Світові запаси метану вугільних плаcтов перевищують запаси природного газу і оцінюються в 260 трлн куб. м. Найбільш значні ресурси зосереджені в Китаї, Росії, США, Австралії, ПАР, Індії, Польщі, Німеччини, Великобританії та Україні.
Масштабний видобуток метану вже ведеться в США, де созданацелая галузь промисловості з видобутку газу з вугільних пластів. За останні 10 років видобуток метану зі спеціальних свердловин зросла до 60 млрд куб. м / рік. У цій галузі в США працює понад 200 компаній.
В останні роки розпочато інтенсивні роботи по витяганню метану в Австралії, Китаї, Канаді, Польщі, Німеччини та Великобританії.
У Канаді почалися експериментальні роботи по витяганню метану на ділянці Паллісер в провінції Альберта. Канадський газовий комітет прогнозує, що метан вугільних пластів, ресурси якого становлять близько 8 трлн куб. м (тоді як ресурси традиційного газу в країні - 5 трлн куб. м), в майбутньому стане основним видом газу, що видобувається в ряді районів Канади.
У Великобританії відома компанія Coalgas Ltd веде видобуток метану з двох покинутих шахт - «Макхрам», розташованої недалеко від р Мансфилд, і «Стітлей». Компанія розробила альтернативний метод вилучення метану за допомогою його відкачування через вентиляційні стовбури шахт, куди він надходить з невідпрацьованих вугільних пластів.
Перспективи видобутку та використання вугільного метану в Росії
Загальні ресурси метану у вугільних пластах Росії складають за різними джерелами 100-120 млрд куб. м / рік з урахуванням східних і північно-східних басейнів. Сьогодні багаті на газ виробок становить близько 30-40 куб. м метану на тонну видобутого вугілля.
На території Росії найбільш газоносними є пласти вугілля Воркутинського родовища і Кузнецького басейну. Незважаючи на очевидну перспективність, практика використання шахтного метану як енергетичного палива в Росії знаходиться на рівні 5-10% від загального обсягу дегазації, хоча щорічно в країнах СНД дегазаційними установками з вугільних шахт витягується і викидається в атмосферу близько 3 млрд куб. м метану, в тому числі в Росії - понад 1 млрд куб. м. Раніше в Росії шахтний метан в незначних обсягах (47 млн куб. м / рік) використовувався тільки в Печерському басейні, хоча ресурси метану у вугільних басейнах оцінюються в десятки трильйонів кубометрів.
Багато районів, в яких знаходяться вугільні басейни, розташовані на значній відстані від родовищ природного газу. Тому становить інтерес оцінка ресурсів шахтного метану в пластах вугільних басейнів Росії і початок його промислового видобутку.
В даний час в рамках першого етапу експериментального проекту в Кузбасі на Талдинские площі вже створений і функціонує науковий полігон у складі чотирьох свердловин і, необхідною інженерною інфраструктурою.
На основі багаторічного вивчення геологорозвідувальних і науково-дослідними організаціями метаноносності вугільних пластів ресурси метану тут оцінені в 13 трлн куб. м до глибини 1800 м і в 5-6 трлн куб. м - до 1200 м; найбільш значні з них знаходяться в Єрунаковському, Томь-Усинском, Терсінском і Ленінському районах.
Щоб оцінити обсяги та перспективність застосування шахтного метану в Кемеровській області, необхідно сказати, що ця програма за обсягами еквівалентна розробці родовища Харасавей на Ямальском півострові, а за витратами - на порядок нижче.
Цільовим призначенням широкомасштабної видобутку метану з вугільних пластів є повне забезпечення потреб шахтарських регіонів Росії власним місцевим газом, який є найбільш доступним, найбільш дешевим і найбільш екологічно чистим резервом з відомих газів, альтернативних природному газу.
Області використання шахтного метану
Висока теплотворна здатність дозволяє використовувати шахтний газ для опалення житлових приміщень, для виробництва електроенергії і як паливо для автотранспорту.
Широкому застосуванню вугільного метану для вироблення електроенергії і тепла сприяє і поява на світовому ринку нового типу двигунів - двигунів Стірлінга. Раніше вугільний метан використовувався в карбюраторних і дизельних двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ). Однак для цих типів двигунів потрібно істотна очищення вугільного метану, підтримання постійного процентного співвідношення компонентів газу, проведення частих регламентних робіт та встановлення додаткових фільтрів для задоволення вимог екологічних норм.
