Ο αμύητος επισκέπτης των εγκαταστάσεων «Severo-Stavropolskoye UGS» στη Ρωσία, δύσκολα μπορεί να φανταστεί τι κρύβεται κάτω από το έδαφος αυτού του περιφραγμένου χώρου, στον Νότο της αχανούς χώρας, στην περιφέρεια Stavropol. Καταμεσής μιας τεράστιας αδόμητης έκτασης, θα συναντήσει τη λευκή περίφραξη, και στα ενδότερά της θα δει τους μεγάλους αγωγούς, συμπιεστές και μετρητές, που παραπέμπουν σε αέριο. Αλλά και πάλι, αν δεν γνωρίζει, μάλλον θα είναι δύσκολο να φανταστεί ότι κάτω από το έδαφος υπάρχει μ ια γιγάντια αποθήκη, γεμάτη με δεκάδες δισεκατομμύρια κυβικά αερίου (bcm), όγκο ικανό να καλύψει την ετήσια ζήτηση της Γαλλίας ή της Ολλανδίας στο συγκεκριμένο καύσιμο… Όπως όλα τα αγαθά, έτσι και το αέριο χρειάζεται τις αποθήκες του. Μόνο που η αποθήκευσή του είναι υψηλών απαιτήσεων, αφού «ζητά» τεράστιους και αδιαπέραστους περιέκτες.
Τέτοιοι αποθηκευτικοί χώροι θα ήταν δύσκολο να βρεθούν -αν η φύση δεν τους είχε ήδη κατασκευάσει. Εξαντλημένα κοιτάσματα υδρογονανθράκων, ερμητικά κλειστά κάτω από έναν θόλο πετρωμάτων, βαθείς υφάλμυροι ταμιευτήρες και σπήλαια σε σχηματισμούς από ορυκτό αλάτι, τα οποία έχουν τη δυνατότητα να «αυτοθεραπεύονται» κλείνοντας τις ρωγμές και τις σχισμές τους, αποτελούν ιδανικές Υπόγειες Αποθήκες Φυσικού Αερίου (ΥΑΦΑ). Τέτοιες αποθήκες υπάρχουν σήμερα εκατοντάδες σε όλον τον κόσμο, από τη σημαντικά εξαρτημένη από εισαγωγές Ευρώπη έως την ενεργειακά ισχυρή Ρωσία και από τον Βορρά της Αμερικής μέχρι την Κίνα, η οποία υστερεί μεν σε συνολικό αριθμό ΥΑΦΑ, λόγω του ότι εξακολουθεί να βασίζεται σημαντικά στον άνθρακα, αλλά έχει εκκινήσει μια κατασκευαστική «κοσμογονία» στον τομέα.
Σύμφωνα με μελέτη της ανεξάρτητης εταιρείας επιχειρηματικών αναλύσεων CEDIGAZ, αν και στο τέλος του 2019 οι υπόγειες αποθήκες αερίου στην Κίνα αντιπροσώπευαν μόλις ένα μικρό ποσοστό της ζήτησης του καυσίμου στη χώρα (4,56%), ωστόσο η ασιατική βιομηχανική δύναμη έχει «πιάσει» την τάση και ανεβάζει ρυθμούς: μέχρι το 2025 η χώρα αναμένεται να δημιουργήσει, στο πλαίσιο της σχετικής εθνικής στρατηγικής της, πάνω από 30 τέτοιες εγκαταστάσεις. Στο δε τέλος του 2019, το 41% των υπό δημιουργία υπόγειων αποθηκών αερίου ανά τον κόσμο κατασκευάζονταν επί κινεζικού εδάφους. Παρότι η έδρα της Gazprom, η Ρωσία, διαθέτει μερικές από τις μεγαλύτερες εγκαταστάσεις του είδους στον κόσμο, η Βόρεια Αμερική συγκεντρώνει ωστόσο τα δύο τρίτα του συνολικού αριθμού των αποθηκών (441), ενώ στην Ευρώπη εδρεύουν 141 ΥΑΦΑ, σύμφωνα πάντα με τη CEDIGAZ.
