Přejít k hlavnímu obsahu

Distribuce zemního plynu - 1. část

Zemní plyn od těžby po dálkovou přepravu

V první části našeho příspěvku věnovaném zemnímu plynu bychom vás chtěli seznámit s distribucí zemního plynu od těžby až k dodávce do distribuční soustavy E.ON Distribuce. V následujícím pokračování se budeme podrobněji věnovat tomu, jak doputuje zemní plyn touto soustavou až k vám, k jednotlivým odběratelům.

 

Zemní plyn od těžby po dálkovou přepravu

Začněme pěkně od začátku. Kde se ten zemní plyn vlastně vzal?

1. Vznik a výskyt ložisek plynu

Zemní plyn spolu s ropou a uhlím patří mezi fosilní paliva, která lze mimo jiné charakterizovat jako neobnovitelné zdroje, u nichž je nejuznávanější teorií jejich vzniku organická teorie. Ta spočívá na předpokladu, že tato paliva byla vytvořena rozkladem živočišných a rostlinných zbytků.

Zemní plyn naftový je zpravidla uložen v pórovitých horninách ohraničených nepropustnými vrstvami a vodou, kde se jako specificky lehčí látka nahromadil v průběhu tisíců let nad vrstvami ropy nebo vody. Zemní plyn se těží vrty vedenými přímo do pórovitých vrstev ložisek, která se nacházejí většinou v hloubce do 3 km pod povrchem Země. Plyn se však těží i z daleko větších hloubek, až kolem 8 km. Zemní plyn se těží jak z ložisek na pevnině (Rusko, Alžírsko, Nizozemsko), tak z ložisek, která se nacházejí pod mořským dnem (např. v Severním moři).

2. Těžba plynových ložisek

Každé nalezené ložisko, než se z něj začne těžit, musí se nejprve podrobit složitému procesu od zjištění složení plynu, množství zásob až po ekonomické zhodnocení celého procesu. Pokud vše vyjde v těch správných číslech, začne se se samotnou těžbou.

3. Úpravárenský závod

Vytěžený zemní plyn je nutno před jeho dálkovou dopravou upravit na takovou kvalitu, aby ho bylo možné bez dalších úprav komerčně využívat. Technologie čištění je závislá na složení plynu. Zemní plyn se často těží z ložisek společně s ropou, takže obsahuje vysoké podíly vyšších uhlovodíků. Dále zemní plyn zpravidla obsahuje látky, které by mohly negativně působit na distribuční systémy. Jsou to v prvé řadě voda a sirné látky, které by mohly způsobovat korozi zařízení. Vysoký obsah vlhkosti může být příčinou ucpávání plynovodů, protože s metanem může voda za určitého tlaku a teploty tvořit pevné hydráty. Vytěžený zemní plyn dále obsahuje prach, který by mohl být příčinou poruch kompresorových nebo regulačních stanic. Každý zemní plyn se po těžbě suší a zbavuje pevných částic (prachu), případně se odstraňují vyšší uhlovodíky a sirné látky, pokud jsou přítomny.

4. Dálková přeprava

Po provedení správného vyčištění se plyn vydává na dlouhou cestu ke spotřebiteli. Dálková přeprava zemního plynu je díky vzdálenostem mezi místem těžby a místem konečné spotřeby ekonomicky nejnáročnějším článkem přepravy plynu. Zemní plyn je možné přepravovat dvěma základními způsoby: buď potrubím v jeho plynné fázi nebo ve formě zkapalněného zemního plynu (pod zkratkou LNG), který se poté přepravuje pomocí lodní přepravy ve speciálních tankerech do přístavů s přijímacími terminály.

Potrubní přeprava

V dnešní době je Evropa protkána hustou sítí mezinárodních plynovodů a jejich délka neustále roste. Provozní tlaky dosahují u nejnovějších plynovodů až 100 barů (10 MPa) a průměry plynovodů často přesahují 1 m. Dálkové plynovody mohou být vedeny nejen po souši, ale také mohou být položeny na mořském dně. Tímto způsobem je např. dodáván na evropský kontinent zemní plyn z oblasti Severního moře a Afriky.

Přeprava tankery

Přeprava tankery je využívána pro přepravu zemního plynu přes moře na větší vzdálenosti. Zemní plyn se v plynné fázi dovede do zkapalňovací stanice, kde se nechá zkapalnit určitým procesem a po té se zkapalněný přečerpá do tankeru. Důvod, proč se přepravuje zemní plyn v kapalné fázi, je samozřejmě ekonomický, protože LNG má oproti CNG 3x menší objem a oproti plynné fázi až 600x, z tohoto důvodu se převeze větší množství plynu. Při atmosférickém tlaku má kapalný plyn teplotu -161 °C. V cílovém terminálu se přečerpá do zásobníků, ze kterých se postupně odpařuje a dodává se do plynovodní sítě nebo se rovnou LNG nakládá do přepravních kontejnerů, které mohou být přepravovány buď kamionovou nebo železniční dopravou a odváží se do plnicích LNG stanic nebo ke konečnému spotřebiteli.