Двигун Стірлінга відноситься до класу двигунів із зовнішнім підведенням теплоти (ДВПТ). У зв'язку з цим, в порівнянні з ДВС, в двигунах Стірлінга процес горіння здійснюється поза робочих циліндрів. Тому двигуни Стірлінга ідеально відповідають технології використання видобутку вугільного метану. Застосування енергетичних модулів з двигунами Стірлінга дозволяє використовувати безпосередньо як вугільний метан зі свердловини, так і каптованого шахтний газ.
Досвід використання двигунів Стірлінга на вугільному метані в Китаї дозволив на порядок скоротити викиди оксидів азоту без будь-якої додаткової обробки вихлопних газів і звести до мінімуму витрати на супровід генеруючого обладнання. Стірлінг-генератори дуже ефективні з точки зору перетворення хімічної енергії палива в корисну електричну енергію, в тому числі і на дуже низькокалорійних паливах. Сучасні двигуни Стірлінга досягають електричного ККД понад 40%, а в когенераційних циклі з утилізацією тепла вихлопних газів сумарний ККД становить понад 90%.
Однак вугільний метан, як і інші газові палива, має низьку об'ємну концентрацію енергії. При нормальних умовах теплота згоряння 1 л вугільного метану становить 33-36 кДж, в той час як теплота згоряння 1 л бензину становить 31400 кДж, т. Е. В 1000 разів більше, ніж у вугільного метану. Тому вугільний метан може застосовуватися в двигунах автомобілів як моторне паливо або в компримованому (стислому), або в криогенном (зрідженому) стані.
Аналіз результатів досліджень токсичності газобалонних автомобілів, проведених за кордоном, показує, що при заміні бензину на вугільний метан викид токсичних складових (г / км) в навколишнє атмосферу знизився: по оксиду вуглецю в 5-10 разів, вуглеводнів - в 3 рази, оксиду азоту - в 1,5 2,5 рази, ПАУ - в 10 разів, димності - у 8-10 разів, в залежності від типу автомобіля.
Ще більш перспективною технологією є використання зрідженого вугільного метану. Скраплення зменшує обсяг газу, який займає в звичайних умовах, майже в 600 разів, що дозволяє, в порівнянні зі стисненням газу, значно знизити масу і об'єм системи зберігання вугільного метану на автомобілі.
Одним з перспективних напрямків є використання вугільного метану в хімічній промисловості. З нього можна робити сажу, водень, аміак, метанол, ацетилен, азотну кислоту, формалін і різні похідні - основи для виробництва пластмас і штучного волокна. Так, в Китаї працює великий сажі завод, який споживає 150 тис. Куб. м / добу. вугільного газу, що дає більше 10 т сажі. В Японії з вугільного метану отримують аміак, а з нього - карбамід. З кожним роком області утилізації вугільного метану розширюються, розробляються нові ефективні способи його переробки і використання.
На жаль, в Росії дуже повільно приходить розуміння того, що шахтний газ - це наше багатство, як нафта і природний газ. Величезні ресурси, світовий досвід, технології та наявне обладнання для видобутку та використання вугільного метану дозволили б йому вже в найближчому майбутньому зайняти гідне місце в паливно-енергетичному балансі країни.
Однак на відміну від зарубіжних країн, до теперішнього часу в Росії немає навіть правової основи для промислової великомасштабного видобутку вугільного метану, що заважає залученню інвестицій в цей бізнес. Так, до цих пір вугільний метан не внесено до загальноросійський класифікатор продукції в якості самостійного корисного сировинного викопного, що не дозволяє затвердити для нього спеціальний податковий режим.
На думку фахівців, утилізація шахтного метану дозволить знизити собівартість видобутку вугілля на шахтах в залежності від конкретних умов на 3-4%. Крім того, це позитивно позначиться і на інших показниках господарської діяльності вугледобувних підприємств. По-перше, збільшиться маса прибутку на одиницю продукції, оскільки зростає різниця між існуючою ціною і собівартістю видобутку вугілля або, що одне і те ж, знизяться збитки, і, по-друге, скоротиться витрата первинного палива (вугілля) на внутрішні потреби, в внаслідок чого відповідно зростуть вугільні товарні ресурси і вартість їх реалізації.
Успішна реалізація проектів з видобутку вугільного метану дозволить підвищити безпеку праці шахтарів вугільних регіонів Росії, створити нові робочі місця і забезпечити виробничі та побутові потреби вугільних регіонів в газі.
Світові запаси метану, перспективи видобутку та використання метану, Вугільний метан