WIERTNICTWO NAFTA GAZ TOM 27 ZESZYT 1 2 2010 Maciej Kaliski*, Piotr Janusz**, Adam Szurlej*** PODZIEMNE MAGAZYNY JAKO ELEMENT ZAPEWNIAJ CY CI G OŒÆ DOSTAW GAZU ZIEMNEGO 1. WPROWADZENIE Jednym z elementów zapewniaj¹cym sta³y i stabilny rozwój pañstw i spo³eczeñstw jest dostêp do noœników energii. W chwili obecnej zapewnienie bezpieczeñstwa energetycznego pañstwa, regionu jest równie istotne jak zapewnienie bezpieczeñstwa militarnego. W ostatnim okresie pojêcie bezpieczeñstwa energetycznego jest doœæ czêsto u ywane, czasami mo - na odnieœæ wra enie e jest ono nadu ywane. Bezpieczeñstwo energetyczne w zakresie sektora gazowego zosta³o zdefiniowane zarówno na poziomie krajowym przez poszczególne pañstwa, jak i przez organizacje ponad narodowe. Zgodnie z definicj¹ przyjêt¹ przez Uniê Europejsk¹ bezpieczeñstwo energetyczne nale y rozumieæ jako zdolnoœæ gazowego systemu przesy³owego do zapewnienia ci¹g³ych i niezawodnych dostaw gazu do odbiorców na zasadach ekonomicznych oraz zdolnoœæ do stawiania czo³a przerwom w dostawach gazu ziemnego [4]. Bezpieczeñstwo energetyczne mo na rozpatrywaæ w kilku aspektach, jako [5]: bezpieczeñstwo krótkookresowe (operacyjne) aktualne w czasie bie ¹cym, bezpieczeñstwo sezonowe (taktyczne), planowane i przewidywane na okreœlony sezon, bezpieczeñstwo œredniookresowe, planowane i przewidywane na najbli sze kilka lat, bezpieczeñstwo d³ugookresowe (strategiczne) planowane i przewidywane na dalsze lata. Dzia³ania pañstwa powinny zmierzaæ zarówno do zapewnienia bezpieczeñstwa krótkookresowego, sezonowego, jak i do bezpieczeñstwa d³ugookresowego. Pozytywna ocena analizy stanu bezpieczeñstwa energetycznego w ka dym z wymienionych aspektów pozwala na stwierdzenie, e pañstwo jest bezpieczne pod wzglêdem dostêpu do surowców energetycznych. W dalszej czêœci niniejszego artyku³u zostan¹ przeanalizowane dzia³ania pañstw podejmowane w celu zapewnienia bezpieczeñstwa energetycznego krótkookresowego, sezonowego. Decyduj¹cy wp³yw na te aspekty bezpieczeñstwa w sektorze gazowym ma infrastruktura, a szczególnie podziemne magazyny gazu. * Departament Ropy i Gazu, Ministerstwo Gospodarki, Wydzia³ Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH, Kraków ** Departament Ropy i Gazu, Ministerstwo Gospodarki *** Departament Ropy i Gazu, Ministerstwo Gospodarki, Wydzia³ Energetyki i Paliw AGH, Kraków 193
Bior¹c pod uwagê nierównomiernoœci w zu yciu gazu ziemnego spowodowane wahaniami sezonowymi (okresy wiosna-lato oraz jesieñ-zima) niezbêdne sta³o siê gromadzenie nadwy ek gazu w okresach, kiedy jego zu ycie mala³o (wiosna-lato), aby móc pokryæ jego wzrost w okresach charakteryzuj¹cych siê zwiêkszonym zu yciem (jesieñ-zima). W pocz¹tkowym okresie rozwoju bran y gazowniczej na Œwiecie nadwy ki gazu ziemnego magazynowano w metalowych magazynach naziemnych. Pierwszy tego typu magazyn o pojemnoœci kilkudziesiêciu tysiêcy m 3, maj¹cy na celu magazynowanie gazu dla przemys³u zosta³ wybudowany w okolicach Chicago USA w po³owie XIX wieku [7]. Bior¹c pod uwagê, e magazyny naziemne posiadaj¹ pewne ograniczenia, miêdzy innymi ograniczon¹ pojemnoœæ w stosunku do zapotrzebowania na gaz, oraz koniecznoœæ zapewnienia w³aœciwych warunków bezpieczeñstwa eksploatacji podjêto prace maj¹ce na celu umo liwienie magazynowania wiêkszych iloœci gazu. Wynikiem tych prac by³a koncepcja magazynowania gazu ziemnego w strukturach geologicznych. W 1915 roku w Kanadzie wybudowano pierwszy na Œwiecie podziemny magazyn gazu ziemnego w sczerpanym z³o u. Kolejnym podziemnym magazynem w sczerpanym z³o u by³ PMG Zoar-Erie zbudowany w 1915 1916 r. w pobli u Concord w stanie Nowy Jork USA. Pojemnoœæ ca³kowita tego magazynu wynosi³a 62 mln m 3. Pierwszy PMG w strukturach zawodnionych zosta³ wybudowany tak e w USA w 1946 roku. Magazyn ten zosta³ wybudowany w zawodnionym wyeksploatowanym z³o u gazu ziemnego. Rozwój podziemnego magazynowania gazu w Europie nast¹pi³ w II po³owie XX wieku. Pierwszy PMG w Europie powsta³ w roku 1954 w Polsce PMG Roztoki. By³ to magazyn w sczerpanym z³o u gazu ziemnego. Natomiast w 1956 roku we Francji powsta³ pierwszy w Europie PMG w strukturze zawodnionej [7]. Na rysunku 1 przedstawiono roczny cykl zapotrzebowania na gaz ziemny w Polsce z uwzglêdnieniem PMG. Rys. 1. Cykl zapotrzebowania na gaz ziemny w Polsce z uwzglêdnieniem roli PMG w roku 2009 (opracowanie w³asne na podstawie danych Ministerstwa Gospodarki) 194
2. CHARAKTERYSTYKA PMG Ka dy PMG charakteryzowany jest przez nastêpuj¹ce parametry techniczne: Pojemnoœæ czynna jest to iloœæ gazu jaka jest mo liwa do zat³oczenia do magazynu pomiêdzy minimalnym a maksymalnym ciœnieniem pracy. Pojemnoœæ ta jest mo liwa do odbioru w czasie eksploatacji magazynu. Pojemnoœæ buforowa jest to iloœæ gazu która przez ca³y czas istnienia magazynu znajduje siê w nim. Wielkoœæ pojemnoœci buforowej uwarunkowana jest tym aby w stanie gdy magazyn jest pusty woda z³o owa znajdowa³a siê w bezpiecznej odleg³oœci od systemu odwiertów. Pojemnoœæ ca³kowita jest to suma pojemnoœci czynnej i buforowej. Maksymalne i minimalne ciœnienie pracy. W przypadku podziemnych magazynów w sczerpanych z³o ach wartoœæ maksymalnego ciœnienia pracy jest uwarunkowana pocz¹tkowym ciœnieniem z³o owym. Przyjmuje siê e maksymalne ciœnienie nie powinno przekraczaæ ciœnienia pocz¹tkowego. Natomiast w przypadku pozosta³ych typów magazynów ciœnienie to nie powinno przekraczaæ wytrzyma³oœæ ska³y z³o owej. Wartoœæ ciœnienia minimalnego jest uwarunkowana ciœnieniem odbioru gazu z uwzglêdnieniem spadku ciœnienia na przygotowanie gazu do transportu. Maksymalne natê enie poboru gazu jest to maksymalna iloœæ gazu jak¹ mo na odebraæ z magazynu w jednostce czasu. Maksymalne natê enie poboru okreœlane jest w zale noœci od typu magazynu oraz od parametrów ska³y zbiornikowej. Podziemne magazyny gazu mo na podzieliæ na nastêpuj¹ce rodzaje obiektów [6, 7, 8]: w sczerpanych z³o ach gazu ziemnego lub ropy naftowej, w warstwach wodonoœnych (aquifer), w kawernach solnych lub grotach skalnych, w wyeksploatowanych kopaniach wêgla kamiennego lub soli kamiennej (rys. 2). PMG w sczerpanych z³o ach gazu. Jest to najbardziej rozpowszechniony rodzaj PMG. Spowodowane jest to tym, e sczerpane z³o e gazu posiada na ogó³ przygotowan¹ infrastrukturê zarówno do zat³aczania gazu,jak i do jego odbioru: siatka odwiertów, system przygotowania gazu do transportu. Utworzenie tego typu magazynu wymaga stosunkowo najmniejszych nak³adów. Planuj¹c budowê PMG w sczerpanym z³o u nale y optymalnie wybraæ czas przerwania wydobycia ze z³o a, wybranie tego momentu w sposób w³aœciwy znacznie skraca okres budowy magazynu oraz zmniejsza nak³ady poniesione na budowê. Podczas kolejnych cykli zat³aczania gazu ziemnego do magazynu jego