W liczącej 1,1÷1,2 mln ludności Estonii łupki bitumiczne generują 80 procent konsumowanej energii, zapewniając temu państwu bezpieczeństwo energetyczne.
Wschodnia Wironia (Ida-Virumaa) w Estonii to region, w którym ma miejsce 70 procent światowego wydobycia łupków bitumicznych (ok. 30 mln ton rocznie).
Estonia posiada 17 procent światowych rezerw tego surowca, co przy obecnym poziomie wydobycia wystarczy na 50 lat. Złoża występują na obszarze 2700 km² w pojedynczej warstwie o grubości 2,5 – 3 m na głębokości 7 do 100 metrów.
Trwająca od 1916 roku eksploatacja łupków bitumicznych na skalę przemysłową pozostawiła i nadal pozostawia trwałe ślady w krajobrazie Wironii – terenie płaskim i bagnistym. Stożkowe wzgórza z odpadów pokopalnianych (31 procent wydobytego surowca) są obrośnięte roślinnością, na siedemnastu wybudowano elektrownie wiatrowe. Roślinnością pokrywa się też wysypiska popiołów.
Względy geopolityczne i to nawet na poziomie Unii Europejskiej (bezpieczeństwo energetyczne) powodują, że trwałe zmiany krajobrazu będą nadal postępować, nie mówiąc o innych szkodach ekologicznych, jak emisja do atmosfery gazów cieplarnianych i popiołów, nadmierne zużycie słodkiej wody, zanieczyszczenie wód powierzchniowych. W polityce UE eksploatacja łupków bitumicznych w Estonii ma bowiem znaczenie strategiczne przy zależności energetycznej od Rosji takich krajów sąsiednich, jak Finlandia, Łotwa, Litwa.
Wydobywanie łupków
Łupki wydobywane są w Estonii w dziewięciu kopalniach – trzech odkrywkowych i sześciu głębinowych. Roczne wydobycie wynosi 15-18 mln ton.
W ZSRR stosowano techniki ścianowe. Łupki wydobywano przy pomocy kombajno – ładowarki, a strop chodnika był tymczasowo wspierany przez podnośniki hydrauliczne. Metoda ta była produktywna, ale droga. Powodowała też zauważalne zmiany na powierzchni ziemi w postaci zapadlisk. Na przełomie XX-XXI wieku zaprzestano wydobycia łupków metodą górnictwa ścianowego, gdyż wprowadzono metody górnictwa filarowego. Strop i wykop są wspierane za pomocą filarów (średnio 25% rezerwy). W efekcie ziemia nie osuwa się, ale straty w ilości wydobytych łupków są dość spore.
Przetwarzanie łupków
Łupki bitumiczne to rodzaj skały osadowej zawierającej kerogen, czyli woskową substancję pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Są to żółte ziarenka tkwiące w ciemnej łupkowej masie. Dokonująca się pod wpływem wysokiej temperatury piroliza (opracowana w 1832 roku we Francji), czyli destylacja rozkładowa prowadzona bez dostępu tlenu, powoduje powstanie paliwa ciekłego podobnego do ropy naftowej i dlatego też nazywanego ropą niedojrzałą. Olej łupkowy ma cechy mazutu. Podczas pirolizy część substancji zawartych w łupkach przechodzi w stan gazowy. W trakcie chłodzenia powstałych par otrzymuje się paliwo płynne i gaz palny.
Łupki można spalać też jako paliwo o niskiej kaloryczności i to jest obecnie najczęstsze ich użycie.
Proces eksploatacji w skrócie wygląda następująco: łupki dostarczane są koleją z pobliskich kopalni i poddawane kruszeniu. Kruszywo transportowane jest przenośnikami taśmowymi do zasobników przykotłowych. Dalej idzie do kotłów pyłowych. Ogrzewają one wodę, która zamienia się w parę o wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze. Para kierowana jest do turbin, które produkują prąd elektryczny. Spaliny zaś kierowane są przez cyklony, elektrofiltry i wysokie kominy (nawet 250 m) na zewnątrz.
