ilustracnyEmisie skleníkových plynov majú výrazný vplyv na globálne otepľovanie. V oblasti klímy sa ale musíme zaoberať aj emisiami metánu v energetickom sektore. Znižovanie emisií metánu v energetickom priemysle je dôležitou úlohou.

Od polovice 90. rokov emisie CH4 čiastočne klesali v dôsledku prijatia prvej stratégie EÚ v oblasti metánu zverejnenej v roku 1996. V rámci tejto stratégie sú všetky členské štáty EÚ povinné monitorovať a hlásiť svoje emisie skleníkových plynov vrátane emisií CH4 v rámci mechanizmu EÚ na monitorovanie podnebia, ktorý stanovuje vlastné vnútorné pravidlá podávania správ na základe medzinárodne dohodnutých povinností (usmernenia IPCC [1]).

Obr 1 Prerozdelenie emisií CH4 plynárenského sektora v EU za rok 2018
Obr. 1: Prerozdelenie emisií CH4 plynárenského sektora v EU za rok 2018 [2]

Táto stratégia však dosiahla menší úspech než sa predpokladalo, pretože úroveň zníženia emisií nenaplnila celkom očakávania. „Nariadenie o zdieľaní úsilia“ [3] sa dnes týka CH4 na úrovni členských štátov so záväznými cieľmi pre rôzne odvetvia. Podľa platných právnych predpisov sa očakáva, že emisie CH4 klesnú do roku 2030 približne o 25 % z úrovne v roku 2005.
Európsky ekologický dohovor zverejnený v decembri 2019 označil emisie CH4 súvisiace s energiou za dôležitú otázku na dekarbonizáciu plynárenského sektoru, ktorá si vyžaduje urýchlenú iniciatívu zo strany Európskej komisie (EK), s tým že globálne spoločenstvo nemôže dosiahnuť ciele v oblasti klímy zameriavaním sa len na emisie CO2. Zníženie emisií CH4 v energetickom sektore by mohlo byť cenným príspevkom k zvýšenej ambícii EK ako súčasť Európskeho ekologického dohovoru znížiť emisie skleníkových plynov do roku 2030 o 50 – 55 % voči roku 1990 [4].
V súčasnosti sú diskutované postupy zamerané na znižovanie emisií metánu v rámci energetického sektora. Pripravujú sa konkrétne návrhy postupov, ktoré sa skladajú z dvoch častí:
- zlepšiť dostupnosť a presnosť informácií o konkrétnych zdrojoch emisií metánu spojených s energiou spotrebovanou v EÚ;
- zaviesť povinnosť pre spoločnosti EÚ znižovať tieto emisie.

Obr 2 Potrubný dvor kompresorovej stanice
Obr. 2: Potrubný dvor kompresorovej stanice

Koalícia pre klímu a čisté ovzdušie (CCAC) vytvorila dobrovoľnú iniciatívu (OGMP – The Oil and Gas Methane Partnership), ktorá má pomôcť spoločnostiam znížiť emisie metánu v ropnom a plynárenskom priemysle. Partnerstvo vzniklo na klimatickom summite generálneho tajomníka OSN v New Yorku v septembri 2014 a bolo zamerané na organizácie zaoberajúce sa ťažbou ropy a zemného plynu. So zvýšeným povedomím a lepších znalostiach o vplyvoch metánu na životné prostredie sa členovia OGMP v januári 2020 dohodli na rozšírení rámca pre vykazovanie OGMP 2.0 ako platformu pre vykazovanie zlatého štandardu pre metán. OGMP sa tiež viac zameria na partnerstvo s národnými ropnými spoločnosťami a na rozšírenie svojho dosahu na midstream a downstream sektor.
V novembri 2020 sa na dobrovoľnej báze Eustream pripojil k OGMP 2.0 ako dôležitý prevádzkovateľ plynárenskej prepravnej infraštruktúry na Slovensku a v rámci EU.

