Zemný plyn patrí k základným surovinám pre výrobu energie na Slovensku. Nakoľko jeho ťažba u nás je nedostatočná a v malom objeme, sme závislí od jeho dovozu. Využitie zemného plynu u nás je predovšetkým na vykurovanie v domácnostiach, sekundárne na varenie. Zaujímavosťou je jeho použitie v doprave ako palivo CNG.
Vlastnosti a charakteristika zemného plynu
Zemný plyn je z chemického hľadiska charakterizovaný ako vysokohorľavá plynná zmes alkánov, vyšších uhľovodíkov a iných plynov, kde prevažuje metán.
Zemný plyn sa nachádza v ložiskách umiestnených v zemskej kôre, veľmi často spoločne s ropou. Samotný plyn nie je otravný, ale má dusivý efekt a nie je dýchateľný. Je bez zápachu alebo sfarbenia. Ložiská zemného plynu sú rozmiestnené na Zemi nerovnomerne, najviac sa ho nachádza na území USA, Kanady, Ruskej federácie a Nórska.
Čo sa týka zloženia a ďalších vlastností plynu, tak:
- z alkánov obsahuje zemný plyn metán, propán, etán, bután a pentán, metánu môže byť v plyne až do 99 %, najčastejšie je ho 50 až 75 % z objemu
- z ďalších plynov sú zastúpené v zemnom plyne dusík, oxid uhličitý, sulfán alebo hélium, najviac je v zemnom plyne kvapalných uhľovodíkov
- hustota zemného plynu v kvapalnom stave je 400 kg na meter kubický, hutnosť je 0,6 % a výbušná koncentrácia so vzduchom je 5 až 15 % plynu
- zápalná teplota na samovznietenie je od 650 do 750 stupňov Celzia, výhrevnosť plynu závisí od jeho pôvodu a je od 33 tisíc do 42 tisíc kJ na m3
Samotný plyn neobsahuje zložky, ktoré by podmieňovali vznik škodlivín, napríklad ako síra, fluór alebo chlór. Hoci je samotný plyn bezzápachový, upravuje sa odorizujúcou látkou tetrahydrotiofén, ktorá slúži na jeho identifikáciu počas úniku plynu. Podľa pôvodu, zloženia náleziska a toho, ako vzniká, sa rozoznáva uhoľný plyn a ropný plyn.
Sme druhá najviac plynofikovaná krajina v Európe
Pokiaľ ide o mieru plynofikácie osídlenia, Slovensko patrí k špičke v distribúcii zemného plynu v Európe. Pred nami je Holandsko a takáto miera plynofikácie má aj svoje historické korene. Počiatky plynu u nás siahajú na prelom 18. a 19. storočia.
V roku 1856 sa totiž prvý krát používa zemný plyn a to ako svietiplyn v Bratislave. Vzniká prvá plynáreň a v tomto ohľade predbiehame dokonca aj vtedajšiu Budapešť. V roku 1891 vznikli u nás Závody na vodovod a osvetlenie mesta Bratislava a neskôr sa pridávajú aj ďalšie mestá, napríklad ako Trnava, Košice, Nitra, Komárno a Nové Zámky.
Práve takáto história dnes dostala Slovensko medzi najviac plynofikované štáty. Viac ako 94 % populácie má prístup k zemnému plynu, celá distribučná sieť má vyše 33 tisíc kilometrov. Podľa štatistík je u nás vyše 1,5 milióna odberných miest, ak ide o plynofikáciu obcí a miest, tá dosahuje takmer 80 %. Domácnosti spotrebujú 98 % plynu u nás.
Hoci z hľadiska obcí a miest je pokrytie dostatočné a nie sú potrebné žiadne významnejšie investície, rozvody plynu sa priebežne rozvetvujú ďalej. Môže za to masívna výstavba nových častí a štvrtí na okraji obcí a miest na nových stavebných parcelách.
Využitie a význam zemného plynu v domácnosti a všeobecne
Dve najčastejšie využitia plynu na Slovensku sú buď produkcia tepla alebo využitie plynu ako paliva. Okrem toho však existuje aj množstvo iných spôsobov použitia zemného plynu a to nielen v domácnosti, ale aj vo výrobe, poľnohospodárstve a priemysle.
Tu sú najčastejšie možnosti, ako využiť zemný plyn:
Vykurovanie a teplo: Zemný plyn sa u nás používa predovšetkým na spaľovanie a následne premenu energie zo spaľovania na teplo a vykurovanie. Takýmto spôsobom sa vykurujú tak bytové domy cez centrálne teplárne, ako aj individuálna výstavba, či už ide o rodinné domy alebo podnikateľské objekty, kde sa využívajú kotly spaľujúce plyn.
Varenie a pečenie: Druhým najčastejším použitím zemného plynu v domácnosti je využitie v kuchyni na prípravu jedál. V minulosti bol súčasťou štandardnej výbavy kuchyne sporák na plyn aj s rúrou na pečenie. Dnes sa síce do popredia čoraz viac dostávajú elektrické rúry a indukčné dosky, no varenie na plyne je z hľadiska kvality najlepšie.
Palivo v doprave: Stlačený zemný plyn, označovaný aj ako CNG, je dôležitý v doprave. Skratka CNG znamená Compressed Natural Gas a takéto využitie plynu je dokonca prospešné. Znižuje sa tvorba plynných emisií, chod motora je tichší a zároveň má pohonné ústrojenstvo dlhšiu životnosť. CNG sa používa v autách aj autobusoch.
Využitie v priemysle a energetike: Špecifickým využitím zemného plynu je jeho podiel na zdroji vodíka dôležitého pri výrobe dusíkatých hnojív. Plyn môže byť aj vstupnou surovinou pre výrobu elektrickej energie v malom alebo vo veľkom. V malom sú to plynové zariadenia pre výrobu a komerčnú sféru, vo veľkom výroba elektriny v elektrárni.
Zemný plyn a jeho vplyv na životné prostredie
Zemný plyn patrí k fosílnym palivám a ide o vyčerpateľný zdroj elektrickej energie. Napriek tomu, spomedzi všetkých ostatných, má na prírodu aj pozitívny vplyv.
Začalo sa to prejavovať už počas plynofikácie u nás. Rozširujúca sa sieť plynovodov umožnila domácnostiam nahradiť tuhé palivo na kúrenie plynom. Uhlie aj drevo, ktoré patrili k pôvodným surovinám určeným na vykurovanie domácností, ustúpili do úzadia a nahradilo ich spaľovanie zemného plynu v kotloch. Tam však výhody nekončia.
Zníženie emisií skleníkových plynov, najmä zníženie oxidu uhličitého, je tiež výsledkom používania plynu. Na rozdiel od spaľovanie ostatných fosílnych palív totiž pri spaľovaní zemného plynu uniká do atmosféry oveľa menší podiel týchto plynov.
Vzhľadom na to, že zemný plyn neobsahuje zložky, ktoré by mohli vyvolať vznik škodlivín, je jeho spaľovanie spomedzi všetkých neobnoviteľných zdrojov najmenej nebezpečné pre životné prostredie. Neobsahuje síru, fluór, chlór ani žiadne ich zlúčeniny.
Navyše, splodiny plynu, ktoré vznikajú pri jeho spaľovaní, sú bez zápachu, dymu, sadzí alebo jedovatých plynov, častíc a zložiek. Zo všetkých fosílnych zdrojov je zemný plyn z pohľadu ekológie ten najčistejší, hoci od obnoviteľných zdrojov typu slnko, vietor a voda má ďaleko. Na kúrenie a v doprave však patrí medzi tie priaznivejšie alternatívy.
Zemný plyn na Slovensko viac dovážame, ako ťažíme
Na Slovensku sa nachádzajú iba menšie náleziská zemného plynu, oproti ročnej spotrebe ide o nepatrné množstvo. Vyťažiť dokážeme zhruba 2 % ročnej spotreby.
Podľa štatistík spotrebujeme ročne okolo 5 miliárd metrov kubických zemného plynu, či už na vykurovanie alebo v doprave. Ročne však dokážeme vyťažiť zhruba 80 až 90 miliónov kubických metrov a podľa analýz sa predpokladá, že ťažba bude mať skôr klesajúci trend. Ak by sa aj objavili nové ložiská, je otázne, či bude ekonomické ich využiť.
