При благоприятной ситуации в сфере налогообложения и высоких ценах на газ к 2020 г. Кузбасс способен выйти на добычу 20 млрд куб. м угольного метана. Этот объем можно будет реализовать в Кемеровской, Новосибирской и Омской областях, а также в Алтайском крае. При оживлении промышленного производства и развитии энергетики потребление природного газа в Кемеровской области может составить около 32 млрд куб. м/год, весь объем которого предполагается покрыть за счет шахтного метана.

Чтобы оценить объемы и перспективность применения шахтного метана в Кемеровской области, необходимо сказать, что эта программа по объемам эквивалентна разработке месторождения Харасавэя на Ямальском полуострове, а по затратам — на порядок ниже.
Целевым назначением широкомасштабной добычи метана из угольных пластов является полное обеспечение потребностей шахтерских регионов России собственным местным газом, который является наиболее доступным, наиболее дешевым и наиболее экологически чистым резервом из известных газов, альтернативных природному газу.

Области использования шахтного метана

Высокая теплотворная способность позволяет использовать шахтный газ для отопления жилых помещений, для производства электроэнергии и как топливо для автотранспорта.

Как показывает мировой опыт, экономически эффективно использовать угольный и шахтный метан в качестве топлива на теплоэлектростанциях совместно с углем. В Кузбассе, например, имеется десять крупных тепловых электростанций и 2000 котельных, где может быть применен метод комбинированного сжигания угля и метана. Безусловно, положительным следствием станет и уменьшение при этом загрязнения атмосферы.

Чтобы успешно реализовать проекты по угольному метану, необходимо не просто собирать его и сжигать, но и использовать для получения тепловой и электрической энергии. По расчетам специалистов, наиболее перспективным направлением является использование когенерационных установок на основе газопоршневых двигателей. Это новая технология для комбинированного производства электроэнергии и тепла на основе автономных двигателей и системы рекуперации тепла, в которой энергия охлаждающей воды и отработанных газов используется для нужд теплоснабжения потребителей. Если шахты сумеют обеспечить себя теплом и электричеством, то себестоимость добычи угля сократится до 30% (в зависимости от доли затрат на электричество в себестоимости). Так, на шахте «Ментон» (Великобритания) генераторная установка, работающая на метане, полностью обеспечивает потребности шахты в электроэнергии. В ФРГ на начало 2006 г. только в Рурском угольном бассейне работали более 130 контейнерных ТЭС на шахтном газе с установленной мощностью более 200 МВт электроэнергии.

В феврале 2007 г. компания «Север-сталь-ресурс» объявила о начале реализации проекта в Печерском угольном бассейне, в рамках которого с помощью шахтного метана будет производиться электроэнергия на трех газогенераторах мощностью 62 МВт.

Широкому применению угольного метана для выработки электроэнергии и тепла способствует и появление на мировом рынке нового типа двигателей — двигателей Стирлинга. Ранее угольный метан использовался в карбюраторных и дизельных двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Однако для этих типов двигателей требовалось существенная очистка угольного метана, поддержание постоянного процентного соотношения компонентов газа, проведение частых регламентных работ и установка дополнительных фильтров для удовлетворения требований экологических норм. 

 Двигатель Стирлинга относится к классу двигателей с внешним подводом теплоты (ДВПТ). В связи с этим, по сравнению с ДВС, в двигателях Стирлинга процесс горения осуществляется вне рабочих цилиндров. Поэтому двигатели Стирлинга идеально соответствуют технологии использования добычи угольного метана. Применение энергетических модулей с двигателями Стирлинга позволяет использовать напрямую как угольный метан из скважины, так и каптируемый шахтный газ.

Опыт использования двигателей Стирлинга на угольном метане в Китае позволил на порядок сократить выбросы оксидов азота без какой-либо дополнительной обработки выхлопных газов и свести к минимуму расходы на сопровождение генерирующего оборудования. Стирлинг-генераторы очень эффективны с точки зрения преобразования химической энергии топлива в полезную электрическую энергию, в том числе и на очень низкокалорийных топливах. Современные двигатели Стирлинга достигают электрического КПД более 40%, а в когенерационном цикле с утилизацией тепла выхлопных газов суммарный КПД составляет более 90%.

