В Эстонии есть два вида горючего сланца , оба из которых являются осадочными породами, образовавшимися в ордовикский геологический период . [1] Граптолитовый аргиллит является более крупным ресурсом горючего сланца , но, поскольку содержание в нем органических веществ относительно низкое, он не используется в промышленности. Другой вид — кукерсит , который добывается уже более ста лет. Месторождения кукерсита в Эстонии составляют 1% мировых месторождений горючего сланца . [2]
Сланец ( эст .: põlevkivi ; буквально «горящий камень») был определен как стратегический энергетический ресурс в Эстонии [3] , а сланцевая промышленность в Эстонии является одной из самых развитых в мире. [4] Исторически большая часть добытого сланца использовалась для выработки электроэнергии . Из всех электростанций в мире, работающих на сланце, две самые крупные находятся в Эстонии. [5] Хотя его доля снизилась за десятилетие до 2022 года [6] , прямое и косвенное использование сланца по-прежнему генерирует около половины электроэнергии Эстонии . Около половины добытого сланца используется для производства сланцевого масла , типа синтетического масла, извлекаемого из сланца путем пиролиза , что достаточно, чтобы Эстония оставалась вторым по величине производителем сланцевого масла в мире после Китая. Кроме того, сланец и его продукты используются в Эстонии для централизованного теплоснабжения и в качестве сырья для цементной промышленности.
В XVIII и XIX веках эстонский сланец был описан несколькими учеными и использовался в качестве низкосортного топлива. Его использование в промышленности началось в 1916 году. Производство сланцевого масла началось в 1921 году, а сланец впервые был использован для выработки электроэнергии в 1924 году. [7] Вскоре после этого начались систематические исследования сланца и его продуктов, и в 1938 году в Таллиннском техническом университете был создан факультет горного дела . После Второй мировой войны эстонский сланцевый газ использовался в Санкт-Петербурге (тогда он назывался Ленинградом) и в северных городах Эстонии в качестве заменителя природного газа . Возросшая потребность в электроэнергии на северо-западе Советского Союза привела к строительству крупных электростанций, работающих на сланце . Добыча сланца достигла пика в 1980 году. Впоследствии запуск ядерных реакторов в России, в частности Ленинградской АЭС , снизил спрос на электроэнергию, вырабатываемую из сланца, и, наряду с постсоветской реструктуризацией отрасли в 1990-х годах, привел к снижению добычи сланца. После снижения в течение двух десятилетий добыча сланца снова начала расти в начале 21-го века. Планируется, что большая часть выработки электроэнергии на основе сланца будет прекращена к 2030 году.
Промышленность продолжает оказывать серьезное воздействие на окружающую среду, производя обычные и опасные отходы и выбросы парниковых газов , снижая уровень грунтовых вод, изменяя циркуляцию воды и ухудшая качество воды. Фильтраты из отвалов загрязняют поверхностные и грунтовые воды. Бывшие и нынешние сланцевые шахты покрывают около одного процента территории Эстонии.
_inside_graptolite_argillite_(T%C3%BCrisalu_formation),_P%C3%BCriit_(FeS2)_dikt%C3%BConeemaargilliidis_(T%C3%BCrisalu_kihistu).jpg/1280px-Pyrite_(FeS2)_inside_graptolite_argillite_(T%C3%BCrisalu_formation),_P%C3%BCriit_(FeS2)_dikt%C3%BConeemaargilliidis_(T%C3%BCrisalu_kihistu).jpg)
Эстонский граптолитовый аргиллит (также известный как диктионемовый аргиллит, диктионемовый сланец, диктионемовый сланец или алюмосланец) — это морской тип черного сланца , относящийся к маринитовому типу горючих сланцев. [8] [9] Хотя название диктионемовый аргиллит широко используется вместо граптолитового аргиллита, в настоящее время оно считается неправильным, поскольку ископаемые граптолиты в породе, ранее считавшиеся диктионемидами, были переклассифицированы в 1980-х годах как представители рода Rhabdinopora . [9] [10] [11]
Граптолитовый аргиллит образовался около 480 миллионов лет назад в раннем ордовике в морской среде. [12] В материковой части Эстонии он встречается у подножия Северо-Эстонского глинта , от полуострова Пакри до Нарвы на площади около 11 000 квадратных километров (4 200 квадратных миль). [12] [13] Если включить находки на западных эстонских островах , его протяженность увеличивается до около 12 200 квадратных километров (4 700 квадратных миль). [9] Толщина слоя варьируется от менее 0,5 метра (1 фут 8 дюймов) до максимум 8 метров (26 футов) в западной Эстонии, а его глубина под поверхностью варьируется от 10 до 90 метров (от 33 до 295 футов). [13]
Ресурсы граптолитового аргиллита в Эстонии оцениваются в 60–70 миллиардов тонн. [8] [12] Хотя ресурсы граптолитового аргиллита превышают ресурсы кукерсита, попытки использовать его в качестве источника энергии не увенчались успехом из-за его низкой теплотворной способности и высокого содержания серы . [1] [13] [14] Содержание органики в нем колеблется от 10 до 20%, а содержание серы — от 2 до 4%. Соответственно, его теплотворная способность составляет всего 5–8 мегаджоулей на килограмм (МДж/кг; 1200–1900 ккал/кг), а выход нефти по методу Фишера — 3–5%. [13] Однако ресурсы граптолитового аргиллита в Эстонии содержат потенциальные 2,1 миллиарда тонн нефти. Кроме того, он содержит 5,67 млн тонн урана , что делает его одним из основных потенциальных источников урана в Европе , 16,53 млн тонн цинка и 12,76 млн тонн молибдена . Пока еще нет экономичной и экологически чистой технологии извлечения металлов или нефти. [14]
Кукерсит — светло-коричневый позднеордовикский горючий сланец морского типа, образовавшийся около 460 миллионов лет назад. [15] В середине XIX века он был назван кукерсом балтийским немецким геологом Карлом Фридрихом Шмидтом , а в 1916 году — кукерситом русским палеоботаником Михаилом Залесским . [16] [17] Название отражает немецкое название поместья Кукрузе , где были получены образцы горючего сланца. [17] [18]
Месторождения кукерсита в Эстонии являются вторыми в мире по качеству месторождениями горючего сланца после австралийского торбанита . [19] Содержание органических веществ в нем варьируется от 15% до 55%, в среднем более 40%. Соответственно, его средняя теплотворная способность составляет 15 МДж/кг (3600 ккал/кг). [19] Коэффициент преобразования его органического содержания в полезную энергию (сланцевое масло и сланцевый газ) составляет от 65 до 67% [19] [20] , а выход нефти по Фишеру составляет от 30 до 47% [21] .
