Nazeleno.cz – úspory energie, izolace, zdravý životní styl, biopotraviny, ekologie [logo]

DOPORUČUJEME:

Ceny Energie

Najdeme nejlevnějšího dodavatele!

Partneři sekce

   

Jak se těží břidlicový plyn

Zásoby břidlicového plynu jsou obrovské. I v České republice jsou vytipované dvě oblasti, kde se možná začne zkoumat. Obce jsou ale proti. Jak vypadá těžba nové energetické suroviny? A jak ovlivní okolí vrtu?

14. 05. 2012 | Karel Murtinger

Ve zkratce:

Při těžbě břidlicového plynu je potřeba velké množství vody. Břidlici je třeba rozrušit takzvaným hydraulickým štěpením. Odpůrci tvrdí, že technologie může ohrozit spodní vody.

Břidlicový plyn a jeho těžba je zvláště v České republice žhavé a kontroverzní téma. Co to je, jak se těží, jaká rizika těžba přináší, potřebujeme jej? Otázek je spousta, ale odpovědí málo a navzájem si protiřečí. Odpůrci tvrdí, že hrozí katastrofální ohrožení přírody a hlavně zásob podzemní vody, která je v jistém smyslu mnohem cennější surovina než plyn. Příznivci zase argumentují, že jeho těžba by mohla výrazně pomoci snížit cenu energie a nastartovat upadající ekonomiku.

"Břidlicový plyn údajně pokryje až třetinu produkce plynu v USA."  

Zdá se, že v České republice mají navrch spíš odpůrci. Na konci minulého roku udělil ministr životního prostředí Tomáš Chalupa povolení k průzkumu vrtů pro potvrzení potenciálních ložisek břidlicového plynu na našem území. 10. dubna oznámil, že zruší povolení pro zkoumání ložisek na Náchodsku a Trutnovsku. V posledních týdnech zde totiž protestovali zástupci desítek obcí a měst.

Je břidlicový plyn spásou pro evropskou energetiku nebo budoucí ekologický průšvih?

Na začátku května 2012 ale Ministerstvo životního prostředí zveřejnilo, že připravuje návrh vládě k vyhlášení moratoria na průzkum těžby břidlicového plynu. "Největším rizikem současné legislativní úpravy v oblasti průzkumů těžby je právní nejistota," řekl tiskový mluvčí ministerstva Matyáš Vitík. „Za tuto dobu by nebyly povolovány nové průzkumy. Největším rizikem jak pro stát, tak pro společnosti, které průzkumy provádí, je právní nejistota vycházejí z nedokonalostí zákonů EIA, horního zákona a zákona o geologických pracích, z nichž poslední dva jsou starší 20 let. Nechtěl bych se dostat do situace, kdy soukromá firma bude po České republice požadovat v arbitráži ušlý zisk jen proto, že česká legislativa nebyla schopná dostatečně kvalitně pokrýt tuto oblast. Mojí ambicí je udělat takovou právní úpravu, která stanoví jasná pravidla hry. To současná legislativa neumožňuje,“ vysvětlil ministr životního prostředí Tomáš Chalupa.

Co je břidlicový plyn

Břidlicový plyn (shale gas) je zemní plyn (metan) vázaný  hluboko v usazených horninách, které vznikly z nánosů bahna s příměsí organického materiálu (rostliné a živočišné zbytky) na dně prehistorických moří. Těmto horninám se říká břidlice. Vyznačují se velmi těsnou zrnitou a vrstevnatou strukturou, která zabraňuje přesunu plynu vzhůru. Plyn tedy zůstává zachycen mnohem hlouběji, než jsou plynové kapsy, ze kterých se až dosud zemní plyn těžil.

