Analiza możliwości wykorzystania metanu z kopalni węgla kamiennego w układzie trójgeneracyjnym w celu ograniczenia emisji do atmosfery

• Autorzy: Borowski, Marek , Zwolińska-Glądys, Klaudia , Szmuk, Andrzej
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z uwagi na zmiany klimatyczne coraz częściej poruszane są zagadnienia dotyczące gazów cieplarnianych i ich emisji. Metan, obok dwutlenku węgla, uznawany jest za jeden z najistotniejszych gazów cieplarnianych, którego ograniczenie emisji może przynieść w krótkim czasie zauważalne korzyści dla środowiska. Emisje antropogeniczne stanowią około 60 całkowitej emisji metanu, stąd też to właśnie w tym obszarze najczęściej poszukiwane są rozwiązania ograniczające emisje tego gazu. Przedmiotem opracowania jest system ujęcia metanu w kopalni „Pniówek” należącej do Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (południowa Polska) oraz możliwości zagospodarowania tego gazu za pomocą silników trójgeneracyjnych. W artykule omówiono możliwość wykorzystania metanu z kopalń węgla kamiennego w celu ograniczenia jego emisji do atmosfery oraz z uwagi na możliwość jego opłacalnego wykorzystania. Autorzy przedstawiają zastosowanie układu trójgeneracyjnego, w którym metan z kopalni jest spalany w silnikach gazowych i wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej, cieplnej i chłodniczej. Pozwala to na zmniejszenie emisji metanu do atmosfery przy jednoczesnym zwiększeniu efektywności wykorzystania węgla. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w kopalni węgla kamiennego w Polsce i na tym przykładzie wskazano na ekologiczne i ekonomiczne korzyści wynikające z zastosowania układu trójgeneracyjnego.

Słowa kluczowe

PL

emisja metanu; ograniczenie emisji; wykorzystanie gospodarcze; układ trójgeneracyjny

• Czasopismo: Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 61, nr 2
• Strony: 19--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Borowski, Marek

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

autor

Zwolińska-Glądys, Klaudia

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

autor

Szmuk, Andrzej

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Modzelewski W., Nęcki J.: Emisje metanu: wyzwanie dla klimatu, energetyki i prawa. ClientEarth, Prawnicy dla Ziemi, Warszawa 2022, https://www.clientearth.pl/media/fz5hbsnu/2022-01-26-emisje-metanu-wyzwanie-dla-klimatu-energetyki-i-prawa.pdf [20.02.2023].
• [2] Jackson R.B., Saunois M., Bousquet P., Canadell J.G., Poulter B., Stavert A.R., Bergamaschi P., Niwa Y., Segers A., Tsuruta A.: Increasing anthropogenic methane emissions arise equally from agricultural and fossil fuel sources. Environmental Research Letters 2020, 15, 071002, http://dx.doi.org/10.1088/1748-9326/ab9ed2.
• [3] Lan X., Thoning K.W., Dlugokencky E.J.: Trends in globallyaveraged CH4, N2O, and SF6 determined from NOAA Global Monitoring, Laboratory measurements. Version 2022-10, 2022, https://doi.org/10.15138/P8XG-AA10.
• [4] International Energy Agency: Methane Tracker Database, 2022, https://www.iea.org/reports/global-methane-tracker-2022 [20.02.2023].
• [5] Höglund-Isaksson L., Gómez-Sanabria A., Klimont Z., Rafaj P., Schöpp W.: Technical potentials and costs for reducing global anthropogenic methane emissions in the 2050 timeframe – results from the GAINS model. Environmental Research Letters 2020, 2, 025004.
• [6] Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE). Krajowy Raport Inwentaryzacyjny 2022 Inwentaryzacja emisji i pochłaniania gazów cieplarnianych w Polsce dla lat 1988–2020. Raport syntetyczny, Warszawa 2022, https://www.kobize.pl/uploads/materialy/materialy_do_pobrania/krajowa_inwentaryzacja_emisji/NIR_2022_raport_syntetyczny_PL.pdf.
• [7] Borowski M., Szlązak N., Swolkień J.: Wpływ zmian ciśnienia barometrycznego na efektywność ujęcia metanu ze ściany wydobywczej przez system odmetanowania. Wiadomości Górnicze 2016, 67, 9: 526–533.
• [8] United Nations. Economic Commission For Europe, and Methane To Markets Partnership: Best Practice Guidance for Effective Methane Drainage and Use in Coal Mines. New York – Geneva: United Nations, 2010, https://lccn.loc.gov/2010554273 [20.02.2023].
• [9] Nawrat S., Kuczera Z, Łuczak R., Życzkowski P., Napieraj S., Gatnar K.: Utylizacja metanu z pokładów węgla w polskich kopalniach podziemnych. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2009.
• [10] Wyższy Urząd Górniczy: Ocena stanu bezpieczeństwa pracy, ratownictwa górniczego oraz bezpieczeństwa powszechnego w związku z działalnością górniczo-geologiczną w 2022 roku (porównanie od roku 2017). Katowice 2023.
• [11] Borowski M., Życzkowski P., Łuczak R., Karch M., Cheng J.: Tests to Ensure the Minimum Methane Concentration for Gas Engines to Limit Atmospheric Emissions. Energies 2020, 13, 44, https://doi.org/10.3390/en13010044.
• [12] Pawlaczyk-Kurek A., Suwak M.: Will It Be Possible to Put into Practice the Mitigation of Ventilation Air Methane Emissions? Review on the State-of-the-Art and Emerging Materials and Technologies. Catalysts 2021, 11, 1141, https://doi.org/10.3390/catal11101141.
• [13] Gatnar K.: Kogeneracja i trójgeneracyjna na bazie gazu z odmetanowania kopalń – aktualny stan w Jastrzębskiej Spółce Węglowej. XXX Konferencja z cyklu Zagadnienie surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej, Zakopane, 9–12.10.2016 r., https://se.min-pan.krakow.pl/pelne_teksty30/k30_mk_z/k30mk_gatnar_z.pdf [20.02.2023].
• [14] Borowski M., Życzkowski P., Cheng J., Łuczak R., Zwolińska K.: The Combustion of Methane from Hard Coal Seams in Gas Engines as a Technology Leading to Reducing Greenhouse Gas Emissions – Electricity Prediction Using ANN. Energies 2020, 13, 4429, https://doi.org/10.3390/en13174429.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)