Dr. sc. Stanislav Živković, dipl. ing., dr. se. Jerko Nuić, dij HR9900091 Rudarsko-geološko-naftni fakultet Mr. sc. Dragan Krasić, dipl. ing., Ministarstvo gospodarstva R.H. , Hrvatska

KAKVOĆA UGLJENA LEŽIŠTA "KONGORA" - TOMISLAVGRAD

Sažetak

Usvojeni dokumenti u Kvotu, čiji je potpisnik i Republika Hrvatska, obvezuju potpisnice sporazuma na smanjenje emisije opasnih plinova. Potpis Protokola i nastale obveze opterećuju razvitak energetike visokim tehnološkim zahtjevima koji će sve više poskupljivati energiju. Temeljni dio energetskog sustava je termoenergija bazirana na fosilna goriva (u današnje vrijeme manje opasan izvor energije od nuklearne). Opredjeljenja da se u narednim godinama u Hrvatskoj izgradi osnovni termoenergetski sustav otvorio je široku raspravu o izvoru energenta, tj. vrsti fosilnog goriva. Studiozno su razmatrane mogućnosti uvoza plina (Sibir, Alžir), ugljena (Australija, USA, Kolumbija itd.), a zanemareni su resursi u neposrednoj blizini. Velika ležišta ugljena u dalmatinskom zaleđu (BiH) 70 km od mora zaslužuju pažnju stručnjaka i znanstvenika u sagledavanju energetskog potencijala, posebice jer se radi o nisko kaloričnim ugljevima s malo sumpora (ispod 1 posto). Dosadašnje spoznaje su povoljne i ukazuju na energetski potencijal ležišta "Kongora".

QUALITY OF COAL IN THE DEPOSIT "KONGORA" - TOMISLAVGRAD Summary

The documents accepted in Kyoto, signed by the Republic of Croatia, oblige the signatory countries in view of the Agreement on reducing emissions of noxious gases. These obligations burden the development of the energy sector by high technological requirements which will make energy even more expensive. The basic part of the energy system constitute fossil fuel driven thermal power plants (presently found less hazardous than the nuclear option). The commitment of the Republic of Croatia to build up a basic thermal energy system in the years to come has initiated a series of discussions on energy sources, i. e. on the choice of fossil fuels. Possibilities have been studied as regards the import of gas (Siberia, Algeria), coal (Aus- tralia, the USA, Colombia, etc.), while at the same time neglecting the resources in immediate vicinity. Major coal deposits in the Dalmatian hinterland (Bosnia and ), 70 kms from the Adriatic coast, deserve the attention of experts and scientists in surveying energy potentials, particularly as it is a question of the low calorific value coal with scant sulphur (under 1 percent). So far the experiences are favourable and point to the coal deposit "Kongora" as a possible energy potential.

