A földgázellátó rendszer felépítése és működése 2013
Készítette
Dr. Szunyog István Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Kőolaj és Földgáz Intézet
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 2013. április 10.
© ME Kőolaj és Földgáz Intézet
Szerzőtársak: Dr. Csete Jenő Horánszky Beáta
Elméleti alapok 1. rész
1
Alapfogalmak a 2008. évi XL. törvény értelmezésében
Földgáz Földgáz minőségű biogáz és biomasszából származó gázok, valamint egyéb gázfajták Földgáztermelő Határkeresztező gázvezeték Együttműködő földgázrendszer Szállítóvezeték Gázátadó állomás Elosztóvezeték Földgáztároló Célvezeték Kapacitás Rendszerirányítás Hidraulikai egyensúly Teljesítmény 3
Alapfogalmak a 2008. évi XL. törvény értelmezésében
Fogyasztói főelzáró Felhasználási hely Csatlakozóvezeték Felhasználói berendezés Fogyasztói főcsap Fogyasztói vezeték Gázfogyasztó készülék Egybefüggő telephely Telephelyi vezeték Elszámolási mérés
4
2
A földgáz – NG (natural gas) (MSZ ISO 14532: 2002 Földgáz. Fogalom meghatározások.)
„Több szénhidrogén keveréke, főként metán, de általában tartalmaz még etánt, propánt és lényegesen kisebb mennyiségben nagyobb szénatomszámú szénhidrogéneket és bizonyos nem éghető gázokat, például nitrogént és szén-dioxidot.”
5
Szabvány szerint
Nyers gáz
Földgázt helyettesítő gáz (SNG – Synthetic Natural Gas)
Gyártott gáz
Sovány gáz
Dús gáz
Nedves gáz
Savanyú gáz
Száraz földgáz
Sűrített földgáz (CNG – Compressed Natural Gas)
Cseppfolyósított földgáz (LNG – Liquified Natural Gas)
6
3
Szénhidrogének forráspontja Összetevö
Képlet
Metán Etán Propán i-Bután n-Bután
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C4H10
i-Pentán n-Pentán Hexán Heptán Oktán
C5H12 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18
Forráspont atmoszférikus nyomáson -161,5 oC - 88,5 oC - 42,2 oC -12,1 oC - 0,5 oC
Gáz halmazállapotúak átlagos környezeti hőmérsékleten és nyomáson
27,9 oC 36,1 oC 69,0 oC Folyadék halmazállapotúak átlagos környezeti hőmérsékleten és 98,4 oC nyomáson 125,6 oC 7
Földgázvertikum 2. rész
4
Földgázvertikum Ami előtte van: földgázkutatás; földgáztermelés; földgázelőkészítés, tranzitszállítás; LNG szállítás
FÖLDGÁZELLÁTÓ RENDSZER
Ami utána van: földgázfelhasználás; hőhasznosítás; égéstermékelvezetés
9
„Upstream” A földgáz (és más, nagy mélységű geológiai formációkban lévő fluidumok, kőolaj, termálvíz) kutatása, feltárása, termelése, gyűjtése, kezelése, előkészítése szállításra és felhasználásra.
10
5
„Middlestream” Földgázellátó rendszer – szállító rendszer, tároló rendszer, elosztó rendszer, a liberalizált földgázpiac monopol létesítményei és a működtetésükhöz szükséges rendszerek (felügyeleti rendszerek, korrózióvédelmi rendszerek, nyomásszabályozó állomások, mérőállomások, stb).
