Предстоящото разширение на Подземното газово хранилище „Чирен” на фона на развитието на „съхранението на природен газ” в САЩ и Европа

инж. Димитър К. Щерев

Наред с диспечерното обезпечаване, балансирането и техническата експлоатация на една Газопреносна система, „съхранението на природен газ” в подземни газови хранилища е основополагащ елемент и фактор в тази система, без които не може да се постигне нейното оптимално, пълноценно и безопасно функциониране.

Основополагащият характер идва от факта, че потреблението на природния газ не e равномерно през цялата година.  То зависи от климатичните особености на отделните сезони и тяхната продължителност, от режима на работа на енергийните и промишлените предприятия в дадена държава, както и от други фактори.

Не съществува газо-преносна система с равномерна консумация на природен газ през цялата година, а изследванията показват, че тази неравномерност за Европейския континент варира от 10 до 20% (или средно 15 %) от сумарната консумация на газ за една година, за дадена страна и на практика се компенсира чрез циклична експлоатация на Подземни газови хранилища (ПГХ-ща), изразяваща се в нагнетяване и добив на природен газ.  Такива обекти се създават в геоложки структури на изтощени (изчерпани) газови или нефтени находища, в солни каверни и във водоносни хоризонти.

Газът, съдържащ се в едно газово хранилище се „разделя” на „Буферен” и на „Активен”, но това разделение е абсолютно „условно”.  В повечето случаи, „Буферният газ” е пасивен, нетърговски обемен елемент и неговото предназначение е да поддържа онова минимално налягане в подземния газов резервоар за осъществяване на определен добив от газовото хранилище.  В газохранилищата, изградени в солни каверни, „Буферният газ” се използва и за поддържане на необходимата степен на механична стабилност на каверната, в която се съхранява газа.

„Активният газ” в едно газово хранилище е онзи обем „над” „Буферния газ”, който може да бъде нагнетен и добит един или повече пъти в течение на една година, като това зависи от вида на  Технологичната схема на експлоатация на дадено газохранилище, а тя зависи от геологията на газовия залеж, от вида на газо-вместващите скали, от техническото състояние и оптималните капацитетни възможности на изградените подземни и надземни съоръжения, както и от безопасните оперативни параметри газопровода (-дите), който(-ито) свързва(т) газохранилището към Газопреносната система.

Там, където геоложкото пространство в дадена държава не дава възможност за изграждане на подземни газови хранилища - ре-газификационните терминали за Втечнен природен газ (Liquified Natural Gas terminals) биха могли частично да поемат функциите на подземни газови хранилища, компенсирайки за кратко време неравномерностите в потреблението на страната, но трябва да се подчертае, че това не е основното предназначение на тези терминали.

При отсъствие на газови хранилища и ре-газификационните терминали за Втечнен природен газ, правят се опити да се наеме необходим обем за съхранение в газохранилища в съседни държави.

Сезонната неравномерност в потреблението на природен газ би могла в определена степен да се компенсира и с количества, добивани от газови находища, ако дадената държава разполага с такива находища.

Подземните газови хранилища са неотменен елемент и при функционирането на Газовите хъбове (т.е. на тези Центрове или Средища за търговия с внос и износ на природен газ).  Газовите хъбове е невъзможно да функционират без извършване на дейности по „съхранение на газа”.  Практиката показва, че към всеки газов хъб чрез, който се търгуват осезаеми обеми природен газ, функционира едно или повече газови хранилища.

В България, съхранението на природен газ се извършва в единственото в страната Подземно газово хранилище „Чирен” (ПГХ „Чирен”), създадено през 1974 година по проект от специалисти на бившия Съветски съюз (ВНИИГАЗ Азербайджан) на база на изтощеното (изчерпаното) газо-кондензатно находище със същото име

Развитие на „съхранението на природен газ” в САЩ и Канада с общо 459 броя газови хранилища, с общ обем на Активния газ - 163 млрд. куб. м и с обща дневна производителност от 3.7 млрд. куб. м.