Το ΑΠΕ-ΜΠΕ επικοινώνησε με τον καθηγητή του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του ΑΠΘ Ευριπίδη Παπαμίχο, διευθυντή του Εργαστηρίου Μηχανικής των Υλικών, προκειμένου να μάθει περισσότερα για τις ΥΑΦΑ. Η επικοινωνία έγινε με αφορμή και τον εν εξελίξει διαγωνισμό του ΤΑΙΠΕΔ για τη δημιουργία της πρώτης υποθαλάσσιας αποθήκης του είδους στην Ελλάδα, στο εξαντλημένο κοίτασμα φυσικού αερίου στη Νότια Καβάλα, το οποίο καλύπτει έκταση πέντε τετραγωνικών χιλιομέτρων και βρίσκεται σε βάθος 1700 μέτρων.
Η υπόγεια αποθήκη στη Νότια Καβάλα
«Οι ΥΑΦΑ έχουν αποδειχθεί σημαντικός μηχανισμός διασφάλισης επαρκούς και οικονομικής παροχής αερίου στους καταναλωτές, αφού μπορείς να αποθηκεύεις το αέριο το καλοκαίρι, που είναι η εποχή χαμηλής ζήτησης, ώστε να το διαθέτεις τον χειμώνα, όταν η ζήτηση είναι μεγάλη. Παράλληλα διασφαλίζουν και στρατηγικά αποθέματα σε μια χώρα, σε περίπτωση έκτακτων αναγκών ή καταστροφών. Σήμερα αναφέρονται πάνω από 650 αποθήκες του είδους παγκοσμίως, με το αέριο που είναι αποθηκευμένο σε αυτές ν΄ αντιστοιχεί στο 10%-12% της παγκόσμιας ετήσιας κατανάλωσης», εξηγεί ο καθηγητής.
Στο σκηνικό αυτό, ο κ. Παπαμίχος χαρακτηρίζει ως αναγκαία τη λειτουργία της ΥΑΦΑ στη Νότια Καβάλα, επισημαίνοντας ότι σε μια περίοδο που η Ελλάδα διεκδικεί τον ρόλο του διαμετακομιστικού κόμβου φυσικού αερίου, η ευχερής πρόσβαση στο καύσιμο και τα στρατηγικά αποθέματα που προσφέρουν τέτοιες αποθήκες, συνιστούν σημαντικό πλεονέκτημα -«ένα πλεονέκτημα που ήδη αξιοποιούν όλες οι δυτικές χώρες». Προσθέτει ότι η θέση του κοιτάσματος είναι ιδανική για τη δημιουργία ΥΑΦΑ, καθώς -μεταξύ άλλων- ο χώρος συνδέεται ήδη με αγωγούς, ενώ διατυπώνει την εκτίμηση ότι η αποθήκη θα μπορεί δυνητικά να εξυπηρετήσει όλη την Ελλάδα, ξεκινώντας από τον ελληνικό Βορρά. «Οι διασυνδέσεις που έχουν ήδη προχωρήσει ή προωθούνται με χώρες όπως η Βουλγαρία (IGB) και η Βόρεια Μακεδονία, αλλά και η λειτουργία της πλωτής μονάδας αεριοποίησης και αποθήκευσης υγροποιημένου φυσικού αερίου (FSRU) στην Αλεξανδρούπολη, μπορούν όλα να συνδυαστούν με αυτή την υπόγεια αποθήκη. Το αέριο από το FSRU θα μπορεί να αποθηκεύεται, όταν χρειάζεται, στην ΥΑΦΑ της Νότιας Καβάλας, κάτι πολύ σημαντικό για τη χώρα», εκτιμά ο κ. Παπαμίχος, επισημαίνοντας ότι η λειτουργία της αποθήκης θα συμβάλλει -μεταξύ άλλων- στην ενεργειακή ασφάλεια της Ελλάδας και της Νοτιοανατολικής Ευρώπης.
