System gazoenergetyczny obejmuje powiązane ze sobą funkcjonalnie następujące elementy: - źródła gazu (ujęcia gazu ziemnego, koksownie, gazownie);

Transkrypt

1 Podsystem gazoenergetyczny System gazoenergetyczny obejmuje powiązane ze sobą funkcjonalnie następujące elementy: - źródła gazu (ujęcia gazu ziemnego, koksownie, gazownie); - urządzenia służące do przesyłania gazu (gazociągi, sieci przesyłowe, tłocznie); - urządzenia służące do rozdzielania gazu (stacje redukcyjne, sieci gazowe rozdzielcze). Zalety gazu jako nośnika energii do zaspokajania potrzeb cieplnych przemysłu i ludności: - możliwość uzyskiwania wysokich temperatur, łatwość regulacji i automatyzacji procesu spalania; - większa sprawność kotłów opalanych gazem niż paliwami stałymi; - spalanie prawie bez zanieczyszczania powietrza; - łatwość przesyłania gazu i niskie koszty przesyłu; - możliwość magazynowania dużych ilości gazu. Wady gazu jako nośnika energii: - niebezpieczeństwo wybuchu; - trujące własności niektórych gazów. Zasadnicze parametry charakteryzujące gazy to: - ciśnienie; - wartość opałowa lub ciepło spalania; - temperatura zapłonu; - wilgotność; - gęstość względna; - skład chemiczny. 70

2 Miarą ilości gazu A jest jego objętość przy ciśnieniu i temperaturze określonych w rzeczywistych warunkach [m 3 ] lub w tzw. warunkach normalnych, tj. przy ciśnieniu bezwzględnym 101,325 kpa (760 mmhg) i temperaturze 273,16 K (0 0 C) tzw. normalny metr sześcienny nm 3 (lub Nm 3 ) Mocą znamionową Pn urządzenia gazowego nazywa się ilość gazu, jaką może ono wytwarzać, przesyłać lub przetwarzać w jednostce czasu (m 3 /h, nm 3 /h). Pojęcia mocy osiągalnej, dyspozycyjnej, rezerwowej, czasu użytkowania mocy szczytowej, zainstalowanej itp. są analogiczne jak w systemie elektroenergetycznym. Sposoby uzyskiwania gazów: 1. gaz ziemny (wydobywany ze złóż) o skład chemiczny (Tabl. 1); o sposób przygotowania (oczyszczanie, odazotowanie itp.) 2. gazy sztuczne a) gaz koksowniczy (produkowany w koksowniach hutniczych); b) gaz miejski (produkowany w gazowniach); c) gaz węglowy, wodny, czadnicowy, syntezowy itd. (otrzymywane w wyniku stosowania różnych technologii zgazowania węgla Tabl. 2). Rodzaje systemów gazowniczych istniejących w Polsce: a) podsystem gazu ziemnego wysokometanowego o wartości opałowej 35 MJ/nm 3 ; b) podsystem gazu ziemnego zaazotowanego L s (GZ 35 ciepło spalania 28,8 MJ/m 3 ); 71

3 c) podsystem gazu ziemnego zaazotowanego L w (GZ 41,5 ciepło spalania 32,8 MJ/m 3 ). a. 69% gazu ziemnego wysokometanowego pochodzi z importu, (główne złoża na Podkarpaciu, jedyna w Polsce stacja odazotowania znajduje się w Odolanowie, jej roczna zdolność produkcyjna wynosi 1.2 mld nm 3 gazu wysokometanowego 93% CH4, łączna długość rurociągów km); b. złoża gazu ziemnego zaazotowanego Niż Polski, łączna długość rurociągów km; Rys. 47. Mapa sieci gazociągowej w Polsce Źródło: Biuletyn URE nr 3, 2007 r. - Sprawozdanie z działalności Prezesa URE