283 UVOD

Visoko razvijene zemlje kao glavni zagađivači okoliša, posebice atmosfere, inicirale su dogovore oko smanjenja emisije štetnih plinova, što je rezultiralo potpisom protokola na konferenciji u Kyotu. Potpisani Protokol obvezao je potpisnice da smanje emisiju plina prosječno 5,2 posto u odnosu na 1990 godine. Obveze smanjenja emisije nisu jednake za sve zemlje. Kod razvijenih zemalja smanjenje se kreće u granicama 8-6 posto. Republika Hrvatska preuzela je obvezu smanjenja emisije (stakleničkih) plinova za 5 posto prema referentnoj godini, u periodu od 2008. do 2012. godine. Napomena : Hrvatski državni sabor nije ratificirao potpisani Protokol ali je ratificirana Konvencija o promjeni u kojoj se Hrvatska obavezala zadržati emisiju stakleničkih plinova u 2000. na razini iz 1990. godine. Ovako potpisane obveze rezultat su nametanja od strane visoko razvijenih zemalja. Glavni zagađivači i uzročnici globanog zagađenja, preuzeli su obvezu koju će relativno lako moći sprovesti. Razvoj tehnologije omogućava im da rekonstrukcijama i izgradnjom novih postrojenja izvrše smanjenja emisije plinova i više nego što su obveze preuzete potpisanim protokolom, ne dovodeći u pitanje industrijski i tehnološki razvitak svojih zemalja. Mali zagađivači okoliša s neznatnim emisijama štetnih plinova do 1990 godine u koliko žele napredovati, morat će uložiti enormna sredstva u energetska postrojenja (koja se uglavnom uvoze iz industrijskih razvijenih zemalja) kako bi s malom emisijom plinova (stanje 1990 godine minus 5 posto) omogućio industrijski i tehnološki razvitak uz poštovanje preuzetih obaveza. Republika Hrvatska je od 1990 godine, a i danas zemlja uvoznica "energije" jer ne raspolaže s dovoljnim vlastitim izvorima . Za potrebe Hrvatske u termoelektranama Srbije i B i H proizvodilo se do 1991. prosječno 3,5 milijarde kWh, odnosno emitiralo se 3 500 x 103 kg 3 COr Ukupna emisija Hrvatske elektroprivrede u 1990. bila je 3 749 x IO kg CO2, što znači da je emisija plina bila dvostruko veća. U postupku utvrđivanja emisija Hrvatske u 1990 godini, kao polazna pozicija za provođenje Protokola, ostaje otvoreno kako uključiti emisije CO, za energiju proizvedenu izvan Hrvatske. Jedno od mogućih rješenja je korištenje emisijskog kvantuma koji je BiH emitirala proizvodeći električnu energiju za potrebe Hrvatske. Činjenica postojanja emisije plina u BiH u okviru proizvodnje električne energije za potrebe Hrvatske otvara mogućnost suradnje korištenja energetskog potencijala ležišta " Kongora ". Shvaćajući svu kompleksnost energetskog problema autori ovog rada žele još jednom, osvijetliti i potaknuti znanstvenu i stručnu raspravu o vrijednosti energetskog potencijala dalmatinskog zaleđa. U tom cilju daju se osnovni parametri koji utječu na kakvoću energenta s posebnim osvrtom na ležište lignita "Kongora".

284 OPĆENITO O KORIŠTENJU UGLJENA

Sprovedena istraživanja o korištenju prirodnih energetskih resursa pokazuju (World Coal Institute) da sadašnje zastupljenosti energenata kao i predviđanja u doglednoj budućnosti daju prednost ugljenu koji je manje opasan od nuklearne energije, a čije zalihe (prema sadašnjem istraživanju) prelaze količine od 450 bilijuna tona (slika 1.).

Slika 1. Zastupljenost energetskih potencijala u proizvodnji električne energije

B1995. god. B 2010. god.

Ugljen Nafta Plin Nuklearna Povratni energija procesi

Kao najveći proizvođači ugljena javljaju se 15 zemalja svijeta (slika 2.) koji su i glavni izvoznici ovog energenta (tablica 1.)

Slika 2. Najveći proizvođači ugljena u 1996. godini (Mt)

140CH

1200-

1000-

800- Mt 600-

400- ? 8 200- 5? g § o o „

2 S S ™ s •§ s s I # s š I i OJ

285 Tablica 1. Države izvoznice ugljena ( 1996.)

: :•• iMiliOni i : i:; ;lzvbzriice:. : Milioni t^tona': '.';'••Ugljena za;: i tona; :

:koksiranje:; Australija 62,8 Australija 77,6 J. Afrika 54,3 USA 48,0

USA 35„0 Kanada 28,7 Indonezija 33,5 Poljska 8,9 Kolumbija 24,3 Kina 5,6

Kina 23,9 J. Afrika 5,2 Poljska 18,4 FSU 5,1 FSU 16,5 Indonezija 2,9 Kanada 5,7 Kolumbija 0,6 Ostali 14,5 Ostali 7,1 K ;i2?8,9i; ss ;Vvi89,7::::: .{Svjetska proizvodnja ugljena u 1996 god.::,3;70511

Napomena: :FSU - bivši SSSR, 60 posto svijetske proizvodnje troši se na udaljenosti do 50 km od rudnika, a 12 posto se izvozi (1996 god). Od ukupno izvezenog ugljena 60 posto se troši kao energetski ugljen, a 40 posto kao ugljen za koksiranje. Tijekom 1996 godine el.energija dobivena iz ugljena u pojedinim zemljama iznosi: (tablica 2.)

