Wie wird Gas gespeichert und was sind die UGS

Jedes Produkt muss irgendwie gespeichert werden. Gas ist keine Ausnahme. Die Untertagespeicherungsindustrie hat schon eine fast hundertjährige Geschichte.

Schwankungen und Spitzen

Die UGS (Untertage-Gasspeicher) tragen wesentlich zur sicheren Gasversorgung der Abnehmer bei. Sie lassen die Tagesschwankungen beim Gasverbrauch ausgleichen und die Spitzennachfrage in der Winterzeit befriedigen. Die UGS sind in Russland bei seinen Klimaverhältnissen und der Entfernung der Ressourcenquellen von den Endabnehmern besonders wichtig. In Russland wirkt ein Einheitliches Gasversorgungssystem (EGS), das keine vergleichbaren Lösungen weltweit findet. Ihr fester Bestandteil  ist das UGS-System. Die Untertagespeicher gewährleisten die garantierte Erdgasversorgung der Abnehmer unabhängig von Jahreszeit, Temperaturschwankungen und Höherer Gewalt.

In der Winterzeit decken 25 aktive Speicher bis zu einem Viertel der Tages-Gasressourcen des EGS Russlands, was mit der Gesamtentnahme aus den Feldern Yamburgskoye, Medvezhye und Yubileynoye vergleichbar ist.

Vorsorgliche Natur

Gas nimmt aber ein viel größeres Volumen als feste Stoffe und Flüssigkeiten ein. Deswegen wäre es schwierig, hermetische Behälter für Gas zu finden, wenn sie nicht bereits die Natur gebaut hätte. Porige Sandsteinbänke in der Erdkruste, die von oben mit einer Kuppel aus Tonschicht hermetisch abgeschlossen sind, bilden natürliche UGS. In den Sandsteinporen kann sich Wasser befinden und es können sich auch Kohlenwasserstoffe ansammeln. Im Verlauf der Einrichtung eines UGS in der Grundwasserschicht verdrängt das sich unter der Tonkuppel ansammelnde Gas das Wasser nach unten.

Sind in der Speicherschicht ursprünglich Kohlenwasserstoffe enthalten, so ist das ein Öl- und Gasfeld. Die Dichtigkeit dieser Struktur wird allein schon durch die Tatsache nachgewiesen, dass sich dort Kohlenwasserstoffe angesammelt haben.

Aktives Gas

Im Verlauf der Einrichtung eines Speichers wird ein Teil des Gases in der Speicherschicht gefangen, um den erforderlichen Druck zu erzeugen. Dieses Gas wird als Puffer-Gas bezeichnet. Es macht ungefähr die Hälfte des ganzen Gasvolumens aus, das in den Speicher gepumpt wird. Gas, das später aus dem UGS entnommen wird, wird als aktives Gas bzw.
Betriebsgas bezeichnet. Die weltweit größte Speicheranlage ist der Severo-Stavropolskoye UGS mit einem Volumen von 43 Mrd. Kubikmeter aktiven Gases. Das würde reichen, um den Jahresverbrauch z.B. Frankreichs oder der Niederlande zu decken. Der Severo-Stavropolskoye UGS wurde in einem erschöpften Gasfeld gebaut.

Die Speicher in erschöpften Gasfeldern bzw. in Grundwasserschichten zeichnen sich durch größere Volumen aus, sind aber weniger flexibel. Die Gaseinspeisung und die Gasentnahme erfolgen schneller in denjenigen Speichern, die in Salzsteinhöhlen errichtet sind (obwohl sie den in erschöpften Gasfeldern eingerichteten UGS an Volumen unterlegen sind).

„Selbstheilende“ Höhlen

Die Salzhöhlen weisen als Behälter die optimale Dichtigkeit auf. Es ist nicht so schwierig, einen Salzhöhlen-Untertagegasspeicher zu bauen, obwohl dies ein langer Prozess ist. Es werden Bohrlöcher in die Salzsteinschicht in der passenden Höhe eingebracht. Dann werden sie mit Wasser gefüllt, und in der Salzschicht wird ein Hohlraum mit dem erforderlichen Volumen ausgewaschen. Die Salzkuppel ist nicht nur gasundurchlässig – Salz ist in der Lage, Risse und Brüche selbständig zu „heilen“.

Derzeit werden in Russland zwei Speicher an Salzsteinablagerungen gebaut – im Gebiet Kaliningrad und Wolgograd.

Wie funktioniert das

Die Gaseinspeisung ist das Einblasen von Gas in ein künstliches Gasfeld unter vom verfahrenstechnischen Projekt vorgegebenen Parametern. Gas kommt aus der Fernpipeline in den Bereich für die Reinigung des Gases von mechanischen Beimischungen, dann zur Mess- und Erfassungsstation und anschließend in eine Verdichtungshalle, wo Gas verdichtet und durch Auffangkanäle zu Gasverteilungsstellen geführt wird. An den Gasverteilungsstellen wird der gesamte Gasstrom in verfahrenstechnische Linien aufgeteilt, an denen die Leitungen von Gassonden angeschlossen sind. Die Verflanschung der verfahrenstechnischen Linien ermöglicht es, die Bohrlochförderrate, die Gastemperaturen und den Gasdruck bei der Einspeisung zu messen.

Zum Speicherungsprozess gehört die verfahrenstechnische, geologische und ökologische Systemüberwachung der Gasspeicherungsobjekte und der verfügbaren Produktionsfonds.

Zurück ins Rohr

Die Gasentnahme aus dem Untertagesspeicher verläuft fast ebenso wie die verfahrenstechnischen Prozesse bei der Gasförderung aus den Gasvorkommen, jedoch mit einem wesentlichen Unterschied: das ganze aktive Gas (Verkaufsgas) wird während eines Zeitraums von 60–180 Tagen entnommen. Gas wird durch die Sondenleitungen zu Gassammelstellen geführt, wo es im Gassammelnetz akkumuliert wird. Aus dem Gassammelnetz kommt Gas in den Abscheidungsbereich, wo Grundwasser und mechanische Beimischungen getrennt werden, und anschließend zur Reinigungs- und Trocknungsstation. Das gereinigte und getrocknete Gas wird in die Fernpipelines befördert.

Andere Verfahren

Gas kann auch in flüssiger Form gespeichert werden. Das ist die teuerste Speicherungsart; diese Lösung wird aber in den Fällen angewandt, wo es unmöglich ist, Speicher anderer Art in der Nähe von Großabnehmern zu errichten. Derzeit prüfen die Fachleute von Gazprom die Möglichkeit, einen solchen Speicher im Gebiet von S.-Petersburg zu errichten.

Außerdem verfügt die russische Gasindustrie über die Technik zur Speicherung von Helium.