TEMA BROJA - BLAGO PLANETE

Pripremio: Mr. sci. Jozef Baruhović

Ugalj - da ili ne?

Između koristi i štete

Ugalj, "crno zlato", glavni energent i gorivo 19. i 20. veka, kičma industrijske revolucije i proizvodnje gvožđa i čelika, “odgovoran“ za burni razvoj pomorskog i suvozemnog saobraćaja, jos uvek je nezamenljiv energent iako su na tržištu energenata prisutni: nafta, prirodni gas, uljni škriljci, biomasa, vetar, voda, sunce. Proverene rezerve “crnog zlata”, koje će trajati još čitav vek, i dobar raspored po većini zemalja sveta ukazuju da će ugalj još dugo biti u upotrebi. S druge strane, čuju se sve glasnija upozorenja ekologa o opasnosti od neumerenog uticaja ugljen-dioksida i drugih štetnih gasova na klimatske promene.

Jedno od prvih znanih upotreba uglja proteže se na hiljadu godina p.n.e. u Kini. Ugalj se iskopavao iz zemlje i koristio za topljenje bakra. U Evropi, prvi zapisi o upotrebi uglja datiraju iz 280. godine p.n.e. i dolaze od grčkog naučnika Theofrastusa. Postoje i zapisi da su Rimljani, u provinciji Britaniji, koristili ugljenokope i bavili se trgovinom uglja oko 200. godine nove ere. Šljaka od sagorevanja uglja pronađena je u rimskim građevinama i utvrđenjima.

Ugalj je korišćen za topljenje i obradu gvožđa. Tokom 13. veka ugalj se u Engleskoj koristio za potrebe kovačkih radionica. Tada je u Engleskoj počelo kopanje i vađenje uglja iz podzemnog okna - pošto su iscrpljene naslage uglja na površinskim kopovima. Masovna upotreba uglja nastaje industrijskom revolucijom, početkom 18. veka u Engleskoj kada je vodenički točak zamenjen parnom mašinom i kada su jedra na brodovima zamenjena istim mašinama. Engleska je tada vadila 5/6 ukupne svetske proizvodnje uglja. Vrhunac kopanja dostignut je 1947. kada je u Velikoj Britaniji oko 750.000 ljudi radilo u rudnicima. Već 2004. taj broj opao je na 5000 rudara.

Ugalj kao gorivo

Danas se ugalj pretežno koristi za proizvodnju električne energije, a zatim i za zagrevanje i proizvodnju koksa za potrebe industrije čelika. Skoro 41% električne energije proizvede se u termoelektranama u kojima je ugalj glavno gorivo. Ukupna svetska proizvodnja električne energije iz uglja iznosila je 2011. oko 9.500 TWh godišnje (tera je broj 10, stepenovan sa 12 nula). Za svaki proizvedeni MWh električne energije, zavisno od kalorične vrednosti uglja i stepena korisnosti elektrane, elektrana utroši oko 0,5 T uglja ili 2 MWh po toni. Tokom sagorevanja, u atmosferu se ispusti oko 0,9-1,0 T ugljen-dioksida (CO2) i ostalih štetnih gasova.

U jednoj godini, u atmosferu se ispusti oko 9.500 miliona tona CO2 i ostalih štetnih gasova. Ukupna emisija štetnih gasova 2000. godine iznosila je 8.666 miliona tona! Elektrana na gas za istu količinu proizvedene električne energije ispusta upola manje CO2 i drugih štetnih gasova. To je jedan od razloga za sve vidljiviju preorijentaciju na prirodni gas i postepeno gašenje TE na ugalj u pojedinim zemljama.

Obim koristi pretvaranja uglja u električnu energiju dosta je nizak: od 100% toplotne energije uglja samo je 35% moguce pretvoriti u električnu energiju. Trend je da se stepen korisnosti podigne sa 35% na 40%, i više. Ovo se može znatno povećati uvođenjem sistema ”kogeneracije“, gde se odbačena toplotna energija u procesu proizvodnje električne energije koristi za zagrevanje objekata i staklenih bašti. Ugalj koji se koristi u termoelektranama prethodno se dovodi u oblik praha a zatim ubacuje u ložište elektrane. Dalji tok je već dobro poznat: para proizvedena u kotlu dovodi se na lopatice turbine koja je na istoj osovini povezana sa elektro-generatorom koji zatim proizvodi elekrtičnu energiju. Radi poređenja, tokom 2011. proizvedeno je oko 7.695,4 miliona tona a tokom 2003. godine 5.301,5 miliona tona uglja. Porast u periodu od osam godina iznosi oko 69 %.

Prema podacima iz 2008. proverene rezerve uglja u svetu iznose 862.200 miliona tona (ekvivalent od 4.196 milijardi barela nafte). Prema procenama "British Petroleum"-a, ove rezerve mogu trajati narednih 147 godina, ne uzimajući u obzir mogućnosti otkrivanja novih nalazišta.

Srbija sa 1,6%

U poduži spisak zemalja koje raspolažu rezervama uglja spada i Srbija. Utvrđene rezerve u Srbiji iznose 9 milona tona visokokvalitetnog uglja i 13.400 miliona tona lignita. U svetskim razmerama, to čini 1,6 %. Inače najbogatije zemlje ovim rudnim blagom su: SAD, sa 237.295 miliona tona (udeo u svetskim rezervama iznosi 22,6 %), Rusija sa 157. 010 miliona tona (14,4%), Kina sa 114.500 (12,6%), Australija sa 76.400 miliona tona (8,9%), Indija sa 60.600 miliona tona (7,0%), Nemačka sa 40.699 miliona tona (4,7%)... Zemlje koje raspolazu najvećim rezervama uglja istovremeno su najveći potrošaći i najveći zagađivači. Daleko ispred svih je Kina, koja je u 2011. potrošila 4.053 milona tona uglja, što čini 50,7% svetske potrošnje pa u zagađivanju atmosfere učestvuje sa 23%. Slede SAD sa utrošenih l.003 miliona tona (12,5%) i učešćem u zagađenju od 19%. Indija je potrošila 788 miliona tona (9,9%), Rusija 262 miliona tona (3.3%), Nemačka 256 miliona tona (3,2%)... U razmaku od tri godine (2008-2011) u Kini je potrošnja uglja porasla za 73%! Ukupna potrošnja uglja u svetu tokom 2011. iznosila je oko 8.000 milona tona.

Druga strana medalje Mada dugovečan energent, ugalj ima i drugo lice. Pri sagorevanju, u atmosferu se ispuštaju velike količine CO2 i drugih štetnih gasova. Istorijski gledano, u periodu od 1900. do 2008. ispuštanje CO2 i ostalih gasova u atmosferu poraslo je 16 puta! Prilikom sagorevanja uglja, ispušta se i niz jedinjenja koja sadrže teške metale, živu, uran, arsenik, azotna jedinjenja, pepeo, dimne gasove, talog sumpornih jedinjenja. Posledice su kisele kiše, zagađenje zemljišta i vodenih tokova... Količine ispuštenih gasova u atmosferu mere se milionima tona. Prema podacima iz 2000, ispuštene količine CO2 i drugih štetnih gasova iznose 9.500 miliona tona godišnje – a zna se da neumereno ispuštanje CO2 i drugih štetnih gasova u atmosferu pojačava efekat staklene bašte i preti da promeni klimatske uslove na zemlji.

Termoelektrane koje nisu opremljene filterima za izdvajanje pepela uzrok su povećane radijacije što preti da ozbiljno poremeti klimatske uslove na Zemlji. Neki znaci promena već su prisutni: topljenje leda na Antartiku, česti naleti cunamija, razorni tajfuni sa ljudskim zrtvama...

Mere za smanjenje emisije štetnih gasova

Poslednjih desetak godina, širom sveta čine se napori da se nađe resenje između koristi i štete od dalje upotrebe uglja, tj. da se ugalj i dalje koristi, ali da se smanji emisija štetnih gasova. Razvijeno je više tehnoloških postupaka. U upotrebu je ušao termin “čisti ugalj” kojim se označava ugalj koji pri sagorevanju ne ispušta ili u neznatnim kolicinama ispušta štetne gasove. Nijedan od tih postupaka nije jednostavan i svaki zahteva znatne izdatke. Svrstavaju se uglavnom u dve grupe: postupci koji se primenjuju pre sagorevanja uglja i postupci koji se primenjuju posle sagorevanja uglja.

U postupke pre sagorevanja uglja mogu se svrstati: izdvajanje vlage iz uglja nižeg kvaliteta čime se podiže se kalorična moc uglja i smanjuje količina sagorelog uglja za isti energetski efekat, i gasifikacija - ugalj u prisustvu kiseonika sagoreva, kao krajnji proizvodi razvijaju se ugljen-monoksid i vodonik, ugljen-monoksid se koristi kao gorivo, vodonik kao gorivo za gorivne ćelije...