Поскольку содержание метана в шахтном газе может составлять до 98%, этот газ может быть использован к качестве моторного топлива для автотранспортных средств.

Однако угольный метан, как и другие газовые топлива, имеет низкую объемную концентрацию энергии. При нормальных условиях теплота сгорания 1 л угольного метана составляет 33–36 КДж, в то время как теплота сгорания 1 л бензина составляет 31400 кДж, т. е. в 1000 раз больше, чем у угольного метана. Поэтому угольный метан может применяться в двигателях автомобилей как моторное топливо либо в компримированном (сжатом), либо в криогенном (сжиженном) состоянии.

О практике применения сжатого (до 20 МПа) угольного метана в качестве моторного топлива для автомобилей известно достаточно давно. По оценкам зарубежных специалистов, уже в 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на угольном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов угольных регионов страны.

Анализ результатов исследований токсичности газобаллонных автомобилей, проведенных за рубежом, показывает, что при замене бензина на угольный метан выброс токсических составляющих (г/км) в окружающую атмосферу снизился: по оксиду углерода в 5–10 раз, углеводородам — в 3 раза, окислам азота — в 1,5– 2,5 раза, ПАУ — в 10 раз, дымности — в 8–10 раз, в зависимости от типа автомобиля.

Еще более перспективной технологией является использование сжиженного угольного метана. Сжижение уменьшает объем газа, занимаемый в обычных условиях, почти в 600 раз, что позволяет, по сравнению со сжатием газа, значительно снизить массу и объем системы хранения угольного метана на автомобиле.

Одним из перспективных направлений является использование угольного метана в химической промышленности. Из него можно производить сажу, водород, аммиак, метанол, ацетилен, азотную кислоту, формалин и различные производные — основы для производства пластмасс и искусственного волокна. Так, в Китае работает крупный сажевый завод, потребляющий 150 тыс. куб. м/сут. угольного газа, дающий более 10 т сажи. В Японии из угольного метана получают аммиак, а из него — карбамид. С каждым годом области утилизации угольного метана расширяются, разрабатываются новые эффективные способы его переработки и использования.

Заключение

К сожалению, в России очень медленно приходит понимание того, что шахтный газ — это наше богатство, как нефть и природный газ. Огромные ресурсы, мировой опыт, технологии и имеющееся оборудование для добычи и использования угольного метана позволили бы ему уже в ближайшем будущем занять достойное место в топливно-энергетическом балансе страны.

Однако в отличие от зарубежных стран, до настоящего времени в России нет даже правовой основы для промышленной крупномасштабной добычи угольного метана, что мешает привлечению инвестиций в этот бизнес. Так, до сих пор угольный метан не внесен в общероссийский классификатор продукции в качестве самостоятельного полезного сырьевого ископаемого, что не позволяет утвердить для него специальный налоговый режим.

Безусловно, необходима и серьезная государственная поддержка. Опыт зарубежных стран показывает, что масштабная добыча угольного метана в США, Австралии, Китае началась после того, как государства стали стимулировать данные проекты, предоставив значительные налоговые льготы компаниям, занявшимся извлечением газа из угольных пластов. Очевидно, это необходимо срочно сделать и в России. Ведь добыча метана угольных пластов не только позволит расширить ресурсную базу «Газпрома», но и будет иметь значительный социально-экономический эффект в рамках всей страны.

По мнению специалистов, утилизация шахтного метана позволит снизить себестоимость добычи угля на шахтах в зависимости от конкретных условий на 3–4%. Кроме того, это положительно скажется и на других показателях хозяйственной деятельности угледобывающих предприятий. Во-первых, увеличится масса прибыли на единицу продукции, поскольку возрастает разница между существующей ценой и себестоимостью добычи угля или, что одно и то же, снизятся убытки, и, во-вторых, сократится расход первичного топлива (угля) на внутренние нужды, в результате чего соответственно возрастут угольные товарные ресурсы и стоимость их реализации.

Успешная реализация проектов по добыче угольного метана позволит повысить безопасность труда шахтеров угольных регионов России, создать новые рабочие места и обеспечить производственные и бытовые потребности угольных регионов в газе.

С анализом рынка метана Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок метана в России».

www.newchemistry.ru