Основным органическим компонентом кукерсита является телалгинит , который произошел от ископаемой зеленой водоросли Gloeocapsomorpha prisca , отложившейся в мелководном морском бассейне. [21] Кукерсит залегает на глубине от 7 до 170 метров (от 23 до 558 футов). [13] [20] Самые значительные месторождения кукерсита в Эстонии — Эстонское и Тапа — покрывают около 3000–5000 квадратных километров (от 1200 до 1900 квадратных миль), [13] [22] [23] и вместе с Ленинградским месторождением (продолжением Эстонского) образуют Балтийский сланцевый бассейн . [24] [25] Эстонское месторождение, которое занимает около 2000 квадратных километров (770 квадратных миль), используется в промышленности. Оно состоит из 23 разведочных и горнодобывающих полей. Месторождение Тапа не учитывается как резерв из-за его более низкой теплотворной способности, что делает его добычу экономически нецелесообразной. [26] [27] На севере Эстонии имеется 50 слоев кукерсита; шесть нижних из них образуют пласт толщиной 2,5–3 метра (от 8 футов 2 дюйма до 9 футов 10 дюймов) . [1] В этой области кукерсит залегает близко к поверхности. К югу и западу он залегает глубже, а его толщина и качество уменьшаются. [27]
По данным Международного энергетического агентства , эстонские сланцевые залежи составляют около 1,1% мировых и 17% европейских запасов горючего сланца. [2] Общие запасы сланцевых залежей в Эстонии оцениваются примерно в 4,8 млрд тонн, включая 1,3 млрд тонн экономически доказанных и вероятных запасов. [28] [29] Экономически доказанные и вероятные запасы состоят из пригодных для разработки месторождений с энергетическими показателями не менее 35 гигаджоулей на квадратный метр и теплотворной способностью не менее 8 МДж/кг, расположенных в районах без экологических ограничений. [27] [28] [30] До 650 млн тонн экономически доказанных и вероятных запасов обозначены как извлекаемые. [29]
Часто сообщается, что натуралист и исследователь XVIII века Иоганн Антон Гюльденштедт упоминал об открытии «горящей скалы» около Йыхви в 1725 году, но в его опубликованных путевых заметках не упоминается ни сланец, ни Эстония. [31] Также часто сообщается, что самая ранняя задокументированная запись о сланце в Эстонии, написанная балтийским немецким публицистом и лингвистом Августом Вильгельмом Хупелем , датируется 1777 годом. Однако это основано на неправильной интерпретации немецкого слова Steinöhl (что означает: каменное масло), которое использовал Хупель, но которое, скорее всего, не означало сланец в контексте его публикации. [31]
Во второй половине XVIII века Петербургское Вольное экономическое общество начало поиски сведений о горючих ископаемых, которые в качестве топлива могли бы заменить уменьшающийся запас деревьев в Европейской части России. В результате этих исследований общество получило сведения о горючем ископаемом, найденном в усадьбе Кохала близ Раквере . По словам помещика усадьбы Кохала барона Фабиана Рейнгольда Унгерн-Штернберга, «горящая скала» была обнаружена на глубине около десяти метров при открытии источника на склоне песчаного холма, как это было при рытье колодца несколькими годами ранее на том же склоне. [31] Это открытие было кратко упомянуто в докладе, подготовленном немецким химиком Иоганном Готлибом Георги и представленном действительным статским советником Антоном-Иоганном Энгельгардтом на заседании Общества в 1789 году. [17] [31] [32] Первое научное исследование нефтеотдачи породы с использованием образцов из деревни Ванамыйза мызы Кохала было опубликовано Георги в Российской академии наук в 1791 году. [26] [31] В 1838 и 1839 годах прибалтийский немец-геолог Грегор фон Гельмерсен опубликовал подробное описание месторождений кукерсита в Ванамыйза и граптолитового аргиллита в Кейла-Йоа . [33] В 1838 году он провел тщательный эксперимент по перегонке нефти из месторождения горючего сланца Ванамыйза. [33] [34] [35]
В 1850-х годах в Эстонии были проведены масштабные работы по преобразованию чрезмерно заболоченных земель в земли, пригодные для сельского хозяйства; это включало рытье дренажных канав. В ходе этого процесса в нескольких местах были обнаружены ранее неизвестные слои горючего сланца. В 1850–1857 годах территорию Эстонии исследовал балтийский немец-геолог Карл Фридрих Шмидт, который изучал эти находки горючего сланца. [17] [36] Русский химик Александр Шамарин, который в конце 1860-х годов изучал состав и свойства горючего сланца, добываемого в районе Кукрузе, пришел к выводу, что имеет смысл использовать горючий сланец для производства газа и в качестве твердого топлива. Однако он считал добычу сланцевого масла нерентабельной. [17] В течение оставшейся части 19-го века горючий сланец использовался локально только как низкосортное топливо. [37] Например, в 1870-х годах Роберт фон Толль, землевладелец поместья Кукрузе, начал использовать сланец в качестве топлива для винокурни поместья. [38] В 19 веке были неудачные попытки использовать граптолитовый аргиллит в качестве удобрения. В начале 20 века геолог и инженер Карл Август фон Миквиц изучал самовозгорание граптолитового аргиллита недалеко от Палдиски . [39] В Тартуском университете геологические и химические анализы сланца проводились в 19 веке Георгом Паулем Александром Петцхольдтом, Александром Густавом фон Шренком и Карлом Эрнстом Генрихом Шмидтом , среди прочих. [26] [37]
Анализ ресурсов сланца Эстонии и возможностей его добычи усилился в начале 20-го века, когда Эстония была частью Российской империи . Промышленное развитие шло в Санкт-Петербурге (известном как Петроград в 1914–24 годах), но региональные топливные ресурсы были в дефиците. Крупный завод по экстракции сланцевого масла для переработки эстонского сланца был предложен в 1910 году. Начало Первой мировой войны в сочетании с кризисом поставок топлива ускорило темпы исследований. [37]