Zemní plyn v kapalné fázi má jistě svoji budoucnost a jistě o něm v nejbližší době uslyšíme, především jako o palivu pro kamionovou dopravu.

5. Kompresní stanice

Aby měl plyn dostatečný tlak pro další přepravu, je stlačován v tzv. kompresních stanicích. V dálkové dopravě plynu jde o kompresi velkých množství plynu s malým kompresním poměrem, a tudíž jsou zde pro kompresi plynu v kompresních stanicích prakticky výhradně použity radiální turbokompresory. Tento proces vypadá na první pohled velmi jednoduchý, ale skrývá se za ním velmi náročné plánování s mnoha výpočty. V dnešní době máme na vše nezbytnou výpočetní techniku a především k dispozici moderní SW. Do výpočtů můžeme zahrnout dynamiku soustavy v čase a lze velmi dobře nasimulovat chování tlaku plynu v potrubí mezi jednotlivými kompresními stanicemi. Samozřejmě hlavním úkolem fungování kompresních stanic je jejich využívání jako aktivního regulačního prvku dopravního systému a dopravy plynu s minimální spotřebou energie.

Na území České republiky se na tranzitním plynovodu společnosti NET4GAS nacházejí kompresní stanice v Břeclavi, Kouřimi, Veselí nad Lužnicí a Kraslicích.

6. Podzemní zásobník

Důležitou součástí plynárenského systému jsou podzemní zásobníky plynu. Dodávky zemního plynu od producentů totiž v průběhu roku jen nepatrně kolísají, neboť dálkové plynovody jsou dimenzovány tak, aby byly z ekonomických důvodů vytíženy rovnoměrně po celý rok. Jelikož je zemní plyn využíván hlavně pro vytápění, je jeho spotřeba v zimě podstatně vyšší než v létě.

Nejschůdnější a také nejlevnější variantou řešení této disproporce je podzemní uskladňování plynu v létě, kdy je ho přebytek, pro zimní zvýšené potřeby. Plynárenská společnost může také nakupovat od producentů vyšší množství plynu v zimě, ale pravděpodobně s výrazně vyšší cenou a pouze do určitého objemu podle přepravní kapacity dálkových plynovodů.

Podzemní zásobníky lze rozdělit podle způsobu jejich využívání do dvou skupin.

Sezónní zásobníky

Jsou zásobníky, které se v průběhu léta plní a ze kterých je v zimním období plyn dodáván do sítě. Tyto zásobníky mají velkou uskladňovací kapacitu, ale menší denní výkon.

Špičkové zásobníky 

Slouží ke krytí spotřeby zemního plynu v krátkých obdobích, kdy je nutné do sítě dodat velké množství plynu v krátkém časovém období. Na rozdíl od sezónních zásobníků lze tyto zásobníky během zimního období znovu doplnit na maximální kapacitu

Typy podzemních zásobníků plynu

Podzemní zásobníky zemního plynu se rozdělují do dvou základních typů:

Porézní zásobníky

Jsou to většinou vytěžená ložiska ropy nebo zemního plynu. Plyn se skladuje v drobných pórech a trhlinách v pevných, ale porézních a propustných horninách. Místo v ložisku, které se uvolnilo vytěžením ropy nebo zemního plynu, je tak možné opět využít pro skladování plynu.

Dalším, méně častým typem porézních zásobníků, jsou aquifery. Jedná se vlastně o horniny, které plní roli přirozených vodních rezervoárů vhodných pro uskladňování plynu. Umělým odtlačením vody do nižších úrovní vodonosné vrstvy vznikne prostor pro uskladňování.

Kavernové zásobníky

Kavernové zásobníky jsou dutiny, které byly uměle vytvořeny. Může se jednat o solné kaverny nebo o opuštěné uhelné či jiné doly, případně o prostory vytvořené přímo pro uskladňování plynu (příkladem je zásobník Háje). Výhodou těchto zásobníků je především snadné řízení toku plynu a jejich vysoký vtláčecí a těžební výkon.

7. Vnitrostátní přeprava

Ze systému dálkové přepravy se zemní plyn přes předávací stanice dostává do systému vnitrostátní přepravy. A o tom vás budeme informovat ve 2. části našeho povídání o distribuci zemního plynu.

 

Další část si můžete přečíst v článku Distribuční soustava zemního plynu

Distribuční síť - plyn

Zde si můžete prohlédnout znázornění toku plynu od těžby po spotřebu včetně toho, co všechno musí absolvovat, než se ke konečnému spotřebiteli dostane.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zemní plyn - doprava LNG