Hořící led pro budoucnost

25.3.2016

ZEMNÍ PLYN - Po desetiletích konečně přinášejí první výsledky pokusy o využití velmi specifického energetického zdroje: hydrátů metanu. 

Zoom galleryV  březnu roku 2013 zaujaly první místa v japonských médiích pozitivní zprávy o úspěchu tamních vědců: jako prvním na světě se jim totiž podařilo z vrstev usazenin pod dnem moře uvolnit plyn uvězněný ve vodním ledu. Zemi, která po vyřazení atomové elektrárny Fukušima z provozu velkou vlnou tsunami v podstatě opustila vytyčenou cestu majoritního využívání jaderné energie, se tak otevřely zcela nové energetické výhledy. Zatím sice stále jen hypotetické, ale možná i o to lákavější.

Na přelomu letošního roku japonská vláda potvrdila, že geologové a těžaři se po zhruba dvou letech vracejí na místo činu a experiment tedy bude pokračovat. Nová expedice se znovu – a především důkladněji – pokusí prověřit možnost těžby „metanového ledu“ ze sedimentů pod dnem Tichého oceánu.

I když je optimismus japonských zpráv v mnoha ohledech nepochybně přehnaný, protože úspěch jednoho experimentu zdaleka není zárukou dosažení kýženého cíle, dopad této změny by mohl být skutečně zásadní. Navíc se odborníci domnívají, že v principu je využití této metody možné i se současnou technologií. Tak si pojďme „hořlavý led“ trochu představit.

Když zamrznou trubky

Hydráty metanu jsou poměrně „horkou“ novinkou – alespoň v poměrech geologie. První popisy jejich existence se sice objevují už na konci 18. století, ale dlouho to bylo považováno za laboratorní kuriozitu. Ve 30. letech 20. století se ovšem geologové začali podivovat nad zvláštním ledem, který ucpával plynové potrubí, v přírodě se ho podařilo objevit ale až později při vrtech sovětských geologů. Postupně se zásoby hydrátu metanu podařilo objevit na dnech mnoha moří a rovněž v permafrostu, tedy ve věčně zmrzlé půdě v polárních oblastech, která ani v létě nerozmrzá.

Ukázalo se, že jde velmi jednoduše o vodní led, do jehož krystalické mřížky se pod tlakem natlačí metan, vzniklý třeba při rozpadu organických zbytků. Dnes víme, že hydráty metanu lze najít na mnoha místech Země. Kromě některých oblastí věčně zmrzlé půdy na souši lemují v hloubkách od několika desítek do několika set metrů podél pobřeží velké části kontinentů oblasti bohaté na tuto látku. Mořská ložiska jsou mnohem vydatnější, podle současných odhadů v nich leží zhruba 95 % z celkového množství této látky na Zemi. 

Na dně moří i pod věčně zmrzlou půdou čeká na své využití nový zdroj zemního plynu.

Na mnoha místech hydráty leží i přímo na dně moří, tyto zásoby se dnes považují za zanedbatelné. Mnohem důležitější jsou zásoby, které leží zhruba pár desítek až pár stovek metrů pod mořským dnem. Nevýhodou je, že i ta bohatší ložiska hydrátů nejsou tak koncentrovaná jako konvenční ložiska zemního plynu nebo ropy. A na většině lokalit jsou hydráty „roztroušeny“ tak řídce, že si dnes nedokážeme ani teoreticky představit jejich ekonomickou těžbu.

I tak jde o zajímavý zdroj. Nevíme to stále jistě, ale hydrátů metanu je zřejmě v zemské kůře několikanásobně, nebo dokonce možná až řádově více než zemního plynu v běžné podobě. Potenciálně je to zdroj energie na dlouhá desetiletí a možná i staletí. Ovšem musíme zároveň jedním dechem dodat, že dělat dnes takové odhady je jednoduše nezodpovědné. Na první pohled tento zdroj vypadá určitě zajímavě – a více dokážeme říci, až ho případně vyzkoušíme a začneme používat.

Jak využít odpad

Průkopníkem ve využití netradičního zdroje jsou – asi vás to ani nepřekvapí – USA. Pod patronátem státní organizace, konkrétně tamní geologické služby USGS, probíhá už prakticky od přelomu tisíciletí výzkum možných technologií těžby na kontinentálním ložisku v Prudhoe Bay na Aljašce. Šlo jen o experimentální ověření principu jednoho typu těžby, která vypadá na pohled velmi slibně: vytlačování metanu ze sedimentů CO2, který má metan v ledu nahradit.

spe_1_2016_s2_hydratyzedna.jpgPokus probíhá ve spolupráci s místními těžaři, kteří mají oxidu uhličitého s malou nadsázkou plné zuby; místní plynová ložiska ho totiž obsahují velké množství (až 12 %) a najít pro něj ekonomické využití by byl doslova zlatý důl. Postup je (alespoň zatím, možná se s rostoucími zkušenostmi změní) takový, že se do cílové vrstvy nejprve natlakuje dusík, který má vytlačit v něm obsaženou vodu v tekutém skupenství, aby nezmrzla, až následně dojde na injekci CO2. Na vedlejším snímku visíte "špinavý poklad": vodní led s obsahem metanu, vytažený ze dna Mexického zálivu.