В июне 1916 года русский геолог Николай Погребов руководил добычей первых тонн сланца в Паванду и доставил его в Санкт-Петербургский (тогда Петроградский) политехнический институт для масштабных экспериментов. [40] [41] Эти события, положившие начало эстонской сланцевой промышленности [10], произошли более чем через полвека после того, как сланцевая промышленность возникла в Шотландии, ведущей сланцевой промышленности в 1916 году, и за десятилетие до того, как эта отрасль возникла в Китае, который, помимо Эстонии, сегодня является другой ведущей страной по добыче сланца. [42] В 1916 году в Санкт-Петербург для испытаний было отправлено в общей сложности 640–690 тонн сланца. Испытания доказали, что сланец пригоден для сжигания в качестве твердого топлива и для добычи сланцевого газа и сланцевого масла. [17] На основе этих многообещающих результатов 3 января 1917 года императору Николаю II был представлен план добычи сланца в Эстонии. 13 февраля 1917 года Совет министров России выделил 1,2 миллиона рублей на покупку земли и начало горнодобывающей деятельности. После Февральской революции Временное правительство России назначило специального уполномоченного по закупке и складированию сланца, который начал предварительные работы по рытью сланцевой шахты в Паванду, а полномасштабное строительство было осуществлено примерно 500 рабочими, включая военнопленных, летом 1917 года. [17] После Октябрьской революции финансирование прекратилось, а строительство остановилось. [17] Две частные петербургские фирмы, созданные специально для добычи сланца, «Бёккель и Ко» и «Мучник и Ко», которые осенью 1916 года начали поверхностную добычу в Кукрузе и Ярве соответственно, также прекратили свою горнодобывающую деятельность в 1917 году. [17] [43]
В феврале 1918 года территория вокруг сланцевого бассейна на северо-востоке Эстонии была оккупирована немецкими войсками . Во время этой оккупации в Паванду велась горнодобывающая деятельность немецкой компанией Internationales Baukonsortium (на английском языке: Международный строительный консорциум ), включая отправку сланца в Германию для исследований и экспериментов. В этой работе использовалась реторта, построенная Julius Pintsch AG , известная как генератор Pintsch. В конце 1918 года немецкие войска покинули Эстонию, к тому времени не было добыто и отправлено в Германию не более одного поезда со сланцем. [44]
.jpg/1280px-Kohtla-J%C3%A4rve_Shale_Oil_Extraction_Plant_(1937).jpg)
После обретения Эстонией независимости государственное сланцевое предприятие Riigi Põlevkivitööstus ( Эстонская государственная сланцевая промышленность ) было создано как отдел Министерства торговли и промышленности 24 ноября 1918 года. Предприятие, позднее названное Esimene Eesti Põlevkivitööstus ( Первая эстонская сланцевая промышленность ), было предшественником Viru Keemia Grupp , одного из нынешних производителей сланцевого масла в Эстонии. Оно взяло под свой контроль существующий карьер Паванду и открыло новые шахты в Ванамыйза (1919), Кукрузе (1920) и Кява (1924). [7] [44] Кроме того, несколько частных инвесторов, включая инвесторов из-за рубежа, инициировали сланцевую промышленность в Эстонии, открыв шахты в Кивиыли (1922), Кюттейыу (1925), Убья (1926), Вийвиконна (1936) и Кохтла (1937). [7] [45] Шахта Паванду была закрыта в 1927 году, а шахта Ванамыйза была закрыта в 1931 году. [45] Если в 1918 году было добыто всего 16 тонн, а в 1919 году — всего 9631 тонна сланца, то в 1937 году годовой объем добычи превысил один миллион тонн. В 1940 году годовой объем добычи достиг 1 891 674 тонн. [46]
Первоначально сланец использовался в основном в цементной промышленности, но также для обжига локомотивных печей и в качестве бытового топлива. Первыми крупными промышленными потребителями сланца были цементные заводы в Кунда и Азери . [7] [47] К 1925 году все локомотивы в Эстонии работали на сланце. [48]
Добыча сланцевого масла в Эстонии началась в 1921 году, когда компания Riigi Põlevkivitööstus построила 14 экспериментальных реторт для переработки сланца в Кохтла-Ярве . [7] [49] В этих вертикальных ретортах использовался метод, разработанный Julius Pintsch AG, который впоследствии превратился в современную технологию переработки Kiviter . [49] Наряду с заводом по добыче сланцевого масла в 1921 году была основана лаборатория по исследованию сланца. [43] После экспериментальных реторт 24 декабря 1924 года был введен в эксплуатацию первый промышленный завод по производству сланцевого масла. [50] Немецкая компания Eesti Kiviõli ( нем . Estländische Steinöl , англ. Estonian Stone Oil , предшественник Kiviõli Keemiatööstus), связанная с G. Scheel & Co. и Mendelssohn & Co. , была основана в 1922 году. К концу 1930-х годов она стала крупнейшим производителем сланцевого масла в Эстонии. [51] [52] Вокруг шахты и маслозавода компании был образован поселок Кивиыли (ныне город) таким же образом, как и поселок Кюттейыу (ныне район Кивиыли), образованный вокруг шахты, принадлежавшей Eesti Küttejõud. В 1924 году принадлежащая британскому инвестору Estonian Oil Development Syndicate Ltd. (позднее Vanamõisa Oilfields Ltd.) приобрела открытый карьер в Ванамыйза и открыла завод по добыче сланцевого масла, который был заброшен в 1931 году из-за технических проблем. [1] [49] [53] Шведско-норвежский консорциум Eestimaa Õlikonsortsium ( швед . Estländska Oljeskifferkonsortiet , англ. Estonian Oil Consortium ), контролируемый Маркусом Валленбергом , был основан в Силламяэ в 1926 году. [53] [54] Компания New Consolidated Gold Fields Ltd. из Великобритании построила завод по добыче сланцевого масла в Кохтла-Нымме в 1931 году. [7] [49] Этот завод продолжал работать до 1961 года. [7]
В 1934 году Eesti Kiviõli и New Consolidated Gold Fields основали в Финляндии сеть автозаправочных станций Trustivapaa Bensiini (сейчас: Teboil ) , которая в 1940 году продала в Финляндии больше бензина, полученного из сланцевого масла, чем весь рынок обычного бензина в Эстонии. [55] С 1935 года эстонское сланцевое масло поставлялось немецкому Кригсмарине в качестве судового топлива. [51] [56] В 1938 году 45% эстонского сланцевого масла было экспортировано, что составило 8% от общего экспорта Эстонии. [57] Хотя цена бензина на основе сланца была как минимум в три раза выше мировых цен на бензин, высокая добыча и двусторонние соглашения с Германией способствовали его экспорту. [55] В 1939 году Эстония произвела 181 000 тонн сланцевого масла, включая 22 500 тонн нефти, которая была подходящим эквивалентом бензина. В горнодобывающей и нефтяной промышленности было занято 6150 человек. [51]