Характерна особеност на подземните газови хранилищата (ПГХ-ща) в САЩ е техният голям брой и малки размери в сравнение газохранилищата в Европа и Русия.

Пазарът на услугите по «Съхранение на природен газ» в САЩ е организиран по такъв начин, че да отчита и удовлетворява интересите на всички участващи страни, от големи минни компании до малки потребители.

Всички ПГХ-ща в САЩ са разделени на три групи, всяка с приблизително еднакъв капацитет:

-   първата трета е собственост и се управлява от местни газоразпределителни компании;

-  втората трета е неразделен конструктивен елемент на Газопреносната система на страната;

-  а останалата трета - принадлежи на независими оператори.

В САЩ е създадена една уникална пазарна структура, даваща възможност да се предоставят услуги по «съхранение на природен газ» на всеки, който се нуждае от тях.  Съоръженията, които са част от структурата на Магистралните газопроводи, работят в съответствие с решенията на държавата, а именно – в съответствие с Федералната комисия за енергийно регулиране (FERC).

Работата на ПГХ-ща от местни разпределителни дружества в САЩ също е предмет на държавен контрол. Това се отнася преди всичко за инвестициите в създаването на Нова и разширяването на Съществувщата инфраструктура, като тук, както и при магистралните газопроводи, възвръщаемостта на инвестициите също се регулира от федералната комисия за енергийно регулиране (FERC), т.е. от държавата. 

Текущите разходи на ПГХ-ща и разходите за поддръжката им се покриват по пазарни цени. Но въпреки либерализирания пазар на газ в САЩ - държавата стриктно регулира кои капацитети могат да се продават на свободния пазар, за да задоволят нуждите на потребителите на газ и операторите на разпределителните мрежи с ниско налягане, и кои капацитети трябва да се използват само за осигуряване на експлоатацията на трансконтинентални, междудържавни и вътрешнодържавни газопреносни системи.  

Важно е също да се отбележи, че държавата контролира спазването на интересите на инвеститорите, тъй като това е пряко свързано с енергийната сигурност на страната. Нагнетяването (депонирането) на природен газ в ПГХ-ща през летния сезон (от м. май до м. септември) се конкурират с производството на електроенергия от газ и вноса на Втечнен природен газ (LNG).

Разширяването на капацитета на Подземните газови хранилища в САЩ през последните години се извършва, като се има предвид нарастващото търсене на газови хранилища с многоцикличен режим на работа. Даден е приоритет на Подземни газови хранилища в солни каверни, но работещи в симбиоза с такива в изчерпани газови находища, което позволява да се получи много ефективно съотношение между голям обем на съхранявания газ и висока дневна производителност.  По този начин в САЩ оптимално се използват приемуществата и се минимизират недостатъците и на двата вида газови хранилища, а именно – възможностите за съхраняване на големи обеми природен газ с възможностите за реализиране на високи дневни производителности.

През последните години в САЩ има регистрирани няколко големи аварии в газови хранилища. Въз основа на анализа на причините и последствията от тези аварии бяха въведени нови федерални разпоредби за експлоатацията на подземните хранилища, до голяма степен въз основа на препоръките на Американския петролен институт (API 1171 за „Функционална херметичност на съхранение на природен газ в изчерпани находища и водоносни хоризонти“ и API 1170 за  „Проектиране и експлоатация на солни каверни, използвани за съхранение на природен газ“.).  Тези правила засягат дейността на газовите оператори.  Въпреки това, основните положения на пазара на услугите по «съхранение на природен газ» и връзката му с Газопреносните и Газоразпределителните структури са останали непроменени.

Развитие на „съхранението на природен газ” в Европа – общо 149 броя газови хранилища с общ обем на Активния газ - 111 млрд. куб. м и с обща дневна производителност от 2.2 млрд. куб. м.

