Ανάλυση του Εθνικού Συστήματος Μεταφοράς Φυσικού Αερίου

Transcript

1 2013 Ανάλυση του Εθνικού Συστήματος Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Φοιτήτρια: Σαραντοπούλου Κρυσταλλία Επιβλέπων: Μπίσκας Παντελής ΑΠΘ Τομέας Ηλεκτρικής Ενέργειας

2 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή ENTSOG ΔΕΣΦΑ Εξισώσεις Περιγραφής Φυσικού Αερίου Εθνικό Δίκτυο Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Σύνθεση Φυσικού Αερίου Περιγραφή της Βάσης Δεδομένων Παράρτημα Α Μετατροπές Μονάδων Παράρτημα Β Συμβολισμοί Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 1-1. Πλατφόρμα Άντλησης Φυσικού Αερίου... 4 Εικόνα 2-1. Χάρτης Δικτύου Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Μελών ENTSOG... 9 Εικόνα 2-2. Μέλη ENTSOG Εικόνα 3-1. Αγωγοί Μεταφοράς Ελληνικού Δικτύου Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Εικόνα 4-1. Διάγραμμα Standing-Katz Εικόνα 5-1. Χάρτης Εθνικού Συστήματος Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Εικόνα 5-2. Τερματικός Σταθμός Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου Νήσου Ρεβυθούσας Εικόνα 6-1. Ένα μόριο μεθανίου, CH Εικόνα 7-1. Επισκόπηση Βάσης Δεδομένων, EER Model Εικόνα 7-2. Μηνιαίες Παραλαβές Φυσικού Αερίου του ΕΣΜΦΑ το έτος Εικόνα 7-3. Μέγιστη, Ελάχιστη & Μέση Τιμή Ωριαίων Παραλαβών Σημείων Εισόδου Εικόνα 7-4. Μηνιαίες Οικιακές Καταναλώσεις Φυσικού Αερίου Εικόνα 7-5. Μηνιαίες Βιομηχανικές Καταναλώσεις Φυσικού Αερίου Υψηλής Πίεσης Εικόνα 7-6. Μηνιαίες Βιομηχανικές Καταναλώσεις Μέσης &Υψηλής Πίεσης, Μέρος 1ο Εικόνα 7-7. Βιομηχανικές Καταναλώσεις Μέσης &Υψηλής Πίεσης, Μέρος 2ο Εικόνα 7-8. Βιομηχανικές Καταναλώσεις Μέσης &Υψηλής Πίεσης, Μέρος 3ο Εικόνα 7-9. Βιομηχανικές Καταναλώσεις Μέσης &Υψηλής Πίεσης, Μέρος 4ο Εικόνα Μηνιαίες Καταναλώσεις Φυσικού Αερίου της ΔΕΗ Εικόνα Μηνιαίες Καταναλώσεις Ανεξάρτητων Ηλεκτροπαραγωγών, Μέρος 1ο Εικόνα Μηνιαίες Καταναλώσεις Ανεξάρτητων Ηλεκτροπαραγωγών, Μέρος 2ο

3 Ευρετήριο Πινάκων Πίνακας 4-1. Κατάταξη Εξισώσεων Ροής Πίνακας 5-1. Μήκος και Διάμετρος Κεντρικού Αγωγού και Κλάδων Πίνακας 5-2. Αναλυτική Περιγραφή Κεντρικού Αγωγού Πίνακας 5-3. Αναλυτική Περιγραφή Κλάδου Λαυρίου Πίνακας 5-4. Αναλυτική Περιγραφή Κλάδου Κερατσινίου Πίνακας 5-5. Αναλυτική Περιγραφή Κλάδου Ανατολικής Θεσσαλονίκης Πίνακας 5-6. Αναλυτική Περιγραφή Κλάδου Καβάλας-Κομοτηνής-Κήπων Πίνακας 5-7. Αναλυτική Περιγραφή Κλάδου Κορίνθου-Motor Oil Πίνακας 5-8. Αναλυτική Περιγραφή Κλάδου Τρικάλων-Καρδίτσας Πίνακας 5-9. Αναλυτική Περιγραφή Κλάδου Αλιβερίου Πίνακας Όρια line pack στο ΕΣΜΦΑ Πίνακας Τεχνικά Χαρακτηριστικά Μετρητικών Σταθμών Σημείων Εισόδου ΕΣΜΦΑ Πίνακας Τεχνικές Δυναμικότητες Μετρητικών Σταθμών Σημείων Εισόδου ΕΣΜΦΑ Πίνακας Τεχνικά Χαρακτηριστικά Σταθμού Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου Πίνακας Τεχνικά Χαρακτηριστικά Σταθμού Συμπίεσης Πίνακας Σταθμοί Σημείων Εξόδου ΕΣΜΦΑ Πίνακας Τεχνικά Χαρακτηριστικά Σταθμών Σημείων Εξόδου ΕΣΜΦΑ Πίνακας Σταθμοί Βιομηχανικής & Οικιακής Κατανάλωσης ΕΣΜΦΑ Πίνακας Σταθμοί Ηλεκτροπαραγωγών ΕΣΜΦΑ Πίνακας Βασικές Μετατροπές Μονάδων Πίνακας 6-1. Τυπική Σύνθεση Φυσικού Αερίου Πίνακας 6-2. Προδιαγραφές Ποιότητας Φυσικού Αερίου που Εισέρχεται στο ΕΣΜΦΑ Πίνακας 6-3. Προδιαγραφές Ποιότητας LNG που Εισέρχεται στο ΕΣΜΦΑ Πίνακας 6-4. Ιστορικά Στοιχεία Ποιότητας Φυσικού Αερίου στην Αγία Τριάδα, Μέρος 1 ο Πίνακας 6-5. Ιστορικά Στοιχεία Ποιότητας Φυσικού Αερίου στην Αγία Τριάδα, Μέρος 2ο Πίνακας 6-6. Ιστορικά Στοιχεία Ποιότητας Φυσικού Αερίου στο Σιδηρόκαστρο, Μέρος 1ο.. 47 Πίνακας 6-7. Ιστορικά Στοιχεία Ποιότητας Φυσικού Αερίου στο Σιδηρόκαστρο, Μέρος 2ο.. 48 Πίνακας 6-8. Ιστορικά Στοιχεία Ποιότητας Φυσικού Αερίου στους Κήπους, Μέρος 1ο Πίνακας 6-9. Ιστορικά Στοιχεία Ποιότητας Φυσικού Αερίου στους Κήπους, Μέρος 2 ο