Čo sa týka dovozu zemného plynu, situácia je takáto:
- tak, ako aj mnoho ostatných európskych krajín, aj Slovensko je plne závislé od dovozu zemného plynu z Ruska, konkrétne cez spoločnosť Gazprom
- čiastočne dovážame zemný plyn aj z Nemecka, ide však skôr o alternatívu v prípade výpadku na trase od hlavného dodávateľa zemného plynu z Ruska
- počas uplynulých rokov sa pohyboval dovoz zemného plynu z Ruska cez distribučnú sieť v objemoch od 3,69 až do 5,42 miliárd kubických metrov
- čoraz silnejšou konkurenciou pre hlavného dodávateľa zemného plynu je dovoz skvapalneného plynu LNG lodnou cestou cez terminály v Európe
Ak ide o domácu ťažbu zemného plynu, náleziská a lokality, kde dochádza k jeho ťažbe, alebo kde by k nej potenciálne mohlo prísť, sa nachádzajú najmä na Záhorí a na východnom Slovensku. K novším lokalitám, kde by mohla prebiehať v budúcnosti ťažba plynu u nás, patria okolie Trnavy a oblasť Beša s rozlohou cez 700 km štvorcových.
Cesta zemného plynu až do vašej domácnosti
Zemný plyn sa prepravuje z centrálnych zásobníkov na Slovensku až do domácnosti pomocou siete plynovodov. Plyn často krát prejde cestu cez 4.000 km, kým sa dostane až k vám domov, samotná dĺžka prepravnej siete po celom Slovensku je vyše 33.000 km.
Cesta zemného plynu začína na odovzdávacích staniciach, kde sa dostáva z medzinárodnej siete do vnútroštátnej. Súčasťou týchto staníc sú aj regulačné stanice.
Ich úlohou je zníženie tlaku plynu tak, aby mohol byť zemný plyn distribuovaný ďalej v rámci vnútroštátnej siete. Kým v medzinárodnom systéme dopravy zemného plynu môže byť tlak až 100 barov, čo je 10 MPa, v našich podmienkach je to menej.
Napriek tomu je centrálna distribučná sieť stále pod vysokým tlakom. Cez ňu sa zemný plyn dostáva až do obce alebo mesta, kde sa tiež nachádzajú regulačné stanice. V nich opätovne príde k zníženiu tlaku plynu a to podľa toho, či sú v obci alebo v meste nízkotlakové alebo strednotlakové potrubia. Strednotlakové majú o niečo väčšiu kapacitu.
V prípade, ak sú koncovou časťou distribučnej siete nízkotlakové potrubia, nie je potrebná ďalšia úprava tlaku, ten je vhodný aj pre domáce spotrebiče. Ak je distribučná sieť tvorená strednotlakovými potrubiami, musia byť na konci ešte regulátory.
Zemný plyn ako ekologický pohon v doprave
V doprave, či už osobnej alebo hromadnej, sa môže využívať zemný plyn aj ako palivo a to dokonca ako ekologické. Ide o stlačený zemný plyn nazývaný CNG.
Za touto skratkou sa skrýva anglický názov Compressed Natural Gas. Plyn je v tomto prípade využívaný ako alternatívne palivo pre spaľovacie motory, kde môže nahradiť tak benzín, ako aj naftu. Takýto plyn sa môže využiť v zážihových aj vznetových motoroch, je ťažšie zápalný. Oktánové číslo zemného plynu je vyššie, obvykle na úrovni 120 až 130.
Pri spaľovaní má plyn nadpriemerné antidetonačné vlastnosti. Stlačenie plynu znamená zníženie jeho tlaku na úroveň 20 až 22 MPa, no pred privedením plynu do samotného procesu spaľovania sa musí tlak znížiť ešte viac a to na veľkosť iba 0,18 MPa.
Používanie CNG je prospešné pre ekológiu aj pre samotné pohonné ústrojenstvo. Palivo nezapácha, nevytvárajú sa mechanické nečistoty, motor ma tichší chod a dlhšiu životnosť. Produkcia plynných emisií v porovnaní s klasickými palivami klesá o 60 až 80 %. Takáto úspora produkovaných emisií je možná vďaka vysokému podielu vodíka v metáne.