Tablica 2. Proizvodnja električne energije iz ugljena

: Postotak el.

: : :|:: energije iz fil" i::DRŽAVA:; : : ;;•:•-.••; ugljena Poljska 95% J. Afrika 93,% Australija 83% Danska 77% Kina 75% Grčka 69% Njemačka 53% USA 53% £ (za svijet) 40%

Razvoj tehnologije izgaranja ugljena u ložištima kotlova i tehnologije otklanjanja štetnih plinova donijele su u zadnjih 10 godina revolucionarna rješenja, tako da se danas veliki broj termoelektrana u najrazvijenijim zemljama rekonstruira ili gasi, a grade se novi blokovi čije su emisije štetnih plinova prihvatljive i za najoštrije ekološke norme.

286 UDIO UGLJENA U STVARANJU ŠTETNIH PLINOVA

Neosporno je da toplinska moć ugljena predstavlja osnovni čimbenik kod sagledavanja upotrebe ugljena u gospodarstvene svrhe, pa tako i kao energenta u proizvodnji el. energije. Ništa manje važan čimbenik su i plinovi koji se stvaraju pri izgaranju ugljena. Utjecaj efekta "staklenika" ("greenhouse effect") koji se intenzivno proučava od 1980. godine doveo je do spoznaja da su osnovni uzročnici "staklenika" plinovi u atmosferi ("greenhouse gases", GHGS) ugljični dioksid (CO2),metan (CH4), dušični oksidi (N2O) i najnovije plinovi

CFCS, HFCS, PFCS i SFĆ. U stvaranju efekta "staklenika" procentualno učestvuju plinovi prema slici 3. a njihovo izvorište u ugljenu je kao na slici 4.

Slika 3. Čimbenici koji utječu na povećanje metana u atmosferi i sastav plinova "staklenika"

a.procesi koji utječu na b. sastav plinova " staklenika " nastanak metana u atmosferi

Domaće životinje 15.3%

3.3% 7.7% Rudarenje ugljena 6.7%

Slika 4. Učešće ugljena u plinovima koji uzrokuju efektat "staklenika"

CO2=20% CH4=7% N2O=5%

20%

100% 100% 100%

Vrlo su indikativni podatci za razdoblje od 1990. - 1996. godine gdje učešće ugljena u ukupnoj emisiji plina CO2 opada u 15 zemalja EU (slika 5.). Pad proizvodnje ugljena je manji od smanjenja emisije CO2 iz ugljena, što je posljedica rekonstrukcije starih i izgradnje novih termoelektrana na ugljen.

287 Slika 5. Dijagram trenda emisije plina CO, u 15 zemalja EU

120

100

80 / 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1

Drugi bitni čimbenici koji nastaju izgaranjem ugljena su sumporni oksidi (SOX) u kojima je dominantan sumpor dioksid (SO2) uzročnik " kiselih " kiša. Osnovom dobivenih spoznaja u zadnjih 15 godina intenzivno se je radilo na iznalaženju novih tehnologija koje smanjuju štetne efekte izgaranja ugljena. Osnovom poduzetih radnji razvile su se nove tehnologije (Clean Coal Technologies , CCTS) : - tehnologije odsumporavanja (Flue gas desulphurisation - FGD methods) uz smanjenje sumpornih oksida 90 - 97 posto; - tehnologije redukcije dušičnih oksida (Pulverised Fuel - PF Combustion) uz smanjenje dušičnih spojeva 50 posto, upotrebom selektivnih katalizatora 80 - 90 posto; - tehnologije smanjenja emisije CO, (Modern Clean Coal Technologies).