Электроэнергетика, работающая на сланце, началась в 1924 году, когда Таллиннская электростанция перешла на сланец. [22] В 1933 году ее мощность достигла 22 мегаватт (МВт). Другие сланцевые электростанции были построены в Пюсси (3,7 МВт), Кохтла (3,7 МВт), Кунда (2,3 МВт) и Кивиыли (0,8 МВт). В начале Второй мировой войны общая мощность сланцевых электростанций составляла 32,5 МВт. [7] К сети были подключены только Таллиннская и Пюссиская электростанции . [58]
9 мая 1922 года состоялась первая международная дискуссия об эстонском кукерсите на 64-м заседании Института нефтяных технологов. [40] Систематические исследования сланца и его продуктов начались в 1925 году в исследовательской лаборатории сланца Тартуского университета по инициативе профессора Пауля Когермана . [34] [59] В 1937 году были созданы Геологический комитет при Министерстве экономики и Институт природных ресурсов, независимое академическое учреждение. В 1938 году в Таллиннском техническом университете был создан факультет горного дела. [40] Эстонские сланцевые предприятия проводили испытания образцов сланца из Австралии , Болгарии , Германии и Южной Африки . [60]
Вскоре после советской оккупации в 1940 году вся сланцевая промышленность была национализирована и подчинена Горному управлению, а позднее Главному управлению горнодобывающей и топливной промышленности Народного комиссариата легкой промышленности. [61] Германия вторглась в Советский Союз в 1941 году, и инфраструктура отрасли была в значительной степени разрушена отступающими советскими войсками. [51] Во время последующей немецкой оккупации отрасль была объединена в компанию под названием Baltische Öl GmbH. [51] [61] Baltische Öl стала крупнейшей промышленностью на территории Эстонии. [62] Эта структура была подчинена Kontinentale Öl , компании, которая имела исключительные права на добычу нефти на оккупированных немцами территориях . [51] [61]
Основной целью промышленности было производство нефти для немецкой армии . [61] В 1943 году, после того как немецкие войска отступили из Каспийского нефтяного региона, эстонский сланец стал приобретать все большее значение. 16 марта 1943 года Герман Геринг издал секретный приказ, в котором говорилось, что «развитие и использование эстонской сланцевой промышленности является важнейшей военно-экономической задачей на территориях бывших прибалтийских государств». [63] 21 июня 1943 года рейхсфюрер Генрих Гиммлер издал приказ отправить как можно больше мужчин-евреев на добычу сланца. [63] [64]
Baltische Öl состоял из пяти подразделений (Kiviõli, Küttejõu, Kohtla-Järve, Sillamäe и Kohtla), все из которых были частично восстановлены, ранее существовавшие отрасли. Кроме того, Baltische Öl начал строительство нового горнодобывающего и сланцевого комплекса по добыче нефти в Ахтме , но он так и не был введен в эксплуатацию. [51] [65] Военнопленные и принудительные рабочие составляли около двух третей рабочей силы в этих подразделениях. [51]
В то время как советские войска продвигались в Эстонию в 1944 году , около 200 эстонских специалистов по сланцу были эвакуированы в Шёмберг , Германия, для работы на сланцевой промышленности там, под кодовым названием Операция «Пустыня» ( Unternehmen Wüste ) . [59] [61] Заводы по добыче сланцевого масла в Эстонии были разрушены, а шахты были подожжены или затоплены отступающими немцами. [51] [66] Существующие электростанции, работающие на сланце, также были разрушены. [66]
В 1945–1946 годах горнодобывающая промышленность была объединена в Eesti Põlevkivi ( русский : Эстонсланец , дословно: Эстонский сланец; теперь часть Enefit Power ) при Главном управлении сланцевой промышленности СССР ( Главсланец ). [68] Добыча сланцевого масла, за исключением заводов Кивиыли и Кохтла-Нымме, была объединена в Кохтла-Ярвеский сланцекомбинат ( русский : Сланцехим , теперь Viru Keemia Grupp) при Главном управлении синтетического жидкого топлива и газа СССР ( Главгазтоппром ). Обе организации управлялись из Москвы. [69]
Новые рудники были открыты в Ахтме (1948 г.), Йыхви (№ 2, 1949 г.), Сомпе (1949 г.), Таммику (1951 г.) и в районе между Кявой и Сомпой (№ 4, 1953 г.). [26] Карьер Кюттейыу был закрыт в 1947 году, а подземный рудник Кюттейыу был объединен с рудником Кивиыли в 1951 году. [70] Шахта Убья была закрыта в 1959 году. [45] После строительства крупной электростанции, работающей на сланце, станции, спрос на горючий сланец увеличился, и, как следствие, были построены новые более крупные шахты: подземные шахты Виру (1965) и Эстония (1972), а также открытые шахты Сиргала (1963), Нарва (1970) и Октообри (1974; позже названные [26] Соответственно , несколько истощенных меньших шахт, таких как Кукрузе (1967), Кява (1972), № 2 (1973), № 4 (1975) и Кивиыли (1987) были закрыты. [26] [71] Шахта «Эстония» стала крупнейшей в мире шахтой по добыче сланца. [72] Благодаря успеху сланцевой энергетики добыча сланца в Эстонии достигла пика в 1980 году, составив 31,35 млн тонн, и в том же году годовая выработка электроэнергии достигла пика в 18,9 ТВт-ч. [27] [73] [74] В последующие два десятилетия отрасль пришла в упадок. Спрос на электроэнергию, вырабатываемую из сланца, снизился после строительства атомных электростанций в РСФСР , в частности Ленинградской АЭС. Электростанция . [73] В конце 1988 года на шахте «Эстония» вспыхнул пожар. Самый крупный подземный пожар в Эстонии, он продолжался 81 день и вызвал серьезное загрязнение грунтовых и поверхностных вод. [75]
Сланцевая промышленность в Кохтла-Ярве и Кивиыли была перестроена. В 1945 году была восстановлена первая туннельная печь, а к концу 1940-х годов были восстановлены четыре туннельные печи, расположенные в Кивиыли и Кохтла-Нымме. Большую часть рабочей силы составляли немецкие военнопленные. [76] В период с 1946 по 1963 год в Кохтла-Ярве было построено 13 реторт типа Кивитер, а в Кивиыли — восемь. [7] В 1947 году на машиностроительном заводе Ильмарине в Таллинне была построена пилотная реторта Галотер . Эта установка, работавшая до 1956 года, была способна перерабатывать 2,5 тонны сланца в день и использовалась для моделирования следующего поколения промышленных реторт. [77] [78] Первые промышленные пилотные реторты типа Galoter были построены в Кивиыли в 1953 и 1963 годах с производительностью 200 и 500 тонн сланца в день соответственно. Первая из этих реторт была закрыта в 1963 году, а вторая — в 1981 году. [7] [77] [79] [80] Нарвский маслозавод , присоединенный к Эстонской электростанции и эксплуатирующий две реторты типа Galoter производительностью 3000 тонн в день, был введен в эксплуатацию в 1980 году. [7] [80] Начатый как пилотный завод, процесс его преобразования в промышленный завод занял около 20 лет. [79]
В 1948 году в Кохтла-Ярве был введен в эксплуатацию завод по производству сланцевого газа, и в течение нескольких десятилетий сланцевый газ использовался в качестве заменителя природного газа в Санкт-Петербурге (тогда известном как Ленинград) и в городах Северной Эстонии. [57] [81] Это был первый случай в истории, когда синтетический газ из сланца использовался в домохозяйствах. [82] Для доставки газа был построен 200-километровый (120 миль) трубопровод от Кохтла-Ярве до Санкт-Петербурга, а затем 150-километровый (93 мили) трубопровод от Кохтла-Ярве до Таллина. [81] В 1950-х годах в Кивиыли проводились неудачные испытания подземной газификации сланца. [1] [83] [84] В 1962 и 1963 годах проводились испытания по превращению сланцевого газа в аммиак ; Однако для промышленного производства сланцевый газ был заменен природным газом. [85] Хотя к 1958 году этот газ стал неэкономичным, добыча продолжалась и даже расширялась. [86] После пика в 1976 году в 597,4 миллиона кубических метров (21,10 × 10 9 куб. футов) [87] добыча сланцевого газа прекратилась в 1987 году. [7] Всего для производства газа работало 276 генераторов. [7]
В 1949 году была введена в эксплуатацию Кохтла-Ярвеская электростанция мощностью 48 МВт — первая электростанция в мире, использовавшая пылевидный сланец в промышленных масштабах. В 1951 году за ней последовала Ахтмеская электростанция мощностью 72,5 МВт. [7] Для обеспечения достаточного электроснабжения Эстонии, Латвии и северо-запада России были построены Балтийская электростанция (1430 МВт) и Эстонская электростанция (1610 МВт), первая из которых была построена в период с 1959 по 1971 год, а вторая — в период с 1969 по 1973 год. [27] Эти станции, известные под общим названием Нарвские электростанции , являются двумя крупнейшими в мире электростанциями, работающими на сланце. [27] [88] В 1988 году московские власти планировали третью электростанцию на сланце в Нарве мощностью 2500 МВт, а также новую шахту в Куремяэ . План, обнародованный во время Фосфоритной войны и Поющей революции , встретил сильное местное сопротивление и так и не был реализован. [58]
В период с 1946 по 1952 год на обогатительной фабрике Силламяэ (ныне Silmet ) из местного граптолитового аргиллита извлекались урановые соединения . [89] [90] [91] Было произведено более 60 тонн урановых соединений (что соответствует 22,5 тоннам элементарного урана). [9] [12] Некоторые источники отмечают, что уран, добытый в Силламяэ, использовался для создания первой советской атомной бомбы ; однако эта информация не подтверждается архивными материалами. [39]
В 1958 году в Кохтла-Ярве был основан научно-исследовательский институт по изучению горючего сланца (ныне отделение Таллиннского технического университета ). [92] В том же году начались предварительные исследования в области химического производства на основе горючего сланца. Целью исследований было изучение потенциала использования горючего сланца в битуме , синтетических строительных материалах, моющих средствах , синтетической коже , синтетических волокнах , пластмассах , красках , мыле , клеях и пестицидах . [93] В период с 1959 по 1985 год из сланцевого кокса , твердого остатка горючего сланца, было произведено 5,275 миллиарда кубических метров (186,3 × 10 9 куб. футов) минеральной ваты . [94] В 1968 году в Кохтла-Ярве был создан филиал Института горного дела им. Скочинского , [40] а в 1984 году в Эстонии был основан научно-технический журнал « Горючий сланец» . [34]
В 1990-х годах, после восстановления независимости Эстонии, страна претерпела реструктуризацию экономики, что привело к краху значительной части сектора тяжелой промышленности. Этот крах привел к снижению потребления электроэнергии и, следовательно, к снижению потребности в сланце, который добывался для ее производства. [13] [57] Экспорт электроэнергии и сланцевого масла на рынки бывшего СССР в значительной степени прекратился. [13] Из-за снижения спроса шахты Таммику и Сомпа закрылись в 1999 году, а шахты в Кохтла и Ахтме — в 2001 году. [71]
В 1995 году государственные производители сланцевого масла в Кохтла-Ярве и Кивиыли были объединены в единую компанию под названием RAS Kiviter. [95] В 1997 году «Кивитер» был приватизирован, а год спустя объявлен о неплатежеспособности. Ее заводы в Кохтла-Ярве и Кивиыли были проданы отдельно, и появились новые производители масла – Viru Keemia Grupp и Kiviõli Keemiatööstus. [13]
В 1995 году правительство Эстонии начало переговоры с американской компанией NRG Energy о создании совместного предприятия на базе Нарвских электростанций, крупнейшего потребителя сланца в Эстонии. В рамках сделки 51% государственных акций в компании по добыче сланца Eesti Põlevkivi были переданы Нарвским электростанциям. [96] Предложенная сделка с NRG Energy встретила сильное общественное и политическое сопротивление и была отменена после того, как NRG Energy не уложилась в сроки, необходимые для обеспечения финансирования проекта. [97] [98] В результате правительство передало оставшиеся у него акции Eesti Põlevkivi государственной компании Eesti Energia, материнской компании Нарвских электростанций, и Eesti Põlevkivi стала дочерней компанией Eesti Energia, полностью принадлежащей ей. [99]
Добыча сланца снова начала расти в начале 21 века. В 2000 году карьеры Вийвиконна, Сиргала и Нарва были объединены в один карьер Нарва. [100] С 2003 года было открыто несколько новых шахт: карьер Пыхья-Кивиыли в 2003 году, карьер Убья в 2005 году и подземный рудник Оямаа в 2010 году. [1] [45] К 2006 году, после 90 лет крупной добычи в Эстонии, общий объем добытого сланца достиг одного миллиарда тонн. [10] [101] Исчерпавший себя карьер Айду был закрыт в 2012 году, а годом позже и подземный рудник Виру. [102] [103]
В 2004 году на Нарвских электростанциях были введены в эксплуатацию два энергоблока с котлами с циркулирующим кипящим слоем . [104] Строительство Аувереской электростанции, расположенной рядом с существующей Эстонской электростанцией, началось в 2012 году. [105] В конце 2012 года Ахтмеская электростанция была закрыта.
В 2008 году Eesti Energia создала совместное предприятие Enefit Outotec Technology с финской технологической компанией Outotec . Целью предприятия была разработка и коммерциализация модифицированного процесса Galoter – процесса Enefit – который бы улучшил существующую технологию за счет использования циркулирующих псевдоожиженных слоев . [106] В 2013 году Enefit Outotec Technology открыла испытательный завод Enefit во Франкфурте . [107] [108]
Kiviõli Keemiatööstus начал испытывать две реторты типа Galoter в 2006 году. [1] Eesti Energia открыла новое поколение установок типа Galoter с использованием технологии Enefit 280 в 2012 году. [109] VKG Oil открыла три новых установки по производству масла типа Galoter под названием Petroter соответственно в декабре 2009 года, в октябре 2014 года и в ноябре 2015 года. [110] [111] [112]
В 2020 году Eesti Energia объявила о плане построить дополнительный завод по производству масла к 2023 году. [113] В то же время она отменила проект по предварительной переработке сланцевого масла, разработанный совместно с Viru Keemia Grupp. [114]
Весной 2021 года правительственная коалиция Партии реформ Эстонии и Центристской партии Эстонии поставила политическую цель в своем коалиционном соглашении прекратить производство сланцевой электроэнергии к 2035 году и использовать сланец во всем энергетическом секторе не позднее 2040 года. [115] Вскоре после этого Eesti Energia объявила, что прекратит сжигать сланец для производства электроэнергии к 2025 году и сжигать сланцевый газ к 2030 году. [116] Она закроет старые заводы по производству сланцевого масла к 2040 году, а на заводах по производству сланцевого масла нового поколения сланец будет заменен пластиковыми отходами. [116] Эстония ведет переговоры с Европейской комиссией о получении поддержки в размере 340 миллионов евро из Фонда справедливого перехода для смягчения последствий перехода сланцевой промышленности. [117] [ требуется обновление ]
Сланцевая промышленность Эстонии является одной из самых развитых в мире. [4] В Национальном плане развития использования сланца на 2016–2030 годы сланец описывается как стратегический ресурс. [3] Эстония — единственная страна в мире, которая использует сланец в качестве основного источника энергии . [118] В 2018 году сланец составлял 72% от общего объема внутреннего производства энергии Эстонии и поставлял 73% от общего объема первичной энергии Эстонии . [119] Около 7300 человек (более 1% от общей рабочей силы Эстонии) были заняты в сланцевой промышленности. [120] Государственный доход от добычи сланца составил около 122 миллионов евро. [121]
Эстония приняла национальный план развития, который ограничивает ежегодную добычу сланца 20 миллионами тонн. [67] При такой скорости добычи извлекаемых запасов хватит на 25–30 лет. [29] В 2019 году было добыто 12,127 миллиона тонн сланца. [67] По состоянию на 2021 год в эксплуатации находятся пять сланцевых шахт: три из них являются открытыми и две — подземными. Шахты принадлежат четырем компаниям. Несколько горнодобывающих компаний подали заявки на получение разрешений на открытие новых шахт. [122] Исторически соотношение подземной и открытой добычи было примерно равным, но пригодных для использования месторождений вблизи поверхности стало меньше. [123]
Подземная шахта Эстонии в Вяйке-Пунгерья , эксплуатируемая Enefit Power, дочерней компанией Eesti Energia, является крупнейшей в мире шахтой по добыче сланца. [72] [124] Другая подземная шахта, эксплуатируемая частной компанией Viru Keemia Grupp, расположена в Оямаа . [125] Обе шахты используют камерно-столбовой метод добычи. [1] [125] Добытый в Оямаа сланец транспортируется на перерабатывающий завод по уникальной 13-километровой (8,1 мили) конвейерной ленте . Хотя в других странах работают аналогичные конвейеры, тот, что в Оямаа, представляет собой необычайно сложную установку, поскольку его путь содержит множество изгибов и крутых поворотов. [126]
Нарвский карьер эксплуатируется компанией Enefit Power, а карьер Пыхья-Кивиыли — частной компанией Kiviõli Keemiatööstus. Оба карьера используют высокоселективную добычу в трех слоях пластов. [1] Нарвский карьер использует технологию, которая включает в себя разрушение как вскрышных пород, так и целевых залежей путем взрывных работ , а затем вскрышную добычу с помощью экскаваторов с относительно большим ковшом (10–35 кубических метров или 350–1240 кубических футов) . [1] Компания подала заявку и получила разрешение на начало добычи сланца в Нарве с использованием технологии подземной добычи длинными забоями . [127] Третий карьер, эксплуатируемый компанией Kunda Nordic Tsement, которая принадлежит немецкой группе HeidelbergCement , находится в Убья. [1]
Enefit Power и VKG Oil планируют совместно открыть новую шахту в Оанду . [122] [ необходим лучший источник ]
В 2020 году 2225 ГВт·ч или 40,3% электроэнергии Эстонии было произведено из сланца, а 748 ГВт·ч или 13,6% было произведено из сланцевого газа, который является побочным продуктом производства сланцевого масла. [128] Доля сланца в производстве электроэнергии Эстонии значительно снизилась за последнее десятилетие, [129] и она должна снизиться еще больше из-за политики Европейского союза в области климата , а также признания страной воздействия на окружающую среду электростанций, работающих на сланце, и необходимости диверсификации национального энергетического баланса. [130] По данным Международного энергетического агентства , Эстония должна принять энергетическую стратегию, чтобы сократить долю сланца в первичном энергоснабжении за счет повышения эффективности электростанций, работающих на сланце, и увеличения использования других источников энергии, таких как возобновляемые источники энергии. [131]