Estonia jest jedynym państwem posiadającym dwie zawodowe elektrownie zasilane paliwem łupkowym. Jest to Eeseti Energia o mocy 1615 MW i Balti Energia o mocy 1400 MW w okolicach Narwy. (Siłownia zasilana łupkami o mocy 13 MW działa w Izraelu, podobna w niemieckiej cementowni Dotternhausen Rohrbach Zement Factory, a o mocy 100 MW w Huadian w Chinach). W Estonii łupki mielone są na pył i wstrzykiwane na palniki w komorze spalania pracującej w temperaturze 850-900°C (w tradycyjnych kotłach temperatura spalania wynosi 1400°C). Podgrzana w kotle woda zmienia się w parę kierowaną na turbiny (w Eesti osiem, w Balti cztery) wytwarzającej energię elektryczną o mocy 15,75 KV.
Od pewnego czasu zaczęto stosować kotły fluidyzacyjne, które pozwalają na spalanie miału (pyłu łupkowego) z biomasą, co pozwala jakoby wydłużyć żywotność malejących jednak złóż łupkowych w Estonii.
Jednocześnie Estonia rozwija technologie uzyskiwania ropy z łupków. W roku 2009 prywatna spółka VKG otworzyła fabrykę, w której ma być pozyskiwane 600 tys. baryłek ropy i 30 mln³ gazu. Natomiast Eesti Energia wspólnie z firmą Outetec uruchomiła kolejna fabrykę o wielkości produkcji 2 mln baryłek rocznie. Spółka ta wytwarza 140.000 ton oleju rocznie.
Skutki ekologiczne
Skutki ekologiczne wydobycia i eksploatowania łupków są w Estonii bardzo poważne. Są to:
1. Skutki kopalniane (zapadliska, hałdy, zatrute wody powierzchniowe).
2. Trwały odpad w postaci scorii. Wydobycie tony łupków wiąże się z wytworzeniem 450 kg scorii. Rocznie powstaje około 7 mln ton scorii, z których tworzy się hałdy, obrośnięte roślinnością. Na hałdach stawia się elektrownie wiatrowe.
3. Spalanie łupków bitumicznych prowadzi do wytwarzania popiołów, z których część emitowana jest do atmosfery.
4. Emisja związków siarki od 2012 zmniejszyła się trzykrotnie, w wyniku inwestycji ochronnych w Estii Energia za 110 mln Euro.
5. Wydzielanie gazów cieplarnianych na jednostkę energii jest nieco wyższe niż w przypadku węgla. Podczas przerobu na olej łupkowy emisja ta też jest wyższa niż w przypadku wytwarzania tradycyjnych paliw płynnych.
6. Duże jest zużycie wody; by otrzymać jedną jednostkę paliwa trzeba zużyć pięć jednostek wody. Sektor łupkowy w Estonii wykorzystuje 80 procent potrzebnej krajowi wody słodkiej. Ma też miejsce wypływ na zanieczyszczenie wód z kopalń do wód powierzchniowych.
7. Spalanie termiczne łupków bitumicznych w elektrowniach prowadzi do wzrostu ilości metali ciężkich i promieniowania radioaktywnego, zarówno w popiołach składowanych na hałdach jak i emitowanych do atmosfery. Tak więc wartość stężenia izotopów promieniotwórczych w hałdach łupkach składowanych na wysypiskach, które obejmują więcej niż 20 km², jest wielokrotnie wyższa niż w glebie, osiągając wartość 5,5 gT.
Rocznie około 50 ton uranu transportuje się wraz z popiołem na specjalne pola składowe. W latach 1970-1990 ponad 200 000 ton popiołów wyemitowano do atmosfery. Stężenie uranu w popiołach lotnych jest o 10% większe niż w popiołach transportowanych na składowiska. Oznacza to, że w ciągu roku wyemitowano około 1,2 ton uranu. Ze względu na suchość, wilgoć i osadzanie się popiołów, około 90% zanieczyszczeń pozostaje w promieniu 30 km od źródła zanieczyszczenia.
Działania osłonowe i neutralizacyjne
Estonia pracuje nad tzw. zrównoważonym górnictwem, według metod zarządzania ryzykiem, które skupiają się na problemach bezpieczeństwa i ochrony zdrowia. W 2008 roku rząd Republiki Estońskiej przyjął Krajowy Plan Rozwoju Oleju Łupkowego dotyczący wykorzystania tego oleju do 2015 roku. W sporządzaniu planu wzięły udział powiaty, gminy, miasta, gminy wiejskie, dziewięć dużych przedsiębiorstw, 14 instytutów badawczych i 16 organizacji pozarządowych.
