Εισήγηση του κ. Μιχάλη Χριστοδουλίδη, Μηχανολόγου – Μηχανικού, ιδρυτικό μέλος του Πανελληνίου Συλλόγου Πιστοποιημένων Ενεργειακών Επιθεωρητών (Π.ΣΥ.Π.ΕΝ.ΕΠ), Τομεάρχη Ενέργειας και Περιβάλλοντος «Ελληνική Λύση» στο Ενεργειακό Συνέδριο του ελληνικού παραρτήματος του Ρεπουμπλικανικού Κόμματος των ΗΠΑ
Μετασκευή των Θερμοηλεκτρικών Εργοστασίων της ΔΕΗ στην Β Ελλάδα από λιγνίτη σε φυσικό αέριο και παραγωγή συνθετικού πετρελαίου από λιγνίτη
Η αξία του λιγνίτη
Ο λιγνίτης αποτελεί την κατεξοχήν ενεργειακή πρώτη ύλη της Ελλάδας και τη βάση των αναπτυξιακών και ενεργειακών προγραμμάτων της ΔΕΗ. Η αξιοποίηση του λιγνίτη έχει συμβάλει αποφασιστικά στην ενεργειακή ανάπτυξη της χώρας και εκτιμάται ότι θα τροφοδοτήσει το ενεργειακό ισοζύγιό της για 40 χρόνια ακόμη
Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί αποτελούν τις κύριες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ το 50% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται προέρχεται από τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς της Δυτικής Μακεδονίας. Στην Ελλάδα υπάρχουν τέσσερις περιοχές οι οποίες διαθέτουν αξιόλογα αποθέματα λιγνίτη όπως η Δράμα, η Δυτική Μακεδονία, η Ελασσόνα και η Μεγαλόπολη.
Ευρωπαϊκή Ενεργειακή Πολιτική-Στόχοι
Το 2014, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή έθεσε νέους στόχους σχετικά με την ενέργεια και το κλίμα για το 2030. Ο στόχος είναι η ενθάρρυνση των ιδιωτικών επενδύσεων αναφορικά με την δομή τους αλλά και την ανάπτυξη τεχνολογιών χαμηλού άνθρακα. Τα μέλη κράτη έχουν συμφωνήσει σε ένα νέο Πλαίσιο 2030 για το κλίμα και την ενέργεια, το οποίο συμπεριλαμβάνει τους στόχους και τις πολιτικές σε ευρωπαϊκό επίπεδο για την περίοδο 2020 – 2030. Στόχος του πλαισίου αυτού είναι να βοηθήσει την ΕΕ να επιτύχει ένα πιο ανταγωνιστικό, ασφαλές και βιώσιμο ενεργειακό σύστημα και να επιτύχει τον μακροπρόθεσμο στόχο μείωσης των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου έως το 2050.
Οι βασικοί στόχοι για το 2030 είναι:
- να επιτευχθούν περικοπές τουλάχιστον κατά 40% στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου (σε σύγκριση με την κατάσταση το 1990) [7]
- να φτάσει τουλάχιστον στο 27% η χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας
- να επιτευχθεί τουλάχιστον 27% βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης
Τα λιγνιτικά αποθέματα της Ελλάδος
Τα εκμεταλλεύσιμα αποθέματα λιγνίτη της ευρύτερης λεκάνης της Πτολεμαΐδας εκτιμώνται περίπου στα 2.700 εκατ τόνους που αντιστοιχούν σε 400 εκατ τόνους πετρελαίου, ή περίπου 55 δις ευρώ
Στη Γενική Διεύθυνση Ορυχείων της ΔΕΗ ανήκουν τα λιγνιτωρυχεία του Λιγνιτικού Κέντρου Δυτικής Μακεδονίας (ΛΚΔΜ), με παραγωγή το 2015 περίπου 60 εκατ. τόνους λιγνίτη και συνολική διακίνηση στείρων υλικών 340 εκατ. m3 και τα λιγνιτωρυχεία Λιγνιτικού Κέντρου Μεγαλόπολης (ΛΚΜ), με παραγωγή το 2015 περίπου 10 εκατ. τόνους λιγνίτη και συνολική διακίνηση στείρων υλικών 40,1 εκατ. m3 . Τα λιγνιτωρυχεία αυτά τροφοδοτούν 21 μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, με εγκατεστημένη ισχύ 5.287 MW, η οποία αποτελεί το 50% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος της χώρας