11
„Downstream” Földgázfogyasztói rendszerek, háztartási, kommunális és ipari rendszerek, gázkészülékek, biztonsági és szabályozó berendezések, égéstermék-elvezető rendszerek, a földgázfelhasználás speciális formái (kombinált áram- és hőtermelés, gázautó, gázklíma, földgázzal kombinált megújuló energiahasznosító rendszerek, stb.), pébégáz forgalmazás, -szolgáltatás és -felhasználás
12
6
Csővezeték rendszerek
Hazai földgáz-termelő mező
Import (tranzit) vezeték
Ð
Ð
Kilépési pont
Országhatár
Földgázszállító rendszer
Földgázelosztó rendszer Telekhatár
Ð Ügyfelek, fogyasztók, gázfelhasználók
13
Upstream 3. rész
7
Földgáz
fosszilis energiahordozó
üledékes kőzetek
idő, nyomás, hőmérséklet
hidrogén + szén = szénhidrogén
szén/kőolaj/földgáz
a szén- és a hidrogénatomok száma
Az energetika története: széntől a hidrogénig 15
Rezervoárok Üledékes kőzetek Kőzetjellemzők { {
porozitás („tárolóképesség”) permeabilitás („áteresztőképesség”)
16
8
Tárolókőzet
17
Rezervoárok Szénhidrogének migrálása Földtani szerkezeti csapdák Tárolókőzetek: homokkő, mészkő Impermeábilis kőzetek: agyag, só, márga
18
9
Szerkezeti csapda
9
réteggyűrődések 19
Szerkezeti csapda
9
rétegvetődések 20
10
Földgáz-kutatás
telepfluidumok: kőolaj, földgáz, rétegvíz jellemzően nagy mélység (1000…3000 m) nagy nyomás(100…300 bar) magas hőmérséklet (100…250 oC) kutatás – feltárás; mélyfúrás rotary fúróberendezés
21
Földgáz-termelés
22
11
Közszolgáltatású földgáz, mint termék
több komponensű gáz metán > 90 % etán + propán + bután < 2 % nem éghető, inert (nitrogén, szén-dioxid) száraz gáz fűtőérték: 34…36 MJ/m3 MSZ 1648: 2000 Közszolgáltatású, vezetékes földgáz
23
Földgázok minősége Közszolgáltatású vezetékes földgáz (MSZ 1648: 2000 szabvány) Gázcsoport jele
2H
Jellemzők Wobbe-szám (Hf-ből) MJ/m3 (kWh/m3) Névleges Wobbe-szám MJ/m3 (kWh/m3)
2S Követelmények
45,66-54,76 (12,68-15,21)
36,29-41,58 (10,08-11,55)
50,72 (14,09)
39,11 (10,86)
Felső hőérték (égéshő) MJ/m3 (kWh/m3)
31,00-45,28 (8,61-12,58)
Alsó hőérték (fűtőérték) MJ/m3 (kWh/m3)
27,94-40,81 (7,76-11,34) 24
12
Földgáz szállítása nagy távolságra
csőtávvezetéken gáz halmazállapotban (tranzitvezeték) tartályhajókon cseppfolyós állapotban (LNG)
25
LNG - cseppfolyósított földgáz FÖLDGÁZ
LNG
légköri nyomás
légköri nyomás
15
oC
600 m3
-161 oC 1 m3
Konverziós faktorok
1 tonna LNG
2,2 m3 LNG
1 tonna LNG
1300 m3 földgáz
26
13
Bizonyított földgázkészletek
27 Forrás: British Petrol Statistical Rewiev 2008.
Bizonyított földgázkészletek
É s z a k -A m e rik a D é l- é s K ö z é p -A m e rik a E u ró p a é s E u rá z s ia K ö z e l-K e le t A f rik a Á z s ia é s a C s e n d e s Ó c e á n V ilá g ö s s z e s e n
K é s z le te k [1 0 1 2 m 3 ] 7 ,9 8 4 ,5 % 7 ,7 3 4 ,4 % 5 9 ,4 1 3 3 ,5 % 7 3 ,2 1 4 1 ,3 % 1 4 ,5 8 8 ,2 % 1 4 ,4 6 8 ,2 % 1 7 7 ,3 7 1 0 0 ,0 %
R /P [é v ] 1 0 ,3 5 1 ,2 5 5 ,2 * 7 6 ,6 3 6 ,9 6 0 ,3
R /P [é v ] a k é s zle te k é s a z é v e s te rm e lé s h á n y a d o s a * T ö b b , m in t 1 0 0 é v
28 Forrás: British Petrol Statistical Rewiev 2008.
14
Földgázkészletek országonként O ro s z o rs z á g Irá n K a ta r S z a u d A rá b ia E g y e s ü lt A ra b E m írs é g e k E g y e s ü lt Á lla m o k N ig é ria V e n e z u e la A lg é ria Ira k In d o n é z ia N o rv é g ia T ü rk m e n is z tá n A u s z rá lia M a la jz ia E g y ip to m K a z a h s z tá n K ín a Ü z b e g is z tá n H o lla n d ia In d ia Ö sszesen
K é s z le te k [1 0 1 2 4 4 ,6 5 2 7 ,8 2 5 ,6 7 ,1 7 6 ,0 9 5 ,9 8 5 ,3 0 5 ,1 5 4 ,5 2 3 ,1 7 3 ,0 0 2 ,9 6 2 ,6 7 2 ,5 1 2 ,4 8 2 ,0 6 1 ,9 0 1 ,8 8 1 ,7 4 1 ,2 5 1 ,0 6 1 5 8 ,9 4
m 3] 2 5 ,2 % 1 5 ,7 % 1 4 ,4 % 4 ,0 % 3 ,4 % 3 ,4 % 3 ,0 % 2 ,9 % 2 ,5 % 1 ,8 % 1 ,7 % 1 ,7 % 1 ,5 % 1 ,4 % 1 ,4 % 1 ,2 % 1 ,1 % 1 ,1 % 1 ,0 % 0 ,7 % 0 ,6 % 8 9 ,6 %
29
Földgáztermelés országonként O ro s z o rs z á g E g y e s ü lt Á lla m o k Kanada Irá n N o rv é g ia A lg é ria S z a u d -A rá b ia E g y e s ü lt K irá ly s á g K ín a T ü rk m e n is z tá n In d o n é z ia H o lla n d ia M a la y s ia K a ta r Ü z b e g is z tá n In d ia Ö sszesen
É v e s te r m e lé s [1 0 9 m 3 /a ] 6 0 7 ,4 2 0 ,7 % 5 4 5 ,9 1 8 ,6 % 1 8 3 ,7 6 ,2 % 1 1 1 ,9 3 ,8 % 8 9 ,7 3 ,1 % 8 3 ,0 2 ,8 % 7 5 ,9 2 ,6 % 7 2 ,4 2 ,5 % 6 9 ,3 2 ,4 % 6 7 ,4 2 ,3 % 6 6 ,7 2 ,3 % 6 4 ,5 2 ,2 % 6 0 ,5 2 ,1 % 5 9 ,8 2 ,0 % 5 8 ,5 2 ,0 % 3 0 ,2 1 ,0 % 2 9 4 0 ,0 1 0 0 ,0 % 30
Forrás: British Petrol Statistical Rewiev 2008.
15
Földgázfogyasztás országonként Egyesült Államok Oroszország Irán Kanada Egyesült Királyság Japán Németország Olaszország Szaud-Arábia Kína Ukrajna Összesen
Éves felhasználás [109 m3/a] 652,9 22,3% 438,8 15,0% 111,8 3,8% 94,0 3,2% 91,4 3,1% 90,2 3,1% 82,7 2,8% 77,8 2,7% 75,9 2,6% 67,3 2,3% 64,6 2,2% 2 921,9 100,0%