pojemnoœæ porowa (tym samym jego pojemnoœæ czynna) zwiêksza siê a do osi¹gniêcia wartoœci maksymalnych przy okreœlonym ciœnieniu roboczym. Bior¹c pod uwagê, e PMG w sczerpanych z³o- ach pracuj¹ w cyklach rocznych (w ci¹gu roku nastêpuje jeden cykl zat³oczenia i odbioru gazu) czas dochodzenia nowoutworzonych PMG do zak³adanych parametrów eksploatacyjnych wacha siê w granicach od 3 do 5 lat. W tym okresie nastêpuje wypieranie wód z³o owych, które przeniknê³y do z³o a po zakoñczeniu jego eksploatacji, a tak e 195
odbudowywanie pojemnoœci buforowej. Dlatego te niezmiernie wa ne jest wybranie odpowiedniego momentu na zaprzestanie eksploatacji z³o a gazu ziemnego, jeœli w tym w z³o u ma byæ utworzony PMG [6, 7, 8]. PMG w warstwach wodonoœnych. Mo liwoœæ utworzenia podziemnego magazynu gazu ziemnego w warstwie wodonoœnej (aquifer) istnieje tylko wówczas, gdy s¹ spe³nione dwa podstawowe warunki geologiczne: warstwa, do której bêdzie siê wt³aczaæ gaz, jest zbudowana ze ska³ o du ej porowatoœci (piasku, piaskowca); nad warstw¹ porowat¹ znajduje siê nieprzepuszczalny nadk³ad zapobiegaj¹cy ucieczkom magazynowanego gazu. Gaz wt³aczany do warstwy porowatej wypycha z niej wodê, która wraca w miarê póÿniejszego pobierania gazu. Granica zetkniêcia gazu z wod¹ przesuwa siê wiêc, a ruchoma woda zamyka i uszczelnia magazyn (tak e od sp¹gu, czyli dolnej p³aszczyzny ograniczaj¹cej warstwê magazynuj¹c¹). Objêtoœæ gazu, jak¹ mo na maksymalnie zmagazynowaæ, zale y od objêtoœci i porowatoœci warstwy oraz od temperatury i œredniego ciœnienia, pod którym gaz ma byæ magazynowany (ciœnienie zmienia siê podczas wt³aczania czy odbioru gazu). Warstwy wodonoœne posiadaj¹ jeden z niepodwa alnych walorów poziom magazynowy posiada doskona³e w³asnoœci zbiornikowe oraz obiekty te znajduj¹ siê doœæ czêsto w bliskim s¹siedztwie du- ych odbiorców lub du ych miast i aglomeracji miejskich. Struktury zawodnione wymagaj¹ wykonania bardzo du ej iloœci otworów obserwacyjnych i kontrolnych, wymagaj¹ dok³adnych, pracoch³onnych i kosztownych prac zwi¹zanych z badaniem szczelnoœci ca³ego magazyn i nadleg³ych warstw uszczelniaj¹cych, wymagaj¹ opanowania nowych rozwi¹zañ technicznych i technologicznych. Te istotne mankamenty wp³ywaj¹ na ograniczenie wykorzystanie struktur zawodnionych w praktyce przemys³owej, poniewa powa nie zwiêkszaj¹ one koszty budowy magazynu [6, 7, 8]. PMG w kawernach solnych. Magazynowanie gazu ziemnego w tego typu magazynach odbywa siê w kawernach (komorach) wykonanych w z³o u soli. Wy³ugowanie kawern magazynowych na gaz ziemny w z³o u soli kamiennej nie zawsze jest mo liwe. Aby wykonanie kawern by³o mo liwe z³o e powinno spe³niaæ okreœlone warunki geologiczne, w tym odpowiedni¹ formê, wielkoœæ i g³êbokoœæ zalegania oraz sól powinna posiadaæ odpowiedni sk³ad. Niezmiernie istotnym uwarunkowaniem jest równie usytuowanie innych warstw w z³o u i otaczaj¹cym górotworze. Oprócz uwarunkowañ geologicznych licz¹ siê równie uwarunkowania, które mo na zaliczyæ do technologicznych i ekonomicznych. Uruchomienie w okreœlonym z³o u soli magazynu gazu ziemnego nie jest uzasadnione, jeœli z³o e to znajduje siê zbyt daleko od trasy gazoci¹gu magistralnego lub jeœli wystêpuj¹ nadmierne koszty zwi¹zane z zapewnieniem dla instalacji naziemnej magazynu zasilania energi¹ elektryczn¹ oraz wod¹ do celów technologicznych. Technologia eksploatacji podziemnych magazynów gazu ziemnego w z³o ach soli jest z³o ona i specyficzna, praca instalacji naziemnej musi byæ odpowiednio 196