Σχήμα 1 Μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο με καύσιμο λιγνίτη
Αποτελέσματα εκμετάλλευσης του λιγνίτη
Η εκμετάλλευση του λιγνίτη ακολουθεί τη συνεχή μέθοδο εκσκαφής – μεταφοράς – απόθεσης. Η διαδικασία εκμετάλλευσης ενός λιγνιτικού κοιτάσματος περιλαμβάνει την εξόρυξη, τη μεταφορά και την απόθεση των υλικών (λιγνίτη και αγόνων). Ο εξορυσσόμενος λιγνίτης μεταφέρεται στις αυλές των Ατμοηλεκτρικών Σταθμών (ΑΗΣ) για καύση. Τα άγονα υλικά μεταφέρονται και αποτίθενται κυρίως στις περιοχές όπου έχει προηγηθεί εξόρυξη, έτσι ώστε μετά το τέλος της εκμετάλλευσης η επίπτωση στο τοπίο της περιοχής να είναι η ελάχιστη δυνατή
Αποτελέσματα εκμετάλλευσης
Τη δέσμευση μεγάλων εκτάσεων γης για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Την αλλοίωση της μορφολογίας του εδάφους.
Τη διατάραξη της χλωρίδας και της πανίδας της περιοχής.
Την ανάγκη μετακίνησης οικισμών, οδικού και σιδηροδρομικού δικτύου.
Την έκλυση σκόνης και αέριων ρύπων, τη δημιουργία θορύβου, δονήσεων και στερεών και υγρών αποβλήτων
Η ΔΕΗ υλοποιεί δράσεις οι οποίες στοχεύουν στον έλεγχο και τον περιορισμό των εκπομπών στην ατμόσφαιρα διοξειδίου του θείου SO2 , οξειδίων του αζώτου NOx και αιωρούμενων σωματιδίων από τις μεγάλες εγκαταστάσεις καύσης, στις οποίες χρησιμοποιούνται στερεά ή υγρά καύσιμα, συμβάλλοντας στην προσπάθεια της Χώρας για την επίτευξη των στόχων που απορρέουν από το Εθνικό Σχέδιο Μείωσης Εκπομπών, (ΕΣΜΕ), και από την περιβαλλοντική Οδηγία 2001/80/ΕΚ για τον περιορισμό των εκπομπών στην ατμόσφαιρα ορισμένων ρύπων
Σχημα 2 Ειδικές εκπομπές σκόνης
Σχήμα 3 Ειδικές εκπομπές οξειδίων του αζώτου
Μετατροπή των λιγνιτικών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από καύσιμο λιγνίτη σε φυσικό αέριο
Η μετασκευή μιας υφιστάμενης θερμοηλεκτρικής εγκατάστασης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με πρώτη ύλη καυσίμου τον λιγνίτη σε καύσιμη ύλη το φυσικό αέριο θα αποτελούσε μια ενδεδειγμένη λύση διάσωσης των υπαρχόντων εγκαταστάσεων παραγωγής ενέργειας στην Β. Ελλάδα, σε συνδυασμό με την ολοκλήρωση του αγωγού φυσικού αερίου ΤΑΡ που πρόκειται άμεσα να ενεργοποιηθεί.
Μια ενδεδειγμένη λύση για ένα θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 400 MW με λιγνίτη θα ήταν η αντικατάσταση όλων των λεβήτων στερεάς μάζας με φυσικού αερίου. Το κόστος επένδυσης αυτής για ένα τυπικό εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 400MW εκτιμάται περίπου στα 120 εκατ. με ένα βαθμό απόδοσης της τάξης του 33% . Ακόμη καλύτερη λύση θα ήταν να αντικατασταθούν όλοι οι λέβητες με αεριοστρόβιλους, εγκαθιστώντας ένα σύστημα συνδυασμένου κύκλου (παραγωγή θερμικής ενέργειας και ηλεκτρικής) , αυξάνοντας τον βαθμό απόδοσης από 33% σε 55% με ένα κόστος επένδυσης περίπου στα 200 εκατ ευρώ ανά εγκατάσταση.
