Nowoczesne technologie w dystrybucji gazu

Rewolucja technologiczna w sektorze gazowym

Sektor dystrybucji gazu w Polsce, podobnie jak na całym świecie, przechodzi obecnie głęboką transformację technologiczną. Tradycyjne, często przestarzałe systemy dystrybucji gazu są zastępowane przez inteligentne rozwiązania, które zwiększają efektywność, bezpieczeństwo i niezawodność dostaw. Modernizacja ta jest napędzana nie tylko potrzebą poprawy parametrów operacyjnych, ale również wymaganiami dotyczącymi redukcji emisji metanu oraz poprawy efektywności energetycznej.

W niniejszym artykule przyjrzymy się najnowszym technologiom wdrażanym w systemach dystrybucji gazu w Polsce oraz ich wpływowi na funkcjonowanie całego sektora gazowego.

Inteligentne sieci gazowe (Smart Gas Grid)

Koncepcja inteligentnych sieci gazowych, czyli Smart Gas Grid, to odpowiednik bardziej znanej koncepcji Smart Grid z sektora elektroenergetycznego. Inteligentne sieci gazowe to systemy dystrybucji gazu wyposażone w zaawansowane czujniki, systemy komunikacji i oprogramowanie analityczne, które umożliwiają:

• Monitorowanie parametrów sieci w czasie rzeczywistym - ciśnienia, przepływów, składu gazu, temperatury.
• Wykrywanie i lokalizację wycieków - co ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa i ograniczenia emisji metanu.
• Dynamiczne zarządzanie przepływami gazu - optymalizacja wykorzystania infrastruktury i bilansowanie sieci.
• Integrację z odnawialnymi źródłami gazu - takimi jak biogaz czy wodór.

W Polsce pionierskie projekty Smart Gas Grid są wdrażane przez PSG (Polska Spółka Gazownictwa) oraz Gaz-System. Przykładem jest pilotażowy projekt w województwie wielkopolskim, gdzie zainstalowano ponad 5000 inteligentnych liczników gazu i rozbudowano system zdalnego monitoringu sieci.

Inteligentne liczniki gazu

Inteligentne liczniki gazu (smart meters) stanowią jeden z fundamentalnych elementów modernizacji systemów dystrybucji gazu. Urządzenia te, w przeciwieństwie do tradycyjnych liczników mechanicznych, oferują:

• Zdalny odczyt zużycia gazu - eliminujący potrzebę fizycznych odczytów.
• Dwukierunkową komunikację - umożliwiającą nie tylko zbieranie danych, ale także wysyłanie poleceń do licznika.
• Zaawansowaną analitykę zużycia - dostarczającą szczegółowe dane o profilu zużycia gazu.
• Funkcje bezpieczeństwa - jak automatyczne odcięcie dopływu gazu w przypadku wykrycia nietypowych wzorców zużycia lub wycieków.

Zgodnie z dyrektywami UE, Polska do 2028 roku powinna osiągnąć 80% penetrację inteligentnych liczników gazu. Obecnie największymi projektami wdrożeniowymi kierują PGNiG oraz PSG, które planują zainstalować ponad 3 miliony takich urządzeń w ciągu najbliższych 5 lat.

Systemy detekcji i lokalizacji wycieków

Wycieki gazu stanowią poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa oraz przyczyniają się do emisji metanu, gazu cieplarnianego o silnym wpływie na klimat. Nowoczesne systemy detekcji i lokalizacji wycieków wykorzystują kombinację różnych technologii:

• Akustyczne systemy detekcji - wykorzystujące czujniki akustyczne do wykrywania charakterystycznych dźwięków ulatniającego się gazu.
• Systemy bazujące na analizie ciśnienia - monitorujące zmiany ciśnienia w poszczególnych odcinkach sieci, które mogą wskazywać na wycieki.
• Drony wyposażone w czujniki metanu - umożliwiające regularne inspekcje gazociągów z powietrza.
• Systemy oparte na sztucznej inteligencji - analizujące wzorce w danych operacyjnych, które mogą wskazywać na potencjalne wycieki.

W Polsce Gaz-System wdrożył systemy ciągłego monitoringu integralności gazociągów wysokiego ciśnienia, które wykrywają nawet niewielkie wycieki. PSG natomiast testuje drony wyposażone w czujniki metanu do inspekcji sieci dystrybucyjnych w trudno dostępnych terenach.