I když dosavadní projekty probíhaly poměrně úspěšně a bez velkých potíží, je otázkou, kdy by se mohl postup využívat. Američané mají sice dravý soukromý těžařský sektor, který si zakládá na své odvaze k experimentům, na druhou stranu USA nyní „trpí“ poměrně značným nadbytkem plynu z těžby v břidlicích. Cena komodity na americkém trhu je tedy relativně nízká, a tak ochota jít do nového typu těžby a nového rizika nebude neomezená.

Pod moře!

Zajímavější než USA je tedy alespoň nyní využití hydrátu metanu v zemích, které žádná konvenční ložiska fosilních paliv nemají nebo jich mají malé množství. Česká republika samozřejmě má smůlu, protože nemá moře ani věčně zmrzlou půdu, ale jiní na tom jsou podstatně lépe. Především je to Japonsko, které je dnes největším dovozcem zemního plynu na světě (země tvoří 37 procent světového trhu se zkapalněným zemním plynem, tedy LNG).

Právě proto to byla japonská státní agentura Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC), jejíž geologové ve spolupráci se soukromými těžaři jako první v roce 2013 získali plyn z podmořského ložiska hydrátu metanu. Bylo to na ložisku v oblasti podmořského údolí Nankai, jen několik desítek kilometrů jižně od japonského ostrova Honšú, které je dnes téměř určitě nejlépe prozkoumanou zásobárnou hydrátu metanu na světě.

Hydráty metanu by mohly představovat zdroj energie na celá desetiletí, možná staletí. 

Hydrát metanu se těžil v principu podobně jako na Aljašce, tedy snížením tlaku (bez využití CO2). Z pohledu dnešních vrtných technologií nejde o nic převratného – jen jde o proces poměrně časově i finančně nákladný, jak je tomu u každého vrtu pod mořem. Během šest dní trvajícího experimentálního provozu v březnu 2013 japonští geologové a těžaři nakonec z mořského dna získali asi 120 tisíc krychlových metrů metanu (při běžném atmosférickém tlaku), což odpovídá hmotností zhruba nějakým 80 tunám zemního plynu. A to je množství odpovídající skutečně experimentálnímu charakteru podniku (pro srovnání je to celkem zhruba čtvrtina denní produkce zemního plynu i v tak nevýznamné producentské zemi, jako je Česká republika).

Jednoduchý princip ale není zárukou jednoduchého provozu, a pokusy byly po několika týdnech předčasně přerušeny kvůli technickým obtížím. Země se k nim chce vrátit až v letošním roce, ale jde o tak komplikovanou operaci, že postup bude pomalý. První plyn by se měl z vrtu získat někdy na začátku roku 2017, do té doby se geologové budou k zásobám hydrátu propracovávat přes vrstvu usazenin na dně.

Uvidíme, jak se jim bude dařit. Jedním velkým problémem japonského projektu je, že s pracemi v takto extrémních podmínkách nemají v Japonsku příliš velké zkušenosti, protože tamní těžební sektor není až tak významný. K mnohokrát opakovanému prohlášení, že by se s komerční těžbou mohlo začít do roku 2020, je i z tohoto důvodu nutné přistupovat velmi opatrně. Na druhou stranu, Japonsko je ve zcela jiné situaci než USA, a plynu má naopak akutní nedostatek.

Motivace je tedy podstatně větší, i přes náročnější technologii a podmínky podmořské těžby. Kdyby Japonci uspěli, nebude rozvoj této technologie s velkou pravděpodobností tak bouřlivý jako u těžby břidličného plynu (potažmo ropy), která zamávala světovými trhy. Na to Japonsko nemá dostatečně silný těžební sektor. Ale i tak by šlo o ohrožení pozice tradičních exportních zemí, především ze Středního východu. Pokud hořlavý led jednou skutečně vstoupí na scénu, bude to asi hodně hlasité entrée.

Zoom galleryHydrát metanu

je tuhá bílá látka připomínající vodní led – ten je ostatně také jeho hlavní složkou. (Na vedlejším snímku molekula metanu uzavřená v molekulách vody).Látka vzniká, když se plynný metan, vznikající třeba při rozkladu biologického materiálu nebo pronikající vzhůru zemskou kůrou, dostane za vysokých tlaků a nízkých teplot do kontaktu s vodou. V takové situaci se plyn může zachytit v krystalické struktuře obyčejného vodního ledu a hydrát metanu je na světě. Výsledná látka je poměrně stabilní, dokud se nedostane z prostředí s vhodnými teplotami a tlaky – na vzduchu by dlouho nevydržela.  

Zoom gallery

Mapa potvrzeného a předpokládaného výskytu hydrátu metanu na Zemi podle Americké geologické služby: modře potvrzený výskyt, červeně předpokládaný výskyt

Svět plný energie > Témata > Hořící led pro budoucnost

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

12.6.2019 177 GW obnovitelných zdrojů do provozu v roce 2018

AKTUALITY Podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) celkový instalovaný výkon obnovitelných zdrojů uvedených v roce 2018 do provozu činil 177 GW. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt:

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

12.6.2019 177 GW obnovitelných zdrojů do provozu v roce 2018

AKTUALITY Podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) celkový instalovaný výkon obnovitelných zdrojů uvedených v roce 2018 do provozu činil 177 GW. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt: