Wstęp do innowacji technologicznych w przemyśle gazowym

Polski sektor gazowy przechodzi intensywną transformację technologiczną. Wiodące firmy inwestują miliardy złotych w nowoczesne urządzenia i technologie, które poprawiają efektywność, bezpieczeństwo i ekologiczność całego łańcucha dostaw gazu. W tym artykule przedstawiamy kompleksowy przegląd najnowocześniejszych rozwiązań technicznych stosowanych przez czołowe polskie firmy gazowe.

Technologie wydobywcze

Proces pozyskiwania gazu ziemnego zaczyna się od wydobycia. W tej dziedzinie polskie firmy wprowadzają coraz bardziej zaawansowane rozwiązania:

Technologia sejsmiczna 3D i 4D

PGNiG wdrożyło najnowocześniejsze systemy obrazowania sejsmicznego 3D i 4D, które umożliwiają:

  • Precyzyjne mapowanie złóż gazowych na głębokości nawet 6000 metrów
  • Śledzenie zmian w złożach w czasie rzeczywistym (technologia 4D)
  • Zmniejszenie liczby odwiertów poszukiwawczych o 40% przy zachowaniu tej samej efektywności
  • Redukcję wpływu na środowisko dzięki mniejszej liczbie wierceń

Technologia ta wykorzystuje setki czujników sejsmicznych i zaawansowane algorytmy przetwarzania danych. Koszt wdrożenia tego systemu przez PGNiG wyniósł ponad 200 mln zł, ale już w pierwszym roku przyniósł oszczędności przekraczające 120 mln zł.

Inteligentne systemy wiertnicze

PKN Orlen po przejęciu PGNiG zainwestował w tzw. "smart drilling", czyli inteligentne systemy wiertnicze, które obejmują:

  • Wiercenie kierunkowe z możliwością zmiany trajektorii w czasie rzeczywistym
  • Automatyczne systemy naprowadzania wykorzystujące sztuczną inteligencję
  • Czujniki w głowicy wiertniczej dostarczające dane o składzie skał i obecności węglowodorów
  • Zrobotyzowane systemy zarządzania procesem wiercenia

Technologia ta umożliwia dotarcie do trudno dostępnych złóż, znacznie zwiększając efektywność wydobycia. System zastosowany w regionie Podkarpacia pozwolił na zwiększenie uzysku gazu o 35% z istniejących złóż.

Szczelinowanie hydrauliczne nowej generacji

Technologia szczelinowania w wydaniu stosowanym przez polskie firmy również przeszła znaczącą ewolucję:

  • Wykorzystanie biodegradowalnych płynów szczelinujących o minimalnym wpływie na środowisko
  • Precyzyjne mikro-szczelinowanie z użyciem robotów kontrolujących ciśnienie
  • Monitoring sejsmiczny w czasie rzeczywistym
  • Systemy odzysku wody używanej w procesie (odzysk na poziomie 90%)

Gaz-System i PGNiG wspólnie zainwestowały w tę technologię ponad 300 mln zł, co umożliwiło eksploatację złóż łupkowych przy znacznie mniejszym oddziaływaniu na środowisko.

Magazynowanie i transport gazu

Po wydobyciu gaz musi być odpowiednio przechowywany i transportowany. W tej dziedzinie również obserwujemy znaczący postęp technologiczny:

Podziemne magazyny gazu z inteligentnymi systemami monitoringu

PGNiG zarządza siedmioma podziemnymi magazynami gazu (PMG) w Polsce, które zostały wyposażone w najnowocześniejsze technologie:

  • Systemy monitoringu szczelności wykorzystujące światłowody i lasery
  • Automatyczne systemy regulacji ciśnienia
  • Technologie szybkiego zatłaczania i odbioru gazu zwiększające elastyczność operacyjną
  • Integracja z sieciami elektroenergetycznymi umożliwiająca wykorzystanie nadwyżek energii odnawialnej do sprężania gazu

Największy magazyn w Wierzchowicach, po modernizacji przeprowadzonej w 2022 roku, może zatłaczać i odbierać gaz o 40% szybciej niż wcześniej, co ma kluczowe znaczenie w okresach szczytowego zapotrzebowania.