Břidlice, které mají ekonomicky využitelné množství plynu, jsou si v mnoha ohledech podobné. Jsou bohaté na organický materiál (0,5 až 25 %) a zpravidla se jedná o olejonosné břidlice (hydrocarbon source rocks). Nacházejí se tři až šest kilometrů pod povrchem, kde je teplota natolik vysoká, že z většiny organického materiálu vznikne zemní plyn. Bývají dostatečně tvrdé a pevné, aby v nich vydržely otevřené póry. Část vytvořeného plynu se drží v přirozených zlomech, část se nachází v pórech a část se navázala na organický materiál. Plyn, který je ve zlomech, je uvolněn při těžbě okamžitě. Ten, který se navázal na organický materiál, se do vrtu uvolňuje postupně. V tomto smyslu se nijak zásadně neliší od hornin, z nichž vznikaly tradiční ložiska plynu a ropy.

Kde se bude těžit v České republice

  • Ministerstvo životního prostředí si už v loňském roce nechalo zpracovat studii od expertů z České geologické služby.
  • Jedná se o oblast mezi Přerovem, Kopřivnicí a Vsetínem, dále pak Trutnovsko vč. Broumovského výběžku a dále pak moravské lokality, kde se dnes již těží plyn a ropa. Tedy např. kolem Hodonína, Břeclavi a pásmo kolem Karpat.
  • Posledním průzkumným územím by mohla být oblast mezi Berounem a jihozápadním okrajem Prahy.

Jak se těží břidlicový plyn

Zásadní odlišnost je ale ve způsobu těžby. Většina dosavadní světové produkce zemního plynu pochází z relativně snadno těžitelných nalezišť, kterými jsou bubliny plynu uvězněné pod stropem z nepropustné horniny. Tento plyn se postupně uvolňoval ze spodních organických vrstev a pronikal propustnými horninami směrem nahoru. Tak dlouho, než narazil na horninu, kterou už projít nemohl. Vytvořil tak bublinu, kterou lze těžit. V těchto pevných a nepropustných vrstvách břidlic je však vzniklý plyn uvězněn. Nemůže proto být běžným způsobem, tedy svislým vrtem, vytěžen. Aby jej těžaři dostali ven, musí napřed břidlici rozrušit a vytvořit v ní systém propojených kanálků. Teprve pak odtud mohou plyn získat. Je to metoda obtížnější než klasická těžba.

Odhaduje se, že břidlicového plynu je ohromné množství. Podle studií z roku 2011 je jenom ve Spojených státech 2,3 x 1013 kubických metrů břidlicového plynu, což je přibližně třetina veškerých odhadovaných zásob plynu v USA. Toto číslo je ale více než dvojnásobek odhadu z roku 2010. Je možné, že zásoby jsou ještě větší.

Poprvé se začalo těžit v roce 1825 ve Spojených státech. V roce 1970 byla poprvé vyzkoušena těžba ve větším měřítku, protože americká vláda se rozhodla dotovat výzkum. Tento krok vedl k vývoji technologie šikmých vrtů a hydraulického štěpení. Až v roce 1998 použila texaská firma Mitchell Energy zmíněné technologie k těžbě plynu v průmyslovém měřítku. Od té doby je to prudce se rozvíjející obor. V roce 2009 bylo už 14 % spotřeby zemního plynu v USA pokryto břidlicovým plynem.

Kde jsou ve světě ložiska břidlicového plynu

  • Největší zásoby břidlicového plynu jsou v Číně, USA a Argentině. Dále pak v Austrálii, JAR, oblasti severní Afriky a Východní Evropy, ve Velké Británii i Francii.
  • Nejvíce zásob břidlicového plynu v Evropě má Polsko. To ročně spotřebuje kolem 14 mld. m3 plynu, ale jen 4,2 mld. m3 je z vlastních zdrojů, zbytek dováží z Ruska. Těžba by měla být zahájena již v roce 2014.
  • V současné době se ukazuje, že těžitelné zásoby budou nižší, přesto má ale Polsko největší zásoby v celé Evropě a je i nejdále co se týče průzkumných vrtů.
  • V Evropě se odhaduje, že jsou zásoby břidlicového plynu nejméně ve 32 zemích, včetně České republiky.