Eesti Energia владеет крупнейшими в мире электростанциями, работающими на сланце (Нарвские электростанции). [132] [ ненадежный источник? ] [5] Рост цен на углерод сделал электроэнергию из сланца менее конкурентоспособной и повлияет на нее еще больше в будущем. [133] В июне 2021 года Eesti Energia объявила, что прекратит сжигать сланец для производства электроэнергии к 2025 году и сжигать сланцевый газ к 2030 году. [116] Правительственная коалиция Эстонии решила, что Эстония прекратит производство электроэнергии из сланца не позднее 2035 года. [117]
Тепло, вырабатываемое когенерацией на Балтийской электростанции, используется для централизованного теплоснабжения Нарвы, третьего по величине города Эстонии с 58 700 жителями (2013 г.). [134] Теплоэлектростанции в Кохтла-Ярве, Силламяэ и Кивиыли сжигают сланец для производства электроэнергии и обеспечения централизованного теплоснабжения близлежащих городов. [135] Помимо сырого сланца, Кохтла-Ярвеская электростанция использует для тех же целей сланцевый газ, побочный продукт производства сланцевого масла. [136]
В 2008 году Эстония была вторым по величине производителем сланцевого масла в мире после Китая. [138] В 2019 году добыча составила 1,173 млн тонн сланцевого масла. [139] Около 99% добытого сланцевого масла было экспортировано. [139] В 2018 году 34% добытого сланца было использовано для производства сланцевого масла. [129]
В Эстонии есть три производителя сланцевого масла. В 2019 году VKG Oil (дочернее предприятие Viru Keemia Grupp) произвела 637 000 тонн сланцевого масла, Enefit Power (дочернее предприятие Eesti Energia) произвела 442 000 тонн, а Kiviõli Keemiatööstus (дочернее предприятие Alexela Energia ) произвела 94 000 тонн. [139] Для добычи сланцевого масла используются два процесса: процесс Kiviter и процесс Galoter. [1] [84] [140] Enefit использует процесс Galoter, в то время как VKG Oil и Kiviõli Keemiatööstus используют оба процесса: Kiviter и Galoter. [140]
Правительственная коалиция Эстонии приняла решение, что Эстония прекратит добычу сланцевой нефти не позднее 2040 года. [117]
Обзор энергетической политики Эстонии до 2023 года, подготовленный Международным энергетическим агентством (МЭА), подчеркивает переход страны на возобновляемые источники энергии , подчеркивая снижение зависимости от горючего сланца и развитие ветроэнергетики, фотоэлектричества (ФЭ) и биомассы . [141] Эстония стремится к климатической нейтральности к 2050 году и 100% возобновляемой электроэнергии к 2030 году. [142]
Добыча и переработка около миллиарда тонн сланца в Эстонии привели к образованию около 360-370 миллионов тонн твердых отходов. Зола сгорания является крупнейшим компонентом (200 миллионов тонн), за ней следуют отходы горнодобывающей промышленности (90 миллионов тонн) и отработанный сланец (в основном полукокс , 70-80 миллионов тонн). [94] [143] Кроме того, около 73 миллионов тонн граптолитового аргиллита в качестве вышележащего месторождения были добыты и сложены в отвалы в процессе добычи фосфоритовой руды недалеко от Маарду в 1964-1991 годах. [9]
Отвалы сланцевых отходов представляют риск самовозгорания из-за остаточного органического содержания. [144] Отходы, особенно полукокс, содержат загрязняющие вещества, включая сульфаты , тяжелые металлы и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), некоторые из которых токсичны и канцерогенны . [145] [146]
В результате десятилетий горнодобывающей деятельности топография региона сланцевого сланца изменилась; это включает в себя больший диапазон высот в пределах разрабатываемой области. [147] Бывшие и нынешние сланцевые шахты занимают около 1% территории Эстонии. [19] Около 500 квадратных километров (190 квадратных миль) или 15% территории Ида-Вирумаа не используются из-за открытых карьеров и свалок отходов; еще 150 квадратных километров (58 квадратных миль) затонули или стали нестабильными из-за подземной добычи. [148] Кучи полукокса около Кохтла-Ярве и Кивиыли занимают более 180–200 гектаров (440–490 акров), а зольные отвалы около Нарвы занимают более 210 гектаров (520 акров). [143] Эти кучи, выступающие из плоского ландшафта, считаются достопримечательностями и памятниками индустриального наследия района . [149]
В пределах добывающей зоны биоразнообразие меньше ; в частности, рекультивированные и восстановленные лесные массивы имеют меньшее биоразнообразие, чем районы, которые подверглись естественной сукцессии . [147]
Поверхностные воды попадают в шахты и накапливаются вместе с грунтовыми водами. Эту воду необходимо откачивать для продолжения добычи. Вода, откачиваемая из шахт, и охлаждающая вода, используемая электростанциями, работающими на сланце, вместе взятые превышают 90% всей воды, используемой в Эстонии. [29] На каждый кубический метр сланца, добытого в Эстонии, из шахт необходимо откачать 14–18 кубических метров (490–640 кубических футов) воды, что составляет около 227 миллионов кубических метров (184 000 акров футов), которые откачиваются из шахт ежегодно. Грунтовые воды составляют 64% воды, откачиваемой из подземных шахт ежегодно, и 24% воды, откачиваемой из открытых карьеров. [29] Это изменяет как циркуляцию, так и качество грунтовых вод, снижает уровень грунтовых вод и сбрасывает шахтные воды в поверхностные водоемы, такие как реки и озера. Добыча полезных ископаемых способствовала снижению уровня воды в 24 из 39 озер в районе озера Куртна . [144] Выброс шахтных вод в окружающую среду изменил естественное движение поверхностных вод. [29] В результате добычи полезных ископаемых грунтовые воды перемещаются в направлении выработок. Подземный водоем протяженностью 220 километров (85 квадратных миль), содержащий более 170 миллионов кубических метров (140 000 акров футов) воды, образовался в восьми заброшенных подземных шахтах: Ахтме, Кохтла, Кукрузе, Кава, Сомпа, Таммику, № 2 и № 4. [71] [150] [151]
