Jel jsem tudy mnohokrát. Kolem Pálavy dál na Břeclav. Nikdy jsem však neodbočil do Tvrdonic, obce nedaleko slovenské hranice. Netušil jsem, že ve více než kilometrové hloubce pode mnou je vždy v tuto roční dobu pod tlakem až 14 MPa uvězněno přes půl miliardy metrů krychlových zemního plynu.
Areál zásobníku zemního plynu Tvrdonice
Jako pilot horkovzdušného balonu mám z plynu obecně velký respekt. Samozřejmě, v balonovém koši jde o propan, připravovaný převážně frakčním zkapalňováním ropných plynů, a nikoli o zemní plyn. Ale představa té ohromné kumulace energie je opravdu závratná. Mým průvodcem po zásobníku Tvrdonice je jeho vedoucí Peter Židišin, který má zkušenost i s technologicky specifickým a ve světě unikátním zásobníkem plynu v Hájích.
Uskladnění plynu by se v kostce dalo popsat velmi rychle: jde o to přivést z tranzitního systému plyn a pomocí kompresorů ho vtlačit pod zem. Ale celý proces je samozřejmě mnohem složitější. Vtláčecí sezona začíná v čase, kdy pomalu ustupuje topná sezona, tedy obvykle kolem 1. dubna, a vtlačovat se přestává v září, kdy se celý systém „přehodí do zpětného chodu“ a naopak se plyn těží ven. Pomyslným „Dnem D“ je v tomto případě přibližně 1. říjen, kdy od zákazníků začínají převažovat požadavky na těžbu.
Technologie zásobníku zemního plynu Tvrdonice
Vše má svá pravidla, ze kterých mj. vyplývá i důvod, proč není tak jednoduché zmiňovaný „zpětný chod“ zařadit okamžitě. Je to proces, ve kterém jde o tlak, o čistotu plynu, o jeho vlhkost, a především o těsnost úložiště. To vše za dosažení maximální bezpečnosti. Během naší prohlídky areálu se rytmicky ozývá pípnutí detektoru plynu, který má Peter Židišin neustále při sobě. Klidný rytmus signalizace značí, že v naší blízkosti není výbušná koncentrace zemního plynu, tzn. nedochází k jeho úniku. Začínáme nerudovskou otázkou, kam s ním. Kde lze plyn uskladnit?
„My (spol. RWE Gas Storage CZ, pozn. red.) máme celkem šest lokalit. Zásobníky Dolní Dunajovice, Tvrdonice, Lobodice, Třanovice a Štramberk se nachází na Moravě a jediný zásobník Háje je ve středních Čechách, který se však od těch moravských značně liší.(Vysvětlíme později, pozn. red.) Čtyři z těchto pěti zásobníků na Moravě jsou vytěžená plynové ložiska. Naleziště, ze kterých se v 70. letech 20. století vytěžil plyn, se potom konvertovala na zásobníky.
Pátý moravský zásobník, Lobodice, je tzv. akviferový zásobník, což znamená to, že v zásobníku je tlakem odtlačena ložisková voda z porézní horniny (tzv. kolektoru) a její místo zaujme vtlačený plyn. Lobodice jsou nejstarším úložištěm plynu v Česku. Byl vybudován v roce 1965 a nejprve se v něm skladoval svítiplyn. Vejde se do něj asi 177 mil. m3 zemního plynu.“
V Tvrdonicích se začalo s uskladňováním zemního plynu v roce 1977. Zdejší podloží bychom si mohli představit jako jakousi pískovcovou porézní houbu. A právě tyto miniaturní prostory jsou místem, kam obří kompresory tlačí plyn. Tlak plynu přebíraného z potrubí je asi 5,5 MPa. Kompresor musí plyn nasát, zkomprimovat a pod tlakem vtlačit pod zem do hloubky 1 200 metrů. Tlačí se až do tlaku 14 MPa.
Tři kompresory ČKD pro vtlačování zemního plynu do úložiště
Jen pro představu, tlak 14 MPa odpovídá zhruba tlaku, jaký pod vodou v hloubce 1 400 metrů, tedy počítáme-li se sladkou vodou o hustotě 1 000 kg/m3, naměříme někde poblíž dna jezera Tanganika. Proč však vtlačovat plyn do porézní horniny? Nebylo by vhodnější prostě využít např. prázdné prostory vytěženého dolu? Peter Židišin mi to vysvětluje na příkladu již zmiňovaného zásobníku Háje. Ten, jako jediný v Česku, byl koncem 80. let a začátkem 90. let uměle vybudován v žulovém masivu. Plyn je zde skladován ve vyražených štolách o průměru zhruba tři až čtyři metry.