Šikmé vrty

Břidlice, jak už bylo zmíněno na začátku, jsou usazené horniny. Z toho tedy vyplývá, že jsou spíše "široké" než "hluboké". Jsou uloženy v ploše spíš rovnoběžně, souběžně s povrchem. Klasický vertikální vrt tedy zasahuje do břidlice jen velmi malou částí a byl by tudíž pro těžbu neučinný. U těžby plynu z břidlic je proto nutné, aby co nejdelší vrt procházel břidlicí, protože plyn se dá extrahovat jen v relativně blízkém okolí vrtu. Těžaři tedy nejprve vrtají vertikálně. V blízkosti vrstvy břidlice hlavu vrtáku stočí do úhlu a pokračují ve vrtání samotnou břidlicí. Podívejte se na názorné video. 

Hydraulické štěpení

Vytvořit samotný vrt ale nestačí, protože množství plynu, uniklé z břidlice samovolně, je velmi malé. Je proto nutné v hornině vytvořit velké množství malých trhlin, které plynu umožní uniknout. Tomuto procesu se říká hydraulické štěpení (Hydraulic Fracturing nebo hydrofracking).

Při hydraulickém štěpení se do vrtu pod tlakem napumpuje velké množství vody a písku s malou příměsí různých chemických přísad. Vysoký tlak vody v břidlici vytvoří trhliny, písek je pak podrží otevřené i po odčerpání vody a zemní plyn pak může takto vytvořeným systémem kanálků unikat vrtem vzhůru.

Více o energetice a obnovitelných zdrojích

Zdá se, že hlavní problém s hydraulickým štěpením je v tom, že se do vrtu musí napumpovat velké množství vody. Navíc s příměsí látek, které by se neměly dostat do podzemních vod a zdrojů pitné vody, které jsou nad vrstvami břidlice. V některých lokalitách je problém pro těžbu najít dostatek vody a pro hydraulické štěpení je jí zapotřebí enormní množství. Uvádí se 7-11 tisíc krychlových metrů vody na vrt.

Směs, která se do vrtů vstřikuje, je složena z 98 až 99,5 % vody a písku a dále obsahuje malá množství různých chemických přísad, jejichž složení se obvykle v průběhu štěpení obměňuje. Přídavné chemikálie plní mnoho různých funkcí a jsou hlavním ekologickým problémem těžby, ať už domnělým nebo reálným. Popis jejich škodlivostí se dokument od dokumentu liší a různý je i přístup zemí. Spojené státy těžbu břidlicového plynu podporují, zatímco například Francie ji zatím zcela zakázala.

Technický postup při otevírání nového ložiska

Americká společnosti Chesapeake Energy Corporation má na svém webu mnoho podrobných informací s ilustračními obrázky a animacemi. Jiné firmy mohou používat trochu odlišné metody, nicméně podstatné kroky v procesu těžby jsou dost podobné.