През последните 15 години, ПАО "Газпром" усилено разработва нови газови проекти за „съхранение на природен газ”, изразяващи се в наемането и използването на капацитет от газови хранилища извън територията на Руската Федерация, намиращи се на териториите на Европейските държави.

Понастоящем, общото количество Търговски газ (Активен газ), собственост на ПАО "Газпром", съхраняван в газохранилища извън Руската федерация (на територията на държави в Централна и Западна Европа) надвишава 7.5 млрд. куб. м срещу което ПАО „Газпром” може да разчита на общ дневен капацитет над 70 млн. куб. м. в режим на добив.  За изпълнение на цитираните по-горе параметри, „Газпром” съхранява природен газ в следните Европейски газохранилища:

- В Подземно газово хранилище (ПГХ) Hidach, Австрия с последователно осъществени през последните години две успешни разширения на обекта, обслужващи „Северен поток” 1, предназначени за „Северен поток” 2 и за „Балкански поток”;

-  В ПГХ „Humbly Grove” в Обединеното кралство, собственост на компанията Vitol,  създадено на база на изтощен газов залеж;

-  В подземни газови хранилища във Франция за компанията Vitol, създадени на база на изтощени газови залежи;

-  В ПХГ „Rehden”, ПГХ „Jemgum” и ПГХ „Etzel”, и трите в Германия, собственост на компаниите Verbunden Gas AG и WINGAS и др., създадени на база на изтощени газови залежи;

 -  В ПГХ Katarina, новоизградено газово хранилище в Германия, създадено в солни каверни с цел обслужване на „Северен поток 1 и „Северен поток” 2;

- В ПГХ „Damborjice”, Чехия, създадено на база на изтощен нефто-газов залеж със съвместното участие с чешката фирма MND с цел обслужване на „Северен поток 1 и 2”;

 - В ПГХ „Bergermeer”, Нидерландия, собственост на консорциум от компании начело с QATAR и газови фирми с държавно нидерландско участие, създадено на база на изтощен газов залеж, предназначено да обслужва „Северен поток 1 и „Северен поток” 2;

 - В ПХГ „Banatsky Dvor”, Сърбия, създадено на база на изтощен газов залеж, което понастоящем вече обслужва „Балкански поток”;

 - В ПХГ „Инчукалское”, Латвия, създадено във водоносни структури с цел да обслужва неравномерността в потреблението на природен газ в Балтийските държави, включително и във Финландия, където през зимния сезон се усещат значителни неравномерности.

Освен това трябва да се отбележи, че в изграждането и управлението на горе изброените подземни газови хранилища в Австрия, Германия, Франция, Нидерландия, Обединено кралство, Чехия, Латвия, Сърбия, ПАО „Газпром” има

- или дялово участие в собствеността им на база на предварително доставени обеми за  „Буферен газ” при изграждането (или разширението) на газохранилището,

- или се ползва с определени квоти от „Активния газ” на газохранилищате в определени критични (зимни) периоди,

- или участва(л) в извършването на услуги при съответни отстъпки от цени за закупуване и инсталиране на оборудване на газохранилището и/или в други извършени дейности.

Технико-икономическите изследвания показват, че в редица проекти за изграждане и разширение на нови и стари газови хранилища, стойността на нетърговския („Буферния газ”) понякога достига до 2/3 от общите инвестиции за изграждане на такива обекти.

Важно е да се отбележи, че горе цитираните газохранилища в съответните Европейски държави  генерират огромни печалби.  Като пример за това може да се даде, че газохранилище подобно на нашето ПГХ „Чирен” с Активен газ около 600 млн. куб. м, генерира приходи от около 50 млн. евро годишно по средноевропейски цени за съхранение за заявен капацитет, за една година.

След въвеждане в експлоатация на новоизградените газохранилища с участието на ПАО „Газпром”, както следва:

-  Bergermeer в Нидерландия (2016 г.),

-  Damborjice в Чехия (2017 г.) и

-  Katarina (2021 г.) в Германия,

за увеличаване на газовите си доставки за Европа, ПАО „Газпром” планира наемането на допълнителни дялове „Активен газ” от газохранилищата и на други Европейски държави.