Vykazovanie emisií podľa OGMP 2.0
Plynárenský priemysel vykonáva identifikáciu, detekciu, kvantifikáciu, vykazovanie a znižovanie emisií metánu už dlhšiu dobu ako bezpečnostnú požiadavku. Počas posledných mesiacov GIE a MARCOGAZ, spolu s niektorými organizáciami vyvíjali slovník o emisiách metánu, aby bolo možné použiť harmonizované definície uplatniteľné v celom plynárenskom reťazci. Tento dokument bude zverejnený v krátkom čase. MARCOGAZ vypracoval príručku k programu LDAR (Leak Detection and Repair).
Prioritou je zavedenie dobre štruktúrovaného a na daný účel vhodného systému MRV (meranie, vykazovanie a overovanie) v EÚ, ktorý by mal platiť paralelne so znižovaním emisií metánu.
Pokiaľ ide o systém MRV, OGMP podporuje jeho začlenenie do právnych predpisov EÚ tak, aby bol použiteľný pre celé dodávateľské reťazce energie (od upstreamu po downstream). To umožní zlepšiť presnosť vykazovania, ako aj dôveryhodnosť údajov, pričom všetky vykazované emisie súvisiace s energetickým sektorom budú zastrešené budúcim Medzinárodným observatóriom emisií metánu (IMEO).
Aby sa zabránilo duplicite pri vykazovaní emisií a obmedzila sa administratívna záťaž, mali by sa v budúcnosti prepojiť správy IMEO a národné inventárne správy emisií skleníkových plynov. V priebehu roku 2020 GIE a MARCOGAZ podporovali UNEP a EK pri rozširovaní rámca OGMP na plynárenský segment mid a downstream. V tejto súvislosti MARCOGAZ vyvinul šablónu na vykazovanie emisií metánu a príručku o tom, ako ju vyplniť. Dnes je viac ako 60 spoločností pripojených k OGMP 2.0 na dobrovoľnom základe.

Identifikácia a kategorizácia emisií CH4
Vo všeobecnosti je možné emisie metánu rozdeliť do troch kategórií:
- Fugitívne (náhodné) emisie – emisie zo zariadení alebo komponentov z dôvodu poruchy tesnosti;
- Odvetrané (zámerné) emisie – emisie z dôvodu konštrukcie zariadenia alebo prevádzkových postupov (napr. odvetranie potrubia na účely kontroly a údržby,...);
- Neúplné emisie zo spaľovania – emisie, ktoré vznikajú pri nedokonalom spaľovaní zemného plynu v technologických zariadeniach.

Prevažná väčšina zemného plynu sa premieňa na CO2 a vodu, ale časť sa nemusí spáliť a uvoľní sa ako CH4 do atmosféry.
Tabuľka 1 poskytuje prehľad emisií CH4, ktoré sú v systémoch prepravy plynu, termináloch na skvapalnený zemný plyn a podzemných zásobníkoch.

Tab 1 Základné typy emisií
Tab. 1: Základné typy emisií (platí pre TSO)

Detekcia metánových emisií
Detekcia a meranie emisií CH4 je základnou výzvou. Technológie, ktoré môžu zabrániť odvetraným a fugitívnym emisiám, sú pomerne dobre známe.
Emisie z odvetrávania a neúplného spaľovanie sú jednoznačne dané typom zariadení a jednotlivými procesmi. Na druhej strane, kvôli svojej povahe si fugitívne emisie vyžadujú identifikáciu a detekciu použitím rôznych metodík.
Metodika na lokalizáciu a kvantifikáciu únikov plynu (LDAR – Leak Detection and Repair) je detekcia, lokalizácia a plánovanie opravy únikov plynu. LDAR pozostáva z monitorovacieho zariadenia, plánovania údržby a opráv. Typický program LDAR zahŕňa komplexné skenovanie plynárenskej technológie kde môžu vznikať fugitívne emisie. Ako monitorovacie zariadenia sa používa napr. optický zobrazovací systém (OGI – upravená infračervená kamera), ktorý zviditeľňuje úniky CH4 aby sa zistili úniky na úrovni komponentu.

