Plynárenství - Dodávka energie

Po zpracování či vyrobení plynu je potřeba jej přiblížit ke spotřebitelům. Těmi jsou elektrárny, průmyslové podniky a malospotřebitelé, tedy domácnosti. Přeprava plynu je v některých ohledech jednodušší, nežli je tomu u elektřiny – lze jej přepravovat v cisternách a tankerech a relativně snadno jde skladovat v zásobnících. Na druhou stranu je nevýhodou, že zdroje plynu (především zemního) nejsou všude, takže je třeba jej přepravovat na velké vzdálenosti.

Cesty plynu vedou skrze:

Dodávka plynu je dále ovlivněna:

Dálková přeprava

Přeprava plynu na velké vzdálenosti je možná dvěma způsoby – plynovodem nebo v uzavřených tankerech, podobně jako je tomu u ropy. Přeprava plynovody je jednodušší a méně nákladná, ovšem plynovody je nejprve třeba postavit. O poznání dražší tankerová přeprava má naopak tu výhodu, že plyn lze dodat na jakékoliv místo. Dodávky plynu tak je možné zajistit i tam, kde by nebylo efektivní stavět plynovod.

Plynovody

Dálkové (tranzitní) plynovody jsou tvořeny ocelovým nebo měděným potrubím o vnitřním průměru 800-1400mm. Aby plyn potrubím proudil, musí mít určitý tlak. Ten se v tranzitních plynovodech pohybuje mezi 6,1-10MPa. O požadovaný tlak se starají kompresní stanice, které jsou vybudovány zhruba na každých 100km plynovodů.

 V místech kde přechází plynovod hranice, jsou tzv. předávací stanice. V těch je kontrolováno množství a kvalita přepravovaného plynu. Z dálkových plynovodů se odebírá plyn do vnitrostátních plynovodů a plynárenské soustavy, také za pomoci předávacích stanic. Zde se tlak snižuje na 4-6,1MPa a vnitřní průměr potrubí se zužuje na 80-700mm.

Rozdělení plynovodů podle tlaku:

  • nízký tlak (NTL) – max. 5kPa – pouze zde je možné polyethylenové potrubí
  • střední tlak (STL) – 5kPa-0,4MPa
  • vysoký tlak (VTL) – 0,4-4MPa
  • velmi vysoký tlak (VVTL) – 4-10MPa

Většina plynovodů vede v podzemí. Nad zemí se staví v místech, kde by bylo podzemní umístění neekonomické nebo tam, kde je zapotřebí mít k potrubí přístup. Ocelové i měděné potrubí se spojuje svařováním. Sváry jsou pečlivě kontrolovány, a to nejen senzoricky, ale také pomocí rentgenu či ultrazvuku. Na kvalitě spojů závisí snížení ztrát a rizika havárie.

Přeprava tankery

Pro tankerovou přepravu se zemní plyn zkapalňuje, čímž se zmenší jeho objem zhruba 600krát. Následně je přečerpán do tankerů, jejichž kapacita se pohybuje v řádech sta tisíců m3. Nevýhodou zkapalnění je jeho energetická náročnost, při které se spotřebuje 10-15% zkapalňovaného plynu, nebo ekvivalent jiného zdroje energie. Po přepravení na místo určení je kapalina často převedena zpět do plynného stavu a následně distribuována.

Plynárenská soustava

Plynárenská soustava je tvořena výše zmíněnými plynovody, předávacími stanicemi, kompresními stanicemi, regulačními stanicemi a zařízeními určenými k úpravě a čištění plynu. Pro účely zásobování spotřebitelů v ČR je plyn odebíraný z tranzitních plynovodů, které dále pokračují do dalších států. Plynárenskou soustavu v ČR provozuje výhradně společnost NET4GAS. Ta dopravuje plyn pomocí plynovodů z Ruska a Norska do distribučních systémů regionálních distributorů.

Cesta plynu od výroby ke spotřebiteli:

  • výroba plynu či obchodník
  • přepravní soustava
  • regionální distribuční soustava
  • lokální distribuční soustava
  • oprávněný zákazník

Závěrečná cesta ke spotřebiteli

Regionální distributoři předávají plyn odběratelům. Někteří čerpají plyn přímo z vysokotlakých plynovodů (velkoodběratelé). Do domácností přivádějí plyn plynovody s nízkým tlakem a vnitřním průměrem max. 80mm. Lokální rozvody plynu mohou být i středotlaké. Spotřebitelé pak musejí být vybaveni vlastními regulátory, které sníží tlak pro potřeby spotřebičů. Středotlaké rozvody mají výhodu v tom, že zvyšují kapacitu sítí.

Uskladňování plynu

Pro tuzemské plynárenství je typický značný rozdíl mezi spotřebou v zimních a letních měsících, který se dlouhodobě pohybuje v poměru 4 až 5 ku 1 viz. přehled spotřeb jednotlivých kategorií zákazníků v průběhu kalendářního roku. Ještě vyšší poměr 7 až 8 ku 1 se projevuje i mezi minimálním a maximálním dnem v průběhu roku. Pro řešení této situace jsou velice důležité tzv. zdroje flexibility, z nichž nejvýznamnější jsou v našich podmínkách podzemní zásobníky plynu.

Podzemní zásobníky plynu lze z hlediska účelu jejich využití rozdělit na dvě základní skupiny. První skupinou jsou sezónní zásobníky, které slouží k vyrovnávání rozdílů mezi  spotřebou v letních a zimních měsících. V letních měsících se do nich vtláči nespotřebovaný plyn, který se v měsících, kdy dodávka od dodavatelů nestačí, postupně odtěžuje a dodává do plynárenské soustavy. Druhou skupinu tvoří špičkové zásobníky, které slouží zejména pro krytí spotřeby zemního plynu v několika dnech s maximální spotřebou nebo k vyrovnávání výkyvů v krátkém časovém období. Uvedené zásobníky se vyznačují, ve srovnání se sezónními zásobníky, spíše nižší skladovací kapacitou, ale naopak disponují velkým denním těžebním výkonem. Výhodou špičkových zásobníků je, že je možné je v průběhu topné sezóny v období nižší spotřeby znovu doplnit na maximální uskladňovací kapacitu.

Z hlediska geologického charakteru lze podzemní zásobníky plynu rozdělit rovněž na dvě skupiny. První skupinou jsou zásobníky vytvořené v porézním a puklinovém prostředí. Nejčastěji se jedná o vytěžená ložiska ropy, vytěžená ložiska plynu či aquiferové zásobníky. Druhou skupinou jsou pak zásobníky vytvořené v neporézním prostředí. Zde se nejčastěji jedná o prostory pro uskladnění v solných kavernách, důlních prostorech a ve světě existují i vhodné kaverny vzniklé jadernými výbuchy. V České republice výrazně převažují zásobníky prvního typu, tj. zásobníky vytvořené v porézním a puklinovém prostředí.

V zahraničí se v některých případech můžeme setkat i se skladováním zemního plynu v jeho zkapalněné formě (LNG - Liquefied Natural Gas). K tomu jsou využívány nadzemní, podzemní nebo částečně v zemi zapuštěné  zásobníky, v nichž je zkapalněný  zemní plyn skladován při atmosferickém  tlaku a velmi nízké teplotě – 160 °C.  V České republice sice v minulosti již proběhly úvahy nad možným zřízením a využíváním i takovýchto zásobníků. Byly ovšem vždy maximálně na úrovni studie proveditelnosti, kde se ukázala především vysoká provozně ekonomická náročnost. Proto až doposud se na území České republiky s žádným podobným zařízením setkat nemůžeme.

Podzemní zásobníky plynu

První tuzemský podzemní zásobník plynu v Lobodicích  byl uveden do provozu v roce 1965. V té době byl využíván pro skladování svítiplynu. Ve zmodernizované podobě funguje dodnes. V  současnosti celková tuzemská kapacita podzemních zásobníků plynu dosahuje hodnoty 3,077 mld.m3. Celkový maximální denní teoretický těžební výkon všech tuzemských zásobníků tedy činí 58,7 mil.m3 zemního plynu. Uvedené hodnoty zajišťují České republice v poměru k celkové tuzemské spotřebě zemního plynu  (uskladňovací se pohybuje na úrovni  35,43 % celkové roční spotřeby)  jedno z čelných míst mezi státy EU.

Nejvíce podzemních zásobníků plynu provozuje  společnost RWE Gas Storage. Šest jejích zásobníků disponuje úhrnnou kapacitou  2,321 mld.m3 při maximálním denním těžebním výkonu  43,7 mil.m3 . Jedná se o podzemní zásobníky plynu  Lobodice, Tvrdonice, Štramberk, Dunajovice, Háje a Třanovice. Z obchodního hlediska představují jeden tzv. virtuální  zásobník RWE Gas Storage.

Další podzemní zásobník plynu v Uhřicích vlastní  a provozuje společnost Moravské naftové doly a  posledním zásobníkem provozovaným v tuzemsku je zásobník v katastru obce Dolní Bojanovice,  vlastněný společností SPP Bohemia.  Tento zásobník je však zatím na základě smluv využíván pouze pro Slovensko, s jehož plynárenskou soustavou je přímo propojen. Rozmístění podzemních zásobníků plynu v České republice a jejich parametry naleznete zde.

Ztráty plynu během přepravy

Během přepravy se část plynu ztrácí. To je způsobeno drobnými netěsnostmi na plynovodech a spotřebou kompresních stanic, čistících stanic a dalších zařízení, kterými plyn projde. Na plyn je třeba hledět jako na zdroj energie. Z tohoto důvodu lze do ztrát započítat i jakoukoliv energii, která je za účelem přepravy plynu spotřebována.

Plynárenské technické dispečinky

Provozovatelé plynárenských soustav, výrob  a podzemních zásobníků plynu jsou povinni zabezpečit jejich bezpečný a spolehlivý provoz. Činí tak prostřednictvím povinně zřízených technických dispečinků, které spolu musí vzájemně spolupracovat a poskytovat nezbytné údaje pro dispečerské řízení. Děje se tak v souladu s Dispečerským řádem plynárenské soustavy České republiky. Dispečerské řízení provozu plynárenské soustavy  zahrnuje:

■ přípravu dispečerského řízení provozu plynárenské soustavy,
■ operativní dispečerské řízení provozu plynárenské soustavy,
■ technické vyhodnocování provozu plynárenské soustavy.

Zvláštní význam pak mají technické dispečinky při stavu nouze či jeho předcházení. Jestliže je stav nouze či jeho předcházení vyhlášen na celém území státu jsou pokyny dispečinku provozovatele přepravní soustavy nadřazeny pokynům dispečinků provozovatelů distribučních soustav a provozovatelů podzemních zásobníků a dispečinků výrobců plynu. Pokyny dispečinku provozovatele místně příslušné distribuční soustavy, ke které je připojeno více než 90 000 zákazníků, jsou nadřazeny pokynům dispečinku provozovatelů distribučních soustav, pokynům dispečinku provozovatelů podzemních zásobníků plynu a pokynům dispečinku výrobců plynu na tuto soustavu připojených.

Omezení či zastavení dodávek plynu v důsledku stavu nouze

Při stavech nouze a při předcházení stavu nouze jsou všichni účastníci trhu s plynem povinni podřídit se omezení spotřeby plynu. Právo na náhradu škody a ušlého zisku je přitom vyloučeno. Stav nouze je pro celé území státu vyhlašován provozovatelem přepravní soustavy, pro určité vymezené území pak místně příslušným provozovatelem distribuční soustavy. 

Vyhláška o stavech nouze v plynárenství rozděluje zákazníky z hlediska omezení nebo přerušení dodávek plynu  do  sedmi skupin (A,B1,B2,C,D,E a F) tak, aby postupné omezení spotřeby plynu u odběratelů po určitou dobu, mohlo zabránit výpadku dodávky všem odběratelům a tím zabránit mnohem větším škodám. Zákazníci jsou rozděleni do skupin podle velikosti a druhu odběru na ty, kteří mají možnost úplného či částečného přechodu na náhradní palivo (skupina A), na zákazníky s převažujícím technologickým odběrem (skupiny B1 a B2) a na zákazníky s převažujícím odběrem pro otop (skupiny C, E a F). Zvláštní skupinu tvoří zákazníci zařazení do skupiny D, kteří zajišťují výrobu potravin denní spotřeby pro obyvatelstvo, zejména zpracování potravin podléhajících zkáze, provozy živočišné výroby s nebezpečím úhynu zvířat, výrobu pohonných hmot, spalovny komunálního odpadu, pohon vozidel městské hromadné dopravy, zdravotnická zařízení, domovy důchodců, základní složky Integrovaného záchranného systému, asanační zařízení, krematoria. Zařazení zákazníků do jednotlivých skupin je platné vždy na příslušné zimní topné období. Zákazníkům kategorií B1 a B2 s technologickým odběrem plynu je určována tzv. povolená denní spotřeba z minimálních hodnot denního odběru dosažených v předchozím období.  

Odběrové stupně

Odběrové stupně definují postupy při omezování přepravy nebo distribuce plynu nebo dodávky plynu vybraných skupin zákazníků nebo pořadí přerušení přepravy, distribuce a dodávky plynu zákazníkům. Základní stupeň vyjadřuje normální provozní stav plynárenské soustavy České republiky, následují odběrové stupně pro omezení dodávky plynu a odběrové stupně pro přerušení dodávky plynu. Pokud žádný z těchto odběrových stupňů nezajistí provoz plynárenské soustavy následuje vyhlášení havarijního odběrového stupně, které znamená přerušení dodávky plynu všem zákazníkům. Podrobnější popis jednotlivých odběrových stupňů naleznete zde.