GEOLOGICKÉ ^'UKLÁDÁNÍ
ě
Klíčové otázky a odpovědi
JÍ:/ *ŕr u
Rychlý přehled
Globální snižování množství C02 vypouštěného do atmosféry je dnes nanejvýš naléhavé téma.
Jednou ze zvažovaných možností je zachytávání C02 vypouštěného ve formě průmyslových emisí a jeho ukládání pod zemský povrch.
Několik desítek zařízení pro podzemní ukládání CO na světě funguje již dnes.
Všechny aktuálně známé procesy pro zachytávání, přepravu a ukládání CO, by ve velkém měřítku bylo možné využívat po roce 2020.
Pravidla průzkumu lokalit vhodných pro výzkumné a průmyslové účely i jejich následné využívání jsou nastavena závaznými právními předpisy.
Proč je C02 problémem?
Množství oxidu uhličitého (C02) vypouštěného do ovzduší se ve srovnání s 19. stoletím výrazně zvýšilo. Hlavním důvodem je neustále rostoucí spotřeba fosilních paliv (ropy, zemního plynu 3 uhlí) v průmyslu, dopravě i domácnostech. Fosilní paliva obsahují uhlík - při jejich spalování se pak utváří C02 a v kouři vycházejícím z továrních komínů, kotlů a výfuků motorových vozidel se dostává do atmosféry.
CO? je dnes hlavním skleníkovým plynem vznikajícím v důsledku lidské činnosti a všeobecně je považován za jednoho z hlavních viníků probíhajících klimatických změn.
C02 je však také nutný pro život...
Oxid uhličitý je zachycován rostlinami a lesy. Ty z něj pomocí fotosyntézy vytvářejí kyslík, jejž ostatní živé bytosti potřebují k dýchání. Zároveň oxid uhličitý na naší planetě udržuje teplo vytvářené slunečními paprsky. Bez tohoto jevu, známého jako „skleníkový efekt", by život na Zemi nebyi možný. Je-li však v atmosféře C02 nadbytek, začne skleníkový efekt působit až příliš silně. A r
Nebudou-li rychle přijata opatření k radikálnímu omezení emisí C02, vzroste podle analýz IPCC, mezinárodního panelu odborníků na změny klimatu, do roku 2100 průměrná teplota na zemském povrchu o 2,4 °C až 6,4 °C. Již nárůst o 2 °C se přitom považuje za změnu, která by pro lidstvo a životní prostředí mohla mít kritické důsledky. Abychom překročení této hranice zabránili, je třeba nejpozději do roku 2050 snížit celosvětové emise C02 alespoň o 50%.
Množství C02 vypouštěného vlivem lidské činnosti do atmosféry dnes činí 30 miliard tun ročně; pouze polovinu tohoto množství přitom přirozeně pohltí oceány, půda a lesy. Dvě třetiny všech emisí C02 pochází z průmyslových zařízení: uhelných a plynových elektráren, hutí, cementáren, rafinerií apod.
Jediná uhelná elektrárna dodávající energii městu se 750 000 obyvateli například vyprodukuje 4,5 miliónu tun CO,.
A co Česká republika
Lidskou činností se u nás ročně uvolní do ovzduší asi 127 milionů tun CO.,. Zhruba 40% tohoto objemu pochází z energetiky, po níž následují průmysl, doprava a domácnosti.
Co s tím můžeme dělat?
Potřebného masivního snížení emisí CO nelze dosáhnout jen pomocí jediného řešení. Podle Mezinárodní energetické agentury by 38% potřebného snížení emisí do roku 2050 mohlo být dosaženo díky úsporám energie a 17% využíváním obnovitelných zdrojů energie.
Dalším řešením je zachytávání C02 vypouštěného velkými průmyslovými provozy a jeho následné trvalé ukládání do hornin hluboko pod zemským povrchem, kde bude izolován od atmosféry. Podle současných znalostí by geologické ukládání C02 mohlo zajistit až 19% potřebného snížení emisí do roku 2050.
Jak přesně
zachytávání
a geologické ukládání
C02 probíhá?
Díky několika ínovativním technologiím je dnes možné CO, oddělovat od jiných plynů z průmysiových spalin a stlačit jej, aby zabíral méně místa. Potrubím nebo lodí se pak přepraví na místo podmořského či pevninského úložiště a pomocí speciálních vrtů vtlačí hluboko pod zemský povrch. Tuto metodu lze přitom nejlépe využít u průmyslových zařízení vypouštějících více než 100 000 tunCO? za rok.
Z průmyslových provozů ke geologickému úložiiti
přechod na jiná paliva
úspory energie
energie z obnovitelných zdrojů
Řešení pro sníženi globálních emisí CO, do roku 205O, Mezinárodní energetická agenturo 2010.
A co Česká republika?
ČR je smluvní stranou Rámcové úmluvy OSN o změní klimatu a Kjótského protokolu. V roce 2014 ČR ratifikovala změnu Kjótského protokolu, která na období 2013-2020 stanovuje pro EU závazek snížit agregované emise skleníkových plynů o 20% oproti výchozímu roku 1990. V rámci tzv. klimaticko-energetického balíčku EU se ČR zavázala k tomu, že do roku 2020 sníží emise CO, ze stacionárních zdrojů o 21 % ve srovnání s rokem 2005.
Lze ukládat též C02 z dopravy nebo domácností?
To možné není. V těchto případech je C03 příliš rozptýlený a nelze jej zachytit. Tyto emise přitom celosvětově tvoří zhruba třetinu celkového množství C02 vypouštěného do ovzduší.
_ j
A co Česká republika?
Pro ČR je zachytávání a geologické ukládání C02(CCS) důležité z dlouhodobého hlediska. Pro mnoho průmyslových oborů (např, ocelárny, cementárny, chemické provozy) je při snižování emisí C02 nezastupitelné. Může také sehrát důležitou úlohu při využití fosilních paliv v energetice bez velkého množství emisí C02.
uhelné sloje
hluboký s aný akvifer
(porézní hornina se slanou vodou)
vytěžené
ložisko ropy m nebo plynu ^
UL
O 13
&
Kde může být C02 ukládán?
C02 musí být ukládán do hloubek více než 800 metrů, aby se zvýšila jeho hustota a snížil objem. Lokality vhodné k ukládání C02 zahrnují například:
• Hluboké slané akvifery: jedná se o porézní vrstvy hornin obsahující slanou vodu (tzv. solanku) nevhodnou ke spotřebě. Tyto struktury mají potenciálně největší kapacitu pro ukládání C02.
• Vytěžená ložiska uhlovodíků (ropy a zemního plynu).
• Uhelné sloje nacházející se příliš hluboko na to, aby mohly být těženy.
• Specifické druhy hornin, například čedič.
Na světě se nachází obrovské množství potenciálních úložišť C02; jejich celková úložné kapacita se odhaduje až na 10 bilionů tun.
A co Česká republika?
Na území ČR se struktury vhodné pro geologické ukládání CO, také vyskytují. Úložná kapacita hlubokých akviferů byla předběžně odhadnuta na 760-2860 milionů tun. Poměrně malé množství C02 je potenciálně možné uložit také do vytěžených ložisek ropy a plynu. V současnosti probíhají přípravné práce pro realizaci případného pilotního projektu ukládání CO, do vytěženého ložiska ropy.
vrt pro injektážC02
nepropustná těsnicí hornina
úložiště CO
Prôfez podzemním ůloiiirěm CO, ve slaném akviferů, zobrozujtäjednotlivé nepropustně vrstvy, jež se střídají s vrstvami porézními a propustnými.
Co se děje postupem času?
Vezměme si příklad ukládání ve slaném akviferů. Injektovaný C02 je lehčí než voda a vystoupá až na hranici s nepropustnou těsnicí horninou, která mu v dalším vzestupu brání. Určitá část plynu se zachytí v nejmenších (mikroskopických) pórech propustné horniny. Další část plynu se rozpustiv solance a má tendenci klesat ke dnu rezervoáru.
Rozpuštěný C03 pomalu reaguje s horninovým prostředím rezervoáru a v průběhu několika tisíc let postupně utvoří nové minerální látky. Na různých místech probíhá každý z těchto procesů s různou intenzitou, která závisí na konkrétních geologických podmínkách v dané lokalitě.
Ukládat C02 - to zní jako trochu zvláštní nápad...
Ve skutečnosti ne! V některých pánvích sedimentárního původu, například v lokalitě Montmiral na jihovýchodě Francie, jsou přírodní ložiska CO., již miliony let. Některá z těchto ložisek přitom obsahují více než miliardu tun CO,.
Jak zjistíme, zda je C02 pod zemí bezpečně zachycen?
Díky pozorování a měření v lokalitách, kam byl uložen. Pět velkých provozovaných průmyslových úložišť ve světě má takovéto monitorovací nástroje. Mezi ně patří například norský Sleipner (v provozu od roku 1996) nebo alžírský In Salah (od roku 2000) - obě tato úložiště pojmou zhruba milion tun C02 ročně. Monitorována budou i všechna budoucí úložiště.
A co bezpečnost?
Při zachytávání CO., a jeho ukládání pod zem se využívají nové technologie, které v průběhu celého procesu musí splňovat bezpečnostní kritéria - a to jak na zemském povrchu, tak pod ním, v krátkodobém i dlouhodobém horizontu. Bezpečnostní systémy pro zachytávania přepravu COJsou již dobře prověřeny; jsou zakotveny v průmyslových normách a legislativě pro průmyslová zařízení. Geologické ukládání C02 je konceptem novějším a řídí se evropskou směrnicí z roku 2009, která byla převedena do našich právních předpisů.
Tato směrnice vyžaduje, aby uložení C03 bylo trvalé, ekologicky bezpečné a zamezovalo výstupu C02 směrem k povrchu, to vše navíc bez narušení horninového prostředí. U každé potenciální lokality pro umístění úložiště se posuzuje, zda splňuje všechny tyto podmínky bezpečnosti, zejména pak požadavky geologické stability (nízké seizmické riziko) a nepropustnosti těsnicích hornin.
Jak během injektáže CO.,, tak po uzavření úložiště se dodržují přísná opatření pro prevenci rizik. Před začátkem injektáže a několik desítek let po uzavření úložiště probíhá monitorování lokality pomocí řady různých nástrojů. Cílem tohoto pozorování je sledovat změny odehrávající se v úložišti a ověřit, že nedochází k žádným únikům. Je-li v jakékoliv z nadložních vrstev zjištěna přítomnost unikajícího CO? přijmou se příslušná nápravná opatření - dříve, nežli plyn vystoupá až na povrch.
