ROPA A ZEMNÍ PLYN (+
NEKONVENČNÍ ZDROJE)
Filip Černoch
MEB415 Environmentální aspekty energetiky
Průzkum a těžba konvenčních zdrojů
 Onshore
 Limitované dopady – zvládnutá technologie, fyzicky limitovaná
možnost úniku
 Dopady podobné srovnatelným těžebním operacím v neenergetickém
sektoru – narušení půdy, biotopu, vodních toků;
odpad, hluk, spotřeba vody, doprava atd.
 Dlouhodobá regulace v USA i EU
2
Průzkum a těžba konvenčních zdrojů
Offshore
 Vyšší riziko havárie i provozních škod kvůli obtížnějším
podmínkám
 Horší dopady úniků (hlavně ropy) kvůli vlastnostem prostředí
(1m3 = skvrna až 1km2).
 Regulace stále přísnější v návaznosti na častější offshore operace
(Directive 2013/30/EU on safety of offshore oil and gas
operations) – 2010 Mexický záliv
3
Průzkum a těžba nekonvenčních zdrojů - ropa
 Klasická ropa, liší se schopností migrovat v hornině.
 IEA: konvenční ropa: směs uhlovodíků, existující za normálních povrchových
podmínek v kapalném skupenství (vzlínání), nekonvenční ropa je ta, kterou je
třeba získávat za pomocí nekonvenčních technologií, protože v přirozeném
stavu ji nelze (bez zahřívání či ředění) těžit.
 Těžká a velmi těžká ropa
 Bitumen (ropné písky)
 Kerogen (břidličná ropa)
 Ropa z velkých hloubek, biopaliva, ropa získávána konverzí uhlí a zemního
plynu (Fischer-Tropschova syntéza).
 Hranice jsou prostupné.
4
„Nekonvenční“ ropa
 Klasická ropa, liší se schopností migrovat v hornině.
 IEA: konvenční ropa: směs uhlovodíků, existující za normálních
povrchových podmínek v kapalném skupenství (vzlínání),
nekonvenční: je třeba ji získávat za pomocí nekonvenčních
technologií, protože v přirozeném stavu ji nelze (bez zahřívání či
ředění) těžit.
 Těžká a velmi těžká ropa
 Bitumen (ropné písky)
 Kerogen (břidličná ropa)
 Ropa z velkých hloubek, biopaliva, ropa získávána konverzí uhlí
a zemního plynu (Fischer-Tropschova syntéza).
 Hranice jsou prostupné.
5
Těžká a velmi těžká ropa, ropné písky
 Konzistence – velmi málo tekutá až pevná
 Vysoká koncentrace síry a různých kovů (nikl, vanadium).
 Venezuela – Orinocký pás (1200 mld. barelů = konvenční světové zásoby lehké
ropy, ale i 235 mld. barelů.) 2009 US Geological Survey – 513 mld. technicky
vytěžitelných).
 Alberta, Kanada – ověřené rezerv 170 mld. barelů (11 % světových zásob, 3. na
světě), 99 % ropné písky. Export 1,3 mil. barelů denně.
6
Těžká a velmi těžká ropa, ropné písky
 Environmentální problémy
 Těžba in – situ. Pumpování přehřáté páry do horniny, změkčení bitumenu a
následně odebírání kapaliny. Velká spotřeba vody a energie (zemní plyn).
Steam-Assisted Gravity Drainage (SAGD)
 Povrchová těžba (do cca 70m). „Bagrování“, následné promývání horkou
vodou a rozpouštědlem. Voda z větší části do odkalovacích nádrží (8-10
barelů vody pro barel ropy, recyklovatelnost 40 – 70 %. U in situ 2-4 při 70-90
recyklovatelnosti.) 2 (až 4) tuny zeminy na 1 barel ropy. Emise CO2 o cca 15-
20 % vyšší.
 EROI cca 5:1
 http://www.youtube.com/watch?v=YkwoRivP17A
7
Břidlicový plyn
 Sám o sobě nejčistší z fosilních paliv, problémem je způsob dobývání.
 Vysoká spotřeba vody (0,5 – 2 % vody jsou chemikálie)
 Injektáž chemikálií – odhad na jeden vrt (během jeho životnosti) 280 000
hektolitrů vody. V USA odhad okolo 0,1 – 0,8 % spotřeby veškeré vody v
regionu.
 Narušení krajiny – 2-4 hektary na jeden vrtný celek (6-8, dnes až 30 vrtů na
celek), celky odděleny 3-6km.
 Doprava – jeden vrt vyžaduje 700 – 2000 dodávek (nákladní auto co 4 minuty při
výstavbě).