OSNOVNI PODACI O LEŽIŠTU "KONGORA"

Ležište " Kongora " ima energetski potencijal 1 517 PJ (geološke zalihe ugljena 206 000 000 t), ugljen toplinske vrijednosti 7 352 kj/kg (dane vrijednosti odnose se na čitavo ležište bez eksploatacijskih razblaženija). Neposredna blizina ( » 25 km) od granice Hrvatske, a dovoljna udaljenost od turističkih zona (»50 - 70 km) čini ovo ležište veoma atraktivnim sa stanovišta mogućnosti snabdijevanja električnom energijom BiH i Hrvatske u odnosima kako se zainteresirani partneri dogovore. Napomena:Potencijal dalmatinskog zaleđa u širem smislu obuhvaća ležišta Livna i Bugojna tako da energetski potencijal s "Kongorom" doseže vrijednosti 4 - 5 EJ. Sveobuhvatne analize ležišta " Kongora " sprovedene temeljem istraživanja u periodu od 1956. - 1978. godine pokazuju da se radi o visoko vrijednom energetskom ležištu pogodnom za površinsku eksploataciju. Odnos jalovina: ugljen je izuzetno povoljan i za eksploatacijske zalihe u količinama od 163 000 000 t iznosi 1: 1,73 t m~3. Ovako okonturen površinski kop, uz pretpostavku upotrebe visoko automatizirane opreme, osigurao bi energiju od 1 060 PJ s toplotnom vrijednosti ugljena od 6 500 kj / kg. Osigurana energija omogućava rad termoelektrane snage 500 MW kroz 36 godina, uključenjem potencijalnih zaliha (zalihe C, » 50 000 000) radni vijek se produžuje za 11 godina (potrebno je istražiti). Napomena:Predpostavljen je rad termoelektrane : T=6500 h / god,/? =0,4, ugljen = 6500 kj/kg

288 KAKVOĆA UGLJENA LEŽIŠTA "KONGORA"

Prvi podaci o kakvoći ugljena potječu od F. Katzer iz 1921. godine. Dobivene vrijednosti su više nego povoljne, ali radi nepoznavanja načina uzimanja uzoraka, tretmana uzoraka, vremena proteklog od uzimanja do analize uzoraka, te postupaka pri analiziranju danas imaju samo povijesnu vrijednost. Intenzivni bušačko istraživački radovi počeli su 1956. i trajali s prekidima do 1978. godine. Na temelju provedenih istraživanja izrađen je " Elaborat o klasifikaciji, kategorizaciji i proračunu rezervi lignita " s osnovnim podacima kakvoće prema tablica 3.

Tablica 3. Osnovne vrijednosti kakvoće ugljena po slojevima

KOMKUNtlt KU xPpNDEfllRANI; .: 3TATISTIČKI ODSTUPANJE USVOJENA ,:.: ::ŠLOJEVIMA :;.:,•; .•> : PROSJEK . VRIJEDN

,t. '. ' ••.••!•: ;•:: OST

GLAVNI SLOJ

Vlaoa. % 35,85 35,16 +0,68 35.16±O.35

Pepeo. % 26,44 25,93 +0,51 25 93t0 31 ' ' S - ukupan.% 1.15 1,40 -0,25 1.40±0.08

Oraanska eneraiia. 7470 7700 -230 7700+.50 kj/kg MEĐUSLOJ

Vlaga. % 33,49 33.49

Pepeo. % 32.51 32.51

S - ukupan. % 1,21 1.21 Organska energiia. 6450 6450 kj/ko KROVNI SLOJ

Vlaga. % 33,19 31,91 +1,28 31'91:t0'07 Pepeo. % 30,90 31,20 -0,30 31.2O±

S - ukupni. % 2,36 2.07 +0,29 2.07±0.03

Oraanska energiia. 7292 7325 -33 7325±167 KJfto PODINSKI SLOJ

Vlaoa. % 27,34 27.34 Peoeo. % 27,94 27.94

S - ukupgp. % 2,76 Organska eneraiia.kj/ka 10226 10226

Osnovom dobivenih vrijednosti 1 uzimatuci utieoai razhlaženia ualiena radi primieniene tehnoloaiie. prihvaćena le toplotna vrijednost od 6 500 W / to s kotom i9 veličinom ra&una a energetska

vrjjednost ^sploata^ism^zaliha1 Podiji s,lo] se pe predviđa za eksoloataciiu radi malih zaliha i • . velike dubine zaleoania.

VRIJEDNOSTI ZA ' LEŽIŽTE

VLAGA. % 35-37

PEPEO •% 26-29

S-UKUPAN. % 1 57f sumpor slobodni 0.88. sumpor vezani 0.69) 7702kJ/ kg ENERGIJA. kJ / ka voieno 6S00 kJ; kgj

289 Sadržaj karbonata u ugljenu je zanemariv. Karbonatne komponente FeCO3 i MgCO3 nisu utvrđene, a utvrđena je jedino komponenta CaCO3 na nekoliko uzoraka i malog sadržaja. Ispitivanja pepela vršena su samo za utvrđivanje elementarnog sastava kako bi se dobio uvid u anorganski sastav ugljena, (tablica 4.)

Tablica 4. Elementarni sastav pepela

: ; SiO2% IiO2% AIO3% : FeO3:% FeO% CaO% ; MgO % Na2O% K2O •:sp, .-: P2O5% lo %

KUKU(?htQ,i ;::;•.^. 41,49 1,21 27,73 9,04 0,16 10,40 1,42 0,35 1,04 6,15 0,44 0,57

Sadržaj gorivog sumpora nije visok i iznosi prosječno 0,8 posto iz dvadeset analiza. Općenito, veće količine sumpora su nepoželjne jer utječu na pojavu niskotemparaturne korozije u dimovodnim kanalima i povećanje emisije SO2 u atmosferi, dok prenizak sadržaj sumpora ima negativni utjecaj na rad elektrostatskih taložnika. Negorivi sumpor ostaje u pepelu a on potječe od sulfata i djelomice iz pirita i markezita. (tablica 5.) Sadržaj dušika od 0,84 posto nije visok i obično se kod ugljena kreće u granicama od 0,5 - 2,5 posto. Pri procesu izgaranja jedan dio dušika isplinjava s ostalim plinovima i brzo oksidira, a ostatak se zadržava i oksidira u koksu. Postotak pretvorbe dušika iz koksa u NOX je oko 25 posto, a iz plinovitog sadržaja oko 60 posto. Smanjenje pretvorbe dušika iz plinova u NOX je tehnološki dosta zahtjevno i povećava troškove proizvodnje. Potreba izgradnje ovih uređaja za ugljeve ležišta "Kongora" morala bi se donijeti naknadno poslije detaljnih istraživanja. (tablica 5.)

Tablica 5. Elementarni sastav ugljena

: O% : .••:•• VLAGA % PEPEO %•-.-•, :. : : N%. : . •••; :•:•.•• •••.:•: •c.%...-.: • •. H>

• • •••• • -.' •.

UKUPNO 36 28 29,50 2,95 0,84 12 0,8

Iz petrografskog sastava je vidljiv odnos organskih i neorganskih komponenti ugljena iz ležišta "Kongora". Vrlo je bitna neorganska komponenta utvrđena u svim uzorcima u prosjeku 19.50 posto, koja utječe na proces izgaranja a velikim dijelom njene komponente imaju utjecaja na okoliš. Udio neorganske komponente je u granicama za ovu vrstu ugljena, (tablica 6.)

Tablica 6. Petrografski sastav ugljena

KSILIT% 7 ; GEUFICIRANO : HUMUSNI : NEORGANSKE '.: "'•'••'. • • •'•'. ••'.• : • • '•'.' /i" . . '• ' DRVENO : DETRITUS -! 'MATERIJE. : TKIVO% • •: ••:%......

16.89 - 54.21 % 33.75 - 68.67 % 6.49 - 24.87 % 13 25 66 04 -N"MAKS- ' " '

Iz pozitivnih bušotina (21 kom.) urađena je 151 tehnička (imedijalna) analiza na vlagu (površinska i vezana), pepeo, gorivu tvar (isplinjiva tvar i kruti ugljik), sumpor (gorivi i vezan) i toplotnu vrijednost, tako da se za navedene parametre kakvoće može reći da su do sada najviše ispitivani. Postojanje klora, nikla, olova, vanadija, žive, cinka, selena, fluora i drugih elemenata nije istraživano.