I
Víme o všech možných vlivech na zdraví a životní prostředí?
částečně. Posuzování těchto vlivů u různých typů úložišť
však probíhá v rámci mnoha výzkumných projektů - a to jak laboratorně, tak přímo v terénu.
Jak je veřejnost informována o projektech geologického ukládání C02?
Geologické ukládání C02 je v ČR usměrňováno zákonem č. 85/2012 Sb. Při povolování průzkumné etapy se bude postupovat podobně jako při stanovení průzkumného území podle geologického zákona, což v praxi znamená např. provedení,veřejného slyšení". V ČR však dosud žádný takový projekt nemáme. V zahraničí je běžné, že veřejnost je s připravovanými projekty CCS seznamována už ve fázi přípravy takového záměru. Obvyklou formou jsou informační kampaně, veřejné konzultace apod.
Co by se mohlo stát, pokud by nějaký C02 unikl do atmosféry?
C02 je nevýbušný a nehořlavý. Při nízkých koncentracích je neškodný, při koncentracích vyšších než 5% (v uzavřených prostorách, podzemních dutinách apod.) však jeho nebezpečnost roste a hrozí ztráta vědomí či udušení.
Jak mohu zjistit více?
Množství zajímavých informací o technologiích zachytávání a geologického ukládání CO^ lze najít na informačním portálu pro technologie CCS „C02NET EAST"
(http://www.geology.cz/co2net-east), který provozuje Česká geologická služba.
11
Q <
<
REPP
norway grants
ČESKÁ
GEOLOGICKÁ SLUŽBA
Obsah letáku byl! velké části převzati tiskového materiálu francouzského sdružení Gub CO. (www-captage-stockage-vahrisation-co2.fr/en/home).
O Atoll ADEME Technoscope Produaion hnp-J/wwwxaptoqe-stockoge-mlomation co2.fr/en/download-dub-coi-brochure-geotogical storaqe-answers-yours-questions
Co to vlastně je
r
Zodpově
■a!<laii1!<iťrfaiMiH'iiiŕW..
Vrácení uhlíku zpět do podzemí
Poskytnuti casu potřebného pro rozvoj energetických zdrojů neohrožujících klima
GeoNetl
C02GeoNet Evropská síť excelence
Obrázek 1 Celosvětové emise CO2 spojené s lidskou aktivitou činí 30 miliard tun (Gt) za rok, což odpovídá 8,1 Gt uhlíku: 6,5 Gt ze spalování fosilních paliv a 1,6 Gt z odlesňovaní a zemědělských činností.
Změna klimatu a potřeba geologického ukládání C02
Lidstvo vypouští do atmosféry nadměrné množství C02
Podle dnes široce akceptovaného názoru narušují lidské aktivity oběh uhlíku na naší planetě. Do začátku průmyslové revoluce a ještě zhruba 10 000 let předtím byl tento jemně vyvážený cyklus, zahrnující přirozenou výměnu uhlíku mezi geosférou, biosférou, oceány a atmosférou, ustálený na nízkých koncentracích C02
Čistý tok CO, mezi zemí a atmosférou v roce 1997 (v miliardách tun uhlíku za rok)
(4200) Množství uhlíku
Tok vzniklý lidskou á činnosti Sfly
Uhlík z fosilních paliv (4200)
Obrázek 2
Francouzská oblast se zvýšeným výskytem COř
íjí Přírodní ložiska C02
• Využívané uhličité vody (pitná voda, lázně)
v atmosféře (kolem 280 ppm, tj. 0,028 %). Za posledních 250 let se však množství C02 vypouštěného do atmosféry nepřetržitě zvyšovalo, a to díky našemu rostoucímu spalování fosilních paliv (uhlí, ropy a plynu) za účelem výroby elektřiny, tepla a pro potřeby průmyslu a dopravy (obr. 1). Asi polovina tohoto nadbytku byla absorbována vegetácia rozpustila se v oceánech, kde způsobuje jejich okyseiení a 5 ním spojené případné negativní účinky na rostliny a živočichy. Zbytek se nahromadil v atmosféře, kde přispívá ke změně klimatu. C02 je skleníkový plyn, který zadržuje část slunečního záření, čímž způsobuje ohřívání zemského povrchu. K zastavení dalšího růstu koncentrace C02 v atmosféře (dnešních 387 ppm už představuje 38% nárůst oproti úrovním před průmyslovou revolucí) nad kritickou hodnotu 450 ppm v příštích desetiletích je třeba okamžité radikální akce. Experti z celého světa se shodují, že za touto hranicí už není možné odvrátit nejdrastičtější následky.
Vrátit uhlík zpět do země
Náš svět je silně závislý na fosilních palivech už od začátku průmyslové éry v 50. letech 18. století. Není proto překvapivé, že přerod naší společnosti na společnost založenou na zdrojích energie neohrožujících klima bude vyžadovat čas i peníze. To, co potřebujeme, je krátkodobé řešení, které nám v první fázi pomůže omezit naši závislost na fosilních palivech tím, že je budeme moci používat neznečišťujícím způsobem. To nám poskytne čas potřebný pro vývoj technologií a infrastruktury pro budoucnost založenou na obnovitelných zdrojích energie. Jednou z takových možností je vytvořit v systému výroby energie uzavřenou smyčku, kdy se uhlík původně vytěžený ze země ve formě plynu, ropy a uhlí vrátí zase zpět ve formě C02. Je zajímavé, že podzemní ukládání C02 není lidským vynálezem, ale že jde o zcela přírodní a široce rozšířený jev, jak dokazují přirozená ložiska C02, která v přírodě existují po tisíce a miliony let. Příkladem je skupina osmi přirozených ložisek C02 v jihovýchodní Francii, která byla objevena při ropném průzkumu v 60. letech 20. století (obr. 2). Tyto přírodní lokality i mnoho dalších po celém světě dokazují, že geologické formace jsou schopny účinně a bezpečně zadržovat C02 po extrémně dlouhá časová období.
Zachytávání a ukládání C02: slibná cesta ke zmírnění změny klimatu
Ve škále opatření, která je třeba co nejdříve přijmout v zájmu zmírnění změny klimatu a okyseiení oceánů,
4
* viz glosář na str. 18
může zachytávania ukládaní C02 (CCS*) sehrát rozhodující roli; může totiž přispět až 33 % k omezení emisí C02, jehož je nutno dosáhnout do roku 2050. CCS zahrnuje zachytávání C02 v tepelných elektrárnách, které spalují uhlí nebo zemní plyn, a v průmyslových závodech, jako jsou ocelárny, cementárny nebo rafinerie; dále dopravu zachyceného C02 potrubím nebo lodí na místo uloženia poté jeho injektování pomocí vrtu* do vhodné geologické formace za účelem dlouhodobého uložení (obr. 3). S ohledem na rostoucí světovou populaci a stoupající poptávku po energii v rozvojových zemích, jakož i na současný nedostatek „čistých" alternativních zdrojů energie s velkým výkonem je pokračující využívání fosilních paliv v krátkodobém horizontu nevyhnutelné. S využitím CCS však lidstvo může ještě nějaký čas tímto způsobem pokračovat, aniž by došlo k fatálnímu ohrožení životního prostředí na planetě. CCS umožní překlenout toto období transformace do doby, než bude světová ekonomika schopna fungovat na bázi udržitelné výroby energie.
CCS se úspěšně rozvíjí po celém světě
Vyrovnávací úložiště
Netěžítelná uhelná sloj
Vytěžené ložisko ropy nebo plynu
Od 90. let 20. století běží v Evropě, USA, Kanadě, Austrálii a Japonsku velké výzkumné programy zaměřené na CCS. Mnoho znalostí už bylo také získáno v rámci prvních světových demonstračních projektů velkého měřítka, kde se C02 ukládá hluboko do země už několik let: Sleipner v Norsku (asi 1 Mt/rok od r. 1996; obr. 4), Weyburn v Kanadě (asi 1,8 Mt/rok od r. 2000) a In Salah v Alžírsku (asi 1 Mt/rok od r. 2004). Mezinárodní spolupráce v oboru geologického ukládání C02 na těchto i dalších úložištích, podporovaná organizacemi jako IEA-GHG* a CSLF*, je obzvlášť důležitá pro rozšíření našich znalostí a rozvoj světové vědecké komunity zaměřené na tuto problematiku. Vynikajícím příkladem je Zviáštní zpráva IPCC* o zachytávání a ukládání C02 (2005), která popisuje současný stav znalostí a překážky, jež je nutno překonat, aby bylo možno tuto technologii uplatnit v širokém měřítku. Pevná technologická základna už existuje a svět nyní sebevědomě směřuje do demonstrační fáze CCS. Vedle technologického vývoje se dnes vytvářejí příslušné legislativní, regulatorní, ekonomické a politické rámce a posuzuje se sociální vnímania podpora. V Evropě je cílem mít v roce 2015 v provozu až 12 velkých demonstračních projektů, což má umožnit rozsáhlé komerční nasazenítechnologie v roce 2020. Vtéto souvislosti vydala Evropská komise v lednu 2008 „Balíček opatření týkajících se změny klimatu a energie z obnovitelných zdrojů", který mimo jiné zahrnuje i Směrnici o geologickém ukládání C02 a další opatření na podporu rozvoje a bezpečného využívání CCS.
Klíčové otázky ke geologickému ukládání C02
Síť excelence C02GeoNet byla vytvořena pod patronací Evropské komise jako skupina výzkumných institucí,
která má udržet Evropu v čele rozsáhlého mezinárodního výzkumu. Jedním z cílů C02GeoNet je sdělování jasných, vědecky podložených informací o technické stránce geologického ukládání C02. Pro povzbuzení dialogu o základních aspektech této životně důležité technologie připravili vědci z C02GeoNet základní odpovědi na několik často kladených otázek. Na následujících stránkách najdete vysvětlení na téma, jak se geologické ukládání C02 dá provádět, za jakých podmínek je možné a jaká jsou kritéria pro jeho bezpečné a účinné provozování.
Obrázek 4
Vertikální řez úložištěm Sleipner, Norsko. Zemní plyn je těžen z hloubky 2500 m; obsahuje několik procent C02. který se musí odstranit, aby plyn vyhovoval komerčním standardům. Namísto vypouštění do atmosféry se zachycený C02 injektuje do pískovcového akvlferu * Utsira v hloubce přibližně 1000 m.
Obrázek 3
V elektrárnách se C02 zachytává pomocí separace od ostatních plynů. Poté je stlačen a dopraven potrubím nebo lodí na místo geologického uložení: v hlubinném slaném akvlferu, vytěženém ložisku ropy nebo plynu, popř. v netěžitelných uhelných slojích.
			
			
	1 C03 je separován n od zemního plynu IJ		\\\ \
Kolik C02 muzeme v podzemí uložit a
C02 nemůže být injektován kamkoli do podzemí, vhodné formace hostitelských hornin je nejprve zapotřebí identifikovat. Potenciální rezervoáry* pro geologické ukládání C02 existují po celém světě a skýtají dostatečnou kapacitu pro to, aby metoda CCS mohla významně přispět ke zmírnění změny klimatu vyvolané lidstvem.
Injektáž CO,
Injektáž C02    Těžba ropy
Injektáž C02     Těžba metanu
Ukládání CO . clo vytěženého ložiska plynu 1.
Ukládání C02 ■ do akviferu
Ukládání C02 Ukládání C03 do uhelných J A do ložiska ropy slojí s intenzifikací ^
+ * ♦ * - 1 .KVysfaljcké podloží
Mladé pokryvné útvary
Akvifer (karbonáty, pískovce) Nepropustná formace (jíl, sut)
Ukládáni C02
Uhelná sloj
Ložisko ropy Vytěžené ložiska plynu
Obrázek 1 C02 je ukládán do hlubokých geologických vtstev porézních a propustných hornin (viz pískovec v dolním rámečku), které jsou překryté nepropustnými horninami (viz jílovec v horním rámečku) bránícími C02 v úniku k povrchu. Hlavní typy potenciálních uložlštjsou:
1. vytěžená ložiska ropy nebo plynu, v některých případech s možnosti druhotně Intenzifikace těžby;
2. akvifery obsahující vodu nevhodnou pro využití obyvatelstvem;
3. hluboké netéžltelné uhelné sloje, někde
s možností intenzifikace těžby metanu.
Existuji tři hlavní možnosti ukládání C02 (obr. 1):
1. Vytěžená ložiska ropy a zemního plynu - díky průzkumu a těžbě uhlovodíků jsou dostatečně prozkoumána, poskytují okamžitou možnost ukládání C02.
2. Slané akvifery - skýtají velký úložný potenciál, ale obecně s nižší úrovní poznání.
3. Netěžitelné uhelné sloje - možnost pro budoucnost, jakmile se podaří vyřešit problém s injektáží velkých objemů C02 do uhelných slojís nízkou permeabilitou*.
Rezervoáry
Poté, co je C02 injektován do vhodného podzemního rezervoáru, akumuluje se v pórech mezi horninovými zrny a v trhlinách, přičemž odtud vytlačuje a nahrazuje přítomná fluida - vodu, ropu nebo zemní plyn. Vhodné hostitelské horniny pro C02 by proto měly mít vysokou pórozitu* a permeabilitu. Takovéto horninové formace jsou výsledkem ukládání sedimentů v geologické minulosti a běžně se nacházejí v tzv. „sedimentárních pánvích". V některých místech se tyto propustné formace střídají s nepropustnými horninami, které mohou půso-
bit jako nepropustné těsnění. V sedimentárních pánvích se často vyskytují ložiska ropy a zemního plynu, ale i ložiska přírodního C02, která pomocí přírodních mechanismů zadržovala ropu, plyn nebo dokonce čistý C02 po miliony let. To dokládá schopnost takovýchto struktur zadržovat fluida po dlouhá časová období. Na obrázcích ilustrujících potenciální možnosti ukládání C02 je podpovrchová stavba často znázorňována příliš zjednodušeně, v podobě homogenních, koláčově vrstevnatých struktur. Ve skutečnosti však pod loží sestává z nerovnoměrně rozložených horninových formací, rezervoárů a těsnicích hornin*, postižených místními zlomy, které dohromady tvoří komplexní, heterogenní struktury. K tomu, aby se dala zodpovědně posoudit vhodnost geologické struktury navrhované pro případné dlouhodobé úložiště C02, je třeba podrobných znalostí o dané lokalitě a geologických zkušeností. Potenciální úložiště C02 musí splňovat řadu kritérií, z nichž nejdůležitějšími jsou:
• dostatečná pórozita, permeabilita a úložná kapacita;
• přítomnost nadložní nepropustné horniny - tzv. "těsnicí horniny" (např. jíl, jílovec, slínovec, sůl), která zabrání C02 v migraci směrem k povrchu;
6
existence tzv. "strukturních pasti" - jevů, jako je např. klenbovitá stavba těsnicí horniny, které mohou řídit a usměrňovat rozsah migrace C02 v úložné formaci; uložení v hloubce přes 800 mr kde je dostatečně vysoký tlak a teplota pro zajištění ukládání C02 ve stlačeném tekutém skupenství, čímž se zajistí maximalizace jeho uloženého množství; nepřítomnost pitné vody; C02 se nebude injektovat do vod určených pro spotřebu a jiné využití obyvatelstvem.
Kde v Evropě hledat úložiště
Sedimentární pánve jsou v Evropě velmi rozšířené, např. pod mořským dnem v Severním moři nebo na pevnině kolem horského hřebene Alp (obr. 2). Mnoho formací v evropských pánvích splňuje kritéria pro geologické ukládání C02, a vědci je nyní mapují a zkoumají. Jiné oblasti Evropy jsou tvořeny prastarou zpevněnou zemskou kůrou, jako např. většina Skandinávie, a nemají horniny vhodné pro geologické ukládání. Příkladem oblasti se značným potenciálem pro ukládání je tzv. „jižní permská pánev", která se rozprostírá od Anglie až po Polsko (největší elipsa na obr. 2). Sedimenty byly postiženy horotvornými procesy, které zanechaly část pórů vyplněných slanou vodou, ropou nebo zemním plynem. Jílové vrstvy, které leží mezi porézními pískovci, byly stlačeny na polohy s nízkou propustností, které zabraňuje výstupu fluid. Velká část pískovcových formací leží v hloubce laž4 km, kde je dostatečný tlak, který umožňuje uložení C02 v tekutém skupenstvís vysokou hustotou. Obsah soli ve formačních vodách roste v tomto hloubkovém intervalu ze zhruba 100 g/l na 400 g/l; voda je tedy mnohem slanější než mořská (35 g/l). Horotvorné pohyby v pánvi způsobily plastické deformace poloh solí kamenné, které vytvořily stovky dómových struktur postupně zadržujících zemní plyn. Pravé tyto „pasti" jsou předmětem studia jako případná úložiště C02 pro pilotní projekty.
Úložná kapacita
Znalost úložné kapacity pro C02 je důležitá pro politiky, regulační orgány a provozovatele úložišť. Odhady úložných kapacit jsou obvykle pouze přibližné a založené na prostorovém rozsahu potenciálně vhodných formací. Kapacitu lze posuzovat v různých měřítkách, od celostátního pro hrubé odhady přes pánevní až po úroveň vlastního rezervoáru pro přesnější výpočty, které berou v úvahu heterogenitu a komplexnost skutečné geologické struktury.
Objemová kapacita: Publikované národní úložné kapacity jsou obecně založeny na výpočtech pórového objemu dané formace. Teoreticky lze úložnou kapacitu dané formace vypočítat vynásobením její rozlohy její mocností, průměrnou pórozitou a průměrnou hustotou C02 za rezervoárových podmínek. Protože je však pórový prostor už zaplněn vodou, pro
uložení C02 lze využít pouze jeho malou část, která se obecně pohybuje v rozmezí 1-3 %. Tento koeficient úložné kapacity se pak použije při posuzování objemové kapacity.
Realistická kapacita: Realističtější od hady kapacity se pro jednotlivá úložiště provádějí pomocí detailního průzkumu. Mocnost formace není konstantní a vlastnosti rezervoáru se mohou měnit i na krátkou vzdálenost. Znalosti o velikosti, tvaru a geologických vlastnostech struktury nám umožňujísnízit míru nejistoty při výpočtu objemu. Na základě těchto informací může pak být využito počítačových simulací k předpovědím průběhu injektáže C02 a jeho pohybu v rezervoáru a tím i k odhadu realistické úložné kapacity.
Realizovatelná kapacita: Kapacita není pouze záležitostí fyziky hornin. To, zda se vhodné úložiště opravdu využije čí nikoli, ovlivňují také socioekonomické faktory. Například doprava od zdroje k úložišti bude určována transportními náklady. Kapacita bude také záviset na čistotě C02 protože přítomnost jiných plynů omezí objem úložiště, který bude k dispozici pro C02. Poslední slovo při rozhodování o tom, zda bude dostupná úložná kapacita opravdu využita, budou mít nakonec politici a veřejnost, jejíž souhlas je rozhodující.
Závěrem můžeme konstatovat, že máme vědomosti o tom, že kapacita pro ukládání C02 v Evropě je značná, a to i při uvážení nejistot ohledně komplexnosti a heterogenity rezervoárů i socioekonomických faktorů. Projekt EU GESTCO* dospěl k odhadu úložné kapacity pro C02 v ložiskách ropy a plynu v Severním moři a přilehlých oblastech na úrovni 37 Gt, což by umožnilo provoz velkých zařízení na ukládání C02 v této oblasti po dobu několika desetiletí. Aktualizace a další mapování úložných kapacit v Evropě je předmětem probíhajícího výzkumu v jednotlivých členských zemích EU; na celoevropské úrovni se této problematice věnoval nedávno dokončený projekt EU GeoCapacity*.
Obrázek 2 Geologická mapa Evropy ukazující rozmístění hlavních sedimentárních pánvi (červené elipsy), kde lze najít vhodné rezervoáry pro ukládáni C02 (podklad - Geologická mapa Evropy v měřítku 1:5 000 000).
Co to vlastně je geologické ukládání C02?
GeoNetJ
Jak můžeme přepravovat a ukládat velká množství C02?
Po zachycení v průmyslovém zařízení je C02 stlačen, přepraven a pak injektován do úložné formace pomocí jednoho nebo více vrtů. Celý řetězec musí být optimalizován, aby umožnil uložení několika milionů tun C02 ročně.
Stlačení
Obrázek 1 Fáze geologického ukládání C02. Aby se C02 dostal z bodu emise do místa svého bezpečného a trvalého uložení, musí projít celým řetězcem operací, který zahrnuje jeho zachycení, stlačení, dopravu a uložení.
C02 je sttačen do podoby husté tekutiny, která zabírá výrazně méně objemu než C02 v plynném skupenství. Jakmile je C02 v elektrárně nebo jiném průmyslovém zařízení separován ze spalin, výsledný vysoce koncentrovaný tok C02 je dehydrován a stlačen, což zlepšuje efektivitu dopravy a ukládání (obr. 1). Dehydratace (odstraněnívody) je potřeba, aby se předešlo korozi zaří-zenía infrastruktury a také, za vysokých tlaků, vytváření hydrátů {pevných krystalů podobných ledu, které mohou zařízení a potrubí ucpat), Stlačení se provádí společně s dehydratací v několikastupňovém procesu: opakovanými cykly stlačení, ochlazení a odstranění vody. Tlak, teplotu a obsah vody je třeba přizpůsobit způsobu dopravy a tlakovým požadavkům v místě ukládání. Klíčovými parametry pro projekt instalace kompresorů jsou rychlost proudění plynu, sací a výtlačný tlak, tepelná kapacita plynu a účinnost kompresoru. Technologie stlačování je dostupná a široce využívaná v mnoha průmyslových odvětvích.
Doprava
C02 může být dopravován lodí nebo produktovodem. Doprava lodíje dnes využívána pouze ve velmi malých měřítkách (10 000-15 000 m3} pro průmyslové účeSy,
Zdroj      Zachytávání Komprese
Doprava
Hlubinný
ale může se stát atraktivní možností v budoucích projektech CCS, jestliže budou zdroje C02 blízko pobřeží a daleko od vhodných úložišť. Pro přepravu C02 jsou vhodné lodě, jež jsou dnes využívány pro dopravu zkapalněného plynu (LPG nebo LNG). Zvláště to platí pro jejich chladicí systémy, zajišťující zároveň ochlazování i stlačování; C02 je tak možno dopravovat v kapalném stavu. Nejnovější lodě pro LPG mají objem až 200 000 m3 a jsou schopny přepravit 230 0001C02. Lodní doprava však nezajistí nepřetržitý logistický tok, a v přístavech proto bude třeba vybudovat zařízení pro přechodné skladovania překládku C02. Potrubím dnes dopravují C02 ve veíkém množství ropné společnosti a využívají ho při intenzifikaci těžby ropy (EOR*). Ve světě je v provozu přes 3000 km pro-duktovodů pro dopravu C02, převážně v USA. Tento typ dopravy je cenově efektivnější než doprava lodí, a také poskytuje výhodu nepřetržitého toku od zařízení pro zachytávání až do úložiště. Všechny stávající produkto-vody jsou provozovány pod vysokým tlakem, v tzv. super-kritických* podmínkách, kdy se C02 chová jako plyn, ale má hustotu jako kapalina. Množství látky, které je pro-duktovod schopen přepravit, závisí na třech důležitých faktorech: průměru potrubí, tloušťce jeho stěny a tlaku v celé jeho délce.
Injektáž
Když je C02 dopraven na úložiště, je pod tlakem injektován do rezervoáru (obr. 2). Injektážnítlak musí dostatečně převyšovat stávající tlak v rezervoáru, aby by!a rezervoárová fluida zatlačena dále od bodu injektáže. Počet injektážních vrtů závisí na množství ukládaného C02, rychlosti injektáže {množství injektovaného C02 za hodinu), permeabilitě a mocnosti rezervoáru, maximálním bezpečném injektážním tlaku a na typu vrtu. Protože hlavním cílem je dlouhodobé uložení C02, musíme si být jisti hydraulickou integritou formace. Vysoké rychlosti injektáže mohou způsobit nárůst tlaku v bodě injektáže, zvláště ve formacích s nízkou permeabilitou. injektážnítlak byzpravidia neměl překročit mezní tlak pro tvorbu trhlin v hornině; jinak může dojít k porušení rezervoáru a nadložní těsnicí horniny. Ke stanovení maximálního injektážního tlaku, při kterém nedojde k porušení formace, se používají geo-mechanické analýzy a modely.
8
Obrázek 2
Při injektáži do podzemí se v hloubce kolem 0,8 km C02 stává hustou, superkritickou tekutinou. Jeho objem dramaticky klesá z 1000 m3 na povrchu na 2,7 m3 ve dvoukilometrové hloubce. To je jeden z faktorů, které čini geologické ukládání velkých množství CO2 tak atraktivním.
Chemické procesy mohou ovlivnit rychlost, kterou může být C02 injektován do úložné formace. V závislosti na typu rezervoárových hornin, složenľfluid a podmínkách v rezervoáru {teplota, tlak, objem, koncentrace atd.) se v blízkosti vrtu mohou vyskytnout procesy rozpouštění a srážení minerálů. To může způsobit zvýšení nebo sníženírychlosti injektáže. Jakmile je C02 vtlačen do rezervoáru, jeho část se rozpustí ve slané formační vodě a pH* mírně klesne, což je tlumeno rozpouštěním karbonátových minerálů přítomných v hostitelské hornině. Karbonáty jsou prvními minerály, které se rozpouštějí, protože jejich reakční rychlost je velmi vysoká; rozpouštění začíná ihned po zahájení injektáže. Tento proces rozpouštění může zvýšit pórozitu horniny a injektivitu*. Karbonátové minerály se však po rozpuštění mohou znovu vysrážet a zacementovat tak úložnou formaci kolem vrtu. Pro omezení snižování permeability v okolí vrtu lze využít vysokých rychlostí injektáže, které posunou oblast geochemické rovnováhy se srážením minerálů do větší vzdálenosti.
Vysušování je dalším jevem způsobeným injektáží. Po fázi okyseleníse zbylá voda v okolí ínjektážního vrtu rozpouští v injektovaném suchém plynu, čímž dochází ke koncentraci chemických látek původně obsažených v solance*. Má-li solanka dostatečně vysokou koncentraci těchto látek, může dojít k vysrážení minerálů {např, solí) a tím ke snížení permeability v okolí vrtu.
Výše uvedené problémy s injektivitou závisí na komplexních procesech vzájemného působení látek v okolí Ínjektážního vrtu, ale jsou také výrazně závislé na čase a na vzdálenosti od vrtu. Pro posouzení těchto efektů se využívají numerické simulace. S rychlostmi injektáže je tře ba zacházet opatrně, a by se zvlá d ly p rocesy, které by mohly omezit uložení požadovaných množství C02.
Složení toku C02
SI ožení a čistota toku C02, které jsou výsledkem procesu zachytávání, mají významný vliv na všechny následné stránky projektu ukládání C02. Přítomnost několika procent j iných substancí, jako např. vody, sirovodíku (H2S), oxidů síry a dusíku (S0X, NOJ, dusíku (N2) a kyslíku (02), ovlivnífyzikálnía chemické vlastnosti C02 a s nimi spojené chování a jeho důsledky. Přítomnost těchto substancí je proto nutno brát bedlivě v úvahu při pláno-vání stlačování, dopravy a injektáže a také při úpravách provozních podmínek a zařízení.
Na závěr lze konstatovat, že doprava a ukládání velkých množství C02 je realizovatelná už v současnosti. Má-li se však geologické ukládání C02 široce uplatnit, všechny fáze procesu musí být „ušity na míru" pro každý projekt ukládání. Klíčovými parametry při tom jsou termodynamické vlastnosti toku C02 (obr. 3), rychlosti toku a podmínky v přepravních cestách a v rezervoáru.
Ttak [MPa] 50
150 200 Teplota [°C]
Obrázek 3
Hustota čistého C02 (v kg/m3) jako funkce teploty a tlaku. Žlutá čára odpovídá typickému gradientu tlaku a teploty v sedimentární pánví. Při hloubce nad 800 m(~8 MPa) podmínky v rezervoáru podporují vysoké hustoty (modré stínování). Zelená křivka znázorňuje fázové rozhraní mezi plynným a kapalným C02. Typické tlakové a teplotní podmínky pro zachytávání, dopravu a ukládání jsou označeny písmeny A,BaC.
9
Co to vlastně je geologické ukládání C02?
Co se stane s C02 po uložení do podzemního rezervoáru?
Jakmile je C02 injektován do rezervoáru, začne okamžitě stoupat vzhůru a vyplňovat pórový prostor pod těsnicí horninou. Postupem času se část C02 rozpustí a případně se přemění na minerály. Tyto procesy probíhají v různých časových měřítkách a přispívají k trvalému zadržení C02.
Mechanismy zadržení
Po injektáži do rezervoáru vyplňuje C02 pórové prostory v hornině, které jsou ve většině případů už zaplněny solankou, tj. slanou vodou.
Postupně se dostává do hry několik mechanismů. První z nich je považován za nejdůležitějšía brání C02 v pronikání k povrchu. Další tři směřují k posílení účinnosti a bezpečnosti ukládání v čase.
1. Akumulace pod těsnicí horninou (strukturní zadržení)
Protože i „hustý" C02 je lehčí než voda, má tendenci stoupat vzhůru. Tento pohyb se zastaví, když C02 narazí na vrstvu hornin, která je nepropustná, tzv. „těsnicí horninu". Tato hornina, obvykle složená z jílu nebo soli, působíjako pasta bráníC02 stoupat dále vzhůru, což vede k jeho nahromadění bezprostředně pod těsnicí horninou. Obr. 1 ukazuje pohyb C02 směrem vzhůru pórovým prostorem horniny (vyznačen modře), dokud nedosáhne těsnicí horniny.
2. (mobilizace v malých pórech (reziduálni zadržení)
Reziduálni zadržení nastává, když jsou póry v rezer-voárové hornině tak úzké, že se C02 už nemůže dále pohybovat směrem vzhůru, a to i přes rozdíl v hustotě vůči okolní vodě. Tento proces se vyskytuje hlavně během migrace C02 a obvykle může imobilizovat několik procent injektovaného C02, v závislosti na vlastnostech rezervoárové horniny.
3. Rozpouštění (zadržení pomocí rozpouštění)
Malé množství injektovaného C02 se rozpustí - nebo je převedeno do roztoku - v solance přítomné v pórovém prostoru rezervoáru. Důsledkem rozpouštění je skutečnost, že voda s rozpuštěným C02 je těžší než voda bez něj. Má tím pádem tendenci pohybovat se směrem dolů ke dnu rezervoáru. Rychlost rozpouštění závisí na kontaktu mezi C02 a solankou. Množství C02, které se může rozpustit, je omezeno maximální "koncentrací. Vzhledem k pohybu injektovaného C02 směrem vzhůru a vody s rozpuštěným C02 směrem dolů však dochází k neustálému obnovování kontaktu mezi solankou a C02. Tím se zvyšuje množství C02, které se může rozpustit. Tyto procesy jsou relativně pomalé, protože probíhají v úzkých pórových prostorech. Hrubé odhady v rámci projektu Sleipner naznačují, že se za 10 let ukládání rozpustilo cca 15 % injektovaného C02.
4. Mineralizace (minerální zadržení)
C02, zvláště v kombinaci se solankou přítomnou v rezervoáru, může reagovat s minerály tvořícími horniny úložiště. Některé minerály se mohou roz-
Obrázek 1 Injektovaný CO* který je lehčí než voda, má tendencí stoupat vzhůru a je zastaven až nadložními nepropustnými horninami.
Jak to všechno víme?
Obrázek 2
C02 ve formě husté tekutiny migruje vzhůru (světlemodré bubliny), přičemž rozpouští horninová zrna a reaguje s nimi. To vede k vysrážení karbonátových minerálů na okrajích zrn (bílá barva).
pustit, zatímco jiné se naopak mohou vysrážet, a to v závislosti na pH a minerálním složení rezervoáro-vých hornin (obr. 2). Odhady na Sleipneru naznačují, že i po velmi dlouhé době bude pomocí mineralizace zadržena jen relativně malá část C02. Po 10 000 letech by mělo být mineralizací zadrženo pouhých 5 % uloženého C02, zatímco 95 % by se mělo rozpustit a žádný C02 by neměl zůstat ve formě samostatné fáze (husté tekutiny).
Relativní význam těchto zádržných mechanismů je specifický pro každé úložiště, tzn. že závisí na vlastnostech každé jednotlivé úložné struktury. Například v dómových (antiklinálních) rezervoárech by měl C02 zůstat převážně ve fázi husté tekutiny i po dlouhém časovém období, zatímco v plochých rezervoárech, jako je např. Sleipner, se většina C02 rozpustí nebo bude mineralizována.
Vývoj podílu C02 zadrženého různými zádržnými mechanismy v případě Sleipneru je znázorněn na obr. 3.
Miliony tun zadrženého C02
Obrázek 3
Vývoj přítomností C02 v různých formách v rezervoáru Sleipner podle numerické simulace. C02 je zadržen v superkrKlckém stavu pomocí mechanismů la 2, v rozpuštěné formě pomocí mechanismu 3a v minerální formě pomocí mechanismu 4.
Znalost těchto procesů pochází ze čtyř hlavních zdrojů informací:
• Laboratorní měření: experimenty malého měřítka zabývající se mineralizací, prouděním a rozpouštěním lze provádět na vzorcích hornin; umožňují proniknout do podstaty krátkodobých procesů malého měřítka.
• Numerické simulace: byly vyvinuty počítačové programy, které lze využít k predikci chování C02 v mnohem delších časových intervalech (obr. 4). Laboratorní pokusy se používají ke kalibraci numerických simulací.
• Studium přírodních rezervoárů C02, kde je C02
(většinou vulkanického původu) zadržován v podzemí po dlouhá časová období, často po miliony let. Takové struktury jsou označovány jako „přírodní analogy"*. Tyto lokality nám poskytují informace o chování plynu a dlouhodobých důsledcích přítomnosti C02 v podzemí.
• Monitorování probíhajících demonstračních projektů geologického ukládání C02. jako jsou např. Sleipner (při pobřeží Norska), Weyburn (v Kanadě), In Salah (v Alžírsku) nebo K12b (při pobřeží Nizozemí). Výsledky krátkodobých simulací zde mohou být porovnány se skutečnými terénními daty, což umožní zpřesnit použité modely.
Superkritický C02   Rozpuštěný C02 v horninových (mol/kgw) pórech
2000 let
Superkritický C02, který je lehčí než voda a má tendenci pohybovat se k povrchu akviferu, kde se rozpouští.
Po rozpuštění je C02 odnášen dolů ke dnu akviferu působením gravitace a regionálního proudění.
Po 2000 letech je C02 kompletně rozpuštěn a lze jej nalézt až ve vzdálenosti několika kilometrů od bodu injektáže. ve směru sklonu vrstev.
Pouze pomocí neustálé křížové kontroly a křížových odkazů mezi těmito čtyřmi zdroji informací je možné získat spolehlivé znalosti o všech procesech odehrávajících se nějakých 1000 m pod našima nohama.
Na závěr je třeba zdůraznit, že už dnes je známo, že bezpečnost úložiště C02 se zvyšuje s časem. Nejkritičtějším bodem je nalezení rezervoáru s vhodnou těsnicí horninou v nadloží*, která je schopna zadržet C02 (strukturní zadržení). Všechny další procesy spojené s rozpouštěním, mineralizací a reziduálním zadržením působí příznivě ve smyslu zabránění migraci C02 k povrchu.
Obrázek 4 Trojrozměrné modelování migrace C02 po injektáži 150 000 tun v průběhu 4 let v akviferu doggerského stáři ve Francii. Je znázorněn superkritický CO; (vlevo) a C02 rozpuštěný v solance (vpravo), a to 4,100 a 2000 let od začátku Injektáže. Simulace je založena na výsledcích terénních experimentů.
11
Co to vlastně je geologické ukládám C02?
Mohl by C02 uniknout z úložiště, a pokud ano, jaké by byly důsledky?
Na základě studia přírodních systémů lze říci, že u pečlivě vybraných úložišť se neočekávají žádné významné úniky. Přírodní rezervoáry obsahující plyn nám pomáhají porozumět podmínkám, při kterých je plyn zadržován nebo naopak uniká. Lokality s přirozenými úniky nám navíc pomáhají pochopit, jaké by mohly být důsledky úniku C02.
Únikové cesty
Obrázek 1 Možné migrační cesty C02 ve vrtu. Únik je možný skrz degenerovaný materiál (c, d, e) nebo podél styčných ploch (a, b, f).
Potenciální únikové cesty jsou obecně buď uměle vytvořené (např. hluboké vrty), nebo přirozené (např. zlomy a puklinové systémy). Aktivní i opuštěné vrty mohou představovat migrační cesty, protože jednak tvoří přímé propojení mezi povrchem a rezervoárem, jednak jsou tvořeny materiály vyrobenými člověkem, které mohou v dlouhém časovém horizontu korodovat (obr. 1). Komplikaci navíc představuje i to, že ne všechny vrty byly vytvořeny za použití stejných technologií, a proto jsou novější vrty obecně bezpečnější než staré. Dá se však očekávat, že riziko úniku podél vrtů bude všeobecně nízké, protože staré i nové vrty mohou být velmi efektivně monitorovány s využitím citlivých geochemických a geofyzikálních metod, a také proto, že v naftovém průmyslu existují technologie pro jakákoli nápravná opatření, která by mohla být zapotřebí. Otázka úniků podél zlomů nebo puklin, které by mohly existovat v těsnicí vrstvě nebo obecně v nadloží, je složitější, protože se zde jedná o nepravidelné plošné struktury s proměnlivou
pažení vrtu
cementová výplň
hornina
permeabilitou. Dobré vědecké a technické porozumění přírodním systémům s úniky i bez nich nám umožní navrhnout takové projekty ukládání C02, které budou vykazovat stejné charakteristiky jako přirozeně se vyskytující rezervoáry, jež zadržují C02 nebo metan už tisíce a miliony let.
Přírodní analogy: co jsme se naučili
Přírodní systémy (tzv. „analogy") jsou neocenitelným zdrojem informací pro zlepšení našeho poznání hluboké migrace plynů a přirozené výměny plynů mezi Zemí a atmosférou. Hlavní poznatky získané studiem mnoha rezervoárů přírodních plynů, jak s úniky, tak i bez nich, mohou být shrnuty takto:
• Za příznivých geologických podmínek může být přírodně vzniklý plyn zadržen po dobu stovek tisíc až milionů let.
• Přirozené rezervoáry a kapsy plynu se dokonce vyskytují i v těch nejméně příhodných geologických podmínkách (např. ve vulkanických oblastech).
• Migrace jakéhokoli významnějšího množství plynu vyžaduje advekci (tj. proudění způsobené tlakem), protože difúze je proces velmi pomalý.
• Aby došlo k advekci, fluida {kapaliny a plyny) v rezervoáru se musí nacházet v podmínkách blízkých litostatickému tlaku*, aby zlomy a pukliny zůstaly otevřené nebo aby se mechanicky vytvořily nové cesty.
• Místa, kdedocházík únikům přirozeně se vyskytujících plynů na povrchu, se téměř výhradně nacházejí ve významně zlomově postižených vulkanických a seizmicky aktivních oblastech, kde výrony plynu leží na aktivních nebo nedávno aktivovaných zlomech.
• Významné úniky plynu se vyskytují pouze zřídka a jsou vesměs omezeny na výrazně zlomově porušené vulkanické a geotermální oblasti, kde je C02 nepřetržitě produkován přírodními procesy.
• Anomálie plynu na povrchu se obvykle nacházejí ve formě plošně omezených až bodových výskytů, které mají omezený prostorový dopad na okolní prostředí.
12
Obrázek 2 Dopady úniku C02 na vegetaci při silném (vlevo) a mírném (vpravo) toku plynu. Dopady jsou omezeny na místa, kde C02 uniká.
	1400	-
	1200	-
c <D	1000	-
í3	800	-
E ■25	600	-
o o	400	-
100
mhhh i hhhhhi
Vzdálenost (m) 300
r
500
Z toho vyplývá, že k vytvoření úniku plynuje nutná kombinace mnoha specifických podmínek. Je tedy velmi pravděpodobné, že C02 z dobře vybraného a zodpovědně provozovaného úložiště nebude unikat. Přestože je pravděpodobnost úniku nízká, je třeba zcela porozumět souvisejícím procesům a případným dopadům, aby bylo možno vybrat, vyprojektovat a provozovat co možná nejbezpeč-nější geologická úložiště C02.
Dopady na člověka
C02 dýcháme pořád. C02 je pro lidské zdraví nebezpečný jen ve velmi vysoké koncentraci, zhruba od 50 000 ppm (5 %), kdy způsobuje bolesti hlavy, závrať a nevolnost. Hodnoty nad touto úrovní mohou způsobit smrt, pokud je jim člověk vystaven příliš dlouho, zejména udušením, když koncentrace kyslíku ve vzduchu poklesne pod úroveň 16 %, která je potřebná k udržení lidského života. Uniká-li však C02 v ploché otevřené krajině, rychle se rozptýlí ve vzduchu, a to i při slabém větru. Potenciální riziko pro obyvatelstvo je tak omezeno na uzavřené prostředí nebo topografické deprese, kde koncentrace C02 může vzrůst, protože C02 je těžší než vzduch a má tendenci se akumulovat při povrchu. Znalost charakteristik odplynení území je zde důležitá při prevenci a řízení rizik. Ve skutečnosti žije mnoho lidí trvale v oblastech s každodenními přirozenými výrony plynu. Např. v Ciampinu v Itálii, poblíž Říma, jsou obytné domy postaveny jen 30 m od míst výronů plynu, kde koncentrace C02 v půdě dosahují 90 % a denně do atmosféry uniká 7 tun C02. Místní obyvatelé se vyhýbajíjakémukoli riziku dodržováním jednoduchých preventivních opatření, jako například že nespí v prízemia udržují domy dobře větrané.
Dopady na životní prostředí
Potenciální dopady na ekosystémy by se lišily v závislosti na tom, zda je úložiště situováno na pevnině nebo pod mořským dnem.
U mořských ekosystémů je hlavní účinek C02 lokální a spočívá ve snížení pH. S tím souvisejí zejména dopady na faunu, která žije na mořském dně a nemůže se přesunout. Případné důsledky jsou však prostorově omezené a ekosystémy brzy poté, co únik přestane, vykazují známky obnovy. U pevninských ekosystémů mohou být dopady shrnuty zhruba takto:
• Vegetace - Přestože koncentrace C02 v půdním vzduchu na úrovni 20-30 % jsou vlastně příznivé z hlediska výživy rostlin a zvyšují rychlost růstu některých druhů, hodnoty nad tímto limitem mohou být pro některé (ale ne všechny) rostliny smrtící. Tento jev se výrazně koncentruje na bezprostřední okolí místa výronu plynu; vegetace však zůstává silná a zdravá už ve vzdálenosti několika metrů (obr. 2).
• Kvalita podzemní vody - Chemické složení podzemní vody může být pozměněno přidáním C02, neboť voda se pak stává kyselejší a z hornin a minerálů v akviferu se mohou uvolnit některé prvky. I kdyby C02 unikl do akviferu s pitnou vodou, účinky by zůstaly prostorově omezené. Kvantifikace dopadů tohoto druhu je nyní předmětem výzkumu. Není bez zajímavosti, že mnoho akviferu v Evropě je obohaceno přírodním C02 a tato voda je často jímána do lahví a prodávána jako „minerální voda".
• Integrita hornin - Okyselení podzemní vody může vyústit v rozpouštění hornin, snížení strukturální celistvosti a vytvoření závrtů. Tento typ jevů se však vyskytuje pouze ve velmi specifických geologických a hydrogeologických podmínkách (tektonicky aktivní akvifery s vysokou rychlostí pohybu fluid, mineralogické složení bohaté na karbonáty), jejichž výskyt je v umělých úložištích nepravděpodobný.
Dopady jakéhokoli hypotetického úniku C02 budou závislé na místních podmínkách úložiště. Proto pouze důkladná znalost geologické a strukturní stavby nám v konečném důsledku umožní identifikovat všechny potenciální únikové cesty plynu, vybrat úložiště s nejnižším potenciálem úniku a předpovídat chování plynu. Na tomto základě lze pak posoudit a předem eliminovat možné závažné dopady na člověka a ekosystémy.
13
Co to vlastně Je geologické ukládání C02?
Obrázek 1 Seizmické záznamy monitorující oblak C02* na úložišti Slelpner před injektáií (začala v r. 1996; a po Injektáží (o 3 a 5 let později).
Jak muzeme monitorovat uloziste v hloubce a na povrchu?
Všechna úložiště bude nutno monitorovat z důvodů provozních, bezpečnostních, společenských, ekonomických i kvůli ochraně životního prostředí. Musí být vypracována strategie definující, co přesně se bude monitorovat a jak.
Stav před injektáží (1994)
povrch pískovcové formace Utslra
- V
Proč potřebujeme monitoring?
Teprve monitorování provozu úložiště bude bezpečnou zárukou, že bylo dosaženo základního cíle geologického ukládání C02, tj. dlouhodobé izolace antropogenního C02 od atmosféry. Jsou četné důvody pro monitoring úložišť, mj. tyto:
• Provozní: řídit a optimalizovat proces injektáže.
• Bezpečnostní a environmentálni: předcházet jakémukoli dopadu na obyvatelstvo, faunu a ekosystémy v místě úložiště, popř. tento dopad minimalizovat, a zaručit přispéníkezmírněníglo-bální změny klimatu.
• Společenské: poskytnout veřejnosti informace potřebné k tomu, aby porozuměla principu úložiště a získala důvěru v jeho bezpečnost.
• Finanční: vytvořit důvěru trhu v technologii CCS a ověřit uložený objem C02, aby mohl být posouzen jako „nevypustené emise" v příštích fázích Systému obchodování s emisemi Evropské unie (ETS).
Monitorování původního stavu prostředí (tzv, „baseline11) i následného vývoje úložiště je důležitým regulatorním požadavkem Evropské směrnice o geologickém ukládání C02 z 23. dubna 2009. Operátoři musí prokázat, že provoz úložiště je v souladu s předpisy a že tento stav bude zachován i v dlouhodobém časovém horizontu. Monitoring je významným faktorem pro snížení nejistoty ohledně chování úložiště a jako takový by měl být pevně propojen s aktivitami řízení bezpečnosti.
Jaké jsou cíle monitoringu?
Monitoring může být zaměřen na různé cíle a procesy v různých částech úložiště, jako např.:
2,35MtC02 (1999)
4,36 MtCO2(20Ol)
• Zobrazení oblaku C02 - sledování C02 migrujícího od bodu injektáže. Tento typ monitoringu poskytuje klíčová data pro kalibraci modelů, které předpovídají budoucí rozložení C02 v úložišti. Je k dispozici řada ověřených technologií, zejména opakovaná seizmická měření, které byly úspěšně použity u několika demonstračních a pilotních projektů (obr. 1).
• Neporušenost těsnicí horniny. Monitoring je potřebný k posouzení, zdaje C02 izolován v úložné struktuře, a také aby bylo možné vydat včasné varování v případě neočekávané migrace C02 směrem vzhůru. Tento typ monitoringu může být zvlášť důležitý ve fázi injektáže, kdy tlak v rezervoáru významně, i když dočasně, vzrůstá.
• Integrita vrtů. Jde o významnou záležitost, protože hluboké vrty mohou potenciálně sloužit jako přímá cesta pro migraci C02 k povrchu. Injektážnívrty i všechny pozorovací vrty a starší opuštěné vrty musí být během injektážní fáze i po ní pečlivě monitorovány, aby se předešlo náhlému úniku C02. Monitohngsetaké používá k prověření toho, zda byly všechny vrty účinně utěsněny poté, co už nejsou potřeba. Stávající geofyzikální a geochemické monitorovací systémy, které jsou běžně používány při těžbě ropy a zemního plynu, mohou být instalovány uvnitř vrtů nebo nad nimi za účelem poskytnutí včasného varovania zajištění bezpečnosti.
• Migrace do nadloží. U úložišť, kde se v nadloží úložiště vyskytují další, mělčí vrstvy s obdobnými vlastnostmi, jako má těsnící hornina, může být nadloží klíčovou složkou redukující riziko úniku C02 do moře nebo do atmosféry. Pokud monitorování v rezervoáru nebo v oblastí těsnicí horniny indikuje neočekávanou migraci skrz těsnicí horninu, stává se monitoring nadloží nutností. V nadloží může být použita řada technologií používaných při sledování oblaků znečištění nebo monitorování neporušenosti těsnicích hornin.
• Povrchové úniky a detekce a měření v atmosféře. Abychom se ujistili, že uložený C02 nemi-groval k povrchu, máme k dispozici řadu geochemických a biochemických metod i metod dálkového průzkumu, které jsou schopny lokalizovat úniky, posoudit a monitorovat distribuci C02 v půdě a jeho rozptyl v atmosféře nebo v mořském prostředí (obr. 2).
Jaká bezpečnostní kritéria je třeba zavést a dodržovat?
Aby byla zajištěna bezpečnost a účinnost ukládání, musí regulační orgány stanovit podmínky pro zpracování projektu a provoz úložiště, které musí provozovatel dodržovat.
Obrázek 1 Jednotlivě etapy projektu ukládáni.
Přestože je dnes geologické ukládáni' C02 všeobecně přijímáno jako jedna z důvěryhodných možností pro zmírnění změny klimatu, je stále ještě třeba stanovit bezpečnostní kritéria týkající se ochrany lidského zdraví a okolního prostředí, a to dříve než dojde k plošnému rozšíření této technologie v průmyslovém měřítku. Taková kritéria mohou být definována jako požadavky uvalené regulačními orgány na provozovatele. Bude tím zajištěno, že místní vlivy na zdraví, bezpečnost a životní prostředí (včetně zdrojů podzemní vody) budou zanedbatelné, a to v krátkodobém, střednědobém i dlouhodobém časovém horizontu. Jedním z klíčových bodů geologického ukládání je to, že má být trvalé, tzn. že se neočekává, že by docházelo k nějakým únikům z úložiště. Přesto musí být v rámci scénáře „co kdyby?" posouzena rizika a od provozovatelů se bude požadovat, aby dodržovali opatření, která zabrání jakémukoli úniku nebo anomálnímu chování úložiště. Podle IPCC je třeba, aby uložený C02 zůstal v podzemí přinejmenším 1000 let, což by umožnilo stabilizaci nebo pokles atmosférické koncentrace C02 prostřednictvím přirozené výměny s vodou moří a oceánů. Tím by se minimalizoval nárůst povrchové teploty v důsledku globálního oteplování. Místní vlivy je ovšem třeba posuzovat v časovém měřítku od dnů až po mnoho tisíc let. V průběhu životního cyklu projektu ukládání C02 lze identifikovat několik hlavních kroků (obr. 1). Bezpečnost bude zajištěna pomocí:
• pečlivého výběru a posouzení úložiště;
• posouzení bezpečnosti;
• správného provozování;
• vhodného monitorovacího plánu;
• přiměřeného plánu nápravných opatření.
S tím spojené klíčové cíle jsou:
• zajistit, aby C02 zůstal v rezervoáru;
• udržovat integritu vrtů;
• zachovat fyzikální vlastnosti rezervoáru (včetně pórozity, permeability, injektivity) a nepropustné těsnicí horniny;
• vzít v úvahu složení toku C02 a věnovat pozornost jakýmkoli
nečistotám, které nebyly eliminovány v procesu zachytávání; toto je důležité z hlediska zabránění nežádoucím interakcím s vrtem, rezervoárem, těsnicí horninou a - v případě úniku - s podzemní vodou v nadloží.
Bezpečnostní kritéria pro zpracování projektu
Bezpečnost musí být prokázána ještě před zahájením provozu. Hlavnísložky prostředí, které musí být prověřeny s ohledem na výběr úložiště, zahrnují:
• rezervoár a těsnicí horninu;
• nadloží a zvláště nepropustné vrstvy, které by mohly fungovat jako sekundární těsnicí horizonty;
• přítomnost propustných zlomů nebo vrtů, které by mohly působit jako únikové cesty k povrchu;
• akvifery s pitnou podzemní vodou;
• zalidnění a omezení z hlediska životního prostředí na povrchu.
K posouzení geologie a geometrie úložiště se používají technologie známé z průzkumu ropy a plynu. Modelování pohybu fluid a geochemické i geo mechanické modelování úložiště s C02 umožňují předvídat chování C02 a dlouhodobý výsledek celého procesu, a také definovat parametry pro účinnou injektáž. V konečném důsledku by pak pečlivá charakterizace úložiště měla umožnit definování scénáře jeho „normálního chování", odpovídajícího úložišti vhodnému pro ukládání, kde jsme si jisti, že C02 zůstane zadržen v rezervoáru. Při posuzování rizik je ovšem třeba pracovat s méně přijatelnými scénáři budoucího stavu úložiště, včetně výskytu neočekávaných událostí. Zvláště je třeba počítat s potenciálními únikovými cestami, vystavením účinkům působení C02 a dalšími následky (obr. 2). Každý scénář úniku C02 z úložiště by měl být expertně posouzen a tam, kde je to možné, by se mělo použít numerické modelování za účelem posouzení pravděpodobnosti výskytu a potenciální závažnosti. Například by se měl pečlivě mapovat rozsah oblaku C02, aby se zjistilo jakékoli propojení s případnou zlomovou zónou. Při posuzování rizik je rovněž třeba pečlivě posoudit citlivost vůči změnám vstupních parametrů a nejistotám. Odhady případných vlivů na člověka a životní prostředí by se měla zabývat studie posouzení vlivů, která je běžnou součástí všech povolovacích procesů pro průmyslová zaří-
16
Obrázek 2
Příklady potenciálních scénářů úniku.
Scénáře migrace C02 *1|
Únik v důsledku snížené těsnicí _ schopnosti těsnicí hommy
Únik existujícími zlomy 0
Únik zlikvidovaným vrtem ©
Akvifer se sladkou podzemní vodou, který je třeba chránit
Těsnicí hornina Hlubinný akvifer (rezervoári
Zařízení produkující yj Injektážní vrt i    a zachytávající C02 proCOj
Pozorovací vrt
• Dřívější produkční | vrt pro ropu
zení. V rámci tohoto procesu se zkoumají jak nor-máSníscénář, tak i scénáře s únikem C02, aby bylo možno posoudit všechna potenciální rizika spojená se zařízením.
Monitorovací program, krátkodobý i dlouhodobý, by měl být vytvořen podle výsledků analýzy rizik a měl by sledovat kritické parametry definované v rámci různých scénářů. Jeho hlavními cíli jsou sledování migrace oblaku C02, kontrola integrity vrtů a těsnicí horniny, detekce jakéhokoli úniku C02, posouzení kvality podzemní vody a záruka, že žádný C02 nedosáhl povrchu. Poslední součástí posouzení bezpečnosti je plán nápravných opatření a opatření ke zmírnění následků. Je zaměřen na podrobné rozpracování seznamu nápravných opatření, které je třeba přijmout v případě úniku nebo anomálního chování. Zahrnuje možné narušení těsnicí horniny i havárii vrtu během období injektáže i po něm a bere v úvahu i extrémní nápravná řešení, jako zpětné čerpání uloženého C02. Existující know-how obsahuje stan-dardnítechnologie používané při těžbě ropy a plynu, jako například zásah do již zkompletovaného vrtu, snížení injektážního tlaku, částečné nebo úplné odebrání plynu, extrakci vody za účelem snížení tlaku, odstranění mělce uloženého plynu atd.
Bezpečnostní kritéria během provozu a po jeho ukončení
Hlavní obavy o bezpečnost jsou spojeny s fází provozu úložiště: po ukončení injektáže dojde k poklesu tlaku, což zvýší bezpečnost úložiště. Důvěra ve schopnost injektovat a uložit C02 bezpečným způsobem je spojena se zkušenostmi průmyslových firem. C02 je v zásadě bezpečným produktem používaným v řadě průmyslových odvětví, takže nakládání s touto substancí nevyvolává žádné nové problémy. Plán a řízení provozu jsou založeny hlavně na know-how z průmyslu ropy a plynu, zejména ze sezónního ukládání zemního plynu v zásobnících a z intenzifikace těžby ropy (EOR). Hlavní parametry pro řízení operací jsou: • injektážnítiak a rychlost injektáže - tlak by měl
Zásobárna pitné vody
Geologický zlom
Oblak C02 v rezervoáru
být ud ržová npodhranicímezníhotlaku,přijehož překročení se v těsnicí hornině vytvářejí trhliny;
• injektovaný objem, kvůli srovnání s předpoklady definovanými modelováním;
• složenííoku injektovaného C02;
• integrita injektážních vrtů a všech dalších vrtů situovaných v oblasti rozšíření oblaku C02 nebo poblíž;
• rozsah oblaku C02 a zjištěníjakéhokoli úniku;
• stabilita povrchu.
Během injektáže budetřeba opakovaně srovnávat chování injektovaného C02 s předpoklady. Tím se soustavně zlepšuje naše znalost úložiště. Pokud se zjistíjakékoli anomálníchování, měl by se nově upravit monitorovací program a v případě potřeby by se měla přijmout nápravná opatření. Pokud se objeví podezření na únik, vhodné monitorovací nástroje lze zaměřit na konkrétní části úložiště, od vlastního rezervoáru až po povrch. Tím by se zjistil výstup C02 a kromě toho i jakékoli nepříznivé vlivy na akvifery s pitnou vodou, životní prostředí a v konečném důsledku tedy i na obyvatelstvo. Po ukončení injektáže začíná fáze uzavírání úložiště: vrty musí být správně utěsněny a zlikvidovány, modelovací a monitorovací programy aktualizovány, a je-li třeba, jsou přijata nápravná opatření ke snížení rizika. Jakmile lze úroveň rizika považovat za dostatečně nízkou, zodpovědnost za úložiště se přenese na státní orgány a monitorovací plán může být zastaven nebo minimalizován. Schválená příslušná evropská směrnice vytváří právní rámec zajišťující, že zachytávania ukládání C02 je dostupnou alternativou zmírněnízměny klimatu a že může být prováděno bezpečně a zodpovědně.
Závěrem lze říci, že bezpečnostní kritéria jsou pro úspěšné průmyslové zavedení ukládání C02 zcela zásadní. Musí být přizpůsobena pro každé jednotlivé úložiště. Tato kritéria budou zvláště významná pro souhlas veřejnosti a zásadní pro povolovací proces, v jehož rámci musí regulační orgány definovat, do jakých podrobností mají být bezpečnostní požadavky řešeny.
17
Co to vlastně je geologické ukládání C02?
Glosář
Akvifer: propustné horninové těleso obsahující vodu. Akvifery nejblíže k povrchu obsahují sladkou vodu využívanou pro spotřebu obyvatelstva. Hlubší akvifery jsou naplněny slanou vodou, která není vhodná pro žádné lidské potřeby. Nazývají se slané akvifery.
CCS (C02 Capture and Storage): zachytávání a ukládání C02.
CSLF: Carbon Sequestration Leadership Forum (Vůdčífórum pro odbourávánľuhlľku). Mezinárodní iniciativa v oblasti změny klimatu, která se zaměřuje na vývoj zlepšených, efektivních technologií pro separaci a zachytávání oxidu uhličitého a jeho transport a dlouhodobé bezpečné ukládání. EU GeoCapacity: dokončený evropský výzkumný projekt, který posoudil celkovou kapacitu pro geologické ukládání antropogenních emisí C02 v Evropě. GESTCO: dokončený evropský výzkumný projekt, který posoudil možnosti geologického ukládání C02 v 8 zemích (Norsko, Dánsko, Velká Británie, Belgie, Nizozemí, Německo, Francie a Řecko). IEA-GHG: Mezinárodní energetická agentura -Program výzkumu a vývoje pro skleníkové plyny. Mezinárodní spolupráce, která má za cíl: zhodnotit technologie pro snižování emisí skleníkových plynů, šířit výsledky těchto studií, identifikovat cíle pro výzkum, vývoj a demonstrační aktivity a podporovat příslušné práce.
Injektivita: charakterizuje, jak snadno může být tekutina (jako např. C02) injektována do geologické formace. Je definována jako rychlost injek-táže děiená rozdílem tlaků mezi bodem injektáže uvnitř vrtu na jeho počvě a ve formaci. Intenzifikace těžby ropy (EOR): Technologie, která zvyšuje těžbu ropy pomocí injektáže fluid (např. páry nebo C02), jež pomáhají mobilizovat ropu v ložisku.