4 Tablica 17. Udział poszczególnych paliw gazowych w bilansie Gaz ziemny wysokometanowy 78,7% Gaz ziemny zaazotowany 21,3% Struktura zaopatrzenia gazu w Polsce w 2005 roku Wydobycie krajowe 4 318,2 mln m 3, Import gazu w tym: 9 690,6 mln m 3 kontrakt jamalski 6 340,3 mln m 3 pozostały import (Niemcy, Norwegia, Uzbekistan, kraje środkowoazjatyckie, Czechy) 3 350,3 mln m 3 Łączna ilość gazu w tym: ,4 mln m 3 magazyny gazu 1 404,6 mln m 3 Udział gazu w bilansie paliw pierwotnych Świat 21,7% 2001 Europa 23,9% 2004 Polska 12,6% 2004 Struktura zużycia paliw gazowych w Polsce 2005 r Przemysł 76,3 % Gospodarka bytowo-komunalna 23,7 % 73

5 magazyny gazu 9% inne 0% pozostały import 22% kontrakt "jamalski" 41% wydobycie krajowe 28% Źródło: PGNiG S.A. za Biuletyn URE Nr 3, 2007 r. - Sprawozdanie z działalności Prezesa URE 2006 Rys. 48. Kierunki pochodzenia gazu zużytego w Polsce w 2005 r. Tabela 18. Magazyny gazu w Polsce Nazwa Podziemnego Magazynu Gazu Rodzaj Całkowita pojemność robocza [mln m 3 ] Wierzchowice szczerpane złoże gazu 500,0 Brzeźnica szczerpane złoże gazu 65,0 Strachocina szczerpane złoże gazu 150,0 Swarzów szczerpane złoże gazu 90,0 Husów szczerpane złoże gazu 400,0 Mogilno kawerny 416,7 RAZEM 1 621,7 Źródło: PGNiG S.A. za Biuletyn URE Rok Nr 3, 2006 r. - Sprawozdanie z działalności Prezesa URE

6 Źródło: Natural Gas Consumption in EU 25 in 2006 Eurogas, Bruksela 26 lutego 2007 r. Rys. 49. Wielkość zużycia gazu ziemnego w poszczególnych krajach UE-25 w latach Rys. 50. Typowy wykres dobowego poboru gazu w okręgu przemysłowym Rys. 51. Typowy wykres dobowego poboru gazu w dużym mieście 75

7 Tablica 19 Skład chemiczny gazów ziemnych Wartość opałowa CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 C 4 H 10 N 2 He CO 2 H 2 S % % % % % % % mg/m 3 MJ/nm 3 Skład chemiczny Gaz ziemny wysokometanowy ze złoża: - Tuligłowy 98,50 0,79 0,16 0, ,2 - Przemyśl 98,36 0,57 0,10 0, ,8 - Lubaczów 98,24 0,86 0,10 0, ,9 - Jarosław 98,02 0,81 0,27 0, ,8 Wartości wg kontraktu ,6 Wartości 98,01 0,54 0,26 0,12 rzeczywiste 0, ,9 Import Gaz ziemny zaazotowany ze złoża: - Bogdaj Uciechów 53,73 0,31 0,02 0,00 45,26 0,37 0, ,5 - Wierzchowice 67,87 0,41 0,02 0,00 31,23 0,26 0, ,6 - Załęcze 72,00 0,74 0,05 0,00 26,95 0,14 0, ,4 - Borzęcin 65,68 1,77 0,21 0,02 32,16 0,15 0, ,0 - Grodzisk 80,53 0,58 0,03 0,00 18,45 0,10 0, ,9 - Żuchów 56,48 1,28 0,24 0,03 41,57 0,18 0, ,5 Tablica 20 Własności fizyczne gazów Rodzaj gazu Ciepło spalania Wartość opałowa Min. zapotrzeb. na powietrze do spalania Teoretyczna temperatura spalania MJ/nm 3 MJ/nm 3 nm 3 /nm 3 o C Gazy mocne - ziemny 20,9 39,7 18,8 35,5 9, węglowy 21,7 19,2 4, koksowniczy 19,2 17,1 4, miejski 17,6 15,9 3, Gazy słabe - wodny 11,3 10,2 2, czadnicowy 4,6 6,7 4,5 6,3 0, wielkopiecowy 4,1 4,0 0, syntezowy 11,3 Gaz ciekły - propan ,