Automatyzacja eksploatacji sieci gazowej

Automatyzacja procesów eksploatacyjnych to kolejny ważny trend w modernizacji systemów dystrybucji gazu. Obejmuje ona:

• Zdalne sterowanie stacjami redukcyjno-pomiarowymi - umożliwiające regulację parametrów sieci bez konieczności fizycznej obecności operatorów.
• Automatyczne systemy odcinające - reagujące na nieprawidłowości w sieci i zapobiegające rozprzestrzenianiu się awarii.
• Systemy zarządzania pracą sieci wspomagane przez AI - optymalizujące parametry pracy sieci w zależności od aktualnego zapotrzebowania i warunków.
• Robotyzacja inspekcji wewnętrznych gazociągów - przy użyciu specjalistycznych robotów (tzw. pigging).

PSG wdraża obecnie projekt kompleksowej automatyzacji stacji gazowych I i II stopnia, który ma objąć ponad 800 stacji do 2026 roku. Dzięki temu znacząco zwiększy się możliwość zdalnego zarządzania siecią oraz szybkość reakcji na potencjalne awarie.

Cyfrowe bliźniaki sieci gazowych

Jedną z najbardziej zaawansowanych technologii wdrażanych obecnie w sektorze gazowym są cyfrowe bliźniaki (digital twins) sieci gazowych. Są to zaawansowane modele komputerowe, które w czasie rzeczywistym odzwierciedlają stan fizycznej infrastruktury gazowej. Cyfrowe bliźniaki umożliwiają:

• Symulację różnych scenariuszy operacyjnych - pozwalając testować reakcje sieci na zmiany obciążenia czy awarie.
• Optymalizację parametrów pracy sieci - maksymalizując efektywność i minimalizując koszty.
• Predykcyjne utrzymanie infrastruktury - przewidując potencjalne awarie zanim wystąpią.
• Planowanie rozbudowy sieci - z uwzględnieniem wielu zmiennych i przyszłych scenariuszy zapotrzebowania.

Gaz-System rozpoczął w 2022 roku prace nad wdrożeniem cyfrowego bliźniaka dla krajowej sieci przesyłowej, a PSG pracuje nad podobnym rozwiązaniem dla wybranych obszarów sieci dystrybucyjnej.

Integracja z odnawialnymi źródłami gazu

Nowoczesne systemy dystrybucji gazu muszą być przygotowane na integrację z nowymi, odnawialnymi źródłami gazu, takimi jak:

• Biogaz i biometan - produkowane z odpadów organicznych i rolniczych.
• Wodór - zarówno mieszanki z gazem ziemnym, jak i docelowo czysty wodór.
• Gaz syntetyczny - produkowany z wykorzystaniem nadwyżek energii z OZE.

Integracja tych źródeł wymaga zaawansowanych systemów monitorowania składu gazu, dynamicznego zarządzania parametrami sieci oraz dostosowania infrastruktury do nowych rodzajów gazów. W Polsce PGNiG realizuje program "Biogaz", którego celem jest wsparcie rozwoju lokalnych instalacji biogazowych i włączenie ich do sieci dystrybucyjnej.

Wyzwania i perspektywy

Wdrażanie nowoczesnych technologii w systemach dystrybucji gazu wiąże się z szeregiem wyzwań:

• Koszty inwestycyjne - modernizacja infrastruktury gazowej wymaga znaczących nakładów finansowych.
• Bezpieczeństwo cybernetyczne - zwiększona cyfryzacja tworzy nowe wektory potencjalnych ataków.
• Kompetencje pracowników - konieczność przekwalifikowania kadry do obsługi nowych technologii.
• Regulacje prawne - potrzeba dostosowania ram prawnych do nowych rozwiązań technologicznych.

Pomimo tych wyzwań, perspektywy rozwoju nowoczesnych technologii w dystrybucji gazu w Polsce są bardzo obiecujące. Szacuje się, że do 2030 roku polskie firmy gazowe zainwestują ponad 30 mld zł w modernizację infrastruktury, z czego znaczącą część stanowić będą inwestycje w nowoczesne technologie.

Wnioski

Transformacja technologiczna systemów dystrybucji gazu w Polsce jest procesem nieuniknionym i koniecznym. Nowoczesne technologie nie tylko zwiększają efektywność operacyjną i bezpieczeństwo dostaw, ale również umożliwiają adaptację infrastruktury gazowej do zmieniającego się miksu energetycznego i wymagań związanych z redukcją emisji.

Polskie firmy gazowe, takie jak Gaz-System, PGNiG czy PSG, aktywnie inwestują w innowacyjne rozwiązania, dążąc do stworzenia inteligentnych sieci gazowych, które będą stanowić ważny element transformacji energetycznej kraju. Modernizacja ta przyczyni się również do utrzymania konkurencyjności polskiego sektora gazowego na europejskim rynku energii.

Można oczekiwać, że w najbliższych latach tempo wdrażania nowoczesnych technologii w dystrybucji gazu będzie się zwiększać, co przyniesie wymierne korzyści zarówno dla operatorów sieci, jak i dla końcowych odbiorców gazu.