Inteligentne gazociągi

Gaz-System wdrożył system inteligentnych gazociągów (smart pipelines), który obejmuje:

  • Ciągły monitoring przepływu gazu, ciśnienia i temperatury
  • Detekcję mikro-wycieków z dokładnością do 0,1% przepływu
  • Automatyczne zawory odcinające uruchamiane w przypadku awarii
  • Drony patrolowe monitorujące stan gazociągów z powietrza
  • Czujniki sejsmiczne wykrywające prace ziemne w pobliżu gazociągów

System ten został wdrożony na całej długości gazociągu Baltic Pipe oraz na kluczowych odcinkach krajowej sieci przesyłowej. Technologia ta zmniejszyła liczbę incydentów związanych z uszkodzeniem gazociągów o 75% w ciągu ostatnich dwóch lat.

Technologia LNG

Polskie LNG, spółka zarządzająca terminalem w Świnoujściu, wdrożyła szereg innowacyjnych technologii:

  • Zaawansowane systemy regazyfikacji wykorzystujące ciepło odpadowe
  • Technologię małotonażowego LNG (small-scale LNG) umożliwiającą dystrybucję gazu do miejsc bez dostępu do sieci gazowej
  • Instalacje do bunkrowania statków napędzanych LNG
  • Zaawansowane systemy bezpieczeństwa wykorzystujące sztuczną inteligencję do przewidywania potencjalnych awarii

Terminal w Świnoujściu jest obecnie jednym z najnowocześniejszych obiektów tego typu w Europie, a jego przepustowość wzrośnie z 5 do 8,3 mld m³ rocznie po zakończeniu rozbudowy w 2024 roku.

Dystrybucja i pomiar zużycia

Ostatnim etapem łańcucha dostaw gazu jest dystrybucja do odbiorców końcowych. Tutaj również obserwujemy znaczącą transformację technologiczną:

Inteligentne liczniki gazu

PGNiG Obrót Detaliczny rozpoczął w 2021 roku program masowej instalacji inteligentnych liczników gazu, które oferują następujące funkcjonalności:

  • Zdalny odczyt zużycia gazu w czasie rzeczywistym
  • Dwukierunkowa komunikacja umożliwiająca zdalne zarządzanie dostępem do gazu
  • Analiza wzorców zużycia i wykrywanie anomalii (np. potencjalnych wycieków)
  • Automatyczne rozliczenia bez konieczności wizyty inkasenta
  • Integracja z aplikacjami mobilnymi dla klientów

Do końca 2023 roku planowana jest instalacja ponad 1,5 mln takich liczników, a do 2028 roku mają one zostać zamontowane u wszystkich klientów PGNiG.

Systemy aktywnego zarządzania siecią dystrybucyjną

Polska Spółka Gazownictwa wdrożyła system aktywnego zarządzania siecią dystrybucyjną, który obejmuje:

  • Automatyczne stacje redukcyjno-pomiarowe reagujące na zmiany w zapotrzebowaniu
  • Algorytmy predykcyjne dostosowujące ciśnienie w sieci do prognozowanego zapotrzebowania
  • Zdalnie sterowane zawory sekcyjne umożliwiające szybką izolację uszkodzonych odcinków sieci
  • Mobilne źródła zasilania awaryjnego wykorzystujące skroplony gaz ziemny (LNG)

System ten znacząco zwiększył niezawodność dostaw gazu - wskaźnik SAIDI (średni czas przerw w dostawach) dla PSG spadł z 25 minut rocznie w 2018 roku do zaledwie 8 minut w 2022 roku.

Technologie bezpieczeństwa i monitoringu

Bezpieczeństwo infrastruktury gazowej ma kluczowe znaczenie. Polskie firmy wdrażają zaawansowane systemy zabezpieczeń:

Laserowe systemy detekcji metanu

Gaz-System jako jedna z pierwszych firm w Europie wdrożył laserowe systemy detekcji metanu, które:

  • Wykrywają nawet minimalne stężenia metanu (od 1 ppm)
  • Mogą być montowane na dronach patrolujących gazociągi
  • Umożliwiają precyzyjną lokalizację wycieku
  • Działają w trudnych warunkach atmosferycznych

Technologia ta umożliwia wykrywanie wycieków na bardzo wczesnym etapie, zanim staną się one niebezpieczne. System został wdrożony na wszystkich kluczowych węzłach przesyłowych oraz na gazociągach przebiegających przez tereny zurbanizowane.

