Zhodnocení plynu z dolu Žofie v kogenerační jednotce.
Posláním o. z. ODRA je zabezpečování postupného
utlumování provozní činnosti na uzavřených
černouhelných dolech ostravské a petřvaldské
důlní pánve. Přes ukončení těžby uhlí
a uzavření dolů zde pokračuje proces vývinu
důlního plynu, které mohou být pro okolí
nebezpečné. Důlní plyn obsahuje metan, který
silně absorbuje infračervené záření a patří mezi
významné skleníkové plyny, zvyšující teplotu
zemské atmosféry. V místech s větším výskytem
důlního plynu se musí provádět jeho řízené čerpání,
které se využívá jako energetický zdroj,
nebo se plyn vypouští volně do atmosféry.
Zemský povrch absorbuje viditelné záření ze
Slunce a vyzařuje mnoho energie jako infračervené
záření skrze atmosféru zpět do vesmíru.
Některé plyny v atmosféře, zejména vodní pára,
oxid uhličitý (CO2), metan (CH4), absorbují toto
infračervené záření a vyzařují ho zpět ve všech
směrech včetně k povrchu Země. Tento takzvaný
„skleníkový efekt“ udržuje atmosféru
a zemský povrch mnohem teplejší, než kdyby
plyny pohlcující infračervené záření nebyly
v atmosféře přítomny.
Mimo uvedený skleníkový efekt je z hlediska
energetického volné vypouštění důlního plynu
do atmosféry velkým plýtváním s potenciálním
zdrojem využitelné energie. Uvedený plyn je
zařazen podle energetické legislativy mezi tzv.
„Obnovitelné zdroje energie“ pro jeho velkou
hodnotu spalného tepla a možnost přímého
využití např. spalováním v kotlích, příp. v kogeneračních
jednotkách.
Na základě uvedených poznatků zahájil o. z.
ODRA v roce 2006 spolupráci se společnosti ENIGEN,
s. r. o., na společném projektu, který by
umožnil zhodnotit volně vypouštěný důlní plyn
z degazační stanice uzavřeného dolu Žofie. Bylo
rozhodnuto o stavbě kogenerační jednotky, která
bude schopna spalovat produkovaný důlní plyn
a přes poháněný generátor vyrábět elektřinu a teplo.
Smlouva o spolupráci byla podepsána v dubnu
2006 a již v listopadu 2006 byla zahájena výstavba
kogenerační jednotky. Zkušební provoz byl
spuštěn v květnu 2007. Realizace stavby kogenerační
jednotky v dané lokalitě byla specifická
v tom, že provoz navržené technologie byl vyprojektován
pouze pro důlní plyn z degazační stanice
Žofie. Jednotka byla postavena jedna o výkonu
1200 kW. Kogenerační jednotka o tomto výkonu
má omezené regulační možnosti z hlediska objemu
a složení spalovaného plynu. Provozní
obsluha nebyla schopna zajistit průběžně stejnou
koncentraci plynu z degazační stanice a v důsledku
toho vznikaly opakovaně provozní výluky
kogenerační jednotky. Za této situace nebylo
možné zajistit spalování celého objemu čerpaného
plynu na výstupu z degazační stanice a část se
musela opět vypouštět do atmosféry.
Vyvolané odstávky poškozovaly investora
společného projektu, kterým je spol. ENIGEN,
s. r. o. Očekávané tržby za vyrobenou elektřinu
se nenaplňovaly a bylo nutné řešit posílení dodávek
plynu pro kogenerační jednotku.
Nejoptimálnější variantou posílení dodávek
plynu pro kogenerační jednotku se jevila možnost
odběru degazačního
plynu z centrálního plynovodu
spol. Green Gas
DPB Paskov, a. s.
Náš o. z. ODRA vyřešil
uzavření kupní smlouvy
na nákup degazačního
plynu a spol. ENIGEN
zajistila výstavbu plynovodu
k degazační stanici.
Výhodou uvedeného
řešení je to, že kapacita
nové plynové přípojky je pro provoz kogenerační jednotky neomezená a je
schopna plně nahradit výpadky provozu degazační
stanice. Souběžně se stavbou nového plynovodu
byla postavena směšovací stanice, ve které se dá
míchat plyn z produkce o. z. ODRA s plynem
z plynovodu spol. Green Gas DPB Paskov. Obě
stavby se zrealizovaly v roce 2008.
Stavbou druhého nezávislého zdroje důlního
plynu se dosáhlo odstranění původní závislosti
provozní technologie kogenerační jednotky na
kvalitě produkovaného důlního plynu z degazační
stanice. Zároveň se zajistilo využití veškerého
čerpaného důlního plynu z degazační
stanice, který by přišel jinak nazmar odpouštěním
do atmosféry.