Υπενθυμίζεται ότι, στο πλαίσιο του εν εξελίξει σχετικού διαγωνισμού του ΤΑΙΠΕΔ, μη δεσμευτικό ενδιαφέρον για την ΥΑΦΑ της Καβάλας, η οποία προβλέπεται να δημιουργηθεί στο υπό εξάντληση κοίτασμα φυσικού αερίου στο νοτιοδυτικό τμήμα της υπολεκάνης Πρίνου-Καβάλας, στο Βόρειο Αιγαίο Πέλαγος, κατέθεσαν η εταιρεία «Energean Oil & Gas» και η κοινοπραξία ΔΕΣΦΑ- ΓΕΚ ΤΕΡΝΑ. Οι δεσμευτικές προσφορές των ενδιαφερόμενων στόχος είναι να υποβληθούν μέχρι το τέλος Μαΐου, ενώ θα πρέπει να προηγηθεί η έκδοση του κανονισμού τιμολόγησης από τη Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (ΡΑΕ). Σύμφωνα με προκαταρκτικές τεχνικές μελέτες, η ΥΑΦΑ Νότιας Καβάλας θα μπορεί να περιέχει εκμεταλλεύσιμο όγκο αερίου 530 εκατ. Nm3 (κανονικα κυβικά μέτρα) και να λειτουργεί σε δύο κύκλους ετησίως, με μέγιστο ρυθμό εξαγωγής 9 εκατ. Nm3 ημερησίως.
Γιατί είναι απαραίτητες οι ΥΑΦΑ και γιατί επιλέγονται εξαντλημένα κοιτάσματα για τη δημιουργία τους;
Όπως επισημαίνει, τέτοιες αποθήκες δημιουργούνται συνηθέστερα σε εξαντλημένα κοιτάσματα φυσικού αερίου (περίπου 73% του συνόλου). «Οι λόγοι είναι πολλοί και συνδέονται με το ότι υπήρξαν πηγές παραγωγής αερίου. Έχουν δηλαδή μεγάλη χωρητικότητα, λόγω του μεγάλου πορώδους και του μεγέθους τους, και ικανοποιητική παροχή λόγω της υψηλής διαπερατότητας. Επίσης είναι δεδομένη η στεγανότητα τους στη διαφυγή του αερίου, εφόσον η μέγιστη πίεση στο γέμισμα της αποθήκης δεν υπερβαίνει μια μέγιστη τιμή ασφάλειας, ίσης π.χ., με το 70% της μέγιστης αρχικής πίεσης του κοιτάσματος», επισημαίνει ο κ.Παπαμίχος.
Και πώς διασφαλίζεται ότι η πίεση μέσα στην αποθήκη είναι πράγματι τέτοια, ώστε τα πετρώματα δεν θα σπάσουν και το αέριο θα παραμείνει …στη θέση του; «Η τιμή αυτή υπολογίζεται κατά τον σχεδιασμό της αποθήκης (σε εξαντλημένο κοίτασμα), σε συνεργασία με τις αρμόδιες αρχές. Αυτό είναι αναγκαίο, προκειμένου να διασφαλιστεί ότι δεν θα υπάρξει διάρρηξη των πετρωμάτων γύρω από την ΥΑΦΑ και διαρροή σε παρακείμενα πετρώματα – απώλειες δηλαδή- ή στην ατμόσφαιρα», απαντά ο καθηγητής και προσθέτει ότι άλλοι σημαντικοί παράγοντες για τη δημιουργία της αποθήκης είναι τα γεωλογικά, γεωμετρικά και φυσικά χαρακτηριστικά του σχηματισμού.
Ποιο είδος ΥΑΦΑ είναι η φθηνότερη κι ευκολότερη λύση;
Σημαντικό πλεονέκτημα των αποθηκών σε εξαντλημένα κοιτάσματα είναι, από οικονομικής πλευράς, και το γεγονός ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί -με κάποιες μετατροπές- ο ήδη υπάρχων εξοπλισμός της παραγωγής και κατά τη λειτουργία ως αποθήκη, όπως εξηγεί ο καθηγητής, προσθέτοντας ότι το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της δημιουργίας αποθήκης σε εξαντλημένο κοίτασμα είναι επίσης σχετικά περιορισμένο. «Αυτή η λύση λοιπόν, αποτελεί ώριμη, γνωστή και επιβεβαιωμένη τεχνολογία αποθήκευσης. Επομένως, η δημιουργία αποθηκών σε εξαντλημένα κοιτάσματα είναι η φθηνότερη και ευκολότερη από τις τρεις λύσεις, τόσο στην ανάπτυξη και λειτουργία, όσο και στη συντήρηση.