U postupke posle sagorevanja spadaju postupci pri kojima se CO2 i drugi štetni gasovi izdvajaju iz dimnih gasova. Nova tehnologija firme "Babcock Thermo Energy" (još neobjavljena) garantuje ”nultu emisiju” tj. postupak pri kojem se vrši 100% izdvajanje štetnih gasova.

U Velikoj Britaniji radi se na razvijanju tehnologije “podzemne gasifikacije”. Ovaj postupak treba da prihvati 90% ispuštenih gasova pri čemu se kao krajnji rezultat dobijaju vodonik i CO2. Vodonik se koristi kao gorivo za gorivne ćelije a ugljen-dioksid se skladišti u podzemnim bunkerima.

Zahvatanje i skladištenje ispuštenih gasova (“technology CCS“) su vrlo skupi postupci. Procene su da, u narednih 10 godina, treba izdvojito 15-30 milijardi dolara da bi se smanjio uticaj na klimatske promene. Prema proceni Internacionalne agencije za energiju (IAE), za ovo je potrebno izdvojiti 20 milijardi dolara. A za izdvajanje, komprimovanje, transport i skladištenje potrebno je izdvojiti oko 24 % energije u jednoj elektrani. To znači da blok od 600 MW potroši 146 MW na aktivnosti vezane za izdvajanje CO2 i ostalih štetnih jedinjenja... Postupak obuhvata: izdvajanje, transport cevovodima i skladištenje CO2 i drugih štetnih jedinjenja u podzemne bunkere.

Samo izdvajanje dimnih gasova je najefikasnije na samom izvoristu, gde je najveća koncentracija CO2 i drugih gasova. Podzemni bunkeri mogu biti napuštene naftne i gasne bušotine, napušteni rudnici soli ili duboke geološke pukotine. Uslov za odabir lokacija za skladištenje je procena da u narednih nekoliko stotina godina neće doći do ispuštanja gasova! Primera radi, na teritoriji SAD postoje bunkeri koji omogućavaju skladištenje štetnih gasova za narednih nekoliko stotina godina - a za transport štetnih gasova izgrađeno je već 5.800 km cevovoda. Posebnim postupkom moguće je smanjiti ispuštanje CO2 i ostalih gasova za čak 80-90%.

U svetu je već izgrađeno 16 bunkera koji godišnje uskladište 36 miliona tona CO2. Ovi objekti izgrađeni su u SAD, Kanadi, Norveškoj, Alžiru...

U postupku recikliranja, CO2 i otpadne vode služe kao sirovine u procesu fotosinteze, tj. koristi se sunčeva energija za ishranu uljnih algi koje, kao finalni proizvod, daju sirovinu za plastiku i motorna goriva. Inače ta vrsta algi u procesu fotosinteze uvećava se dva puta svaka 24 časa.

Srbija na crnom zlatu

Srbija raspolaže znatnim rezervama kvalitetnog visokokaloričnog uglja i niskokaloričnog lignita. Procenjene rezerve uglja na kopu Drmno iznose 300 miliona tona. U projektu su kopovi “Radljevo” i “Polja G", u kolubarskom bazenu. To je prirodno blago kojeg teško koja država može da se odrekne tako da će ugalj, po svemu sudeći, do kraja ovoga veka biti nezamenljiv energetski resurs.

U Srbiji se više od 50% električne energije dobija iz termoelektrana koje kao gorivo koriste ugalj. U pripremi je i izgradnja novog termo-bloka snage 350 MW u Kostolcu, koji treba da bude priključen na mrežu 2019. Novoizgrađeni blok trebalo bi da zadovolji sve evropske standarde u pogledu emisije štetnih gasova i odlaganje pepela. Taj termo-blok trebalo bi da ima stepen korisnosti 43%.

Predviđa se i proširenje kapaciteta na kopu Drmno, sa sadašnjih 9 na 12 miliona tona godišnje. Istovremeno, preduzimaju se i mere za smanjenje emisije štetnih gasova na drugim termo-elektranama. Zasad termoenergetska postrojenja u Srbiji, tj. u EPS-u ne zadovoljavaju zahteve LCPD i IED (Direktiva o velikim ložištima i Direktiva o emisiji gasova u industriji). Grube procene ukazuju da bi Srbija, za prilagođavanje standardima EU trebalo da do 2030. utroši 10 milijardi evra. Za sada je u toki realizacija projekta odsumporavanja dimnih gasova na TENT-u, što treba da bude realizovano do kraja 2017. i u TE “Kostolac“ što treba da bude završeno do kraja 2014. U toku su projekti na rekonstrukciji i zameni postojećih elektrofiltera na termoelektranama TENT, TE “Morava” i TE “Kostolac”.

Mr. sci. Jozef Baruhović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja