Ile gazu z magazynów? O rozwoju podziemnych magazynów gazu w Polsce

Jak magazynować gaz?

Gaz jest ważnym paliwem dla gospodarki. Korzysta z niego energetyka, korzysta ciepłownictwo, przemysł i korzystają gospodarstwa domowe. Ciągłość jego dostaw jest obok ceny najważniejszym kryterium wyboru tego paliwa. Bez gazu staną piece hutnicze, bez gazu wstrzymają pracę instalacje rafineryjne produkujące paliwa, bez gazu wstrzymają prace turbiny gazowe produkujące energie elektryczną. W końcu, bez gazu ci którzy ogrzewają domy gazem zostaną z zimną wodą i grzejnikami.

Poza dostawami tego surowca zdywersyfikowanymi szlakami od różnych producentów, jego transportem i dystrybucją ważnym elementem jest jego magazynowanie. Gaz jest trudnym do magazynowania nośnikiem energii. Jest gazem bezwonnym do tego o wysokich parametrach wybuchowych. Dodatkowo nie da się w prosty i efektywny kosztowo zmniejszyć jego objętości. To możliwe jest właściwie wyłącznie w przypadku gazu skroplonego, który ma o ponad 600 razy mniejszą objętość niż w gaz postaci lotnej. Jednak zrobienie z gazu cieczy wymaga schłodzenia go do minus około 162 stopnia Celsjusza. Co jest procedurą niezwykle kosztowną i opłacalną właściwie tylko do transportu tego paliwa na duże odległości.

Są jednak efektywne sposoby magazynowania gazu. I jak to w życiu bywa, często natura daje nam najlepsze i najprostsze rozwiązania. Najpopularniejszymi sposobami magazynowania gazu są magazyny zlokalizowane w byłych złożach gazu lub ropy naftowej, oraz w wyługowanych kawernach solnych w których miejsce soli zastępuję zatłoczony gaz. Magazyny poza swoją rolą magazynową, pełnią ważną rolę w całym systemie gazowniczym. Dzięki nim bilansowany jest rynek gazu – nie ma ryzyka niedoboru gazu nawet w sytuacji, gdyby dostawy były niższe niż prognozowane zapotrzebowanie. Dodatkowo magazyny gazu pełnią rolę efektywnego sposobu optymalizacji cenowej zakupywanego paliwa. Lepiej móc tanio kupić gaz w sezonie letnim i zatłoczyć go pod ziemię, niż kupować drogi gaz w sezonie zimowym.  

Polskie magazyny gazu

W Polsce obecnie funkcjonuje siedem Podziemnych Magazynów Gazu (PMG) które obecnie pozwalają zmagazynować około 3,3 mld m sześc. błękitnego paliwa.  Dwa z nich (PMG Kosakowo i PMG Mogilno) są kawernowymi magazynami, a pozostałe pięć wykorzystuje sczerpane złoża gazu. PMG oparte na kawernach i PMG złożowe różnią się od siebie nie tylko sposobem magazynowania gazu ale także „filozofią” ich wykorzystania oraz czynnikami operacyjnymi. Najprościej rzecz ujmując, kawernowe PMG są ze względu na swoją specyfikę premiowane podczas szczytów zapotrzebowania na gaz.

Opróżnienie gazu z kawerny może zająć kilkanaście godzin. Równie szybko można taką kawernę napełnić. To z kolei jest istotne kiedy do systemu trafia np. gaz pochodzący z metanowców LNG. Magazyny złożowe są prostsze i tańsze w budowie (kiedy mamy odpowiednią formacje geologiczną)niż kawerny, jednak ich funkcjonowanie operacyjne jest znacznie bardziej „wydłużona”. Magazyn gazu złożowy napełnia się długi czas, tak samo gaz uwalnia się z niego znacznie wolniej niż w przypadku kawerny. O ile kawerny można zatłaczać i opróżniać kilka razy w ciągu sezonu zimowego, o tyle magazyny złożowe z reguły przechodzą w ciągu sezonu jedynie dwa cykle – napełniania oraz wypróżniania.

Rozwój PMG Wierzchowice

W ostatnich kilkunastu latach gaz zaczął odgrywać coraz większą rolę w krajowej gospodarce. Jeszcze w 2010 roku roczne zużycie błękitnego paliwa nie przekraczało 14 mld m sześc. gazu. W 2019 roku, przed pandemią, poziom zużycia oscylował w okolicy 19-20 mld m sześc. gazu. W 2010 roku moc magazynowa PMG w Polsce wynosiła około 1,7 mld m sześc. rocznie. Zarówno ponad 10 lat temu, jak i teraz, pomimo zwiększenia mocy PMG o prawie 100 procent udział PMG w rocznej konsumpcji gazu w Polsce sięga około 16 procent co nie jest wysokim wskaźnikiem. Aby sprostać wyzwaniom związanym z zapewnieniem odpowiedniego stopnia bezpieczeństwa dostaw gazu, w ostatnich latach coraz głośniej mówi się o zwiększeniu zdolności magazynowania błękitnego paliwa.

Najbardziej efektywne było oddanie klastra B w KPMG Kosakowo w 2021 roku, które zwiększyło możliwości magazynowe kawernowego magazynu na pomorzu do ponad 300 mln m sześc. Jednak to nie największy wzrost i inwestycja, która podejmowana jest w kontekście magazynów gazu. Orlen pod koniec sierpnia oficjalnie ogłosił rozbudowę PMG Wierzchowice. Największego w Polsce magazynu gazu, który dziś pozwala zmagazynować ponad 1,2 mld m sześc. gazu. Po rozbudowie, która potrwać ma dwa lata i kosztować ponad 570 mln złotych moc magazynowa tego obiektu zwiększy się o 800 mln m sześc. tj. 60 procent. Dzięki temu łączna moc magazynowania gazu w Polsce wyniesie ponad 4,1 mld m sześc.