290 Sadašnje spoznaje o "Kongori" ukazuju na sličnost niskokaloričnih ugljeva u Španjolskoj, Njemačkoj, Grčkoj te ugljeva Gacka, Kolubare i Kosova. Ugljen ležišta "Kongora" nema niti jedan ograničavajući čimbenik kakvoće koji bi djelomično ili u potpunosti ograničio njegovu upotrebu u termoenergetskim postrojenjima.

ZAKLJUČAK

Iznesene činjenice pokazuju da je ležište ugljena " Kongora " vrijedan energetski potencijal. Javnost Hrvatske upoznata je s ekološki "lošim" tehnologijama izgaranja ugljena ( bivši DDR, bivši ČSSR, termoelektrane BiH). Stvorena je nepovoljna " klima " kojoj pomažu nedovoljno osmišljeni prijedlozi o budućoj lokaciji termoenergetskog objekta. Uvozni ugljen danas predstavlja jeftin energent, ali on ipak podlježe burzovnim kretanjima. Termo objekti se ne grade danas za sutra nego moraju biti u eksploataciji narednih 30 - 40 godina. Predviđanja kretanja cijena energenata su vrlo nezahvalan posao. Svijetska predviđanja do 2010. godine (World Coal Insti- tute) daju prednost ugljenu, što potvrđuje i intenzivna izgradnja novih termoelektrana na ugljen velike snage blokova (500 - 1000 MW). Razvoj termoelektrana na ugljen i primjena " Clean Coal Techologies " (tehnologija čistog ugljena), kao i tehnologija izgaranja ugljena koje postižu učinkovitost termoelektrana na lignit za blokove snage 1 200 - 300 MW od h = 42 - 40 posto, omogućava sagledavanje ležišta "Kongora" u novom svijetlu. Ovakvo viđenje energetskog potencijala ležišta potvrđeno je i od strane svjetski priznate istraživačko - projektantske kuće Rheinbraun Engineering und Wasser GMBH u projektu "Integralni projekt rudnik i termoelektrana na ležištu lignita Kongora " izrađenom u lipnju 1998. godine Iznesene spoznaje imaju za cilj skrenuti pažnju na energetski potencijal ugljena u zaleđu Hrvatske, te stručno i znanstveno ocijeniti njegovu vrijednost, usporediti ga s drugim uvoznim energetima prema prijedlozima koji se razmatraju, te pomoći izboru optimalnog energetskog rješenja za Hrvatsku.

LITERATURA

1. Nuić, J., Živković, S.,Tvrković, I. (1998): Pregled, analiza i ocjena postojeće dokumentacije i program predhodnih radnji na izgradnji rudnika za " TE ZALEĐE ". R.G.N. fakultet Sveučilišta u Zagrebu. Studija, Zagreb. 2. Geoinžinjeging (1973): Elaborat o rezultatima istraživanja na ležištu lignita Kongora - Duvno. Geoinžinjering, . 3. Rudarski institut (1978): Studija o mogućnosti rentabilne površinske eksploaacije ležišta lignita "Kongora" u Duvanjskom polju za potrebe TE " Duvno. Rudarski institut Tuzla, Sarajevo. 4. Živković, S, Nuić, J., Tvrtković, I. i dr. (1997): Neke značajke ležišta ugljena " Kongora" Tomislavgrad (Zapadna Hercegovina). R.G.N. fakultet Sveučilišta u Zagrebu. Zbornik radova, Vol. 9, str. 49 - 55. Zagreb. 5. Živković, S. Nuić, J. Čavar, R. i dr. (1993): Mogućnosti korištenja ugljenih rezervi BiH za potrebe Republike Hrvatske. Simpozij. Doprinos rudarstva energetici Hrvatske, Zbornik radova, str. 121 -135. Zagreb. 6. World Coal Institute (1997 ): Second edition. London. Velika Britanija. 7. Ecoal (1998 ): World Coal Institute. Volume 26. London. Velika Britanija 8. Weber, G-R.( 1998 ): Ergebnisse der Klima - konferenz von Kyoto. Gluckauf No.3. Essen. Njemačka. Rheinbraun Engineering und Wasser GMBH (1998): Integralni projekat rudnik i termoelektrana na ležištu lignita "Kongora". Cologne. Njemačka.

NEXT PAGE(S) left BLANK

291