4 Ευχαριστίες Αρχικά θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον κύριο Παντελή Μπίσκα που μου έδωσε την ευκαιρία να συνεργαστώ μαζί του και ήταν πάντα πρόθυμος να με βοηθήσει και να λύσει κάθε μου απορία. Ο διδακτορικός φοιτητής Νίκος Κανελάκης, αποτέλεσε πηγή γνώσεων στο πεδίο του φυσικού αερίου σε όλη τη διάρκεια της εκπόνησης της διπλωματικής και τον ευχαριστώ πολύ. Η εργασία αυτή δε θα μπορούσε να ολοκληρωθεί χωρίς την πολύτιμη συνεισφορά σε δεδομένα του ΔΕΣΦΑ. Θέλω να ευχαριστήσω εξαιρετικά την κυρία Άννα Παπαματθαίου, που παρόλο το φόρτο εργασίας έβρισκε πάντα χρόνο να επικοινωνήσει και να προσφέρει κάθε βοήθεια, και φυσικά τους συναδέλφους της, Αλεξανδρίδη Γιάννη, Παπαντώνη Γιώργο και Μερτζεμέκη Αντιόπη, για τη βοήθεια, την ευγένεια και τις γνώσεις τους που μοιράστηκαν μαζί μου. Ευχαριστώ πολύ επίσης το μεταπτυχιακό φοιτητή Μάνο Σχοινά για τις συμβουλές του σε θέματα των βάσεων δεδομένων. Θα ήθελα να ευχαριστήσω πάρα πολύ τους γονείς μου, που υποστήριζαν πάντα κάθε επιλογή μου. Τη φίλη και συμφοιτήτριά μου Στεφανία Παπακυριάκου και την οικογένεια της, που ήταν και δική μου οικογένεια στη Θεσσαλονίκη. Τέλος, ένα μεγάλο ευχαριστώ στον Μιχάλη Ρουσόπουλο, που χωρίς τη βοήθεια και συμπαράστασή του, δε θα γινόταν εφικτός αυτός ο στόχος. 3

5 1. Εισαγωγή Φυσικό Αέριο Το Φυσικό Αέριο είναι ένα μείγμα καυσίμων αερίων που βρίσκεται σε κοιλότητες του υπεδάφους, συνήθως μαζί με άλλα ορυκτά καύσιμα. Το κυρίαρχο συστατικό του είναι το μεθάνιο και η σύστασή του διαφέρει ανάλογα με το τόπο προέλευσης. Είναι ελαφρύτερο του αέρα, άχρωμο, άμορφο και άοσμο στην καθαρή του μορφή. Το φυσικό αέριο θεωρείται η καθαρότερη και ασφαλέστερη πηγή ενέργειας μετά τις ανανεώσιμες. Σε ένα διεθνές περιβάλλον, όπου η ενέργεια αναδεικνύεται σε παράγοντα κλειδί για την ανάπτυξη και την ποιότητα ζωής, η υψηλή θερμογόνος του δύναμη, σε συνδυασμό με τη χαμηλή περιεκτικότητα των καυσαερίων του σε ρυπογόνες ουσίες και την αποδοτικότητα της καύσης του, το καθιστούν σήμερα το πλέον περιζήτητο καύσιμο. Εικόνα 1-1. Πλατφόρμα Άντλησης Φυσικού Αερίου Μετά την άντλησή του, το φυσικό αέριο μεταφέρεται στις μονάδες επεξεργασίας μέσω ενός δικτύου αγωγών μικρής διαμέτρου και χαμηλής πίεσης που ονομάζονται αγωγοί συλλογής. Κατά την επεξεργασία διαχωρίζονται και κατακρατούνται ποικίλα ανεπιθύμητα συστατικά και ενώσεις στοιχείων όπως υδρατμοί, άμμος, συμπυκνώματα και άλλα αέρια, για να προκύψει το γνωστό ως ξηρό φυσικό αέριο «ποιότητας αγωγού». Η ποιότητα αγωγού αναφέρεται στους περιορισμούς που επιβάλλονται σχετικά με τη σύνθεση του φυσικού αερίου που επιτρέπεται στον αγωγό. Το τελικό προϊόν έπειτα μπορεί να μεταφερθεί είτε μέσω του δικτύου μεταφοράς, είτε ως υγροποιημένο ή συμπιεσμένο φυσικό αέριο. 4