8 Schemat dostawy gazu ziemnego: a. Gazociągi: (w Polsce są 3 wysokociśnieniowe układy przesyłowe MPa, łączna długość magistrali przesyłowych km) - wysokiego ciśnienia powyżej 400 kpa; - średniego ciśnienia kpa; - niskiego ciśnienia poniżej 5 kpa. Rys. 52. Schemat dostawy gazu ziemnego 1 ujęcie gazu, 2 punkty zbiorcze, 3 główna stacja zbiorcza, 4 przewód magistralny, 5 układy zaworowe, 6 tłocznie gazu, 7 odgałęzienie magistrali, 8 gazowe stacje redukcyjne, 9 sieci rozdzielcze, 10 przekroczenie rzeki, 11 zbiornik podziemny z tłocznią b. Tłocznie: stosowane w celu likwidacji spadku ciśnienia wywołanego oporami przepływu; stosuje się w nich sprężarki tłokowe napędzane silnikami spalinowymi, gazowymi lub sprężarki wirnikowe napędzane turbinami gazowymi (w Polsce 18). 77

9 c. Stacje redukcyjne: stosowane pomiędzy gazociągami przesyłowymi wysokiego ciśnienia a siecią rozdzielczą średniego, a następnie niskiego ciśnienia. d. Zbiorniki podziemne: stosowane w celu wyrównywania sezonowych zmian zapotrzebowania na gaz (w Polsce znajduje się ich 6 w tym 5 po wyrobiskach i wyeksploatowanych złożach metanu). Wykresy obciążeń: Podział odbiorców gazu w Polsce: 1. odbiorcy limitowani (przemysł) 2. odbiorcy nielimitowani (gospodarka bytowokomunalna) Rys. 53. Zużycie gazu przez odbiorców nielimitowanych (2) i limitowanych (1) 78

10 Sposoby magazynowania gazu: - wykorzystanie pojemności magazynowej gazociągów mających znaczną objętość - instalowanie lokalnych zbiorników naziemnych - magazynowanie gazu w zbiornikach podziemnych Koszty pozyskiwania gazu ziemnego: K = K + K + pgz bg przy czym: K pgz roczne koszty pozyskiwania gazu ziemnego K bg koszty badań geologiczno-poszukiwawczych K zg koszty zagospodarowania odkrytych złóż K eg koszty eksploatacyjne wydobycia K K = 8 zg bg K zg = 0, 2 eg K pgz Koszty wytwarzania gazów sztucznych: Koszty przesyłania i rozdzielania gazu: K = K r + K + pgz n(o)g esg gdzie: K n(o)g koszty budowy gazociągów, tłoczni, stacji redukcyjnych i zbiorników; K eg K ezg K esg koszty eksploatacyjne stałe, proporcjonalne do kosztów budowy gazociągów itd. K esg koszty eksploatacyjne zmienne (koszty energii do napędu sprężarek, koszty strat gazu). 79

11 Perspektywy rozwoju podsystemu gazoenergetycznego: - zwiększenie zużycia gazu w gospodarstwach domowych w zabudowie rozproszonej; - użytkowanie gazu w małych ciepłowniach komunalnych; - użytkowanie w małych ciepłowniach i elektrociepłowniach przemysłowych; - substytucja gazu koksowniczego gazem ziemnym; - budowa elektrowni szczytowych na gaz ziemny; - budowa elektrowni o gazowo-parowych układach cieplnych. W 2007 roku przyjęto Politykę dla przemysłu gazu ziemnego zaproponowaną przez Ministra Gospodarki 1 Głównym celem Polityki dla przemysłu gazowego jest określenie działań zmierzających do podniesienia bezpieczeństwa energetycznego RP oraz rozwój rynku gazu ziemnego w kraju. Polityka ta definiuje następujące cele cząstkowe: 1. Kontraktowe zapewnienie zaspokojenia zapotrzebowania krajowego rynku na gaz ziemny w perspektywie długoletniej. 2. Budowa i rozbudowa infrastruktury umożliwiającej dywersyfikację źródeł i dróg dostaw gazu ziemnego do RP z zapewnieniem nieprzerwanych dostaw do odbiorców. 3. Stworzenie mechanizmu reagowania w sytuacjach kryzysowych. 4. Zabezpieczenie interesów państwa w strategicznych spółkach sektora gazowego marca