Oplagring af naturgas er en kompleks proces
Når naturgassen skal lagres i Stenlille, skal trykket hæves fra 70 bar i transmissionslinjen til 130 bar i det underjordiske lager, og inden gassen fra lageret skal ledes ud på transmissionslinjen igen, skal trykket naturligvis sænkes til de 70 bar. Derudover skal gassen renses for vand og andre urenheder.
Lagerets funktion
- Den rene naturgas tages fra transmissionslinjen, og ved hjælp af fire store kompressorer - den største har en motoreffekt på 4 MW - hæves trykket fra de 70 bar på transmissionslinjen til 150 bar, så gassen kan trykkes ned i det underjordiske lager gennem et antal forud valgte produktionsbrønde og fortrænge saltvandet i sandstenslaget, indleder automationsingeniør Sten Andersen fra Siemens vores samtale.
Sten Andersen programmerede i 1993 det første SCADA-system på Stenlille Gaslager og har løbende haft opgaver på anlægget. I den nuværende periode har han indtil videre arbejdet her i ca. tre år med omfattende opdateringer i hele automationssystemet, og han er derfor godt kendt med hele anlægget og automationen i særdeleshed.
De 14 produktionsbrønde er fordelt på tre brøndpladser, der ligger op til 1,5 km fra centralanlægget. Hver især kan brøndene anvendes til både injektion og udtræk.
Det underjordiske lager er opdelt i flere adskilte zoner, og der kan samtidigt ske både udtræk fra og injektion i lageret. Uden omkring selve lageret er der boret et antal observationsbrønde, der er forsynet med udstyr til at overvåge, at gassen ikke siver uden for lagerområdet.
- Trykket betyder, at udtræk fra lageret sker blot ved at åbne ventilerne. Men da gassen ligger i et vandførende område, rives en del vand med op. Mængden af vand kan nedsættes ved at reducere flowet fra den enkelte brønd og i stedet fordele det samlede udtræk på flere brønde, forklarer Sten Andersen.
Inden gassen ledes ud på transmissionslinjen, skal trykket sænkes til 70 bar og vandindholdet fjernes.
Produktionsbrøndene
- Brøndene består af en boring, der er foret med beton. Øverst i boringen er placeret en automatisk lukkeventil, en sub service safty valve, der lukker, hvis der bliver for højt tryk nedefra. Ovenpå jorden sidder en normal sikkerhedsventil, der kan lukke brønden i tilfælde af fejl, og efterfølgende er der en wing-ventil, som er den, der styrer brønden, fortæller Sten Andersen og viser de enkelte komponenter på flowdiagrammet på skærmen. Senere kommer vi ud på en brøndplads og ser, hvordan det ser ud i virkeligheden.
Fra brøndpladserne er der fieldlines ind til centralanlægget.
Udtræksprocessen
Når gassen hentes op fra lageret, er det en omfattende proces. Om den forklarer Sten Andersen:
- Trykket fra lageret på de 130 bar driver gassen gennem hele procesanlægget. På højtrykssiden passerer den våde gas et filter, hvor urenheder og en stor del af vandet fjernes. Efterfølgende ledes gassen gennem udtrækstogene, hvoraf der er tre parallelle units.
I et udtrækstog ledes gassen først gennem en separator, hvor yderligere vand fjernes. Efterfølgende sker der en opvarmning af gassen samtidig med, at trykket reduceres fra de ca. 130 bar til 70 bar. Ud over tryksænkningen sker der en yderligere rensning af gassen blandt andet gennem et filtertårn med en glykoltåge, der optager det resterende vand fra gassen.
Efter udtrækstoget sidder slam-shut sikkerhedsventiler, der lukker af, hvis udgangstrykket bliver for stort, inden gassen forsynes ind på transmissionslinjen.
Den vandholdige glykol regenereres i et hjælpeanlæg og genbruges atter i processen.
Automationen
Fra ibrugtagningen i 1994 var gaslageret manuelt styret og døgnbemandet. Efter den sidste opgradering af automationen kører gaslageret fuldautomatisk, og procesoperatørernes rolle er stort set blot at håndtere logistikken.
Lagerets effektivitet er overvåget af DONGs geologer ud fra mange målinger under processen. Geologerne beslutter løbende, hvilke brønde der skal anvendes, og hvor store injektioner og udtræk må være på den enkelte brønd. Disse informationer lægges ind i SCADA-systemet, som så beregner og indstiller anlæggets parametre.
SCADA-systemet
SCADA-systemet er kernen i automationen. SCADA-systemet indeholder alle data, beslutningsskemaer, geologernes instruktioner, erfaringer osv., og når alle disse informationer samles og bearbejdes til en helhed, kan det komplicerede anlæg indregulere sig selv til det balancepunkt, der giver den optimale drift.