Η συνολική επένδυση για την κατασκευή εξ αρχής ενός νέου εργοστασίου – συμπεριλαμβανομένων και των περιφερειακών έργων για τη διασύνδεση της μονάδας με το δίκτυο της υψηλής τάσης και το δίκτυο του φυσικού αερίου σύμφωνα με τα κοστολογικά στοιχεία της εταιρίας elpedison στην Θεσσαλονίκη ανήλθε στο ποσό των 250εκ.€
Η λειτουργία του εργοστασίου βασίζεται στη μέθοδο του Συνδυασμένου Κύκλου, που βελτιστοποιεί την απόδοση του και προσφέρει την πιο αποδοτική μετατροπή της ενέργειας, που παράγεται από φυσικό αέριο, σε ηλεκτρική. Παράλληλα, η μέθοδος του Συνδυασμένου Κύκλου προσφέρει σημαντικά οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη.
Περιβαλλοντικές επιπτώσεις μονάδων ηλεκτροπαραγωγής από φυσικό αέριο
Σύμφωνα με τις συντηρητικές εκτιμήσεις για την εξέλιξη των τιμών C02 που περιέχονται στον εθνικό ενεργειακό σχεδίασμά (μέση τιμή τη δεκαετία 2021-2030 στα 25 ευρώ ανά τόνο), μόνο η αγορά δικαιωμάτων εκπομπών από τις ελληνικές λιγνιτικές μονάδες θα στοιχίζει 360-530 εκατ. ευρώ κατά το έτος 2030, ενώ για όλη την περίοδο από σήμερα έως το 2030, τουλάχιστον 5 δισ. ευρώ.
Ο λογαριασμός θα είναι βαρύς. Σε αυτό συνηγορεί και το γεγονός ότι απέτυχε η τριετής προσπάθεια της προηγούμενης κυβέρνησης – κατά την αναθεώρηση της οδηγίας για το Χρηματιστήριο Ρύπων – για να αποκτηθούν δωρεάν δικαιώματα εκπομπών, με συνέπεια η ελληνική λιγνιτική βιομηχανία, όπως υπολογίζεται, να χάσει 2,5-3 δισ. ευρώ κατά τη δεκαετία 2021-2030.
Με δεδομένο οι εκπομπές CO2 για ηλεκτροπαραγωγή από λιγνίτη περίπου μεσοσταθμικά υπολογίζονται σε 1.50 tn/MWh αυτό σημαίνει για μια Λιγνιτική Μονάδα των 400MW και με βάση την ρήτρα περίπου 25 ευρώ/tn το συνολικό κόστος ρήτρας ανέρχεται στα 130 εκατ ευρώ τον χρόνο. Αντίθετα για ένα Σταθμό παραγωγής 400 MW με φυσικό αέριο, οι εκπομπές CO2 ανέρχονται περίπου στα 0,3tn/MWh δηλαδή το συνολικό κόστος της ρήτρας σε αυτή την περίπτωση είναι μόνο 2,6 εκατ ευρώ τον χρόνο. Δηλαδή το κέρδος ανέρχεται σε 130-2,6= 127,4 εκατ ευρώ, δηλαδή σε λιγότερο από 2 ετη θα έχει γίνει απόσβεση για να κατασκευαστεί εξολοκλήρου ένα νέο εργοστάσιο παραγωγής ρεύματος με αέριο. Επισημαίνεται δε ότι ο υπόλοιπος εξοπλισμός της ηλεκτροπαραγωγικής Μονάδας (Γεννήτριες, Μετασχηματιστές, κτηριακές υποδομές, κλπ, πλήν των νέων λεβήτων αερίων στην πρώτη περίπτωση ή των αεριοστρόβιλων στην δευτερη περίπτωση) παραμένει ως έχει με ένα κοστολογικό όφελος της τάξης των 50 εκατ ευρώ περίπου.
Οι εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου από την καύση φυσικού αέριου είναι χαμηλότερες από την καύση λιθάνθρακα και πετρελαίου. Σε σύγκριση με τον λιθάνθρακα, το φυσικό αέριο εκπέμπει 40% λιγότερο διοξειδίου του άνθρακα για κάθε μονάδα ενέργειας που παράγει, και 30% λιγότερο CO2 από το πετρέλαιο. Η καύση του φυσικού αερίου εξακολουθεί να παράγει οξείδια του αζώτου, που είναι η κύρια πηγή τροποσφαιρικού νέφους και όξινης βροχής.