6 Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο Το Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο (Liquefied Natural Gas-LNG) είναι φυσικό αέριο που έχει μετατραπεί προσωρινά σε υγρή μορφή για τη διευκόλυνση της αποθήκευσης ή της μεταφοράς του σε μακρινές αποστάσεις. Είναι άοσμο, άχρωμο, μη τοξικό και καταλαμβάνει 600 φορές μικρότερο όγκο από το αέριο σε θερμοκρασία δωματίου. Το φυσικό αέριο υγροποιείται με ψύξη στους -162 C σε ατμοσφαιρική πίεση. Η σύσταση του LNG διαφέρει από τη σύσταση του φυσικού αερίου καθώς πριν από την υγροποίηση πραγματοποιείται επεξεργασία για την αφαίρεση προσμείξεων όπως νερό, σκόνη, άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα και ενώσεις του θείου. Η επεξεργασία αυτή είναι απαραίτητη στη διαδικασία της υγροποίησης για να αποφευχθεί η δημιουργία στερεών ουσιών με την ψύξη του φυσικού αέριου. Μετά τη διαδικασία της υγροποίησης το LNG αποθηκεύεται σε κρυογενικές δεξαμενές, οι οποίες έχουν ισχυρή θερμική μόνωση και εξαιρετικά ανθεκτική κατασκευή έναντι διαρροών. Κατόπιν μεταφέρεται με ειδικά σχεδιασμένα δεξαμενόπλοια μεταφοράς LNG στον τερματικό σταθμό όπου εκφορτώνεται στις εγκαταστάσεις αποθήκευσης. Πριν τροφοδοτήσει το δίκτυο, το LNG εισέρχεται στις ειδικές εγκαταστάσεις αεριοποίησης του σταθμού όπου μετατρέπεται ξανά σε αέριο. Συμπιεσμένο Φυσικό Αέριο Το φυσικό αέριο όταν βρίσκεται σε υψηλές πιέσεις μπορεί να αποθηκευθεί και να μεταφερθεί σε δοχεία. Αυτές οι πιέσεις κυμαίνονται από 124 bar, σε περιπτώσεις που το φυσικό αέριο έχει σημαντικές προσμείξεις άλλων αέριων υδρογονανθράκων, έως 248 bar όταν αποτελείται κυρίως από μεθάνιο. Το φυσικό αέριο τότε χαρακτηρίζεται ως συμπιεσμένο φυσικό αέριο (Compressed Natural Gas-CNG) και καταλαμβάνει το ένα τοις εκατό του όγκου που καταλαμβάνει σε ατμοσφαιρική πίεση. Το CNG παρέχει έναν αποτελεσματικό τρόπο μεταφοράς του φυσικού αερίου για μικρότερες αποστάσεις καθώς είναι εύκολο να αναπτυχθεί με χαμηλότερες απαιτήσεις σε εγκαταστάσεις και υποδομές από το LNG. Το CNG χρησιμοποιείται στις περισσότερες χώρες στα οχήματα μεταφοράς ως μία εναλλακτική, πιο φιλική προς το περιβάλλον, επιλογή στα συμβατικά καύσιμα όπως η βενζίνη και το πετρέλαιο. 5

7 Δίκτυο Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Τα βασικά συστατικά μέρη ενός δικτύου μεταφοράς φυσικού αερίου είναι: Αγωγοί Οι αγωγοί μεταφοράς φυσικού αερίου διακρίνονται ανάλογα με την πίεση. Οι αγωγοί υψηλής και μέσης πίεσης μεταφέρουν μεγάλους όγκους αερίου σε μεγάλες αποστάσεις. Οι αγωγοί διανομής χαμηλής πίεσης χρησιμοποιούνται για την προμήθεια αερίου προς οικιακή κατανάλωση. Κατηγορία Αγωγού Αγωγός Μεταφοράς Υψηλής Πίεσης Αγωγός Μεταφοράς Μέσης Πίεσης Αγωγός Διανομής Χαμηλής Πίεσης Πίεση [ bar] ~ Πίνακας 1-1. Κατηγορίες Αγωγών Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Η διάμετρος των αγωγών κυμαίνεται από 6 έως 48 ίντσες ανάλογα με τη λειτουργία τους. Οι αγωγοί μεταφοράς υψηλής και μέσης πίεσης κατασκευάζονται από χάλυβα και έχουν συνήθως διάμετρο μεταξύ 16 και 48 ιντσών. Οι αγωγοί του δικτύου διανομής χαμηλής τάσης είναι κατασκευασμένοι από πολυαιθυλένιο και είναι μικρότερης διαμέτρου. Στο δίκτυο μεταφοράς φυσικού αερίου είναι απαραίτητη επίσης η ύπαρξη συστημάτων επιθεώρησης και συντήρησης του αγωγού, όπως σταθμοί ξεστροπαγίδων για την αποστολή και λήψη συστημάτων καθαρισμού και συστήματα προστασίας του αγωγού από φαινόμενα διάβρωσης. Μετρητικοί Σταθμοί Οι μετρητικοί σταθμοί είναι τοποθετημένοι στα σημεία εισαγωγής φυσικού αερίου στον αγωγό, στα σημεία παροχής στους καταναλωτές και σε σημεία ελέγχου. Μετρούν την ποσότητα του φυσικού αερίου και προσδιορίζουν την ποιότητά του, επιτρέποντας με αυτόν τον τρόπο την παρακολούθηση του φυσικού αερίου που ρέει στον αγωγό σε συνεχή βάση. Περιλαμβάνουν φίλτρα και ειδικά συστήματα μέτρησης όπως στροβιλομετρητές, μετρητές υπερήχων και μετρητές διαφράγματος, μετρώντας συνεχώς την ποσότητα φυσικού αερίου που διοχετεύεται μέσω των σταθμών, χωρίς να παρεμποδίζουν τη διέλευσή του. Ρυθμιστικοί Σταθμοί Οι ρυθμιστικοί σταθμοί υποβιβάζουν και ελέγχουν την πίεση του φυσικού αερίου. Βρίσκονται κυρίως σε διακλαδώσεις του αγωγού ή στα σημεία που το δίκτυο υψηλής πίεσης συνδέεται με το δίκτυο μέσης πίεσης. Αποτελούνται από ρυθμιστικές βαλβίδες, 6