skorelowana z geofizycznymi warunkami pracy komór podziemnych. Ponadto natê enie poboru dobiera siê w taki sposób, aby podczas odbioru gazu nie mog³y zaistnieæ warunki umo liwiaj¹ce osadzanie siê hydratów. Pomimo e przepustowoœæ orurowania odwiertu jest du a, to jednak wykorzystuje siê j¹ tylko czêœciowo w takim stopniu, aby nie zagra a- ³o wytworzenie siê hydratów. Ze wzglêdu na swoj¹ specyfikê magazyny gazu w kawernach solnych charakteryzuj¹ siê znacznie wiêkszymi natê eniami odbioru gazu ni wy ej wymienione typy PMG oraz posiadaj¹ jeden z niepodwa alnych walorów mog¹ spe³niaæ rolê szczytowych magazynów gazu. Ponadto tego typu magazyny kawernowe umo liwiaj¹ uzyskanie du ych pojemnoœci magazynowych przy zajêciu niewielkich powierzchni terenu, kawerny solne s¹ bardzo dyspozycyjne, mo na do nich wielokrotnie w ci¹gu roku zat³aczaæ i odbieraæ gaz, a praktycznie kawerny solne mog¹ byæ uzupe³nieniem dla innych typów PMG. S¹ to istotne czynniki wp³ywaj¹ce na budowê kawernowych PMG. PMG mog¹ s³u yæ do pokrywania krótkotrwa³ych bardzo du ych deficytów gazu (mo liwych np. w razie awarii systemu gazoci¹gów przesy³owych). Potrzebna jest wtedy odpowiednia dyspozycyjnoœæ PMG, tj. mo liwoœæ ³atwego uzyskania bardzo du ego natê- enia odbioru gazu z magazynu. Warunki takie spe³niaj¹ podziemne magazyny gazu w kawernach. Magazyny tego rodzaju mo na równie dostosowaæ do pracy rewersyjnej w krótkich cyklach [6, 7, 8]. PMG w wyrobiskach górniczych. Podziemne magazyny gazu ziemnego s¹ równie (jednak bardzo rzadko) budowane w wyeksploatowanych wyrobiskach górniczych i w tzw. pustkach skalnych. W przypadku tego rodzaju PMG zasadnicze znaczenie ma szczelnoœæ i organizacja sta³ej kontroli szczelnoœci. PMG w wyrobiskach górniczych lub grotach w naturalnym œrodowisku ma bardzo ograniczony zasiêg i pojedyncze tego typu magazyny wystêpuj¹ tylko w niektórych krajach i wykorzystywane s¹ praktycznie lokalnie. W niektórych krajach, gdzie brak jest podanych powy ej obiektów dla magazynowania gazu, prowadzone s¹ eksperymenty i próby wykorzystania ró nego rodzaju grot i komór górskich w strefie przypowierzchniowej. Wewnêtrzna powierzchnia tych komór czy grot górskich jest dodatkowo uszczelniana substancj¹ plastykow¹ lub cienk¹ pow³ok¹ metalow¹. Z wielu powodów takie komory w górach maj¹ cechy zbli one do sztucznych magazynów (np. do metalowych magazynów) i mog¹ byæ zaliczone do podziemnych magazynów gazu, g³ównie z uwagi na brak potrzeby utrzymywania w nich tzw. buforu, a w wielu przypadkach w tego typu PZG gaz buforowy nie wystêpuje. Szczelnoœæ tego typu obiektów jest problematyczna, w zwi¹zku z tym s¹ magazynowane niewielkie iloœci gazu ziemnego przy nieznacznym ciœnieniu [6, 7, 8]. Podziemne magazyny gazu w sczerpanych z³o ach i w warstwach wodonoœnych zalicza siê do obiektów typu porowego i porowo-szczelinowatego, w których decyduj¹c¹ rolê (np. dla wydajnoœci otworów) odgrywaj¹ czynniki i aspekty geologiczne. Najwiêkszym ograniczeniem w obiektach typu porowego w procesie odbioru gazu jest samo z³o e, jednak przy zastosowaniu du ych depresji zbli onych do tzw. granicznych, przy wykorzystaniu walorów budowy geologicznej, specyfiki i optymalnej strefy z³o a mo na uzyskaæ du ¹ wydajnoœæ i du ¹ moc PMG. 197
Rys. 2. Rodzaje podziemnych magazynów gazu [10] Natomiast w podziemnych magazynach gazu w kawernach solnych i w wyrobiskach górniczych istotn¹ rolê odgrywaj¹ aspekty techniczne, poniewa ograniczenie wystêpuje nie po stronie z³o a-kawerny magazynowej czy wyrobiska górniczego lub groty w naturalnym œrodowisku, a w du ym stopniu zale y od ograniczonej mo liwoœci i przepustowoœci wyposa enia odwiertu i instalacji napowierzchniowych. W tych obiektach wystêpuj¹ w zasadzie ograniczenia natury technicznej [6, 7, 8]. PMG odgrywaj¹ wa n¹ rolê w zapewnieniu ci¹g³oœci dostaw gazu w normalnych warunkach (pobory szczytowe lub sezonowe), jak te w wyj¹tkowych i kryzysowych sytuacjach spowodowanych przerwami w dostawach gazu lub okresowym brakiem gazu na rynku. Magazyny gazu stanowi¹ istotn¹ czêœæ systemu gazowniczego w ka dym kraju. Podziemne magazyny gazu ziemnego s¹ ponadto w wielu krajach eksploatowane jako rezerwa strategiczna zabezpieczaj¹ca przed ewentualn¹ niepewnoœci¹ dostaw gazu z importu. O bardzo istotnej roli PMG w zapewnieniu bezpieczeñstwa energetycznego krótkookresowego i sezonowego mo na siê by³o przekonaæ w czasie trwania rosyjsko-ukraiñskiego kryzysu gazowego z pocz¹tku 2009 roku. W czasie trwania tego kryzysu dostawy gazu ziemnego z Rosji do odbiorców europejskich w okresie od 7 do 21 stycznia 2009 roku zosta³y ca³kowicie wstrzymane. Nale y zaznaczyæ, e obecnie g³ównymi odbiorcami rosyjskiego gazu s¹ kraje Unii Europejskiej (szczególnie Niemcy i W³ochy) i Turcja, odbieraj¹ one ponad 68% gazu eksportowanego przez Rosjê. Natomiast ponad 64% rosyjskiego surowca przesy³anego do Europy jest transportowane przez terytorium Ukrainy. Przerwami dostaw gazu do odbiorców europejskich, w skutek kryzysu gazowego rosyjsko-ukraiñskiego, w ró nym stopniu dotkniêtych zosta³o 15 pañstw. Przeciwdzia³anie skutkom kryzysu mo liwe by³o miêdzy innymi dziêki posiadanym, przez pañstwa dotkniête kryzysem, zasobom gazu zgromadzonym w podziemnych magazynach [3]. 198
Omawiaj¹c zagadnienia zwi¹zane z podziemnymi magazynami gazu nale y tak e wspomnieæ o nak³adach inwestycyjnych ponoszonych na budowê PMG, w tabeli 1 zamieszczono wielkoœæ nak³adów inwestycyjnych oraz œredni czas budowy w zale noœci od rodzaju PMG. Natomiast na rysunku 3 przedstawiono podzia³ nak³adów inwestycyjnych na poszczególne etapy prac przy budowie podziemnych magazynów gazu. Tabela 1 Œrednie nak³ady inwestycyjne i œredni okres budowy podziemnych magazynów gazu (opracowanie w³asne na podstawie [11]) Rodzaj PMG Œrednie nak³ady inwestycyjne [euro/m 3 ] Œredni okres budowy [lata] Warstwa wodonoœna 0,7 1 10 12 Wyeksploatowane z³o e 0,6 1 5 8 Kawena solna 0,8 1,2 5 10 Rys. 3. Podzia³ nak³adów inwestycyjnych na poszczególne etapy budowy PMG (opracowanie w³asne na podstawie [9, 11]) W chwili obecnej na Œwiecie eksploatowanych jest 630 podziemnych magazynów gazu o ³¹cznej pojemnoœci czynnej oko³o 352 mld m 3. Wœród obecnie eksploatowanych magazynów najwiêcej zosta³o utworzonych w sczerpanych z³o ach oko³o 470, nastêpnie w warstwach wodonoœnych oko³o 82 PMG oraz w kawernach solnych oko³o 75. Na rysunku 4 przedstawiono procentowy udzia³ poszczególnych typów PMG w obecnie eksploatowanych magazynach. 199
Rys. 4. Udzia³ poszczególnych typów PMG w obecnie eksploatowanych pojemnoœciach magazynowych (opracowanie w³asne na podstawie [2]) W tabeli 2 przedstawiono iloœæ i rodzaje podziemnych magazynów gazu posiadanych przez wybrane kraje. Na uwagê zas³uguje fakt e oko³o 64% z wszystkich PMG obecnie eksploatowanych na œwiecie funkcjonuje w Stanach Zjednoczonych Ameryki Pó³nocnej. Jednak nale y podkreœliæ, e s¹ to stosunkowo niewielkie magazyny gdy ich sumaryczna pojemnoœæ czynna stanowi oko³o 34% PMG obecnie eksploatowanych na Œwiecie. Kolejnym pañstwem posiadaj¹cym znaczne wielkoœci pojemnoœci magazynowych jest Rosja, w jej posiadaniu jest 25 magazynów o ³¹cznej pojemnoœci czynnej 64 mld m 3 co stanowi oko³o 18% ogó³u pojemnoœci obecnie eksploatowanej. Pozosta³a pojemnoœæ czynna obecnie eksploatowana na Œwiecie jest w posiadaniu nastêpuj¹cych pañstw: Ukraina oko³o 9%, Kanada oraz Niemcy po oko³o 5%, Francja oraz W³ochy po oko³o 3%. Nastêpnie Austria, Norwegia, Wielka Brytania oraz Wêgry posiadaj¹ po oko³o 1,2% z tej pojemnoœci. Pozosta³a pojemnoœæ czynna jest w posiadaniu pozosta³ych pañstw, jednak ich udzia³ nie przekracza 1%. Na uwagê zas³uguje fakt, e obok scharakteryzowanych na wstêpie typów podziemnych magazynów gazu do pokrywania szczytowych zapotrzebowañ na ten surowiec stosowany jest gaz ziemny w formie skroplonej (Liquefied Natural Gas). Istniej¹ce obecnie instalacje do regazyfikacji gazu skroplonego s³u ¹ miêdzy do pokrywania szczytowego czy te sezonowego wzrostu zapotrzebowana na gaz. W tabeli 3 przedstawiono wielkoœæ pokrycia rocznego zapotrzebowania na gaz w wybranych krajach przez gaz zgromadzony w PMG bêd¹cych we w³adaniu tych pañstw. 200
Tabela 2 Liczba i rodzaje podziemnych magazynów gazu posiadanych przez wybrane kraje (opracowanie w³asne na podstawie [2]) Kraj PMG w sczerpanych z³o ach gazu PMG w warstwie wodonoœnej PMG w kawernach solnych PMG w wyrobiskach górniczych PMG w grocie skalnej LNG SUMA ¹czna pojemnoœæ czynna [mln m 3 ] Austria 7 7 4 249 Belgia 1 1 2 655 Dania 1 1 2 1001 Francja 12 3 15 12 142 Niemcy 15 9 21 1 46 19 866 W³ochy 12 12 12 870 otwa 1 1 2300 Norwegia 3 1 4 5078 Hiszpania 3 3 2726 Szwecja 1 1 9 Turcja 3 1 4 3035 Wielka Brytania 2 3 1 6 4523 Bu³garia 1 1 350 Chorwacja 1 1 550 Czechy 5 1 1 7 2501 Wêgry 5 5 4190 Irlandia 1 1 198 Polska 5 1 6 1660 Portugalia 1 1 124 Rumunia 1 1 3162 Serbia 1 1 50 S³owacja 1 1 2770 Bia³oruœ 2 2 Rosja 17 8 25 64 000 Australia 4 1 5 1309 Ukraina 11 2 13 32 130 Kanada 15 2 3 20 19 157 USA 326 43 34 403 119 220 SUMA 441 77 69 1 4 4 596 319 825 201
Tabela 3 Mo liwoœæ pokrycia rocznego zapotrzebowania na gaz ziemny przez podziemne magazyny gazu [%] (opracowanie w³asne na podstawie [1, 2]) Kraj 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 otwa 112,20 112,20 112,20 112,20 112,20 112,20 112,20 112,20 112,20 S³owacja 41,08 39,71 42,15 43,49 44,92 41,52 45,67 45,61 48,60 Austria 34,81 32,79 35,53 32,13 29,68 28,20 30,31 46,06 44,73 Wêgry 29,72 27,65 28,31 25,61 26,00 25,37 27,56 31,83 34,92 Czechy 24,66 23,13 23,67 25,11 24,67 23,80 24,57 27,20 28,75 Francja 26,42 25,16 25,90 24,94 24,27 23,58 24,49 25,41 27,47 Niemcy 23,34 23,04 22,80 22,86 22,04 21,97 21,95 23,09 24,23 Rumunia 4,91 9,45 11,70 13,66 17,17 21,50 20,41 22,94 21,81 Dania 16,53 15,88 13,73 13,46 14,62 16,20 16,47 16,52 21,76 Kanada 18,52 19,48 19,47 18,25 18,54 17,97 19,71 19,69 19,16 USA 16,70 17,76 17,22 17,79 17,93 18,31 18,75 17,94 18,14 W³ochy 19,64 19,61 19,73 17,90 17,24 16,17 17,12 16,58 16,56 Australia 6,16 5,74 5,84 5,84 5,74 5,98 5,45 5,26 13,78 Holandia 6,35 6,20 6,23 6,20 6,06 6,31 6,50 6,70 13,16 Polska 10,81 10,91 13,04 15,31 13,09 13,20 12,06 12,72 11,94 Bu³garia 6,06 6,67 18,52 19,64 19,64 13,23 15,69 18,18 10,61 Turcja 10,92 9,09 7,24 5,95 9,95 8,65 8,43 Hiszpania 7,54 7,77 6,80 8,99 7,74 7,30 7,02 6,74 6,99 Wielka Brytania 3,69 3,76 3,83 3,77 3,68 3,97 4,84 4,80 4,82 Irlandia 4,13 3,96 Belgia 4,78 4,88 4,30 3,98 3,85 3,95 3,74 3,88 3,85 Portugalia 3,19 2,70 Analizuj¹c informacje zawarte w tabeli 3, nale y mieæ na uwadze kierunki dostaw gazu ziemnego do poszczególnych pañstw. Kraje takie jak: otwa, S³owacja, Austria, Wêgry, Czechy, Francja posiadaj¹ pojemnoœci magazynowe, które pozwalaj¹ im na pokrycie od 27% do 48% rocznego zu ycia gazu, wyj¹tkiem tutaj jest otwa, która z posiadanych pojemnoœci magazynowych mo e pokryæ ponad roczne zapotrzebowanie na gaz. aden z wymienionych krajów nie posiada krajowego wydobycia gazu, a ich g³ównym dostawc¹ b³êkitnego paliwa jest Rosja. Wyj¹tkiem w tej grupie jest Francja, która posiada 6 dostawców gazy ziemnego dostarczanego gazoci¹gami, przy czym udzia³ najwiêkszego dostawcy nie przekracza 45%. Do Francji realizowane s¹ tak e dostawy gazy w formie LNG. Kolejn¹ grup¹ krajów, która pomimo zdywersyfikowania Ÿróde³ dostaw gazu ziemnego lub posiada- 202
nia w³asnego wydobycia tego surowca posiada znacz¹ce pojemnoœci PMG pozwalaj¹ce na pokrycie od 24% do13% rocznego zapotrzebowania na gaz jest: Niemcy 15% rocznego zu ycia gazu pochodzi z wydobycia w³asnego pozosta³a iloœæ jest dostarczana przez 5 dostawców przy czym udzia³ najwiêkszego wynosi ok. 45% w rocznym zu yciu, Rumunia oko³o 80% rocznego zu ycia pochodzi z wydobycia w³asnego, Dania, Kanada, Australia, Holandia wydobycie w³asne pokrywa ca³oœæ rocznego zapotrzebowania na gaz, nadwy ki s¹ eksportowane, USA oko³o 88% rocznego zu ycia pochodzi z wydobycia w³asnego, pozosta³a iloœæ jest importowana z Kanady, W³ochy oko³o 10% rocznego zu ycia pochodzi z w³asnego wydobycia, pozosta³a wielkoœæ jest dostarczana przez 5 dostawców, przy czym udzia³ najwiêkszego (Rosji) nie przekracza 45% rocznego zu ycia. Do trzeciej grupy krajów które posiadaj¹ najmniejsze pojemnoœæ PMG nale ¹: Polska, Bu³garia, Turcja, Hiszpania, Irlandia, Belgia, Portugalia. Nale y zaznaczyæ ze Hiszpania i Portugalia posiadaj¹ terminale do odbioru LNG, dziêki którym pokrywaj¹ odpowiednio oko³o 75% i oko³o 56% rocznego zapotrzebowania na gaz. W przypadku Polski i Bu³garii PMG pozwalaj¹ na pokrycie oko³o 11% rocznego zapotrzebowania na gaz, natomiast w przypadku Turcji wielkoœæ ta wynosi oko³o 8%. Nale y zaznaczyæ e g³ównym dostawc¹ gazu do Polski oraz Turcji jest Rosja, natomiast w przypadku Bu³garii jest ona jedynym dostawc¹. Rys. 5. Zale noœæ pomiêdzy pojemnoœci¹ czynn¹ PMG oraz maksymalnym natê eniem odbioru gazu z PMG (opracowanie w³asne na podstawie [2]) 203
Jak wspomniano na wstêpie, ka dy z PMG jest charakteryzowany przez okreœlone parametry techniczne. Przy czym decyduj¹cy wp³yw na eksploatacje magazynu oraz wp³yw na zapewnienie bezpieczeñstwa krótkookresowego i sezonowego posiadaj¹ nastêpuj¹ce parametry techniczne: pojemnoœæ czynna, maksymalne natê enie poboru. W zale noœci od wielkoœci tych parametrów uzale nione jest, w jakiej wielkoœæ gaz z PMG mo e pokrywaæ dobowe zapotrzebowanie oraz jak d³ugo PMG mo e uzupe³niaæ dostawy gazu. Na rysunku 5 przedstawiono korelacje wymienionych parametrów w istniej¹cych magazynach. Z rysunku tego wynika, e najlepsz¹ charakterystykê techniczn¹ posiadaj¹ PMG zlokalizowane w: USA, Niemczech, Kanadzie, W³oszech, Francji, Holandii. 3. PODSUMOWANIE Maj¹c na uwadze zapewnienie bezpieczeñstwa energetycznego, w krótkim okresie nale y d¹ yæ do posiadania jak najwiêkszych, uzasadnionych ekonomicznie, pojemnoœci magazynowych. O roli podziemnych magazynów gazu w zapewnieniu ci¹g³oœci dostaw gazu mo na siê by³o przekonaæ podczas kryzysu gazowego rosyjsko-ukraiñskiego na pocz¹tku 2009 roku, kiedy to dostawy rosyjskiego gazu przesy³anego do odbiorców europejskich zosta³y wstrzymane na 14 dni. Warto podkreœliæ, e w tamtym okresie do grona pañstw, które praktycznie nie ucierpia³y, nale y zaliczyæ Ukrainê. W tym czasie pokrycie brakuj¹cych iloœæ gazu nastêpowa³o g³ównie z rezerw gazu zgromadzonych w PMG. Z przeprowadzonej analizy wynika, e jednym z elementów zapewnienia bezpieczeñstwa energetycznego kraju, obok zdywersyfikowania Ÿróde³ i kierunków dostaw gazu jest zapewnienie ci¹g³oœci jego dostaw na wypadek przerw w dostawach lub awarii sieci przesy³owej. Doskona³ym sposobem na przeciwdzia³anie takim zdarzeniom s¹ rezerwy gazy zgromadzone w PMG. Potwierdzeniem tego s¹ kraje, takie jak Niemcy, Francja, W³ochy, Rumunia, które pomimo to, e posiadaj¹ zró nicowane Ÿród³a i kierunki dostaw gazu b¹dÿ znacz¹ce wydobycie w³asne tego surowca, maj¹ równie znacz¹ce pojemnoœci magazynowe pozwalaj¹ce na minimalizacjê ryzyka zwi¹zanego z przerwami dostaw b³êkitnego paliwa. Rozwa aj¹c budowê b¹dÿ rozbudowê pojemnoœci magazynowych, nale y mieæ na uwadze, e bardzo istotnym elementem z punktu zapewnienia ci¹g³oœci dostaw jest nie tylko wielkoœæ pojemnoœci roboczej PMG, ale tak e mo liwoœæ odbioru tego gazu w jak najkrótszym czasie. LITERATURA [1] BP 2009: BP Statistical Review of World Energy. www.bp.com [2] International Energy Agency Natural Gas Information 2000 2009 204
[3] Kaliski M., Szurlej A., Janusz P.: Wp³yw kryzysu gazowego rosyjsko ukraiñskiego z pocz¹tku 2009 r. na rynek gazu ziemnego w Polsce. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, nr 7 8, 2 5, 2009 [4] Kaliski M., Szurlej A., Janusz P.: Kryzys gazowy rosyjsko-ukraiñski z pocz¹tku 2009 roku: geneza-przebieg-skutki. Konferencja Marketing w gazownictwie, Zakopane, czerwiec 2009 [5] Kaliski M., Staœko D.: Bezpieczeñstwo energetyczne w gospodarce paliwowej Polski. Studia Rozprawy Monografie nr 138, Wydawnictwo IGSMiE PAN, Kraków 2006 [6] Kidybiñski A., Siemek J.: Podziemne magazyny gazu w zaniechanych kopalniach wêgla. G³ówny Instytut Górnictwa, Katowice 2006 [7] Micha³owski W.S., Trzop S.: Ruroci¹gi dalekiego zasiêgu. Wydawnictwo Odyssseum, Warszawa 2006 (wydanie V zmienione i rozszerzone) [8] Molenda J.: Gaz ziemny, paliwo i surowiec. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne (wydanie trzecie uzupe³nione) [9] Ramboll: Study on natural gas storage in the EU-Raport. PaŸdziernik 2008 [10] Materia³y z konferencji Underground Storage of Natural Gas Today and Tomorrow 28 31 maja 2007 Kraków (prezentacja F. Verga, Politecnico di Torino IMPROVING PERFORMANCES BY INJECTING ABOVE INITIAL PRESSURE) [11] Study of Underground Gas Storage in Europe and Central Asia Working Party on Gas, Geneva, 19 stycznia 2010 205