31 Forrás: British Petrol Statistical Rewiev 2008.
Middlestream 4. rész
16
Földgázellátó rendszer földgáztároló rendszer földgázszállító rendszer földgázelosztó rendszer cseppfolyós földgáz (LNG) rendszer
33
Földgáztároló rendszer
föld alatti gáztárolók tároló: letermelt rétegek kútszerkezetek felszíni berendezések { {
gázelőkészítő kompresszor állomás
„betárolás – kitárolás”
34
17
Földgáztároló rendszer
35
Földgázszállító és -elosztó rendszer FORRÁSOLDAL Hazai földgáztermelő mező kiadási pontja
Import gázvezeték belépési pontja az országhatáron
Föld alatti gáztároló kiadási pontja
SZÁLLÍTÓ RENDSZER
Gázátadó állomás
nagyközépnyomású hálózat Gázfogadó állomás
ELOSZTÓ RENDSZER
középnyomású hálózat Körzeti nyomásszabályozó állomás
kisnyomású hálózat TELEKHATÁR
36 fogyasztók, ügyfelek
FOGYASZTÓI OLDAL
fogyasztók, ügyfelek
18
Földgázszállító rendszer
acélcsövek (DN 400…DN 800) nagy nyomás (64…30 bar) nagy gázáramok (~ 4 000 000 m3/h) kompresszor állomások távvezetéki csomópontok gázátadó állomások SCADA rendszer informatikai platform
37
Földgázszállító rendszer
38
Forrás: FGSZ Zrt.
19
Földgázelosztó rendszer
acél és polietilén csövek (DN 32…DN 300) kisebb nyomások (25…4…0,1 bar) kisebb gázáramok nincsenek aktív elemek gázfogadó állomások informatikai platform leágazó vezetékek a fogyasztókhoz
39
Csővezeték rendszerek Gázszállító rendszer
Gázelosztó rendszer
globális hosszú csőszakaszok nagy csőátmérők nagy csőtérfogat/elvételi pont nagy üzemnyomás jelentős mobilgáz aktív és passzív elemek lassú tranziens áramlás stacioner és tranziens szimuláció diszpécser – irányítás „dinamikus jellegű rendszer”
lokális rövid csőszakaszok kis átmérők kis csőtérfogat/fogyasztó kisebb üzemnyomás elhanyagolható mobilgáz csak passzív elemek közel állandósult áramlás stacioner szimuláció diszpécser – felügyelet „statikus jellegű rendszer”40
20
Downstream 5. rész
42
21
Közép-, vagy nagyközépnyomású vezetékről ellátott fogyasztói berendezések előkertes beépítés esetén
43 Forrás: GMBSZ, 2008.
Fogyasztói berendezés Részei: - Főelzáró - Nyomásszabályozó - Gázmérő - Fogyasztói vezeték - Gázfogyasztó készülékek - Áramlás biztosító - Füstcső - Kémény
44
22
Felelősségi körök
FÖLDGÁZELOSZTÓ leágazó vezeték a gázömlést saját költségére elhárítja
cs a ve tlak ze oz ték ó
a fogyasztói főelzáró, a nyomásszabályozó és a mérő a földgázelosztó tulajdona
FOGYASZTÓ
a telekhatáron (épületen) belüli gázömlésből adódó vészhelyzetet a földgázelosztó a fogyasztó költségére elhárítja, de a végleges elhárítás az ingatlantulajdonos kötelezettsége
45
Területileg illetékes kéményseprő ipari közszolgáltató feladata: használatban lévő kémények műszaki felülvizsgálata, ellenőrzése, tisztítása készülék bekötéséhez szükséges szakvélemény kémények használatba vételéhez szükséges nyilatkozat kéményseprő tervfelülvizsgálat és konzultáció
telekhatár
A csatlakozó vezeték és a felhasználó berendezés üzemképes és biztonságos állapotban tartása az ingatlan tulajdonos kötelessége (GET 89. §)
FÖLDGÁZELOSZTÓ TULAJDONA
FOGYASZTÓ TULAJDONA
46
23
Mérési referencia állapot
A gázmennyiség mérését legtöbbször térfogatmérések formájában végzik, amelynél a mindenkori gázállapotot kell figyelembe venni. Az elszámolásnál figyelembe kell venni, hogy a gáz értékét az abban rejlő energia jelenti. Ezért a gázmennyiséget ugyan térfogatként mérik, de energiatartalom szerint számolják el. Ehhez az átadott gáz hőértékének (fűtőérték) pontos meghatározásán, és a mért térfogaton túl pontosan mérni kell a gáz abszolút nyomását és hőmérsékletét. Gáztechnikai normálhőmérséklet: 15 0C (288,15 K) Gáztechnikai normálnyomás (fizikai): 101.325 Pa
47
Membrános gázmérő
48
24
A gázipari mérésekben alkalmazott fogyasztói kategóriák
a 20 m3/h fogyasztásnál kisebb {
{
a 20 és 100 m3/h fogyasztás közötti {
{
kisebb közintézmények (iskolák, önkormányzatok), hőmérséklet függő, térfűtés, HMV, főzés kisebb ipari termelő egységek (technológia és térfűtés)
a 100 és 500 m3/h fogyasztás közötti { {
háztartási fogyasztók (mérő nélküli, hőmérséklet függő és hőmérséklet független fogyasztás) nem háztartási fogyasztók (hőmérséklet függő és vegyes fogyasztás)
nagyobb közintézmények Ipari jellegű fogyasztók
az 500 m3/h feletti fogyasztás { { { {
ipari jellegű fogyasztók mezőgazdasági fogyasztók távfűtőművek villamos erőművek
49
Elszámolás
Az elfogyasztott gáz mennyisége után kifizetendő összeg (A) függ a szolgáltatott gáz fűtőértéktől (Ha), valamint a normálhőmérsékleten vett elfogyasztott gáztérfogattól (Vgn).
A = Vgn ⋅ Ha ⋅ A 1 [Ft] A = Vü ⋅
Tgn p ü 1 ⋅ ⋅ ⋅ Ha ⋅ A 1 [Ft] Tü p gn K
ahol Vgn – a gáztérfogat normál hőmérsékleten, m3; Vü – a gáztérfogat üzemi hőmérsékleten, m3; Tgn – a gáz normál hőmérséklete, Tgn=288,15 K; Tü – a gáz üzemi hőmérséklete, K; pgn – a gáz normál nyomása, pgn=101.325 Pa; pü – a gáz üzemi nyomása, Pa; K – kompresszibilitási tényező (az üzemi és a normálállapotú eltérési tényező hányadosa); Ha – üzemi alsó fűtőérték, MJ/m3; A1 - az egységnyi energiamennyiség ára, Ft/MJ.
50
25
A földgázellátó rendszer működése 6. rész
A földgázellátó rendszer működése
hidraulikailag együttműködő rendszerek a fogyasztói oldal igényei meghatározók nominálás; egyensúlytartás; allokálás mérés és elszámolás kapacitásgazdálkodás rendszerfejlesztés
52
26
Háztartási fogyasztó 1,40
Gázfogyasztás [m3/h]
1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Idõ [h]
Éves gázfogyasztás Napi gázfogyasztás Órai gázfogyasztás Csúcskihasználási óraszám
1500…5000 m3/a 2…20 m3/d 0,5…2 m3/h 8,4 h/d
53
Ipari fogyasztó 1000 900
Gázfogyasztás [m3/h]
800 700 600 500 400 300 200 100 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Idõ [h]
Napi gázfogyasztás Max. órai gázfogyasztás Csúcskihasználási óraszám
13.225 m3/d 765 m3/h 17,3 h/d 54
27
450 000
35,0
400 000
30,0
350 000
25,0
300 000
20,0
250 000
15,0
200 000
10,0
150 000
5,0
100 000
0,0
50 000
-5,0
31
3
17
5
19
8
22
24
10
27
13
30
2
16
4
18
7
21
9
23
26
12
26
12
29
15
-10,0 1-jan
0
Napi középhőmérséklet
Napi gázforgalom
Napi középhőmérséklet és napi gázforgalom
55
Napi gázfogyasztás
Napi középhőmérséklet
A napi középhőmérséklet és napi gázforgalom tartamgörbéje 450 000
35,0 Korreláció 93 %
400 000
30,0 25,0
Napi gázforgalom
300 000
o
Fűtési küszöbhőmérséklet 16 C
20,0
250 000
15,0
200 000
10,0
150 000
5,0
100 000
0,0
50 000
-5,0
0
Napi középhőmérséklet
350 000
-10,0 1
17 33 49 65 81 97 113 129 145 161 177 193 209 225 241 257 273 289 305 321 337 353 Napi gázfogyasztás
56
Napi középhőmérséklet
28
A napi gázforgalom tartamgörbéje 450 000
400 000 350 000
Napi gázforgalom
300 000 250 000
Kitárolás föld alatti tárolóból
200 000
Hazai termelés
150 000 100 000
Import
Betárolás föld alatti tárolóba
50 000 0
57
0
15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360
Együttműködő rendszerüzemeltető engedélyesek Elosztói engedélyes Rendszerirányító Szállítói engedélyes Tárolói engedélyes (ha van közvetlen fizikai kapcsolat) Földgáztermelő (ha van közvetlen fizikai kapcsolat) Telephelyi engedélyes
58
29
A magyar földgázipar számokban 7. rész
Forrás: MEH, 2012.
A magyar piac szereplői 2011 év végén
60
Forrás: MEH, 2012.
30
61
62
Forrás: MEH, 2012.
31
Földgáz folyamatábra 2011
63
Forrás: MEH, 2012.
64
Forrás: MEH, 2012.
32
65
Forrás: MEH, 2012.
66
Forrás: MEH, 2012.
33
67
Forrás: MEH, 2012.
Liberalizáció 8. rész
34
A liberalizáció előtt Közüzemi szolgáltatás Természetes monopólium Engedélyhez kötött tevékenység szolgáltatási jogosultság és ellátási kötelezettség Vezetékes, vonalas rendszerek
Független szabályozó hatóság 69
Hagyományos földgázpiaci modell földgáz hazai termelésből
földgáz importból NAGYFOGYASZTÓK
GÁZÉRTÉKESÍTŐ REGIONÁLIS GÁZSZOLGÁLTATÓ FOGYASZTÓ
a gáz útja és az üzleti kapcsolatok 70
Forrás, Horánszky, 2008.
35
A földgázpiac liberalizációja A liberalizáció célja: a verseny bevezetése a földgázpiacra A monopol és a nem monopol tevékenységek szétválasztása („unbundling”) Monopol rendszerek:
szállító rendszer tároló rendszer elosztó rendszer LNG rendszer
71
A földgázpiac liberalizációja Monopol rendszerek üzemeltetése:
szállítói engedélyes tárolói engedélyes elosztói engedélyes
A monopol rendszerek használata, hozzáférés a rendszerekhez („TPA”) Rendszerhasználati díj
72
36
A földgázpiac liberalizációja Nem monopol tevékenység: földgáz-kereskedelem
(engedélyhez kötött tevékenység)
Független szabályozó hatóság: Magyar Energia Hivatal
73
Liberalizált földgázpiaci modell TERMELŐK SZÁLLÍTÓ VÁLLAKOZÁSOK TÁROLÓ VÁLLALKOZÁSOK ELOSZTÓ VÁLLALKOZÁSOK VÉGFELHASZNÁLÓK
G Á Z K E R E S K E D Ő K
T Ő Z S D E
a gáz fizikai útja lehetséges üzleti kapcsolatok 74
Forrás, Horánszky, 2008.
37
Jogszabályi környezet 9. rész
Forrás: MEH, 2012.
76
38
77
Köszönöm figyelmüket!
Elérhetőség:
Miskolci Egyetem Gázmérnöki Intézeti Tanszék 3515 Miskolc- Egyetemváros Tel: 06-46-565-078 e-mail:
[email protected] Web: www.gas.uni-miskolc.hu
39