8 βαλβίδες άμεσης διακοπής για περιπτώσεις που η πίεση δεν ρυθμίστηκε εντός των επιτρεπόμενων ορίων και διατάξεις όσμησης του φυσικού αερίου με σκοπό την έγκαιρη διαπίστωση τυχόν διαρροών. Σταθμοί Βαλβιδοστασίων Το δίκτυο αγωγών μεταφοράς φυσικού αερίου περιλαμβάνει ένα μεγάλο αριθμό σταθμών βαλβίδοστασίων. Οι βαλβίδες σε αυτούς τους σταθμούς λειτουργούν σαν πύλες. Είναι συνήθως ανοιχτές και επιτρέπουν τη ροή του φυσικού αερίου, ή μπορούν να κλείσουν απομονώνοντας τμηματικά τον αγωγό. Η απομόνωση αυτή, λαμβάνει χώρα σε περιπτώσεις εκτάκτου ανάγκης ή προγραμματισμένης συντήρησης. Τα βαλβιδοστάσια μπορούν να τοποθετηθούν κάθε 8 με 32 χιλιόμετρα κατά μήκος του αγωγού και υπόκεινται σε ρύθμιση από τους κώδικες ασφαλείας. Σταθμοί Συμπίεσης Το φυσικό αέριο εισέρχεται αρχικά στο δίκτυο μεταφοράς σε υψηλή πίεση, εξαιτίας όμως απωλειών που σημειώνονται κατά μήκος του αγωγού, όσο αυξάνεται η απόσταση που διανύει η πίεσή του μειώνεται, δυσχεραίνοντας τη μεταφορά του. Είναι απαραίτητη επομένως η τοποθέτηση σταθμών συμπίεσης σε συγκεκριμένα τμήματα του δικτύου, όπως στα σημεία που παρατηρούνται υψομετρικές διαφορές στον αγωγό, στις λειτουργίες επεξεργασίας του αερίου, στα συστήματα μεταφοράς και διανομής, καθώς και στη μείωση του όγκου του φυσικού αερίου προς μεταφορά και αποθήκευση. Κατά την είσοδο του αγωγού στο σταθμό συμπίεσης γίνεται διαχωρισμός των υγρών και συμπυκνωμάτων που ενδεχομένως να περιέχει το φυσικό αέριο και φιλτράρισμά του. Στην έξοδο του συμπιεστή τοποθετούνται ψύκτρες για ρύθμιση της θερμοκρασίας του φυσικού αερίου που επανεισάγεται στο δίκτυο. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι συμπιεστών που χρησιμοποιούνται στο δίκτυο μεταφοράς φυσικού αερίου, οι παλινδρομικοί και οι φυγοκεντρικοί. Οι συμπιεστές τροφοδοτούνται είτε με φυσικό αέριο από το δίκτυο είτε με ηλεκτρισμό. Οι βασικές παράμετροι που καθορίζουν την επιλογή του εξοπλισμού είναι το κόστος εγκατάστασης και συντήρησης, τα επίπεδα χρησιμοποίησης της μονάδας, καθώς και οι διακυμάνσεις της ζήτησης. Υπάρχει επίσης η επιλογή καταμερισμού του έργου της μονάδας, με συστοιχίες συμπιεστών που λειτουργούν σε σειρά ή παράλληλα. Κέντρα ελέγχου και διανομής φορτίου Τα κέντρα ελέγχου και διανομής φορτίου είναι υπεύθυνα για την ομαλή λειτουργία του συστήματος μεταφοράς φυσικού αερίου. Προγραμματίζουν τη λειτουργία και τη συντήρησή του, υλοποιούν τα προγράμματα παραλαβών και παραδόσεων φυσικού αερίου 7

9 και ελέγχουν σε συνεχή βάση τις λειτουργικές παραμέτρους του δικτύου. Τα περισσότερα από τα δεδομένα που λαμβάνει ένα κέντρο ελέγχου παρέχονται από τα συστήματα Εποπτικού Ελέγχου και Συλλογής Δεδομένων (Supervisory Control and Data Acquisition SCADA). Τα συστήματα SCADA είναι εξελιγμένα συστήματα επικοινωνιών που λαμβάνουν μετρήσεις και συλλέγουν δεδομένα κατά μήκος του αγωγού, συνήθως σε σταθμούς μέτρησης, ρύθμισης ή συμπίεσης και βαλβίδες. Με αυτόν τον τρόπο, ο ρυθμός ροής μέσω του αγωγού, η κατάσταση λειτουργίας του, η πίεση και η θερμοκρασία μπορούν όλα να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της κατάστασης του αγωγού ανά πάσα στιγμή. Αυτό επιτρέπει την έγκαιρη παρέμβαση σε περιπτώσεις που παρουσιάζονται δυσλειτουργίες του εξοπλισμού, διαρροές, ή οποιαδήποτε άλλη ασυνήθιστη δραστηριότητα κατά μήκος του δικτύου. Συστήματα τηλελέγχου και τηλεπικοινωνιών Η δυνατότητα του συστήματος μεταφοράς να τροφοδοτεί την αγορά φυσικού αερίου με επαρκείς ποσότητες υπό όλες τις συνθήκες, κανονικές και έκτακτες, διασφαλίζεται από τα συστήματα τηλελέγχου και τηλεπικοινωνιών (Remote Control and Communications RCC). Τα συστήματα RCC αποτελούνται από καλωδιώσεις οπτικών ινών τοποθετημένες κατά μήκος του αγωγού, συστήματα SCADA για τηλεμετρία, τηλεχειρισμό και μεταφορά δεδομένων και από συστήματα κινητών τηλεπικοινωνιών. Συστήματα αποθήκευσης Η κατανάλωση φυσικού αερίου αυξάνεται κυρίως τους χειμερινούς μήνες, καθώς οι μεγαλύτερες ποσότητες αερίου χρησιμοποιούνται στη θέρμανση. Σαφώς οικονομικοί παράγοντες και έκτακτες συνθήκες μπορούν επίσης να επηρεάσουν τη ζήτηση. Καθίσταται λοιπόν αναγκαία η αποθήκευση φυσικού αερίου κατά τις περιόδους χαμηλής ζήτησης, για να είναι δυνατή η παροχή ασφαλούς ενεργειακής τροφοδοσίας και λειτουργικής ευελιξίας στο σύστημα μεταφοράς και κάλυψης αιχμιακών απαιτήσεων της αγοράς φυσικού αερίου. Τα συστήματα αποθήκευσης αποτελούνται από δεξαμενές υψηλής πίεσης για εξυπηρέτηση μεγάλων περιόδων αιχμής και συσσώρευση αερίου σε αγωγούς υψηλής πίεσης και μεγάλης διαμέτρου για την κάλυψη ημερήσιων αναγκών αιχμής και έκτακτων περιστατικών. Πιο σπάνια το φυσικό αέριο αποθηκεύεται σε υπόγειες εγκαταστάσεις σε σπήλαια άλατος ή σε πηγές αερίου και πετρελαίου που έχουν εξαντληθεί. 8

10 2. ENTSOG Εικόνα 2-1. Χάρτης Δικτύου Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Μελών ENTSOG Το ευρωπαϊκό δίκτυο διαχειριστών συστημάτων μεταφοράς φυσικού αερίου (European Network of Transmission System Operators for Gas ENTSOG) ιδρύθηκε την 1 η Δεκεμβρίου του 2009 με βάση την Κοινοτική νομοθεσία (3 ο ενεργειακό πακέτο). Αποστολή του ENTSOG είναι η διευκόλυνση και ενίσχυση της συνεργασίας μεταξύ των διαχειριστών των εθνικών συστημάτων μεταφοράς ανά την Ευρώπη, συμβάλλοντας έτσι στην ανάπτυξη ενός πανευρωπαϊκού συστήματος μεταφοράς φυσικού αερίου σύμφωνα με τους ενεργειακούς στόχους της Ευρωπαϊκής Ένωσης. 9

11 Στόχοι-Επιδιώξεις Προώθηση της ολοκλήρωσης της εσωτερικής αγοράς φυσικού αερίου και τόνωση του διασυνοριακού εμπορίου, Εξασφάλιση της αποτελεσματικής διαχείρισης και της συντονισμένης λειτουργίας του ευρωπαϊκού δικτύου, Διευκόλυνση της τεχνικά ορθής εξέλιξης του ευρωπαϊκού δικτύου μεταφοράς. Έργα Σύμφωνα με European gas regulation (EC) 715/2009. Κώδικες Διαχείρισης του Συστήματος Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Οι κώδικες διαχείρισης του συστήματος μεταφοράς φυσικού αερίου του ENTSOG θα καθορίσουν τους κανόνες για την ολοκλήρωση της αγοράς αερίου, τη λειτουργία και ανάπτυξη του συστήματος, καλύπτωντας θέματα όπως η κατανομή της χωρητικότητας, η σύνδεση δικτύου και η επιχειρησιακή ασφάλεια. Η διαδικασία ξεκινά με μία αίτηση από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή (ΕC) προς τον Οργανισμό Συνεργασίας των Ρυθμιστικών Αρχών Ενέργειας (ACER) να καταθέσει μία αρχή σε ρυθμιστικό επίπεδο, η οποία ορίζει τον τρόπο διαχείρισης του δικτύου. Ύστερα ο ENTSOG αναπτύσσει το σχετικό κώδικα διαχείρισης του συστήματος μεταφοράς σύμφωνα με την παραπάνω αρχή της ACER, διεξάγωντας εκτενή δημόσια συμβούλια καθόλη τη διαδικασία ανάπτυξης. Με την έγκριση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, ο κώδικας διαχείρισης δικτύου γίνεται νομικά δεσμευτικός και εν συνεχεία υιοθετείται. Σχέδιο Ανάπτυξης Δικτύου Το δεκαετές πλάνο ανάπτυξης δικτύου (Ten-Year Network Development Plan- ΤΥNDP) του ENTSOG παρέχει μία εικόνα των ευρωπαϊκών υποδομών μεταφοράς αερίου και μελλοντικές αναπτύξεις και περιλαμβάνει μοντελοποίηση του ολοκληρωμένου δικτύου αερίου που βασίζεται σε μία ποικιλία από σενάρια ανάπτυξης. Περιλαμβάνει μια ευρωπαϊκή χωρητικότητα. Προβλέψεις Επάρκειας Ετήσιες εαρινές και χειμερινές προβλέψεις επάρκειας αναθεωρούν-ανασκοπούν σχεδιασμούς για τον εφοδιασμό, τη ζήτηση και την χωρητικότητα αερίου, Αναλύουν την πραγματική κατάσταση της υπό μελέτη περιόδου. Εργαλεία Διαχείρισης Ο κανονισμός (EC) 715/2009 προέβλεπε τη χρήση απλών εργαλείων διαχείρισης για τη διασφάλιση της διαφάνειας και το συντονισμό των διαχειριστών δικτύων υπό συνήθεις και έκτακτες συνθήκες. Αυτά περιλαμβάνουν τα ερευνητικά σχέδια του ENTSOG και μία κλίμακα ταξινόμησης περιστατικών. 10

12 Μέλη Από την ίδρυσή του, οι διαχειριστές συστημάτων μεταφοράς που είναι μέλη του ENTSOG παρέχουν ευρεία κάλυψη της ευρωπαϊκής αγοράς φυσικού αερίου. Αποτελείται από 41 μέλη διαχειριστές συστημάτων μεταφοράς και 3 συνεργαζόμενους εταίρους από 25 συνολικά Ευρωπαϊκές χώρες με κατεύθυνση την εξασφάλιση ταχείας προόδου στην ενιαία αγορά. Ακόμη περιλαμβάνει τους εξής 4 παρατηρητές από κράτη προς ένταξη στην Ευρωπαϊκή Ένωση: GA-MA AD (ΠΓΔΜ), Gassco AS (Νορβηγία), Plinacro Ltd (Κροατία) και Swissgas A (Ελβετία). Εικόνα 2-2. Μέλη ENTSOG 11