W celu zwiększenia skuteczności działania rozrzucone po terenie łupkowego zagłębia miejscowości połączono w jedno miasto.
Miasto Kohtla-Järve ma więc rzadko spotykaną strukturę urbanistyczną. Poszczególne dzielnice miasta rozrzucone wzdłuż północnej części prowincji Ida Viru (Wschodnia Wironia), zajmując stosunkowo dużą jej powierzchnię. Odległość pomiędzy Jarve i Sirgala wynosi ok. 30 km.
Miasto jest podzielone na 6 dzielnic (jednostek administracyjnych zwanych w języku estońskim linnaosad):
1. Ahtme (ok. 20 000 mieszkańców)
2. Jarve (21 000)
3. Kukruse (ÓOO)
4. Oru (1500)
5. Sompa (2000)
6. Viivikonna (wraz z Sirgala) (700)
Analizy wykazały, że negatywne aspekty związane z wykorzystaniem energii z tego surowca mogą być znacznie zmniejszone poprzez przejście od technologii spalania sproszkowanego do technologii spalania obiegowego Po instalacji dwóch 215 MW-watowych jednostek razem z nowymi kotłami w elektrowni w Narwie przez fińską firmę Foster Wheeler emisja dwutlenku węgla, dwutlenku azotu i dwutlenku siarki oraz pyłów szybko zmalały. Sprawność energetyczna wzrosła do 36 procent. Inne ważne zadania to obniżenie negatywnych efektów korzystania z łupków dla środowiska naturalnego poprzez hydrauliczne transportowanie popiołów na wysypiska.
Niemniej inwestycje proekologiczne spowodowały wzrost w Estonii cen energii elektrycznej o 24 procent, choć nadal jest ona tańsza niż w krajach sąsiednich..
* * *
Reasumując, unikatowa w skali świata eksploatacja łupków bitumicznych w Estonii, choć ekonomicznie z racji niskich walorów energetycznych tego surowca jest mało opłacalna a nadto powoduje znaczne i trwałe zmiany ekologiczne, to jednak ze względów politycznych (niezależność energetyczna państwa, ścisłe związanie z interesami Unii Europejskiej) będzie kontynuowana aż do wyczerpania złóż (około 50 lat). Jest to miedzy innymi efekt politycznego usytuowania Estonii, która nie chce ponad niezbędną konieczność wiązać się gospodarczo ze swym wielkim, o dużym bezpieczeństwie energetycznym, sąsiadem Rosją. W czasach ZSRR eksploratorski charakter tego procesu wynikał z braku jakiejkolwiek polityki ekologicznej, obecnie jest efektem międzynarodowej polityki budującej bariery ekonomiczne między Wschodem a Zachodem.
Streszczenie
Trwająca już 110 lat eksploatacja łupków bitumicznych w Estonii jest przykładem przekładania względów ekonomicznych i politycznych ponad ekologiczne. Łupki bitumiczne są surowcem mało efektywnym energetycznie, a jednak cały czas wykorzystywanym. Ostatnio doszło do działań ograniczających szkody ekologiczne i ograniczenia negatywnego wpływu wydobycia, spalania i przetwarzania łupków, co spowodowało wzrost cen energii elektrycznej w Estonii. Zmniejszyła się emisja do atmosfery szkodliwych substancji oraz zazieleniły się hałdy pokopalniane i poenergetyczne.
Summary
Already lasted 110 years exploitation of oil shale in Estonia is an example of translating economic and political reasons more than environmental. Oil shale is a little energetic efficient, but it’s still used. Recently there has been environmental damage mitigation measures and reduce the negative impact of mining, burning and processing of shale, which resulted are higher electricity prices in Estonia. An emission of harmful substances into the atmosphere get lower and heap-mine and after-energetic now greened.
In summary, unique in the world of exploitation of oil shale in Estonia, is although economically because of the low energy expenditure of this material and its highly profitable moreover, causes significant and lasting ecological changes, however, for political reasons (energy independence and closely link with the interests of the European Union) it will continue until all deposits (approximately 50 years). It is, among others, effect of political location of Estonia, who does not want, more than it is really necessary, to be involve economically with big neighbor Russia who has a giant energy security. During Soviet Union period of Estonian history operate nature of this process was result of absence of any environmental policy, now it is the result of international policy which build a barrier between East and West.