREITH F., 2004 - Fallacies of a Hydrogen Economy: A Critical Analysis of Hydrogen Production and Utilization. Journal of Energy Resources Technology t. 126, s. 249-257.
• MARZEC A., 2004 - Paliwo wodorowe a efekt cieplarniany. [W:] Paliwa i Energia XXI wieku, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, s. 333-335.
• MARZEC A., 2007 - Energetyka wodorowa - co to oznacza dla roli węgla? Karbo t. 52 (2), s. 109-111.
• Model ekologicznego i ekonomicznego prognozowania wydobycia i użytkowania czystego węgla. Tom 2: Ekoefektywność technologii czystego spalania węgla. Red. K. Czaplicka i M. Ściążko, Wyd. GIG, Katowice 2004.
• MOORE T.A., PEARCE S., 2006 - Hydrogen from coal. International Journal of Coal Geology vol. 65, s. 171-172.
• NYCZ R., ZIELE_NY A., 2004 - Kompania Węglowa S.A. - technologia wzbogacania węgla i jakość produkcji. Inżynieria Mineralna t. 5 (2), s. 2-19.
• REZAIYAN J., CHEREMISINOFF N.P., 2005 - Gasification Technologies. Wyd. Taylor & Francis Group.
• SEATAC: Guidelines for Life Cycle Assessment - A Code of Practice; Wyd. SEATEC - Brochure, Brussels 1993.
• SROGI K., 2000 - Wodór - paliwo przyszłości. Karbo t. 45 (2), s. 65-76.
• SURYGAŁA J., 2006 - Obecne i perspektywiczne metody otrzymywania wodoru. Przemysł chemiczny t. 85 (8-9), s. 661-668.
• ŚCIĄŻKO M., 2007 - Nowe szanse technologii węglowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 23, z. spec. 3, s. 221-233.
• TRAMER A., ŚCIĄŻKO M., KARCZ A., 2005 - Techniczne aspekty wykorzystania gazu koksowniczego do pozyskania wodoru. Przemysł chemiczny t. 84 (11), s. 815-820.
• Well-to-Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains in the European Context; STOA Workshop: The Future of European Long Distance Transport EP 28/03/2007; A Joint Study by EUCAR/Joint Research Centre of the European Comission/CONCAWE.
• ZARĘBSKA K., PERNAK-MIŚKO K., 2007 - Zgazowanie węgla - perspektywa dla gospodarki wodorowej. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 23, z. spec. 3, s. 243-256.
• ZAGÓROWSKI J., CZORNIK G., KOWALCZYK J., 2008 - Perspektywy węgla koksowego. Karbo t. 53, wyd. spec., s. 17-26.
• ŻYŁA M., KREINER K., 2007 - Wykorzystanie energii ze złóż naturalnych paliw węglowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 23, z. spec. 3, s. 257-264.