 Úniky metanu
 Zemětřesení (duben 2011 – Cuadrilla v britském Blackpoolu – 2,3 stupně
Richterovy škály)
8
Břidlicový plyn
9
EROEI konvenčních a nekonvenčních zdrojů
10
Energetická návratnost pro různé suroviny
Ropa v počátcích těžby 100
Ropa v Texasu kolem roku 1930 60
Ropa na Blízkém východě 30
Ostatní ropa 10-35
Zemní plyn 20
Kvalitní uhlí 10-20
Nekvalitní uhlí 4-10
Vodní elektrárny 10-40
Větrná energie 5-10
Shale oil 5
Solární energie 2-5
Jaderná energetika 4-5
Ropné písky max. 3
Bituminózní břidlice max. 1,5
Biopaliva (v Evropě) 0,9 - 4
Doprava ropy
 Námořní obchodní výměna světovému přeshraničnímu obchodu
jednoznačně dominuje
 Dálková přeprava ropy - tankery nebo ropovodním potrubím 2/3
světové produkce ropy se přepravuje po moři, 1/3 ropovody
 Transport ropy pomocí tankerů je dnes nejobvyklejším způsobem
dopravy této suroviny. V roce 2007 dosáhla přeprava ropy a
ropných produktů objemu bezmála 383 milionů DWT, v roce 2008
408 milionů DWT a do roku 2030 se očekává nárůst na 496
milionů DWT.
11
Doprava ropy
 „Cisternové lodě“, resp. „tankery“ (angl. Tankers nebo Liquid bulk
carriers) jsou námořní plavidla schopná přepravovat velké objemy
surové ropy, tekutých ropných produktů či tekutých chemikálií
(např. i víno). 77 % všech světových tankerů přepravuje surovou
ropu a zbylých 33 % ropné a chemické produkty.
12
Doprava ropy
 Jedním z největších hrozeb v námořní dopravě je poškození lodě a
ropná katastrofa. Intencionální (terorismus, pirátství) či
neintencionální (nehoda, srážka, najetí na mělčinu, porucha lodi).
 Riziko nehody či kolize je v oblastech živějšího námořního provozu
permanentně vysoké. Např. jen v tureckých úžinách došlo v letech
1995 – 2005 celkem ke 269 nehodám.
 Nouzové zastavení tankeru třídy VLCC nebo ULCC trvá zhruba
14 minut a tanker ujede ještě asi tři kilometry. Poloměr obratu
tankeru této třídy činí zhruba dva kilometry.
 85 procent všech nehod na moři se přisuzuje selhání lidského
faktoru.
13
Ropné havárie
 Databáze o ropných znečištěních moří jsou vedeny od roku 1974, a
to ve třech kategoriích: únik méně než 7 tun ropy, únik 7-700 tun
ropy a únik nad 700 tun ropy.
 Zatímco v 70. letech došlo v průměru ke 25,2 únikům ročně, v 80.
letech to bylo 9,3 úniků, v 90. letech 7,8 úniků a po roce 2000 3,4
úniků ročně (ITOPF 2009).
 Snižující se počet vyvážen rostoucí kapacitou tankerů, nehody tak
mají mnohem významnější dopad na životní prostředí.
14
Ropné havárie
 Exxon Valdez - březen 1989 v aljašských vodách, do moře uniklo 37 000 tun
ropy. Následky jsou v oblasti patrné až dosud.
 Havárie Deep Water Horizon 2010, u pobřeží Louisiany. Ropná skvrna skoro 10
000 km2. Zasáhla pobřežní mokřady. Odhady o 1,9-3mil. litrů ropy denně,
dohromady 71-147 milionů litrů (vs. 41 milionů u Exxon Waldez).
 Řešení nehod je komplikované a nákladné
 Ropná skvrna závisí na typu přepravované/produkované ropy
 Ropná skvrna vzniká proto, protože ropa má menší hustotu než voda a proto se
drží na hladině a rozpíná se do stran. Protože moře je obrovská plocha,
rozpínání není nijak omezeno a ropná skvrna může dosáhnout obrovských
ploch.
15
Řešení a následky ropných havárií
 Čím více je v uniklé ropě benzínové složky, tedy čím je konvenčnější, tím horší
jsou dopady havárií.
 Ropy konvenčního až lehkého typu mají nízkou viskozitu (vnitřní tření) a ropná
skvrna se tak velmi rychle rozšiřuje do obrovských ploch. Tyto ropy jsou ale
ideálními látkami pro produkci lehkého a těžkého benzínu, petrolejů a nafty;
námořní transport těchto druhů ropy proto mnohem obvyklejší, než transport
těžkých rop. Ropy s hustotou do 1 gramu na cm3 se z povrchu vodní plochy
postupně odpařují, zvětrávají a těžknou (mění svoji hustotu). Po nějaké době
(přibližně do jednoho roku) klesnou ke dnu a v konečné fázi působí hnojivě.