Συγκεκριμένα το φυσικό αέριο εκπέμπει λιγότερο από το ένα τρίτο οξείδια του αζώτου , και σχεδόν μηδενικά οξείδια του θείου που εκπέμπουν οι μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με λιθάνθρακα . Το φυσικό αέριο δεν παράγει στερεά απόβλητα, σε αντίθεση με τα τεράστια ποσά της τέφρας του λιθάνθρακα, και ελάχιστο διοξείδιο του θείου, ενώσεις υδραργύρου και αιωρούμενα σωματίδια.
Το μεθάνιο, το πρωτεύον συστατικό του φυσικού αερίου είναι ένα αέριο του θερμοκηπίου. Εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα, όταν το φυσικό αέριο δεν καίγεται πλήρως ή από διαρροές και απώλειες κατά τη διάρκεια της μεταφοράς του. Το φυσικό αέριο (μεθάνιο) είναι από μόνο του ένα πολύ ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου, 58 φορές πιο επικίνδυνο από το διοξείδιο του άνθρακα στην παγίδευση θερμότητας. Πληροφοριακά, οι συγκεντρώσεις μεθανίου στην ατμόσφαιρα έχουν αυξηθεί οκτώ φορές ταχύτερα από ό, τι το διοξείδιο του άνθρακα (που η συγκέντρωση του έχει διπλασιαστεί από την έναρξη της βιομηχανικής περιόδου). Η χρήση του φυσικού αέριου αντιπροσωπεύει περίπου το 10% του συνόλου των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.
Η καύση του φυσικού αερίου στους αεριοστρόβιλους (τεχνολογία ανοιχτού κύκλου) απαιτεί ελάχιστο νερό. Ωστόσο, η καύση του φυσικού αέριου σε μονάδες συνδυασμένου κύκλου απαιτεί νερό για την ψύξη. Όταν οι μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας απορροφούν νερό από λίμνες ή ποτάμια, μπορεί να σκοτώσουν ψάρια και τα άλλα υδρόβια ζώα, και να επηρεάσουν τα ζώα και τους ανθρώπους που εξαρτώνται από αυτούς τους υδάτινους πόρους. Οι αεριοστρόβιλοι καύσης δεν παράγουν λύματα. Ωστόσο, οι ρύποι και θερμότητα συσσωρεύονται στο νερό που χρησιμοποιείται στους λέβητες φυσικού αερίου στα συστήματα συνδυασμένου κύκλου. Όταν οι εν λόγω ρύποι και θερμότητα φτάσουν ορισμένα επίπεδα, το νερό συχνά απορρίπτεται σε λίμνες ή ποτάμια. Αυτή η απόρριψη του νερού σε πολλές χώρες συνήθως απαιτεί άδεια και είναι υπό συνεχή έλεγχο.
Η αμερικανική υπηρεσία περιβαλλοντικής προστασίας (EPA) εκτιμά ότι οι κίνδυνοι για καρκίνο από την καύση φυσικού αερίου είναι κατά πολύ χαμηλότεροι από τους κινδύνους για καρκίνο από την καύση πετρελαίου ή λιθάνθρακα στην ηλεκτροπαραγωγή. Σύμφωνα με την ίδια υπηρεσία οι μονάδες φυσικού αερίου παράγουν ελάχιστες ποσότητες (για να είναι βλαβερές) αρσενικού, μόλυβδου, υδράργυρου και νικελίου που είναι καρκινογόνες ή τοξικές ουσίες
Παραγωγή συνθετικών πετρελαίων από λιγνίτη- Μέθοδος Fisher Tropsch
Με την μέθοδο Fisher Tropsch έχουμε την δυνατότητα να μετατρέψουμε τον λιγνίτη σε συνθετικό πετρέλαιο. Ας δούμε λοιπόν μια περιληπτική προσέγγιση του θέματος.
Σύμφωνα με τους εξειδικευμένους ομίλους και τα στοιχεία που έχουν δημοσιευθεί από τον Σάββα Πούλο Σύμβουλος Στρατηγικής & Ανάπτυξης Αγορών Φυσικού Αερίου, για να παράγει η χώρα 80.000 βαρέλια την ημέρα χρειάζεται να καταναλώσει 80.000 τόνους λιγνίτη ημερησίως περίπου. Η ετήσια παραγωγή συνθετικού πετρελαίου και συμπυκνωμάτων θα ανερχόταν σε είκοσι εννέα εκατομμύρια (29.200.000) βαρέλια περίπου, ενώ η ετήσια κατανάλωση λιγνίτη που θα χρειαζόταν για να κατασκευάσουμε την παραπάνω ποσότητα, θα ήταν είκοσι εννέα (29.200.000) εκατομμύρια τόνοι περίπου.
Ας δούμε τώρα τα οικονομικό σκέλος που αφορά το συγκεκριμένο Project και πως θα μπορούσε να το εκμεταλλευτεί το Ελληνικό Δημόσιο.
Τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται ήταν διαθέσιμα από την ΔΕΗ από το 2007 και αφορούσαν το κόστος της παραγωγής του λιγνίτη εκείνη την περίοδο. Το κόστος εξαγωγής λιγνίτη το οποίο συμπεριελάμβανε μισθούς, αμοιβές υπεργολάβων και φόρους, ανερχόταν στο ποσό των 14.08 $ (8.97 €) ανά τόνο. Σε αυτό το κόστος θα πρέπει να προσθέσουμε το ενεργειακό κόστος και το κόστος της επένδυσης για τα λιγνιτωρυχεία. Έτσι το τελικό κόστος του λιγνίτη θα ανερχόταν σε 20.41 $ (13 €) ανά τόνο. Συνεπώς το ετήσιο κόστος λιγνίτη που θα απαιτείτο για να τροφοδοτήσει το συγκεκριμένο LTL Project, θα ανερχόταν στο ποσό των 600.000.000 $ εκατομμυρίων δολαρίων το χρόνο.
Σήμερα η τιμή του πετρελαίου τύπου Brent είναι 60 $ το βαρέλι. Χρησιμοποιούμε λοιπόν αυτή την τιμή προκειμένου να έχουμε μια ένδειξη των εσόδων του Ελληνικού Δημοσίου, παρά το γεγονός ότι αυτή η τιμή αφορά ακατέργαστο πετρέλαιο, ενώ από το LTL Project η Ελλάδα θα παρήγαγε συνθετικό πετρέλαιο έτοιμο για κατανάλωση.
Όπως αναφέραμε παραπάνω, η ετήσια παραγωγή πετρελαίου από το LTL Project, θα ανερχόταν σε 29,200,000 βαρέλια. Εάν πολλαπλασιάσουμε αυτό το ποσό με την τιμή που κοστίζει το πετρέλαιο Brent ανά βαρέλι σήμερα, τότε προκύπτει ένα ποσό της τάξεως του 1.500.000.000 $ δισεκατομμυρίου δολαρίων. Εάν αφαιρέσουμε από αυτό το ποσό του 1.500.000.000 το ποσό που αφορά το κόστος του λιγνίτη που θα τροφοδοτούσε το LTL Project, τότε το ποσόν που προκύπτει ανέρχεται σε 900 εκατομμύρια δολάρια. Αυτά θα ήταν τα ετήσια μικτά έσοδα του Ελληνικού Δημοσίου από το LTL Project. Το κόστος επένδυσης ενός τέτοιου LTL Project είναι περίπου 6 δισεκατομμύρια δολάρια.
Οι κύριες προκλήσεις σε ένα τέτοιο έργο είναι το ύψος της επένδυσης, η ύπαρξη της πρώτης ύλης, η πολιτική βούληση και η διαχείριση των ρύπων που θα παράγονται από το LTL Project. Οι ρύποι είναι και ο κύριος λόγος που αυτού του είδους τα έργα, κατασκευάζονται σε χώρες που απαιτούν χαλαρούς περιβαλλοντικούς περιορισμούς. Μπορεί η καύση του συνθετικού πετρελαίου να ελκύει σχεδόν μηδενικούς ρύπους, η παραγωγή του όμως επιβαρύνει σε πολύ μεγάλο βαθμό το περιβάλλον.
Μιχάλης Χριστοδουλίδης
Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός ΑΠΘ
Μέλος του Δ.Σ του Πανελλήνιου Συλλόγου Ενεργειακών Επιθεωρητών
Τομεάρχης Ενέργειας Περιβάλλοντος και Υποδομών στην ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΛΥΣΗ