Ukládání a užívání CO2 - 2. Část: Vyhledávání a průzkum úložišť

10.1

Ukládání a užívání CO2 – 2. Část: Vyhledávání a průzkum úložišť

Ing. Bohumír Číhal

Právní požadavky

Program vyhledávání a průzkumu úložišť zahrnuje řadu úkonů k vytvoření dokumentace nezbytné pro podání žádosti o povolení provozu úložiště CO₂ podle zákona č. 85/2012 Sb., o ukládání oxidu uhličitého do přírodních horninových struktur a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů.

Výsledky vrtání, seismického měření a strukturně geologické interpretace představují základní stavební prvky pro sestavení 3D statického geologického modelu. Tento model zobrazí geometrii geologických celků, obzvlášť tektonickou stavbu, orientaci vrstev a jejich mocnost.

Úložiště může být povoleno pouze v takových přírodních horninových strukturách, u kterých provedený geologický průzkum prokázal, že zde nehrozí riziko úniku oxidu uhličitého ani rizika pro životní prostředí nebo lidské zdraví a pro úložiště oxidu uhličitého bylo stanoveno chráněné území podle zákona č. 44/1988 Sb., o ochraně a využití nerostného bohatství (Horní zákon), ve znění pozdějších předpisů. Kritéria pro posuzování plánovaného úložného komplexu a okolní oblasti jsou stanovena v příloze k zákonu č. 62/1988 Sb., o geologických pracích a o Českém geologickém úřadu, ve znění pozdějších předpisů.

Povolení k provozu úložiště CO₂ vydává na návrh žadatele příslušný obvodní báňský úřad. Pokud zákon nestanoví jinak, vztahuje se na řízení o povolení provozu úložiště oxidu uhličitého zákon České národní rady č. 61/1988 Sb., o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě, ve znění pozdějších předpisů. Účastníkem řízení jsou žadatel, obec, v jejímž územním obvodu má být úložiště oxidu uhličitého zřízeno, osoby splňující podmínky podle jiných právních předpisů (např. podle zákona č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí) a osoby, jejichž práva a právem chráněné zájmy nebo povinnosti mohou být povolením dotčeny.

Žadatel musí doložit, že má dostatečnou kvalifikaci a odbornou způsobilost k vykonávání hornické činnosti podle zákona č. 61/1988 Sb. Také musí prokázat, že splňuje finanční předpoklady k zabezpečení provozu úložiště a k plnění povinnosti vyplývajících ze zákona č. 85/2012 Sb. Splnění těchto požadavků žadatel prokazuje zřízením finančního zabezpečení rizik. Žadatel je dále povinen vytvořit finanční rezervu, která pokryje povinnosti po uzavření úložiště včetně tzv. finančního příspěvku. V případě řízení o povolení provozu úložiště oxidu uhličitého v přírodních horninových strukturách po vytěžených ložiscích ropy nebo hořlavého zemního plynu je povolení k provozu úložiště podmíněno souhlasným stanoviskem Ministerstva průmyslu a obchodu.

Technické požadavky na úložiště

Cílové horninové struktury (úložný komplex) musí splňovat přesně definovaná kritéria, která jsou předmětem průzkumných prací a analýz a zahrnují zejména:

• Rezervoár musí mít přiměřený plošný rozsah a mocnost.

• Souvrství hornin musí mít dostatek drobných, milimetrových dutin, nazývaných póry, které může CO2 vyplnit.

• Póry v hornině musí být dostatečně propojené, aby byla zajištěna dostatečná propustnost (permeabilita). Ta je nezbytná k tomu, aby úložiště mohlo absorbovat CO2 rychlostí, kterou je do podzemí vtláčen. Při dostatečné propustnosti se plyn může rovnoměrně rozptýlit po celém úložišti.

• Nad rezervoárem musí být dostatečně silná vrstva těsnicí horniny (obvykle jílovce), která funguje jako izolátor a brání pronikání uloženého CO2 zpět na zemský povrch.

• Přítomnost geologické pasti (např. antiklinální struktury vrstvy, nebo omezení rezervoáru zlomovou plochou). Past zachytí a koncentruje CO₂ a eliminuje jeho další pohyb v rámci úložiště.

• Hloubka uložení musí být větší než 800 m, s teplotou a tlakem, které umožní existenci CO₂ ve formě superkritické kapaliny a maximalizují úložnou kapacitu.

• Úložný komplex nesmí umožňovat únik CO₂ systémem zlomů nebo uměle vytvořených cest.

• Absenci sladké vody, která je přednostně využívaná jako zdroj k dalšímu využití.

Obr. č. 6: Možnosti ukládání CO₂ a těžby surovin

Za vhodné k uložení CO₂ jsou obecně považovány tzv. slané akvifery, rozsáhlé vrstvy sedimentární horniny obsahující slanou vodu (solanku) a dále vytěžená ložiska přírodních uhlovodíků. Méně prozkoumanými možnostmi je ukládání CO₂ do uhelných slojí, případně různých typů vyvřelých hornin. V České republice jsou perspektivní slané akvifery. Jejich nevýhodou je současná nedostatečná prozkoumanost vrtní, geofyzikální i geochemická. Vytěžená ložiska uhlovodíků jsou naopak dobře známá a lze u nich vycházet z velmi přesných dat o skladovacích kapacitách určených na základě historie těžby ropy nebo zemního plynu. Nedostatkem vytěžených ložisek je oproti akviferům jejich omezená kapacita.

Charakteristiky možností geologického ukládání CO₂ probereme podle označení uvedeného na následujícím obrázku.

Obr. č. 7: Hlavní možností ukládání CO2

1. Struktury se slanou vodou

Hluboké slané akvifery jsou hluboko uložené geologické vrstvy obsahující slanou vodu. Ta může být pouze lehce slaná (brakická), ale může také obsahovat mnohonásobně vyšší koncentrace solí než voda mořská. V každém případě nebývá pitná. Vzhledem k tomu, že vtláčený CO₂ je o něco lehčí než slaná voda, vyskytující se spolu s ním v úložném rezervoáru, má tendenci stoupat vzhůru a jeho část se přesune do horní části úložiště, kde je zadržena pod nepropustnou těsnicí horninou, která funguje podobně jako poklička.

Část uvězněného CO₂ se pomalu začne rozpouštět ve slané vodě a zůstane v ní vázána (zadržení pomocí rozpouštění). Další část CO₂ může uvíznout ve velmi drobných pórech (zbytkové, či reziduální zadržení). Ve většině přírodou vytvořených systémů se mezi rezervoárem a zemským povrchem nachází větší množství takových bariér. Vrstva se slanou vodou shora utěsněna nepropustnou horninou umožňuje trvalé uložení CO2.

1. Injektáž do hluboko uložených a netěžitelných uhelných slojí nebo pro intenzifikaci těžby metanu

Oxid uhličitý lze vtlačovat do netěžitelných, hluboko uložených uhelných slojí, kde vytlačí přítomný metan, naváže se na uhlí a zůstane trvale uložen. Tento typ ukládání se prozatím nachází ve fázi výzkumu a dosud neexistují žádné funkční projekty většího rozsahu.

1. Využívání CO₂ při intenzifikaci těžby ropy

V procesu Enhanced Oil Recovery (EOR) vtlačovaný CO₂ zvyšuje výtěžnost ložisek ropy v závěrečné fázi těžby (podrobněji dále).

1. Vytěžená ložiska ropy a plynu

Vytěžená ložiska ropy a plynu, kde další těžba již není ekonomicky rentabilní, nabízejí vhodné prostředí pro trvalé uložení CO2. Úložiště musí…