Cyfrowe bliźniaki infrastruktury gazowej

PKN Orlen i Gaz-System wdrażają technologię cyfrowych bliźniaków (digital twins), która polega na stworzeniu wirtualnych kopii fizycznej infrastruktury. Umożliwia to:

  • Symulację różnych scenariuszy operacyjnych i awaryjnych
  • Testowanie nowych rozwiązań przed ich fizycznym wdrożeniem
  • Szkolenie pracowników w wirtualnym środowisku
  • Optymalizację procesów w czasie rzeczywistym

Technologia ta jest szczególnie ważna dla krytycznej infrastruktury, takiej jak terminal LNG w Świnoujściu czy kluczowe węzły przesyłowe, gdzie testowanie nowych rozwiązań w rzeczywistym środowisku byłoby zbyt ryzykowne.

Badania i rozwój w polskich firmach gazowych

Polskie firmy gazowe inwestują znaczące środki w własne ośrodki badawczo-rozwojowe:

Centrum Innowacji PGNiG

Centrum Innowacji PGNiG, zlokalizowane w Warszawie, prowadzi badania nad szeregiem przełomowych technologii:

  • Produkcja wodoru z metanu bez emisji CO2 (piroliza metanu)
  • Technologie wychwytywania i wykorzystania CO2 (CCU)
  • Nowe materiały do produkcji rurociągów o zwiększonej trwałości
  • Algorytmy sztucznej inteligencji do optymalizacji procesów wydobywczych

Centrum współpracuje z polskimi uczelniami technicznymi oraz partnerami zagranicznymi. Budżet na badania i rozwój w 2023 roku przekroczył 150 mln zł.

Laboratorium Przyszłości Gaz-Systemu

Gaz-System utworzył własne Laboratorium Przyszłości, które koncentruje się na:

  • Dostosowaniu infrastruktury gazowej do transportu wodoru i biometanu
  • Rozwoju technologii Power-to-Gas (przekształcania nadwyżek energii elektrycznej w gaz)
  • Cyberbezpieczeństwie systemów sterowania infrastrukturą krytyczną
  • Integracji systemów gazowych z inteligentnymi sieciami energetycznymi (smart grids)

Laboratorium zatrudnia ponad 50 naukowców i inżynierów, współpracując z Politechniką Warszawską i Instytutem Nafty i Gazu.

Wyzwania technologiczne i przyszłość

Pomimo znaczącego postępu, polski sektor gazowy stoi przed wieloma wyzwaniami technologicznymi:

Adaptacja infrastruktury do nowych gazów

Jednym z kluczowych wyzwań jest dostosowanie istniejącej infrastruktury do transportu i dystrybucji:

  • Wodoru (wymaga specjalnych materiałów ze względu na jego właściwości)
  • Biometanu (wymaga systemów oczyszczania i monitorowania jakości)
  • Gazów syntetycznych powstających w procesach Power-to-Gas

Gaz-System planuje, że do 2030 roku 10% jego sieci będzie przystosowanych do transportu mieszanin gazowych zawierających do 20% wodoru.

Cyfryzacja i cyberbezpieczeństwo

Rosnąca cyfryzacja infrastruktury gazowej tworzy nowe wyzwania związane z cyberbezpieczeństwem:

  • Ochrona systemów SCADA przed atakami
  • Zapewnienie bezpieczeństwa komunikacji w rozproszonych sieciach czujników
  • Ochrona danych klientów gromadzonych przez inteligentne liczniki
  • Zarządzanie ryzykiem w złożonych, połączonych systemach

PKN Orlen utworzył specjalne Centrum Cyberbezpieczeństwa, które monitoruje zagrożenia w czasie rzeczywistym i rozwija systemy zabezpieczeń dla całej infrastruktury energetycznej koncernu.

Podsumowanie

Polski sektor gazowy przechodzi głęboką transformację technologiczną. Nowoczesne urządzenia i systemy wdrażane przez czołowe firmy branży znacząco poprawiają efektywność, bezpieczeństwo i ekologiczność całego łańcucha dostaw gazu – od wydobycia, przez magazynowanie i transport, aż po dystrybucję do odbiorców końcowych.

Inwestycje w badania i rozwój, sięgające setek milionów złotych rocznie, pokazują, że polskie firmy gazowe traktują innowacje jako kluczowy element swoich strategii biznesowych. Pozwala to nie tylko zwiększać konkurencyjność na rynku europejskim, ale także przygotować się na wyzwania związane z transformacją energetyczną.

W najbliższych latach możemy spodziewać się dalszego rozwoju w kierunku integracji systemów gazowych z sieciami elektroenergetycznymi, adaptacji infrastruktury do transportu nowych gazów (szczególnie wodoru) oraz coraz większej cyfryzacji i automatyzacji procesów.