„Na Hájích se během asi sedmi let vyrubaly chodby v objemu asi 620 tisíc m3. Skladuje se tam asi 75 milionů kubíků plynu. Zde v Tvrdonicích, ve vytěženém ložisku, se skladuje cca 550 milionů kubíků plynu. Zásobník Háje u Příbrami je jednou z mála lokalit na světě, která byla k tomuto účelu vytipovaná. Tam je granit, který dokáže ten plyn udržet.“
Zásobník zemního plynu Háje
„Na Hájích se dělaly nejrůznější testy těsnosti. Tady v Tvrdonicích nám trochu pomohla historie. Plyn různě migroval, až se nakonec dostal do nějakého horninového zlomu, kde uvízl. Když hledáte ložiska, tak geologové vědí, které lokality jsou vhodné.“ říká Peter Židišin a dodává: „Zkoušejí vrtat, a když něco najdou, tak je to buď ropa, plyn, anebo nic. A když se taková ložiska objeví, tak potom je jen otázka, zda jsou vhodná pro skladování, anebo ne.“
Na území České republiky máme celkem devět zásobníků zemního plynu, které provozují různé společnosti. Největší množství plynu pojmou právě zásobníky společnosti RWE Gas Storage CZ. Uskladněný plyn jim však nepatří. Provozovatel společnosti jen poskytuje skladovací prostor a je zodpovědný za kvalitu plynu, který pak proudí ze zásobníku zpět do plynovodu. Ale k tomu se ještě dostaneme.
Začínáme vtlačovat plyn pod zem
S opadající spotřebou plynu na jaře začíná vtlačování. „Na začátku sezony je ten tlak trochu nižší, třeba kolem 8 MPa, a jak vtlačujeme to velké množství, tak to jde až do 14 MPa. Na to potřebujeme kompresory, které běží za námi.“
Kompresory na vtlačování zemního plynu do podzemního úložistě
V prostorné hale neúprosně posílá plyn pod zem jeden obří kompresor ČKD ze 70. let. Další dva čekají na svůj díl práce.
Kompresor pro vtlačování zemního plynu do úložiště
„Jedním strojem dokážeme vtlačit 3 miliony kubíků denně. Maximálně můžeme vtlačovat 8 mil. kubíků, kvůli limitům povrchové technologie a taky dodržení minimální hodnoty dodávacího tlaku z plynovodu pro kompresory,“ popisuje mi Židišin práci kompresorů.
Tomáš Diósi, provozní ředitel RWE Gas Storage CZ, vedle kompresoru, který vtlačuje zemní plyn do úložiště.
Na trubce vedoucí od kompresoru je teploměr a trubka je teplá. „Jak ten píst natahuje plyn, tak se to prudce zchladí, a když to stlačuje, tak se to prudce ohřeje. Takto teplý plyn nemůžeme pustit dál. Proto jsou venku chladiče. Plyn pak putuje do sond,“ vysvětluje mi provozní ředitel RWE Gas Storage CZ Tomáš Diósi, který se k nám v kompresorovně připojuje.
Nenápadný „domeček“ v poli
Sonda – zásadní úsek cesty plynu do a z úložiště. Sondy se dělí na provozní a pozorovací. Tou provozní proudí samotný plyn. Pozorovací sonda hlídá převážně okraje zásobníku, jestli se tlak plynu nedostává někam mimo.
Hala separace, každé potrubí je napojeno na sondu.
„Na provozní sondě máte aktuální ložiskový tlak, ale za tím zlomem by už tlak neměl být. Takže když je na pozorovací sondě nula, tak je to fajn,“ objasňuje vedoucí zásobníku Židišin.
Zásobník Tvrdonice využívá celkem 68 sond. Ty provozní lze poznat podle toho, že jsou spojené s centrálním areálem. Je na ní speciální soustava armatur, tzv. produkční kříž. Teprve nyní si všímám, že malých „domečků“ se sondami obehnanými plotem je v mém zorném poli hned několik, různě rozesetých po okolních polích.
Sondy v okolí zásobníku Tvrdonice
„Když se bavíme o bezpečnosti sond, které v podstatě komunikují s ložiskem, a tam je poměrně hodně nahromaděného plynu, tak jsme hodně investovali do tzv. bezpečnostních ventilů sond, 30 až 50 metrů pod zemí. A druhý je tady venku. Operátor může v případě potřeby zavřít oba ventily na dálku. V případě poškození kříže se při poklesu tlaku ventil uzavře automaticky. Takže nedojde k úniku plynu a nebude to mít žádný masivní dopad. Takto jsou vybavené všechny provozní sondy a sondy pod plynem,“ ujišťuje Židišin a pokračuje:
„Když požární nebo plynová bezpečnostní systémy zaznamenají nějakou anomálii, požár nebo výskyt plynu, tak to zahlásí operátorovi na velín. Tam lze uzavřít hraniční armatury a odtlakovat komínem pryč všechen nahromaděný plyn v technologii.“
Velín zásobníku Tvrdonice
Na zásobníky se nesmí spěchat
Těžba plynu ze zásobníku začíná zpravidla 1. října. Celý proces se otáčí. Než dojde k těžbě, je potřeba nechat plyn na zhruba dva týdny „usadit“, aby se vyrovnal tlak v různých částech úložiště. Dá se to údajně částečně obejít tím, že se dělají přestávky během vtlačování plynu. Pokud by se tento interval nedodržel, mohlo by následné čerpání úložiště poškodit.