Provoz kogenerační jednotky se stabilizoval
včetně výroby tepla, které se muselo částečně
mařit v chladících jednotkách. Z provedených
energetických rozborů otopné soustavy areálu
Žofie se zjistilo, že odběr tepla z kogenerační jednotky
odpovídá polovině jejího tepelného výkonu.
Jednalo se o 600 kW tepelného výkonu z maximálního
výkonu kogenerační jednotky ve výši 1200
kW. Na základě zjištěných skutečností a příznivé
ceny za teplo kogenerační jednotky bylo rozhodnuto
o provedení úprav výměníkové stanice Žofie.
Jednalo se o rozšíření stávajícího výměníku o další
jednotku, která byla zapojena do topného okruhu
pro ohřev vtažných větrů do jámy Žofie. Úpravy
výměníkové stanice Žofie proběhly v roce 2009.
Následné vyhodnocení provozu tepelného
hospodářství Žofie potvrdilo oprávněnost úpravy
výměníkové stanice, která podstatně ovlivnila
výslednou ekonomiku o. z. ODRA.
Využitím levného tepla z kogenerační jednotky
se podařilo dosáhnout v areálu Žofie
nejnižších kalkulovaných nákladů na jednotku
tepla v rámci celého o. z. ODRA.
Po vyřešení popsaných úprav navazujících
technologií na stavbu kogenerační jednotky dle
společného projektu spol. o. z. ODRA a ENIGEN,
s. r. o., na využití energie čerpaného důlního
plynu se zdálo, že záměr je zrealizován
k maximální spokojenosti kooperujících stran
a není již dál co vylepšovat.
Přesto se našlo ještě jedno možné řešení pro
vylepšení celkové provozní ekonomiky pro obě
zúčastněné společnosti. Vychází z fakturačních
cen za plyn pro kogenerační jednotku. Současná
cena důlního plynu z plynovodu spol. Green Gas
DPB Paskov je v průměru 3x vyšší proti ceně
plynu z vlastní produkce o. z. ODRA. Snížením
příkupu plynu ze spol. Green Gas DPB Paskov
a zvýšením vlastní produkce o. z. ODRA se dá
velmi podstatně ovlivnit hospodářský výsledek
pro obě kooperující společnosti.
Na základě tohoto provozního poznatku bylo v
roce 2010 na o. z. ODRA přijato rozhodnutí
k posílení těžební kapacity pro produkovaný důlní
plyn. Nabízela se zde možnost napojení dosud
nevyužívaného odsávacího vrtu č. 31 (dále jen OV
31), který se nachází v těsné blízkosti areálu
Žofie. Rozsah tohoto záměru spočíval ve výstavbě
nového plynovodu, který propojí výstup z OV 31
se vstupem do degazační stanice Žofie.
Stavba tohoto plynovodu byla ukončena v prosinci
2010. Potrubí plynovodu je v úseku mimo
areál Žofie uloženo v zemi a uvnitř areálu je
uloženo na konzolách společně s přívodním
potrubím pro kogenerační jednotku. Délka
postaveného plynovodu je 565 m. Potrubí plynovodu
končí na vstupu do degazační stanice
Žofie. Spojením podzemního zdroje důlního plynu
uzavřeného dolu Žofie s vrtem OV 31 umožňuje
operativně upravovat provoz degazační stanice
k maximálnímu pokrytí dodávek pro kogenerační
jednotku. Výstup z degazační stanice je zaveden
do směšovací stanice, která má napojení na vnější
zdroj důlního plynu z centrálního plynovodu spol.
Green Gas DPB Paskov. Směšovací stanice
umožňuje nastavit optimální složení plynu pro
kogenerační jednotku. Regulace celého procesu je
řízena počítačem na velínu degazační stanice.
Hlavním parametrem řízení směšovací stanice je
uplatnění maximálního množství plynu z vlastní
produkce degazační stanice Žofie.
Stavba nového plynovodu z OV 31 přispěla
ke zvýšení tržeb za produkovaný důlní plyn
z degazační stanice. Obdobně se snížily náklady
spol. ENIGEN na příkup nesrovnatelně dražšího
důlního plynu z centrálního plynovodu spol.
Green Gas DPB Paskov.
Provedené úpravy na straně vstupu a výstupu
z kogenerační jednotky přispěly jednoznačně
k maximálnímu využití energetického potenciálu,
který je obsažen v plynu čerpaném z dolu Žofie.
Druhým neméně významným přínosem je
zastavení vypouštění volného metanu do ovzduší,
který má vliv na poškozování našeho životního
prostředí skleníkovým efektem.
Závěrem lze konstatovat, že dříve volně vypouštěný
důlní plyn do ovzduší v okolí degazační
stanice Žofie teb slouží jako obnovitelný zdroj
energie, snižuje nároky na primární zdroje pro
výrobu tepla a elektrické energie a zároveň přispívá
ke zlepšení hospodářského výsledku o. z.
ODRA.
Ing. Stanislav Tkáč
energetik o. z. ODRA