  1. Ve vhodé lokalitě firma vytvoří prostor a zabezpečí jej před únikem použitých kapalin do okolí a půdy. Postaví silnice, zapojí elektřinu, vyřeší zdroj vody a další zázemí.
  2. Zahloubí úvodní kolonu. Jedná se o jakési ochrané pažení o velkém průmeru, 15 až 20 metrů hluboké, které zabrání sesouvání volných povrchových vrstev půdy a oddělí spodní vodu v okolí vrtu.
  3. Vyvrtají klasický svislý vrt. Pracuje se ve více fázích s postupně se zmenšujícím průměrem vrtné hlavice. Vrt se zajišťuje vsouváním ocelových trubek a cementováním. Při vrtání v hloubkách, v nichž se nalézají aquifery, tedy zhruba do tří set metrů, se někdy nepoužívá obvyklá výplachová kapalina (obvykle suspenze bentonitu ve vodě), ale k odstraňování materiálu z vrtu slouží stlačený vzduch.
  4. Pro dokonalé oddělení vrtu od aquiferů se v této fázi osadí do vrtu ocelová trubka, tedy technická kolona a zacementuje se. Pod tlakem napumpovaná cementová směs obklopí celý vrt a dokonale trubku utěsní.
  5. Dál se pokračuje s vrtnou hlavicí o menším průměru a s použitím výplachové kapaliny, která chladí hlavici, vyplavuje odvrtaný materiál a svým hydrostatickým tlakem stabilizuje vrt a brání průniku přítomných kapalin z okolí vrtu dovnitř.
  6. Hloubka vrtu může být přes dva kilometry a svisle se vrtá až do hloubky asi sto metrů nad břidlicovou vrstvou s plynem. Pak se vrtná sestava vytáhne a na konec se nasadí speciální hlavice, která umožní ohyb vrtu do oblouku a pokračování vrtu ve směru břidlicového souvrství.
  7. Po skončení vrtání se opět vytáhne a do vrtu se zasune tenčí trubka (těžební kolona) a opět zacementuje. V blízkosti povrchu a v místech, kde se může vyskytovat podzemní voda, je vrt utěsněn sendvičem z několika ocelových trubek a vrstev cementu mezi nimi. Používá se až sedm vrstev.
  8. Do vrtu se vsune speciální zařízení, které ve vodorovné části v břidlici vytvoří pomocí malých náložek trhaviny sérii otvorů (puklin).
  9. Pak přijde na řadu zmíněné hydraulické štěpení, které tlakem vody trhliny rozšíří a rozvětví podél přirozených zlomů a slabších míst v hornině. Zrna písku ve vodě trhliny podepřou a zabrání jejich zavření po odčerpání vody. Hydraulické štěpení se nedělá v celé délce vodorovné části najednou, ale po sekcích (zpravidla 8 až 12). Jednotlivé části se od sebe oddělují speciálními zátkami, které se nakonec odstraní. Hydraulické štěpení je docela náročný proces, pro který se používá poměrně složité mobilní zařízení, umístěné na mnoha automobilových návěsech.
  10. Kapalina použitá pro hydraulické štěpení se odčerpá zpět do nádrží na povrchu, podle potřeby se pročistí a znovu použije. Nebo se vhodným způsobem ekologicky likviduje.
  11. Nakonec se osadí potřebné těžební zařízení, postaví plynovod a může se začít s čerpáním plynu. Před transportem k uživateli se musí z plynu oddělit nežádoucí příměsi (voda, těžší uhlovodíky a další).

Celý postup je názorně ukázán na dvou videích. Chesapeake Energy horizontal drilling method Chesapeake Energy Hydraulic fracturing method. Videa si můžete prohlédnout i s českými titulkami. 1. video a 2. video.

Výše uvedený popis je ovšem idealizovaný model, jak by těžba měla vypadat po technické stránce. Ve skutečnosti se však může objevit mnoho problemů a různých rizik pro životní prostředí, jako ostatně u každé těžební činnosti).

Autory článku jsou Karel Murtinger a David Klement.

Související články

Tagy: Energie, Technologie

Komentáře ke článku

Další informaceMajkaB.07. 11. 2012 13:23
 

Nazeleno.cz - vše o úsporách energií

Katalog firem

Prefa Aluminiumprodukte s.r.o.

Prodej a technický servis hliníkových střešních, okapových a fasádních systémů Prefa. Solární systém Prefa…

<!-- -->
Regulus spol. s r.o. - Solární systémy

Firma Regulus s.r.o. slouží v oblasti teplo - voda - plyn již od roku 1992 a v současnosti se orientuje…

<!-- -->
Družstevní závody Dražice – strojírna s.r.o.

Značka DZ Dražice, která existuje již od roku 1956, je zárukou kvality, výkonu a hodnoty ohřívače vody.…

<!-- -->
Bosch Termotechnika s.r.o. - obchodní divize JUNKERS

Dodáváme spotřebiče pro vytápění a ohřev teplé vody. Plynové závěsné kotle, plynové kondenzační kotle,…

<!-- -->
NOSRETI a.s.

Dodavatel tepelných čerpadel, solárních panelů a klimatizace vlastní značky NORDline. Provádíme montáž…

<!-- -->
Chcete být na tomto místě? Zvolte zvýhodněný zápis!