Obr 3 Identifikácia úniku plynu Obr 4 Lokalizácia úniku plynu
Obr. 3: Identifikácia úniku plynu Obr. 4: Lokalizácia úniku plynu

Kvantifikácia metánových emisií
V plynárenskom priemysle EU je preferovaný pre kvantifikáciu emisií CH4 prístup „zdola nahor“. Ponúka sa ako základ pre úspešné riadenie emisií. Systém kvantifikácie na úrovni prvkov ponúka informácie na vyhodnotenie možnosti zníženia emisií CH4.
Emisie CH4 zo zariadení je možné kvantifikovať:
- Meraním: množstvá emisií sa merajú pomocou detektorov metánu (údaje je možné zbierať aj pomocou prístrojov, ako sú online pripojené prietokomery alebo tlakomery)
- Výpočtom: prevádzkové údaje sa používajú na priamy výpočet emisií daného zdroja, napr. v prípade odvzdušnenia časti potrubia možno množstvo emisií metánu presne odvodiť od objemu časti potrubia, od tlakových a teplotných pomerov v konkrétnej časti potrubia počas tejto udalosti.
- Modelovaním: emisie sa modelujú pomocou emisného faktora vynásobeného faktorom aktivity, t.j. počtom komponentov alebo počtom udalostí.

Obr 5 Kvantifikácia úniku plynu meraním Hi Flow Sampler
Obr. 5: Kvantifikácia úniku plynu meraním – Hi Flow Sampler

Vykazovanie
Prioritným cieľom je zabezpečiť, aby spoločnosti uplatňovali naprieč odvetviami podstatne presnejšie metodiky na meranie a vykazovanie emisií metánu než tie, ktoré sa používajú v súčasnosti. V súčasnosti sú pravidlá na podávanie správ zjednotené v usmernení IPCC (3 úrovne).
Nový štandard OGMP (OGMP 2.0) zaväzuje členské spoločnosti k presnejšiemu a podrobnejšiemu vykazovaniu emisií metánu pri prevádzkovaných a neprevádzkovaných aktívach za posledné tri, respektíve päť rokov. OGMP (Marcogaz) od plynárenských spoločností vyžaduje aby kategorizovali svoje výkazy podľa 5 rôznych úrovní.
Jednotlivé úrovne sú založené na:
- podrobnosti reportu, jednak na úrovni zdrojov a geografického hľadiska (t. j. podrobný typ zdroja alebo podľa regiónu / krajiny / aktív),
- metodiky kvantifikácie (napr. všeobecné a emisné faktory špecifické pre zdroj, technické výpočty, simulácie, priame meranie atď.),
- úrovni dôveryhodnosti a overovania (napr. všeobecné emisné faktory, kvantifikácia založená na priamych meraniach a procesy monitorovania doplnkového porovnania, napr. merania na úrovni lokality).

Postup z úrovne 1 do úrovne 5 predstavuje zníženie neistoty odhadov skleníkových plynov.
Cieľom OGMP je dosiahnuť tzv. zlatý štandard na úrovni 4/5 čo znamená, že každá plynárenská a naftová spoločnosť v Európe by mala kvantifikovať emisie metánu pomocou dôsledného hodnotenia zdola nahor na úrovni zariadenia vrátane identifikácie a špecifikácie zdrojov emisií, počte zariadení a meraní množstva emisií na jednotlivých typoch zariadení.

Obr 6 Vzťah medzi prístupom IPCC a vykazovaním OGMP v úrovniach 1 5
Obr. 6: Vzťah medzi prístupom IPCC a vykazovaním OGMP v úrovniach 1 – 5 [5]

Znižovanie emisií CH4 v rámci spoločnosti Eustream
Koncom 90-tých rokov sa v našej spoločnosti začal proces postupného znižovania vypúšťania zemného plynu do ovzdušia nákupom prvého prečerpávacieho kompresora. Naše aktivity v znižovaní emisií metánu sa zintenzívnili v roku 2010 zavedením LDAR programu a rozšírením techniky na prečerpávanie zemného plynu.
Navyše od roku 2010 prešla prepravná sieť značnou optimalizáciou a modernizáciou zameranou na kompresorové stanice (KS). Výsledkom celého procesu bolo postupné odstavovanie zastaranej, menej účinnej technológie a jej nahradenie modernými, vysokoúčinnými technológiami na prepravu zemného plynu.
Všetky tieto kroky sa prejavili na vývoji metánových emisií, ktorých trend od roku 2010 má klesajúci charakter (obr. 7).

Obr 7 Vývoj emisií metánu od roku 2010 v
Obr. 7: Vývoj emisií metánu od roku 2010 v %

* * * * *
Možnosti znižovania emisií CH4
- Prečerpávanie mobilnými kompresormi
- Lokalizácia, kvantifikácia a odstraňovanie „fugitívnych“ únikov
- Uzatváracia technológia
* * * * *

Prečerpávanie
Mobilné prečerpávacie kompresory (obr. 8) umožňujú prečerpávať zemný plyn z uzavretej sekcie plynovodu do inej časti prepravnej siete počas údržbárskych aktivít. Skladajú sa z piestového kompresora, plynového motora, chladiča plynu a podpornej technológie a všetko je to umiestnené na štandardnom kamiónovom návese. Preto je toto riešenie mobilné a veľmi flexibilné [6].

Obr 8 Flotila prečerpávacích kompresorov spoločnosti Eustream
Obr. 8: Flotila prečerpávacích kompresorov spoločnosti Eustream

Spoločnosť Eustream vlastní flotilu troch prečerpávacích kompresorov s typovým označením KOA, CFA a Booster. Prvý prečerpávací kompresor (KOA) bol zavedený do prevádzky už koncom 90. rokov minulého storočia a posledný (Booster) v roku 2011. Spoluprácou týchto troch prečerpávacích kompresorov je možné znížiť tlak v odstavenom potrubí na úroveň okolo 1 bar, zachrániť zemný plyn prečerpaním do prevádzkovanej časti prepravnej siete a zamedziť jeho vypusteniu do ovzdušia. Týmto spôsobom sa ročne obmedzuje vypúšťané množstvo zemného plynu do ovzdušia rádovo medzi jednou až tromi desiatkami miliónov metrov kubických, čo závisí najmä od intenzity údržbárskych aktivít v danom roku na prepravnej sieti.

Lokalizácia, kvantifikácia a odstraňovanie „fugitívnych“ únikov
Problematikou sledovania neriadených únikov plynu („Fugitive“ emisií) zo zariadení inštalovaných na prepravnej sieti do ovzdušia sa zaoberajú zamestnanci spoločnosti Eustream od roku 2009. V spoločnosti Eustream sa v roku 2010 ako prvá začala využívať, v tom čase ojedinelá, technológia na identifikáciu úniku uhlíkových plynov do ovzdušia systematicky a riadeným procesom v priemysle, vizualizáciou a kvantifikáciou unikajúceho zemného plynu.

Obr 9 Lokalizácia únikov plynu infračervenou kamerou FLIR GF 320
Obr. 9: Lokalizácia únikov plynu infračervenou kamerou FLIR GF 320

Lokalizácia a kvantifikácia únikov plynu sa vykonáva na technologických zariadeniach vo všetkých kompresorových staniciach a na potrubných rozvodoch líniových objektov spoločnosti Eustream. Na lokalizáciu je používaná infračervená kamera FLIR GF 320, ktorá dokáže zachytiť a zobraziť minimálne množstvo uhlíkových plynov v okolitej atmosfére, teda aj metánu (CH4). Presne lokalizuje miesto úniku média resp. netesnosti na plynárenskej technológii. Okrem lokalizácie je analýza doplnená aj kvantifikačnou operáciou. To znamená, že je merané množstvo uniknutého plynu (CH4) do ovzdušia za minútu. Proces kvantifikácie sa vykonáva prístrojom Bacharach HiFlowSampler. Veľkosť úniku je zaznamenaná v jednotnej databáze a zaradená do jednej z troch kategórií (podľa závažnosti únikov).

Uzatváracia technológia
Pri údržbárskych aktivitách spoločnosť Eustream využíva uzatváraciu technológiu, ktorá umožňuje:
- izolovať opravovanú sekciu plynovodu bez nutnosti odstávky,
- vybudovať odbočku alebo by-pass plynovodu bez nutnosti odstávky.

Obr 10 Uzatváracia technológia
Obr. 10: Uzatváracia technológia

Záver
Dobrovoľným vstupom do OGMP 2.0 spoločnosť Eustream preukázala a potvrdila svoje dlhotrvajúce a trvalé úsilie v znižovaní emisií metánu. Našim členstvom sme sa zaviazali trvale znižovať emisie metánu a zvyšovať úroveň vykazovania.

text/foto František Šucha, Viera Peťková, Eustream, a. s.