13 Δραστηριότητες- Επιχειρηματικοί Τομείς Οι δραστηριότητες του ENTSOG κυβερνώνται από το Ρύθμιση για το Τρίτο Πακέτο Ενέργειας(ΕC)715/2009 και χωρίζονται σε τρείς επιχειρηματικούς τομείς. Αγορά Οι σχετικές με την αγορά δραστηριότητες του ENTSOG περιλαμβάνουν την χωρητικότητα και την εξισορρόπηση του δικτύου, καθώς και την εναρμόνιση των τιμολογίων. Οι δραστηριότητες αυτές περιλαμβάνουν την ανάπτυξη αρχών για τον τρόπο διαχείρισης του συστήματος μεταφοράς φυσικού αερίου και κώδικες διαχείρισής του, παρέχοντας με αυτόν τον τρόπο ένα πλαίσιο για την ενιαία αγορά. Επίσης, ο ENTSOG έχει σημαντικό εξωτερικό ρόλο, συμμετέχοντας σε δραστηριότητες όπως η ανάπτυξη Μοντέλου Στόχου του κέντρου αποδοτικότητας ενέργειας και ανανεώσιμων τεχνολογιών (CEERT Target Model). Ανάπτυξη Συστήματος Η ανάπτυξη συστήματος είναι μια επιχειρηματική περιοχή καλύπτει όλες τις σχετικές με την ανάπτυξη ενός πανευρωπαϊκού δικτύου, δραστηριότητες του ENTSOG. Η ομάδα εργασίας καταγράφει, αναλύει και προετοιμάζει συστάσεις στις ευρωπαϊκές νομοθετικές προτάσεις που αφορούν στην ανάπτυξη των υποδομών και στις επενδύσεις, όπως επίσης παρακολουθεί τη συμμετοχή του ENTSOG στην ομάδα συντονισμού φυσικού αερίου (Gas Coordination Group). Διαχείριση Συστήματος Η διαχείριση συστήματος είναι πρωτίστως υπεύθυνη για τους τεχνικούς κώδικες διαχείρισης δικτύων και την τεχνική υποστήριξη στην ανάπτυξη κωδίκων και εργαλείων σε άλλες ομάδες εργασίας. Οι κώδικες διαχείρισης δικτύων μεταφοράς καλύπτουν τους κανόνες για διαλειτουργικότητα, ανταλλαγή δεδομένων, επιχειρησιακές διαδικασίες, ασφάλεια και αξιοπιστία. Επίσης, η ομάδα εργασίας ασχολείται με άλλα προγράμματα του ENTSOG όπως κοινά επιχειρησιακά εργαλεία, ανάπτυξη πλατφόρμας διαφάνειας, εφαρμογή των αρχών διαφάνειας, πληροφοριακά συστήματα και επικοινωνιακές διαδικασίες καθώς και δημοσίευση πληροφοριών συντήρησης δικτύου. 12

14 3. ΔΕΣΦΑ Εικόνα 3-1. Αγωγοί Μεταφοράς Ελληνικού Δικτύου Μεταφοράς Φυσικού Αερίου Ο Διαχειριστής Εθνικού Συστήματος Φυσικού Αερίου (ΔΕΣΦΑ) ιδρύθηκε την 30 η Μαρτίου Το Εθνικό Σύστημα Φυσικού Αερίου (ΕΣΦΑ) περιλαμβάνει το Σύστημα Μεταφοράς φυσικού αερίου και το σταθμό Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου της Ρεβυθούσας. Ο ΔΕΣΦΑ είναι ιδιοκτήτης του ΕΣΦΑ και έχει πλήρες και αποκλειστικό δικαίωμα στη λειτουργία, διαχείριση, εκμετάλλευση και ανάπτυξή του. Σκοπός της εταιρίας είναι η λειτουργία, συντήρηση, διαχείριση, εκμετάλλευση και ανάπτυξη του ΕΣΦΑ, και των διασυνδέσεών του, προκειμένου το ΕΣΦΑ να είναι οικονομικά αποδοτικό, τεχνικά άρτιο και ολοκληρωμένο και να εξυπηρετούνται οι ανάγκες των χρηστών, σε φυσικό αέριο κατά τρόπο ασφαλή, επαρκή, αξιόπιστο και οικονομικά αποδοτικό. Η διαχείριση του ΕΣΦΑ διέπεται από την αντίστοιχη Ευρωπαϊκή και Εθνική νομοθεσία. Σημαντικός σταθμός στη λειτουργία του ΕΣΦΑ ήταν η έκδοση του Κώδικα Διαχείρισης ΕΣΦΑ την 1 η Απριλίου Κατόπιν τούτου, η Ρεβυθούσα υποδέχθηκε το πρώτο φορτίο Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου από χρήστη εκτός ΔΕΠΑ τον Μάϊο Το ΕΣΦΑ αποτελείται από: Τον κεντρικό αγωγό μεταφοράς αερίου και τους κλάδους αυτού, Τους Μετρητικούς Σταθμούς Συνόρων Σιδηροκάστρου Σερρών και Κήπων Έβρου, 13

15 Το Σταθμό Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (ΥΦΑ) Ρεβυθούσας, Το Σταθμό Συμπίεσης στη Νέα Μεσήμβρια Θεσσαλονίκης, Τους Μετρητικούς και Ρυθμιστικούς σταθμούς φυσικού αερίου, Τα Κέντρα Ελέγχου και Κατανομής Φορτίου, Τα Κέντρα Λειτουργίας και Συντήρησης του Μετρητικού Σταθμού Συνόρων Σιδηροκάστρου, Ανατολικής Ελλάδος, Βορείου Ελλάδος, Κεντρικής Ελλάδος και Νοτίου Ελλάδος, και Το σύστημα Τηλελέγχου και Τηλεπικοινωνιών. Στόχοι-Δράσεις Εποπτεία, συντήρηση και λειτουργική διαχείριση του ΕΣΦΑ σε κανονικές και σε έκτακτες συνθήκες, Παροχή και διαχείριση (ρυθμιζόμενων) των υπηρεσιών πρόσβασης στο ΕΣΦΑ υπό όρους ισότιμους που δεν εισάγουν διακρίσεις, Διασφάλιση της ομαλής, ασφαλούς και αποδοτικής λειτουργίας του ΕΣΦΑ εντός των πλαισίων της ρυθμιζόμενης αγοράς Φυσικού Αερίου, Προγραμματισμός των παραδόσεων/παραλαβών Φυσικού Αερίου σύμφωνα με τις απαιτήσεις των Χρηστών, Τεχνική υποστήριξη και ανάπτυξη των ηλεκτρονικών και τηλεπικοινωνιακών συστημάτων του Εθνικού Συστήματος Μεταφοράς Φυσικού Αερίου (ΕΣΜΦΑ) καθώς και Παρακολούθηση και εφαρμογή μετρολογικών απαιτήσεων στις εγκαταστάσεις του ΕΣΜΦΑ, Διεκπεραίωση όλων των απαραίτητων διαδικασιών προκειμένου οι Χρήστες του ΕΣΦΑ να αποκτήσουν πρόσβαση στο ΕΣΜΦΑ ή/ και στην Εγκατάσταση ΥΦΑ, κατά τρόπο ισότιμο που δεν γεννά διακρίσεις μεταξύ των Χρηστών. Λειτουργία και Συντήρηση εγκαταστάσεων Μεταφοράς και Διανομής σύμφωνα με το εκάστοτε λειτουργικό & συμβατικό πλαίσιο, με σκοπό την ομαλή λειτουργία του συστήματος και την αδιάλειπτη μεταφορά και παροχή αερίου στους καταναλωτές Αντιμετώπιση έκτακτων καταστάσεων των εγκαταστάσεων. Λειτουργία και Συντήρηση ΥΦΑ και εγκαταστάσεων, προγραμματισμός λειτουργιών εγκαταστάσεων, η παραλαβή ΥΦΑ, η διαχείριση αποθεμάτων ΥΦΑ σύμφωνα με τις εκάστοτε λειτουργικές και συμβατικές απατήσεις, και η αντιμετώπιση έκτακτων καταστάσεων εγκαταστάσεων ΥΦΑ. Προγραμματισμός και εκτέλεση / επίβλεψη έργων επί των ενεργών αγωγών του συστήματος μεταφοράς, σύμφωνα με τις εκάστοτε απαιτήσεις της με στόχο είτε την βελτίωση / τροποποίηση των εγκαταστάσεων, είτε την συντήρηση και επισκευή τους. στο πλαίσιο της εφαρμογής των συστημάτων διαχείρισης ποιότητας, ασφάλειας και προστασίας του περιβάλλοντος βρίσκονται σε συνεχή παρακολούθηση και μέτρηση οι παρακάτω δείκτες: Δείκτες ασφάλειας και υγείας(ogp, CONCAW και ΕΛΟΤ 1801:2008 & OHSAS 1801:2007), 14

16 Δείκτες περιβαλλοντικής διαχείρισης (κατά ISO 14000) και Δείκτες διαχείρισης ποιότητας(κατά ΕΛΟΤ ΕΝ και ISO 9001/ 2008). Διεθνείς Συμμετοχές ΔΕΣΦΑ Ο τομέας του φυσικού αερίου έχει αυξημένη διεθνή γεωπολιτική σημασία. Τα κοιτάσματά του βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση από τις αγορές κατανάλωσης, ενώ παράλληλα πραγματοποιούνται σημαντικές θεσμικές αλλαγές και ανακατατάξεις τόσο στην ευρωπαϊκή όσο και στην παγκόσμια αγορά φυσικού αερίου. Επίσης, η τεχνολογία στον τομέα αυτόν εξελίσσεται διαρκώς. Ο ΔΕΣΦΑ παρακολουθεί ενεργά τις εξελίξεις αυτές σε παγκόσμιο επίπεδο, μέσα από την παρουσία του στους φορείς διαμόρφωσης της ενεργειακής πολιτικής, αλλά και μέσα από τη δημιουργία δεσμών με αντίστοιχες εταιρείες άλλων χωρών. Στόχος αυτής της δραστηριότητας είναι τόσο η ανταλλαγή εμπειρίας και τεχνογνωσίας, όσο και η ανάπτυξη συνεργασιών στον τομέα των υποδομών, σύμφωνα με την ενεργειακή στρατηγική της χώρας μας. Ο ΔΕΣΦΑ είναι ενεργό μέλος των παρακάτω διεθνών οργανισμών: GIE (Gas Infrastructure Europe) Ένωση που εκπροσωπεί τις εταιρείες που διαχειρίζονται συστήματα μεταφοράς αερίου, συστήματα αποθήκευσης αερίου και τερματικούς σταθμούς υγροποιημένου φυσικού αερίου στην Ευρώπη. ENTSOG Στέλεχος του ΔΕΣΦΑ συμμετέχει στο Διοικητικό Συμβούλιο του ENTSOG. SIGTTO (Society of International Gas Tanker & Terminal Operators Ltd) Μη κερδοσκοπική εταιρεία που έχει στόχο την προώθηση υψηλών προδιαγραφών και την υιοθέτηση βέλτιστων πρακτικών λειτουργίας στα πλοία μεταφοράς φυσικού αερίου και τους τερματικούς σταθμούς ανά τον κόσμο. MARCOGAZ (Technical Association of the European Natural Gas Industry) Τεχνική ένωση της ευρωπαϊκής βιομηχανίας αερίου που υποστηρίζει τα μέλη της σε θέματα τεχνικής νομοθεσίας και προτυποποίησης και προωθεί τη δημιουργία των τεχνικών συνθηκών που βοηθούν την εμπορική επιτυχία του φυσικού αερίου στη αγορά ενέργειας. 15

17 4. Εξισώσεις Περιγραφής Φυσικού Αερίου Πυκνότητα Αερίου Η πυκνότητα ρ ενός αερίου αντιπροσωπεύει την ποσότητα της μάζας του (m) που περιέχεται σε ορισμένο όγκο (V). Στα αέρια, η πυκνότητα μεταβάλλεται ανάλογα με την πίεση και αντιστρόφως ανάλογα με τη θερμοκρασία. Η πυκνότητα είναι το πηλίκο της μάζας προς τον όγκο του αερίου και μετράται σε kg/m3. m V (4-1) Ειδική Βαρύτητα Η ειδική βαρύτητα G ενός αερίου είναι ένα αδιάστατο μέγεθος που μετρά πόσο βαρύ είναι το αέριο σε σύγκριση με τον αέρα, για σταθερή πίεση και θερμοκρασία. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε επίσης τον όρο σχετική πυκνότητα, εκφράζοντας τον λόγο της πυκνότητας του αερίου ρg προς την πυκνότητα του αέρα ρair. Οι πυκνότητες αναφέρονται στην ίδια θερμοκρασία και εκφράζονται με τις ίδιες μονάδες μέτρησης. G g air (4-2) Ιξώδες Το ιξώδες ή εσωτερική τριβή, είναι μία φυσική μοριακή ιδιότητα των ρευστών. Ένα ρευστό που κινείται μέσα σε αγωγό υφίσταται δύναμη εσωτερικής τριβής που τείνει να το επιβραδύνει. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του ιξώδους τόσο πιο δύσκολη είναι η ροή στον αγωγό. Στα αέρια, σε αντίθεση με τα υγρά, το ιξώδες μεταβάλλεται ανάλογα τόσο με την θερμοκρασία όσο και με την πίεση. Το δυναμικό ή απόλυτο ιξώδες συμβολίζεται με μ και μετράται σε Poise(P)1. Το κινηματικό ιξώδες συμβολίζεται με ν, μετράται σε Stokes(St) και είναι το πηλίκο του δυναμικού ιξώδους προς την πυκνότητα. (4-3) poise = 1 g cm s = 0.1 Pa s όπου1 Pa s = 1 N s m = 1 kg m s 16

18 Καθώς το φυσικό αέριο είναι ένα μείγμα αέριων υδρογονανθράκων, συμβολίζοντας με μ το ιξώδες, y την περιεκτικότητα και Μ το μοριακό βάρος κάθε συστατικού του αερίου, το ιξώδες του υπολογίζεται με την ακόλουθη εξίσωση. y i i i y i M M i (4-4) Μέση Πίεση Αν P 1 η πίεση του φυσικού αερίου που εισέρχεται σε ένα τμήμα αγωγού και P 2 η πίεση του αερίου που εξέρχεται από τον αγωγό, η μέση πίεση Pavg στον αγωγό δίνεται από την εξίσωση 4-5. P avg P1 P P1 P2 (4-5) Κρίσιμη Θερμοκρασία και Πίεση Η κρίσιμη θερμοκρασία Τ c ενός αερίου είναι η θερμοκρασία πάνω από την οποία ένα αέριο είναι αδύνατο να υγροποιηθεί, ανεξαρτήτως πίεσης. Η κρίσιμη πίεση P c είναι η ελάχιστη πίεση που απαιτείται για να υγροποιηθεί ένα αέριο όταν βρίσκεται στην κρίσιμη θερμοκρασία. Οι κρίσιμες ιδιότητες είναι σταθερές για κάθε αέριο και χρησιμοποιούνται ως τιμές αναφοράς για τη σύγκριση μεταξύ αερίων. Αρχή των αντίστοιχων καταστάσεων Δύο ή περισσότερα αέρια θεωρείται ότι βρίσκονται σε αντίστοιχες καταστάσεις όταν οι λόγοι των τιμών θερμοκρασίας και πίεσης, ως προς τις κρίσιμες τιμές τους είναι ίσοι. Οι λόγοι αυτοί ονομάζονται ανηγμένες τιμές θερμοκρασίας Τ r και πίεσης P r αντίστοιχα. T r P r T T c P P c (4-6) 17

19 Εάν εφαρμόσουμε την αρχή των αντίστοιχων καταστάσεων στο φυσικό αέριο, που αποτελεί ένα μείγμα αερίων, έχει αποδειχθεί ότι η χρήση των λεγόμενων ψευδο-κρίσιμων ιδιοτήτων δίνει πιο ακριβή αποτελέσματα. Οι ψευδο-κρίσιμες θερμοκρασίες Τ pc και πιέσεις P pc ορίζονται ως οι μέσες μοριακές κρίσιμες θερμοκρασίες και πιέσεις του κάθε συστατικού αερίου. T pc P pc y T i ci y P i ci (4-7) όπου y i το μοριακό κλάσμα και Τ ci, P ci οι κρίσιμες ιδιότητες του αντίστοιχου συστατικού αερίου. Επομένως, από την αρχή των αντίστοιχων καταστάσεων για τα μείγματα αερίων, προκύπτουν οι ψευδο-ανηγμένες τιμές θερμοκρασίας Τ pr και πίεσης P pr, με σημαντική συμβολή στη μελέτη της ροής του φυσικού αερίου. T P pr pr T T pc P P pc (4-8) Line Pack Ο όρος line pack αναφέρεται στην συνολική ποσότητα φυσικού αερίου που μπορεί να περιέχει ένας αγωγός σε κανονικές συνθήκες. Η ποσότητα φυσικού αερίου V b σε κανονικά κυβικά μέτρα (Νm 3 ), για έναν αγωγό μήκους L(km) και εσωτερικής διαμέτρου D(mm), δίνεται από την εξίσωση 4-9. V b T P avg P Z T b b avg avg 2 D L (4-9) 18

20 Συντελεστής Συμπιεστότητας Για πιέσεις υψηλότερες της ατμοσφαιρικής, οι δυνάμεις μεταξύ των μορίων των αερίων γίνονται πιο σημαντικές, καθώς τα μόρια καταλαμβάνουν συγκεκριμένους όγκους. Οι παραδοχές για συμπεριφορά ιδανικών αέριων δεν υφίστανται πλέον και στην εξίσωση των ιδανικών αέριων εισάγεται ο συντελεστής συμπιεστότητας Ζ. Επομένως μέσω του συντελεστή συμπιεστότητας μπορούμε μετρήσουμε πόσο παρεκκλίνει ένα αέριο από ένα ιδανικό αέριο. Ο συντελεστής συμπιεστότητας ορίζεται ως το πηλίκο του όγκου ενός αερίου σε δοσμένη θερμοκρασία και πίεση, ως προς τον όγκο που θα καταλάμβανε αν ήταν ιδανικό αέριο στις επιθυμητές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Είναι αδιάστατος αριθμός κοντά στη μονάδα και είναι συνάρτηση της ειδικής βαρύτητας, της θερμοκρασίας, της πίεσης και των κριτικών ιδιοτήτων του αερίου. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι υπολογισμού του συντελεστή συμπιεστότητας Z, με δημοφιλέστερη τη μέθοδο Standing-Katz. Σε αυτή τη μέθοδο υπολογίζουμε τον συντελεστή Ζ μέσω ενός διαγράμματος, με δεδομένα την ψευδο-ανηγμένη θερμοκρασία Τ pr και πίεση P pr του αερίου. Εικόνα 4-1. Διάγραμμα Standing-Katz 19