Gaz w PMG Wierzchowice magazynuje się w wyeksploatowanym złożu na głębokości około 1500 metrów, które zajmuje powierzchnie około 24 kilometrów kwadratowych. Złoże to odkryto w 1971 roku, a eksploatacje rozpoczęto już rok później. Wydobycie prowadzono przez 23 lata. W tym czasie wydobyto ze złoża około 7,8 mld m sześc. gazu zaazotowanego. Całość zasobów szacowana była na prawie 12 mld m sześc. Pozostałą, niewydobytą ilość gazu wykorzystano jako tzw. Poduszkę gazową, tak aby utrzymać odpowiednie ciśnienie w złożu oraz nie dopuścić do zgromadzenia się wody w złożu. Pierwszy cykl zatłaczania gazu do złoża rozpoczął się w maju 1995 roku. Wtedy magazyn mógł magazynować 600 mln m sześc. co już wtedy stawiało obiekt na pierwszym miejscu magazynów gazu w Polsce. PMG jest połączony gazociągiem DN 1000 z węzłem Odolanów.

Obecnie dwa kilometry od głównego obiektu PMG Wierzchowice w którym znajdują się m.in. główne odwierty i stacje sprężarkowe, trwa wiercenie otworów, które mają pozwolić na budowę kolejnych głowic zatłaczania gazu do podziemnych pokładów. W ciągu najbliższego roku wydrążone i uzbrojone mają zostać trzy odwierty. Praca na miejscu wykonywana jest przez jedną z dwóch największych wiertni kroczących. Wiertnia o wysokości ponad 40 metrów może wykonywać wiercenia na głębokość nawet 7 km. Jej moc wiercenia to ponad 2000 koni mechanicznych a jego udźwig sięga 450 ton. Jednak poza wielkością i osiągami wiertnia ta posiada unikatową możliwość „przechodzenia” pomiędzy planowanymi otworami.

Za pomocą czterech stóp istnieje możliwość podniesienia całej konstrukcji wiertni, która z urządzeniami towarzyszącymi waży ponad tysiąc ton, na wysokość 20-30 centymetrów i przesuwać maszynę w dowolnym kierunku. Odległość do kolejnego otworu wiertniczego w PMG Wierzchowice wynosi 18 metrów. Taką odległość wiertnia może pokonać w ciągu maksymalnie jednego dnia roboczego. W przypadku gdyby wierni nie można było przenieść w ten sposób, a konieczne byłoby jej rozłożenie i ponowne złożenie, cała operacja potrwała by miesiąc. Po umiejscowieniu wiertni w odpowiednim miejscu, wiertnia może rozpocząć prace. Wiercenie odbywa się specjalnym wiertłem, które przy pomocy rur płuczkowych i płuczki (na bazie wody) wyprowadza urobek na powierzchnie. Tam płuczka jest oczyszczana z nieczystości i z powrotem wpompowywana do otworu. Po wykonaniu i zabezpieczeniu odwiertu na górze instaluje się specjalną głowice. Do głowicy zostanie doprowadzony gazociąg z głównej instalacji PMG Wierzchowice, którym będzie zatłaczany gaz do podziemi. Inwestycja jest zaawansowana na poziomie około 25 procent, a całość ma zostać zakończona w 2025 roku. Wtedy też rozpocznie się pierwszy cykl zatłaczania gazu do nowych przestrzeni magazynowych.

Zasilanie pracy wiertni, pomp i innych elementów zapewnia 5 generatorów prądotwórczych, każdy z prądnicą o mocy 1500 kVA. Generatory mogą pracować w systemie ręcznym lub automatycznym, które mogą uruchamiać się po kolei, w razie zwiększonego zapotrzebowania na moc.

Przyszłość PMG

O konieczności zwiększania pojemności magazynowych mówił dziennikarzom również prezes Orlen Daniel Obajtek – W Polsce będzie rosła konsumpcja gazu w przyszłości. Ostatnie dwa lata nie są reprezentatywne. Następne lata będą oznaczały większe wolumeny gazu co powoduje, że konieczne będzie zwiększanie mocy magazynowych. Obecnie trwają badania na pozostałych lokalizacjach PMG w Polsce aby zwiększyć pojemności i tam gdzie będzie to technicznie możliwe, będziemy podejmować decyzje o zwiększaniu możliwości zatłaczania.

Zgodnie z prognozami zawartymi w zaaktualizowanej w marcu 2023 roku Polityce Energetycznej Polski do 2040 roku, w 2030 roku zużycie gazu w Polsce może wynosić do 28 mld m sześc. gazu rocznie, a w 2035 roku może to być nawet ponad 30 mld m sześc. rocznie. Takie wolumeny poza odpowiednią infrastrukturą sprowadzania gazu wymagać będzie większych zdolności magazynowych. Zarówno ze względów bezpieczeństwa odbiorców, ale także bilansowania sieci gazowej i możliwości sprostania zimowym pikom zapotrzebowania. Ważne to jest szczególnie w zestawieniu z mocą magazynową innych państw. W przypadku 19 państw UE posiadających powierzchnie magazynową gazu, Polska ze swoimi zdolnościami plasuje się na 9 miejscu podczas gdy pod względem konsumpcji zajmujemy miejsce 6. Ze względu na postępującą transformację energetyczną, której z dużym prawdopodobieństwem przejściowym paliwem transformacji zostanie gaz konieczna stanie się rozbudową, bądź budowa całkowicie nowych PMG w Polsce. Są to inwestycje kosztowne, ale i niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania państwa.