 Ropy extra těžkého typu (vhodné pro výrobu kerosinu, leteckých paliv, topných
olejů, vosků či lubrikantů) kontaminují životní prostředí podstatně pomaleji,
neboť mají vyšší viskozitu, jsou hustší než voda a klesají okamžitě ke dnu.
16
Řešení a následky ropných havárií
 Nejdříve se musí zastavit šíření skvrny, vzhledem k tomu, že ropa zůstává na hladině,
postačí vzduchem plněné rukávy (booms) a norné stěny, jejichž účinnost je ovlivněna tím,
jak moc je moře rozvlněno
 Ropná skvrna se posypává sorbenty, látkami, které absorbují kapaliny
 Následně se ropa odsaje pomocí hladinových sběračů a odlučovačů a napumpuje do
připravené nádrže (tankeru).
 Jinou variantou je chemická disperze, při které se ropa rozbije na drobné částečky, aby se
rychleji odpařila. Nejde o sanaci, ale pouze o rozptýlení (!).
 I za ideálních podmínek a při nasazení kvalifikovaných odborníků a veškerých
potřebných přístrojů se v praxi z moře většinou nedaří odčerpat více než 20
procent ropné skvrny.
 Většina se dostane na pobřeží, skončí v sedimentech nebo na mořském dně, anebo se
vypaří.
 Ve chvíli, kdy ropné látky zasáhnou pobřeží, je nutné využít různé mechanické sanační
metody
17
Řešení a následky ropných havárií
 Poslední variantou je v kontaminované oblasti zvýšit množství bakterií, které se
ropou živí (poměrně úspěšně použito při řešení havárie tankeru Exxon Valdez)
 Jde o tzv. bakterie Archea (Archebakterie), které byly objeveny v podstatě až v
roce 1977
18
Řešení a následky ropných havárií
 V minulosti se ropné havárie řešily např. i zapálením skvrny, ale množství
uvolněných karcinogenů ze špatného spalování má na životní prostředí ještě
horší dopad. Dělníci, kteří se tohoto účastnili, mají kvůli následkům na zdraví z
jedovatých zplodin doživotní invalidní penzi.
 Ropné havárie znamenají také dopravní omezení vysokého řádu, přes
kontaminované oblasti totiž nesmí lodě vůbec proplouvat.
 Aby se riziko nehody minimalizovalo, reagovala Mezinárodní námořní organizace
se sídlem v Kuala Lumpur (International Maritime Organization, IMO) sérií předpisů
a nařízení.
19
Řešení a následky ropných havárií
 Mezinárodní konvence o bezpečnosti života na moři (The International Convention for
the Safety of Life at Sea, SOLAS)
 Zabývá se bezpečností lodí i posádky, a proto byly tankerům oproti ostatním lodím
předepsány zvláštní požadavky, např. přísná protipožární opatření, systém užívání
inertních plynů u tankerů nad 20 000 DWT, nařizuje duplikaci esenciálních operačních
zařízení lodí, či instalaci povinných tažných zařízení na obou koncích lodí od roku
1999.
 Mezinárodní konvence pro prevenci znečištění loděmi (The International Convention
for the Prevention of Pollution by Ships, MARPOL)
 zaměřena na boj se znečištěním ropnou havárií, prevenci, kompenzaci a zodpovědnost
za znečištění. Zavedení povinnosti bezpečnostního umísťování segregovaných
balastních nádrží, zakazuje transportovat ropu v nejpřednějším prostoru lodě, nařizuje,
že trup lodi musí být dvojitý a veškeré jednoduché (single hull) lodě budou do konce
roku 2010 vyřazeny z provozu (kvůli konstrukčním limitům se však očekává splnění
předpisu až po roce 2015)
20
Řešení a následky ropných havárií
 Dvě změny
 1) Jednak se ropné společnosti postupně vyvázaly z rizikových dopravních aktivit
a transport ropy téměř plně přenechaly nezávislým operátorům.
 2) A dále začaly maximálně využívat starší plavidla na spotovém trhu, neboť jsou
výrazně levnější. Společnosti odmítají platit za kvalitu a upřednostňují levné
„rezavé vany“, což v konečném důsledku naopak podstatně zvyšuje riziko nehod.
 Dobře zamýšlené legislativní akty tak mají spíše opačný efekt.
 Předpisy a požadavky však měly na četnost úniků ropy skutečně vliv, jedním z
hlavních důvodů, proč tomu tak je, je to, že finanční zodpovědnost za sanaci
ropné havárie spadá čistě na vlastníka lodi a nikoliv na vlastníka nákladu.
 Je třeba permanentní tlak společnosti na zodpovědnost firem.
21