Напоследък прави впечатление, че даже на територията на отдалеченото от Русия Обединено кралство, в газохранилище „Humbly Grove” ПАО „Газпром” е наел да съхранява близо 200 млн. куб. м Активен газ.  В тази връзка, след изграждането на допълнителния участък от „Северен поток” – 1 (2), който ще продължи от Северна Германия (гр. Грайфсвалд) по суша и след това отново по дъното на Балтийско море до достигнето на бреговете на Великобритания, обемът на съхранявания Търговски (Активен) газ, собственост на „Газпром”, се предвижда още да се увеличи.

Съхраняването на газ в газохранилища в Европа, извън територията на Руската Федерация, „Газпром” осъществява при спазване на изискванията на Европейските регулаторни органи за обезпечаване на прозрачен и недискриминационен достъп до подземните газови хранилища с цел осигуряване на максимална сигурност на договорираните газови доставки за Европейските потребители (security of supply), особено в условията на осезаемо увеличаващ се дял на внасяния в Европа природен газ от Русия.  (Динамична консенсусна прогноза на Cera, IEA, EIA, Eurogas, Cedigaz и други, 2006 – 2021 г.).

Важно е да се допълни, че ПАО „Газпром” участва и в извършването на Технико-икономически оценки за възможността за участие в съвместни проекти по „съхранение на природен газ” във Франция, Великобритания, Холандия, Турция, Белгия, Словакия, Гърция, Унгария, Румъния и други европейски държави.

След закриването на „Южен поток” и резултурането му в „Северен поток” 2 и „Турски поток”, ПАО „Газпром“ започна активно да проучва инфраструктурата на подземните газохранилища в Европа за обезпечаване на работата на „Турски поток”.  По думите на началника на Департамента за Транспортиране, Подземно съхранение и Използване на газа в „Газпром“ Олег Аксютин - „могат да бъдат задействани газови хранилища в Австрия, Сърбия, Чехия и Турция, като в Югоизточна Европа за работата на „Турски поток“ могат да са полезни подземните газохранилища в България, Унгария и Словакия”.  По нататък се обявява, че за ефективното оптимизиране на операционните режими на „Турски поток”, не достигат около 3.15 млрд. куб. м Активен газ, който да се съхранява в газохранилища на териториите на държавите, през които ще преминава тръбата  на този газов поток.

Заключение:

1.  Съхранението на природен газ е неотменна дейност, без която не може да има оптимално, пълноценно и безопасно функциониране на нито една Газопреносна система и най-вече – целогодишна сигурност на газовите доставки (security of supply) за потребителите, така както те очакват, съгласно сключените договори.

Като се има предвид значителната капиталоемкост при изграждането на Газопреносните системи, оптимизирането на разходите по тях е от решаващо значение.  Именно работата на газопроводите в единна система, паралелно с експлоатацията на Подземните газови хранилища, позволява да се оптимизират технологичните параметри на преноса на газа по самите газопроводи в посока – определяне на оптимален диаметър на тръбата, общ капацитет на компресорните мощности и др. 

Практиката в бранша е доказала, че увеличаването на единица капацитет (мощност) на един газопровод със среден или голям диаметър струва много по-скъпо, от колкото увеличаването на единица капацитет (мощност) на едно подземно газово хранилище.  Постигането на повишени безопасни темпове на добив от дадено газохранилище, създава условия за рационално използване на инсталираните компресорни мощности по газопровода в посока на разтоварване на тези мощности.  В тази връзка, приносът на Подземните газови хранилища при формирането на оптималните експлоатационни режими на газопреносните системи е значителен.  Всичко това способства и за оптимизиране на разходите по изграждане на самите газопроводи, включително и за съкращаване на времето за възвръщане на направените инвестиции (CAPEX).

Разширението на ПГХ „Чирен” в посока увеличаване на неговия Търговски (Активен) газ и дневни производителности може да се използва, като:

-  ефективен инструмент за оптимизиране на експлоатационните параметри на газопровода „Балкански поток” и оттук - за намяляване на оперативните разходи (OPEX) по неговата експлоатация и

-  за съкращаване на времето за възвръщане на направените инвестиции (IRR) по изграждането на газопровода „Балкански поток”.

2. Неглежирането и недооценяването на «съхранението на природен газ» води до сривове в сигурността на доставките на природен газ за потребителите, както и до опасни проблеми от екологичен и друг характер, особено в условията на свързаност на Газопреносните системи на отделните страни и съвместните дейности на газовите оператори на тези страни;

3.

Ако ПГХ „Чирен” бъде разширено до Активен газ - 1 млрд. куб. м и дневна производителност до 10 млн. куб. м, при отдаване на част от капацитета на разширеното газохранилище, например - 600 млн. куб. м, по средноевропейска цена за съхранение (от около 80 евро за 1000 куб. м за година, за заявен капацитет), генерираните приходи от услугата „съхранение на природен газ” могат да достигнат 50 млн. евро годишно.  (Тук трябва да се отбележи, че това са възможни приходи само от отдаване на част от капацитета на разширеното газохранилище - 600 млн. куб. м, като останалия капацитет от 400 млн. куб. м може още да увеличи приходите от съхранение.).

_________________________________________________________________________________________________________

инж. Димитър К. Щерев e завършил магистратура в Московския Държавен Геологопроучвателен университет (МГРИ), Русия, специалност “Хидрогеология и инженерна геология”.

В процеса на работа е специализирал в областта:

(1) на «Симулирането и оценката на експлоатацията на Газопреносни системи и Подземни газови хранилища” - в офисите на Международната Нефтогазова компания Шлумберже, (Schlumberger),  Хановер, Германия;

(2) на „Управлението на Инвестиционни проекти в Енергетиката” в Дъблин, Ирландия;

(3) на „Геотермалния резервоарен инженеринг” в Университета на ООН, Рейкявик, Исландия.

От 1997 г. (вече 24 години) работи в Булгартрансгаз ЕАД в областта на «Съхранението и преноса на природен газ” и се занимава с оптимизиране на капацитетните възможности на Подземното газово хранилище „Чирен” (ПГХ Чирен), с неговата текуща оптимална  експлоатация, рехабилитация, поддръжка и разширение, както и с ролята на този обект за оптимален и безпроблемен пренос на природен газ в страната и региона.

Участвал е в инициализирането, управлението, координирането, мониторинга и изпълнението на различни Международни газови проекти, като «Южен поток» и «Набуко», в симулирането и предварителната оценка на възможни варианти на българските участъци, както и в проекти, финансирани от Международни институции, като Агенцията за Търговия и развитие на САЩ (U.S. Trade & Development Agency), програмата ФАР - Трансгранично сътрудничество, Европейски съюз (PHARE Cross Border Co-operation Program, EU).

Освен това Д. Щерев е участвал в оказването на «Техническа помощ за подобряване на тарифното регулиране на Управлението на Енергийния пазар в Турция (EMRA) чрез въвеждането на подобрена система за мониторинг.  (Проектът бе финансиран от Европейската комисия).

В периода 2013 – 2015 г. Димитър Щерев е Началник на управление “Съхранение на природен газ”, Булгартрансгаз ЕАД, Централно управление, София, а в периода 1985 – 1995 г. е работил по различни хидрогеоложки и гео-екологични проекти, свързани с уранодобива, геотермалната енергетика и добива на термо-минерални води в България.

От 2008 г., Димитър Щерев е член на Работен комитет по „Съхранение на природен газ” към Международния газов съюз (Working Committee Gas Storage, International Gas Union, WOC, IGU), където има представени и защитени редица разработки, свързани с «преноса» и «съхранението на природен газ» в България и Балканския регион, както и с развитието на газовата индустрия в страната.  От 2021 г. е член на Българската газова асоциация.