«Πολλές φορές όμως, τέτοια εξαντλημένα κοιτάσματα δεν υπάρχουν κοντά σε μεγάλα αστικά κέντρα, όπου υπάρχει και η μεγαλύτερη ανάγκη για αέριο, οπότε σε αυτήν την περίπτωση, η ανάπτυξη ΥΑΦΑ σε υφάλμυρους ταμιευτήρες μπορεί να είναι η προτιμότερη λύση από οικονομικοτεχνική σκοπιά», διευκρινίζει. Οι υφάλμυροι ταμιευτήρες ωστόσο, δεν έχουν τα πλεονεκτήματα των αποθηκών σε εξαντλημένα κοιτάσματα και πρέπει να αναπτυχθούν εκ του μηδενός, κάτι που σημαίνει ότι χρειάζεται διάτρηση γεωτρήσεων, τοποθέτηση εξοπλισμού, αγωγών εγκαταστάσεων αφύγρανσης και συμπίεσης κλπ. Επίσης έχουν και το επιπλέον μειονέκτημα ότι δεν υπάρχει εκ των προτέρων το ποσοστό του αερίου που δεν απολαμβάνεται, το οποίο μπορεί να φτάσει ώς το 80% του συνολικού όγκου. Συνεπώς, οι αποθήκες αυτές αναπτύσσονται μόνο όταν η τιμή του αερίου είναι χαμηλή.
Η τρίτη λύση είναι η αποθήκευση του αερίου σε κοιλότητες σχηματισμών με ορυκτό αλάτι. Σε αυτή την περίπτωση, το αλάτι εξορύσσεται με διάλυση σε νερό και έτσι δημιουργούνται μεγάλες κοιλότητες, που λόγω των ιδιοτήτων του ορυκτού αλατιού είναι αδιαπέραστες. «Σε κάθε περίπτωση, οι ΥΑΦΑ αυτές είναι πολύ μικρότερου μεγέθους, της τάξης του 1/100, σε σχέση τις άλλες δύο λύσεις (εξαντλημένα κοιτάσματα και βαθείς υφάλμυρους ταμιευτήρες), αλλά έχουν πολύ καλά χαρακτηριστικά και μεγάλη παροχή. Προσφέρουν επιπλέον το πλεονέκτημα του ταχύτερου κύκλου πλήρωσης και παραγωγής, που μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές κατά τη διάρκεια του έτους, σε αντίθεση με τις άλλες δύο περιπτώσεις, στις οποίες έχουμε συνήθως μόνο έναν κύκλο αποθήκευσης και παραγωγής ετησίως», λέει ο κ. Παπαμίχος.
Και αποθήκευση υδρογόνου;
Κατά τον καθηγητή του ΑΠΘ μάλιστα, σήμερα γίνονται μελέτες για τη εφαρμογή της εν λόγω τεχνολογίας και για την αποθήκευση υδρογόνου, το οποίο θεωρείται καύσιμο μηδενικών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. «Υπάρχουν διαφορές σε σχέση με το φυσικό αέριο, κυρίως λόγω του μορίου του υδρογόνου, αλλά υπάρχει αισιοδοξία ότι η τεχνολογία αυτή μπορεί να επεκταθεί και στην αποθήκευση υδρογόνου. Φυσικά, εδώ και πάνω από 10 χρόνια, γίνεται μεγάλη προσπάθεια για την ανάπτυξη τεχνολογίας και μεθοδολογίας για τη μόνιμη γεωλογική αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα (CO2) σε εξαντλημένα κοιτάσματα ή υφάλμυρους ταμιευτήρες, κάτι που θεωρείται ως ο μόνος τρόπος να εξακολουθούμε να χρησιμοποιούμε υδρογονάνθρακες για κάποιο διάστημα, χωρίς να υπάρχει επιβάρυνση της ατμόσφαιρας με αέρια του θερμοκηπίου», καταλήγει ο κ. Παπαμίχος.