Процесс откачки воды из шахт вводит кислород через аэрацию, тем самым окисляя пирит породы. Пирит содержит серу, и одним из последствий его окисления является введение значительного количества сульфатов в шахтную воду. [144] [150] Это оказало негативное влияние на качество воды в пяти озерах в районе озера Куртна. [29] В некоторых озерах уровень сульфатов увеличился в десятки раз по сравнению с периодом до добычи. Взвешенные минеральные вещества в шахтной воде, закачиваемой в эти озера, изменили состав отложений озер. Однако было обнаружено, что это нарушение уменьшается с течением времени; исследования показывают, что сульфаты и железо в шахтной воде уменьшаются до уровней, которые соответствуют стандартам качества питьевой воды, примерно через пять лет после закрытия шахты. [150]
Технологические и сточные воды, используемые при добыче сланцевого масла, содержат фенолы , смолу и ряд других экологически токсичных продуктов. [143] [145] Электростанции используют воду в качестве охлаждающей жидкости и для гидравлической транспортировки сланцевой золы к зольным отвалам. Нарвские электростанции ежегодно используют 1306 миллионов кубических метров (1059000 акров⋅футов) воды из реки Нарва для охлаждения. [29] Для транспортировки золы образующаяся сланцевая зола смешивается с водой в соотношении 1:20, и полученная смесь, известная как «зольная пульпа», закачивается в отвалы. [152] Следовательно, транспортная вода становится сильно щелочной . Общий объем образующейся щелочной воды составляет 19 миллионов кубических метров (15000 акров⋅футов). [153]
Другим источником загрязнения воды являются водные фильтраты из сланцевой золы и отработанного сланца. Около 800 000–1 200 000 кубических метров (650–970 акров футов) токсичного фильтрата из Нарвских шлаковых отвалов ежегодно поступает в реку Нарву и далее в Финский залив . [146] До закрытия старых полукоксовых отвалов в Кохтла-Ярве и Кивиыли дополнительно 500 000 кубических метров (410 акров футов) фильтрата ежегодно попадало через реки Кохтла и Пуртсе в Балтийское море . [143] Токсичность фильтрата в основном обусловлена щелочностью и сульфидами ; фильтрат также включает хлориды , нефтепродукты, тяжелые металлы и ПАУ, которые являются канцерогенами. [143] [146]
Электростанции, работающие на сланце, загрязняют воздух летучей золой и дымовыми газами, такими как углекислый газ (CO2 ) , оксиды азота ( NOx ) , диоксид серы ( SO2 ) и хлористый водород (HCl). Помимо Эстонии, это загрязнение также затрагивает Финляндию и Россию. [154] Ежегодно промышленность выбрасывает в атмосферу около 200 000 тонн летучей золы, включая тяжелые металлы, карбонаты , щелочные оксиды (в основном оксид кальция (CaO)) и вредные органические вещества (включая ПАУ). Около 30% летучей золы составляет CaO, часть которого нейтрализуется атмосферным CO2 . [ 144] Щелочная летучая зола повысила значение pH озерной и болотной воды. Это вызвало вторжение эвтрофных растений в район сланцевой промышленности, что привело к деградации этих водоемов. [155] Другим источником загрязнения воздуха является пыль, которая образуется при отложении сланцевой золы и полукокса. [143]
Согласно исследованию 2001 года, концентрация твердых частиц в летучей золе составляет 39,7 мг на кубический метр. [156] Наиболее опасными являются частицы диаметром менее 2,5 микрометров (9,8 × 10−5 дюймов); эти частицы связаны с ростом смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и преждевременной смерти в Эстонии. [157]
Сжигание сланца выбрасывает в атмосферу больше CO2, чем любое другое первичное топливо. [ 158] [159] Выработка 1 МВт·ч электроэнергии в современных котлах, работающих на сланце, создает 0,9–1 тонну CO2 . [ 160] В 2017 году выбросы парниковых газов, связанные со сланцем, в Эстонии составили 12,9 млн тонн или 69,1% от общего объема выбросов, связанных с энергетикой. Из всех выбросов CO2, связанных с энергетикой , на производство тепла и электроэнергии приходилось 76%. [161] По данным ОЭСР, выбросы CO2 в Эстонии можно было бы сократить на две трети, если бы сланец использовался для производства более легких нефтепродуктов, а не сжигался для выработки электроэнергии. [162]
Различные усилия снизили воздействие отрасли на окружающую среду. Сжигание в кипящем слое генерирует меньше выбросов NOx , SO2 и летучей золы, включая ПАУ, чем более ранние технологии, сжигавшие измельченный сланец. [ 153] [ 160] Рекультивация и лесовозобновление истощенных районов добычи проводятся с 1970-х годов. [163] В 2010–2013 годах был реализован проект стоимостью 38 миллионов евро по экологически безопасному закрытию 86 гектаров (210 акров) отвалов полукокса и золы. [148] В соответствии с директивой Европейского союза по отходам отвалы были покрыты водонепроницаемым материалом, новым верхним слоем почвы и дерном . [164] В Кивиыли 90-метровый (300 футов) отвал полукокса, самый высокий искусственный холм в странах Балтии, был преобразован в горнолыжный центр. [165] Бывший карьер Айду был переоборудован в гребной курс. [166] Часть бывшего карьера Сиргала использовалась как военный полигон . [147]
Исследование воздействия сланцевого сектора на здоровье, проведенное в 2014–2015 годах, показало, что жители региона значительно чаще жаловались на стеснение, длительный кашель, мокроту в легких, хрипы и сердечно-сосудистые заболевания , гипертонию , инсульт , диабет и стенокардию . [167] Исследование также показывает, что уровень рака легких среди мужчин в регионе был выше, чем в среднем по Эстонии. [168]
{{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
Медиа, связанные с сланцем в Эстонии на Wikimedia Commons