IPCC: Mezivládní panel pro změnu klimatu. Tato organizace byla založena v roce 1988 Světovou
Další zdroje informací:
Zvláštní zpráva o CCS Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC):
http://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_ wholereport.pdf
Internetové stránky Generálního ředitelství pro klimatickou akci Evropské komise o CCS, včetně informací o právním rámci a implementaci Směrnice o geologickém ukládání oxidu uhličitého http://ec.europa.eu/clima/policies/lowcarbon/ccs_ en.htm
Internetová stránka IEA GHG s informacemi o nástrojích pro monitoring:
http://www.co2captureandstorage.info/co2tool_ v2.1beta/introduction.html
meteorologickou organizací (WMO) a Programem OSN na ochranu životního prostředí(UNEP) k posouzení vědeckých, technických a socioekonomických informací významných pro porozumění změně klimatu, jejím potenciálním dopadům a možnostem jejího zmírnění a adaptace. IPCC a Alu Gorovi byla udělena Nobelova cena míru za rok 2007. Litostatický tlak: síla vyvíjená na horninu pod zemským povrchem nadložními horninami. Litostatický tlak roste s hloubkou. Mikroseizmicita: mírné chvění nebo vibrace v zemské kůře, bez vztahu k zemětřesení, které mohou být způsobeny různými přirozenými i umělými původci. Nadloží: geologické vrstvy ležící mezi těsnicí horninou rezervoáru a zemským povrchem (nebo mořským dnem).
Oblak C02: prostorové rozložení superkritického C02 v horninových jednotkách. Permeabillta (propustnost): vlastnost nebo schopnost pórovité horniny přenášet fluida; je měřítkem toho, jak snadno budou fluida protékat při existenci tlakového rozdílu.
pH: měřítko kyselosti roztoku; pH 7 odpovídá neutrální hodnotě.
Pórozita (pórovitost): procentní část celkového objemu horniny, která není vyplněna minerály. Tyto mezery se nazývají póry a mohou být vyplněny různými fluidy; v hluboko uložených horninách je typickým fluidem slaná voda, ale může to být i ropa, plyn (např. metan) a také přírodní C02. Přírodní analog: přirozeně se vyskytující rezervoár C02. Existují jak lokality, kde C02 uniká, tak i lokality bez úniků. Jejich studium může zlepšit naše znalosti o dlouhodobém osudu C02 v hlubokých geologických systémech. Rezervoár: těleso horniny, zpravidla sedimentární, které je dostatečně pórovité a propustné, aby mohlo přijmout a akumulovat C02. Nejobvyklejší rezervoárové horniny jsou pískovec a vápenec. Solanka: velmi slaná voda obsahující vysoké koncentrace rozpuštěných solí. Superkritický: stav fluida (tekutiny) při tlaku a teplotě, které převyšujítzv. kritické hodnoty (31,03 °C a 7,38 MPa pro C02). Vlastnosti takového fluida se spojitě mění; při nízkém tlaku se blíží plynu a při vysokém tlaku kapalině. Těsnicí hornina: nepropustná vrstva horniny, která funguje jako bariéra pro pohyb kapalin a plynů a která vytváří geologickou past, pokud překrývá rezervoár.
Vrt: kruhový otvor vytvořený vrtáním, zvláště ve smyslu hlubokého otvoru o malém průměru, jako je například ropný vrt.
18
Co je C02GeoNet?
C02GeoNet je evropská vědecká komunita, na niž se můžete obrátit s požadavkem na jasné a podrobné informace o geologickém ukládání C02, důležité inovativní technologii pro zmírnění změny klimatu. C02GeoNet byl iniciován Evropskou komisí jako Síť excelence v 6. rámcovém programu (kontrakt EC FP6 v letech 2004-2009). Sdružuje 13 institucíze 7 evropských zemí, vesměs s vysokým mezinárodním kreditem, které jsou hlavními aktéry v oblasti výzkumu geologického ukládání C02- V roce 2008 byl C02GeoNet zaregistrován jako neziskové sdružení podle francouzského práva, aby mohl pokračovat ve svých aktivitách i po ukončení podpory ze strany EK. C02GeoNet má rozsáhlé zkušenosti z výzkumných projektů zaměřených na: rezervoáry, těsnicí horniny, potenciální migrační cesty C02 k zemskému povrchu, nástroje pro monitoring, potenciální dopady na člověka a ekosystémy, postoje veřejnosti a komunikaci s ní. C02GeoNet nabízí širokou škálu služeb ve čtyřech hlavních oblastech: 1) společný výzkum; 2) odborná školení a trénink; 3) odborné poradenství; 4) informace a komunikace. C02GeoNet postupně získával na síle a stal se stálou evropskou vědeckou referenční autoritou, schopnou poskytnout potřebnou vědeckou podporu širokému a bezpečnému uplatnění geologického ukládání C02. Rozšíření této komunity na celou Evropu právě probíhá prostřednictvím projektu CGS Europe, koordinační akce financované 7. rámcovým programem EU (2010-2013). V CGS Europe se spojilo pevné jádro tvořené asociací C02GeoNet s dalšími 21 institucemi; do projektu je tak zapojeno 28 evropských zemí (24 členů EU a 4 přidružené země). Celkově je tak k dispozici několik set vědců a výzkumných pracovníků, schopných zabývat se všemi aspekty geologického ukládání C02 na základě mezioborové integrace. Cílem je poskytovat zainteresovaným stranám a veřejnosti nezávislé a vědecky ověřené informace o geologickém ukládání C02.
www.co2geonet.eu
C02GeolMet: Evropská síť excelence v oboru geologického ukládání C02
BGR (Německo); BGS (Velká Británie); BRGM (Francie); GEUS (Dánsko); HWU (Velká Británie); IFPEN (Francie); IMPERIÁL {Velká Británie); NIVA (Norsko); OGS (Itálie); IRIS (Norsko); SPR Slntef (Norsko); TNO (Nizozemí); URS (Itálie).
CGS Europe: Celoevropská koordinační akce v oboru geologického ukládání C02 C02GeoNet (13 členů vyjmenovaných výše); ČGS (Česká republika); GBA (Rakousko); GEOECOMAR (Rumunsko); GEO-INZ (Slovinsko); G-IGME (Řecko); GSI (Irsko); GTC (Litva); GTK (Finsko); LEGMC (Lotyšsko); ELGI (Maďarsko); LNEG (Portugalsko); METU-PAL (Turecko); PGI-NRI (Polsko); RBINS-GSB (Belgie); SGU (Švédsko); SGUDS (Slovensko); S-IGME (Španělsko); SU (Bulharsko); TTUGI (Estonsko); UB (Srbsko); UNIZG-RGNF (Chorvatsko).
C02GeoNet získal široké uznání na evropské i mezinárodní scéně
C02GeoNet byl uznán jako světově významný projekt ze strany CSLF (Carbon Sequestration Leadership Forum).
www.cgseurope.neL
C02GeoNet úzce spolupracuje s Programem pro skleníkové plyny Mezinárodní energetické agentury (IEAGHG).
tfieaghg
O této brožuře
Za účelem zvýšení povědomí veřejnosti o geologickém ukládáníoxidu uhličitého odpovídá C02GeoNet na otázku „Co to vlastně je geologické ukládání C02?" Tým předních vědců z C02GeoNet připravil aktuální odpovědi i na šest souvisejících otázek, které vycházejí z výsledků a zkušeností celosvětového výzkumu. Cílem bylo poskytnout jasné a nezaujaté informace určené širokému publiku a povzbudit dialog o základních otázkách týkajících se technologických aspektů geologického ukládání C02. Informace shrnuté v předkládané brožuře byly prezentovány na Tréninkovém a dialogovém workshopu, který se konal v Paříži 3. října 2007.
Brožuru „Co to vlastně je geologické ukládání C02?" lze v mnoha jazykových verzích stáhnout na www.co2geonet.com/brochure.
19
Co to vlastně je geologické ukládání C02?
C02GeoNet Evropská síť excelence v oboru geologického ukládání C02
!fl3 Energies IIno u ve II es
www.co2geonet.eu Sekretariát: info@co2geonet.com
BGS Natural Environment Research Council-British Geological Survey, BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, BRGM Bureau de Recherches Géologiques et Minieres, GEUS Geological Survey of Denmark and Greenland, HWU Heriot-Watt University, IFPEN IFP Energies nouvelles, IMPERIAL Imperial College of Science, Technology and Medicine, NIVA Norwegian Institute for Water Research, OGS Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, IRIS International Research Institute of Stavanger, SPR SINTEF Petroleumsforskning AS, TNO Netherlands Organisation for Applied Scientific Research,
URS Universita di Roma La Sapienza-CERI.
Českou verzi brožury vytvořila Česká geologická služba v rámci projektu CGS Europe - Celoevropská koordinační akce v oboru geologického
ukládaní C02 (projekt 7. rámcového programu EU).
ISBN: 978-80-7075-767-3
E E o o _j
CQ
<Ú
2
<3
o
Obsah
Změna klimatu
a potřeba geologického
ukládání C02.........................................................4
1. Kolik C02 můžeme v podzemí uložit
a kam?...........................................................6
2. Jak můžeme přepravovat a ukládat velká
množství C02?.....................................................8
3. Co se staneš C02
po uložení do podzemního
rezervoáru?......................................................10
4. Mohl by C02 uniknout
z úložiště, a pokud ano,
jaké by byly důsledky?..............................................12
5. Jak můžeme monitorovat úložiště v hloubce
a na povrchu?....................................................14
6. Jaká bezpečnostní kritéria je třeba zavést
a dodržovat?.....................................................16
Glosář..............................................................18
CojeC02GeoNet?....................................................19
Tato brožura byla vytvořena díky příspěvkům těchto autorů:
Rob Arts, Stanley Beaublen, Tjirk Benedlctus, Isabelle Czernichowski-Lauriol, Hubert Fabriol. Marie Gastlne, Ozgur Gundogan, Gary Kirby, Salvátore Lombard!, Franz May, Jonathan Pearce, Sergio Persoglia, Gijs Remmelts, Nick Riley, Mehran Sohrabi, Rowena Stead, Samuela Vercelli, Olga Vlzlka-Kawadias.
Český překlad: Vít Hladík, Vladimír Kolejka. Redaktor: Petr Maděra. Sazba: Oleg Man.
2
Vize budoucnosti
Už žádné kouřící komíny Potrubí odvede C02 a uloží ho do podzemí To je dobré pro naši Zemi
__i @
Massimo, 10 let, Řím - Itálie
Pro naše děti má geologické ukládání C02 smysl
Co to vlastně Je geologické ukládáni C02?