Právě zde tkví výhoda uměle vybudovaného zásobníku v Hájích. Tam tato pauza není potřeba. Kapacita je tam sice poměrně malá, ale zase jeho technologie dovoluje rychle plyn navtláčet, a pak režim rychle otočit a těžit. (Zásobník Háje je primárně určený pro vyrovnání rychlých výkyvů v dodávkách plynu, pozn. red.)
„Na Hájích se dá proces vtláčení technologicky otočit do dvou hodin a lze těžit. Nemusí se čekat, až se plyn v hornině trochu ustálí,“ upřesňuje Peter Židišin
Zpětný chod
Těžební proces v Tvrdonicích už nepotřebuje kompresory. Plyn je v úložišti pod tlakem až 14 MPa a do plynovodu se pouští tlakem okolo 5,5 MPa. Na zpáteční cestě je však potřeba plyn „očistit“ od různých nečistot a hlavně od vody.
Technologie pro sušení zemního plynu
Stojíme u změti potrubí. Jak se později dozvídám, je to sušící kolona. Další důležitá část celé technologie, jak mi pan Židišin vysvětluje:
„Plyn, když se dostane do ložiska, tak má tendenci navlhnout a vlhký plyn nemůžeme dodávat do soustavy. Vlhkost snižuje jeho výhřevnost a působí technologické problémy“
Voda se z plynu dostává v sušící koloně za pomoci triethylenglykolu, který strhává nasycenou vodu v plynu. Následuje měření rosného bodu na výstupu a případná úprava průtoku sušící látky. Na začátku těžební sezony plyn není vodou až tak nasycený, ke konci sezony je potřeba odstranit více vody.
„Na ústí sond je ještě vstřikování methanolu na prevenci tvorby hydrátů z ložiskové vody. Když totiž sonda strhává hodně vody s sebou, od 50 do 100 metrů dochází změnou teploty k tvorbě hydrátů. To je něco jako led, který sondu ucpe. Methanol tomu hydrátu zabrání vzniknout, a sonda tak může těžit,“ doplňuje Peter Židišin.
Po vysušení pokračuje plyn do měřících tratí, kde se změří vytěžený objem, a plyn jde do sítě. Veškerý pohyb plynu v technologii monitoruje řídící středisko (tzv. velín). Lze tu vidět veškeré hodnoty na sondách v celém jejím průběhu. Vstupy do zásobníku, sušící kolony, kompresory, přehled o tlacích, teplotách apod. Odsud je samozřejmě možné na dálku jednotlivé části technologie ovládat apod.
Tvrdonice jsou jedním z nejstarších zásobníků plynu v Česku, který se nachází na území bývalého ložiska plynu. Šest zásobníků společnosti RWE Gas Storage CZ přestavuje největší kapacitu podzemních plynových zásobníků s celkovou kapacitou téměř 29 TWh.
Tzv. produkční kříž na sondě zásobníku Tvrdonice
Odjíždím z Tvrdonic a prostě mi to nedá. V myšlenkách se odpoutávám od země a zcela odtržen od reality všedního dne počítám, jak dlouho by mi tvrdonický zásobník (resp. v něm nakumulovaná energie) vydržel k balónovému létání. Okamžitě je mi jasné, že to je až příliš veliké číslo. Postačí mi to, co jeden kompresor vtlačí pod zem za den, tedy zmíněné tři mil. kubíků zemního plynu za 24 hodin.
Budu se držet průměrné hodnoty výhřevnosti zemního plynu cca 37,8 MJ/m3 a nebudu se rýpat v rozdílech mezi např. alžírským, norským nebo ruským plynem apod. U propanu to bude cca 87,9 MJ/m3, což představuje asi 46,4 MJ/kg. Za hodinu letu budu počítat, že u svého malého balonu spálím cca 40 kg propanu. Hodně zaokrouhluji (dolů), ale vychází mi, že energie, vtlačená během jediného dne jediným kompresorem pod tvrdonickou zem, by mi vystačila na poletování trvající nepřetržitě téměř sedm let.