- SCADA-systemet er et Sidan X-system, som Siemens i Danmark selv har udviklet specielt til forsyningssektoren og med integreret fjernkontrolfunktioner. Det kører på en UNIX-platform, som har givet systemet en ultrakort reaktionstid med hensyn til alarmer. Der anvendes bl.a. ISO 104-protokollen, som løbende gennemfører hændelsesanalyser og eventstyrede telegramsendinger.
Det oprindelige krav fra DONG i starten af 90’erne var, at alarmer højst måtte forsinkes 1 sekund gennem SCADA-systemet. Med datidens målestok ville det næsten være uløseligt i et traditionelt SCADA-system. Som kuriosum kan jeg fortælle, at da testen blev gennemført, måtte man erkende, at der ikke kunne registreres den mindste tidsforskel på en fastfortrådet alarm og alarmen gennem SCADA-systemet, siger Sten Andersen med et skævt smil.
SCADA-systemet består af to sæt redundante servere for proces og for data. Der er to operatørstationer i kontrolrummet i Stenlille, og der er ligeledes to operatørstationer i Gas Control Center i Nybro, og endelig er der en række mobile og faste operatørstationer rundt på Stenlille. Til lokal betjening er der et mindre antal pc-baserede tynde klienter.
Der er anvendt Siemens S7-400 PLC’er med den mellemkraftige CPU 414. Næsten al IO er decentral via Profibus DP. Der er anvendt flere typer IO, og specielt til censorer og handleorganer i de eksplosionsfarlige områder er anvendt egensikre IO af typen ET 200iSP. Da hovedparten af procesanlægget er opbygget i det fri, er alle signalledninger forsynet med lynbeskyttelse.
ESD-systemet
Det oprindelige sikkerhedssystem opbygget af relæer er efterhånden udskiftet til fejlsikre PLC af typen Siemens S7-300F. Det distribuerede ESD-system med flere ESD-PLC’er har gjort det muligt at gennemføre udskiftningen løbende med et fuldt operationelt anlæg. Der bruges ligeledes fejlsikre PLC’er til styring af de enkelte anlægsdele, som f.eks. en kompressor styring.
ESD-systemet er udført i henhold til EN/IEC 61508 klasse SIL2.
Netværk
Procesnettet er et Ethernet med redundans i dobbelt stjerne-topologi. Her er tilsluttet både proces-PLC’erne samt servere og PC’erne hørende til SCADA-systemet.
ESD-nettet er ligeledes Ethernet med én lukket ring på centralanlægget og en anden lukket ring for brøndpladserne. Der er forbindelse mellem de to ringe.
IO-nettet er Profibus DP.
ATEX
Som på et raffinaderi står næsten alle procesinstallationer i fri luft. Dermed minimeres eksplosionsfaren i forhold til, at anlægget eller anlægsdele havde været opbygget indendørs. Hele anlægget er klassificeret i henhold til ATEX-direktivet.
Fordelings- og automationstavler står i separate bygninger, der er uden for ATEX-direktivets gyldighedsområde. Ÿ
DONGs gaslager i Stenlille ved Sorø
DONG Storage A/S er et datterselskab af DONG Energy, og dette selskab ejer og driver det ene af de to danske lagre for naturgas. Det andet naturgaslager, der ligger i Ll. Torup mellem Viborg og Løgstør, drives af Energinet.
Energi er i dag en almindelig handelsvare, og det er naturgassen således også. Oprindelig var gaslagrene udlagt som nødforsyningslagre til Danmark, hvis forbindelserne til gasfelterne i Nordsøen svigtede, men i dag har vi forsyning af naturgas både fra Tyskland og fra Østeuropa, og forsyningssikkerheden er så stor, at vores egne nødlagre af naturgas er minimerede. Derfor har naturgaslagrene fået andre roller, så de ud over at være bufferlagre i forsyningsnettet også udlejes til andre energiselskaber.
Naturgasforsyningen fra Nordsøen er nogenlunde konstant hele året, mens forbruget er lavt om sommeren og højt om vinteren, derfor er der behov for et bufferlager. Det betyder, at der injiceres gas om sommeren, og der udtrækkes gas om vinteren, hvor forbruget er større end produktionen.
DONG administrerer naturgaslageret i Stenlille og er garant for forsyningssikkerheden og medvirker sammen med Energinet til at sikre balancen i forsyningsnettet, som de er pligtige til i henhold til loven om naturgasforsyning.
Selve gaslageret ligger ca. 1.500 meter under jorden i et saltvandsfyldt sandstenslag. Over sandstenene ligger et hvælvet lerlag, der er så tæt, at det hindrer gassen i at trænge op til jordoverfladen. Gaslageret betjenes af 14 boringer, som både anvendes til injicering og til udtræk. Trykket nede i lageret er ca. 135 bar, og når gassen trækkes ud, har det en temperatur på ca. 35 ºC.
Der er injiceret ca. 1,5 mia. Nm3*) gas i lageret. Heraf er ca. 570 mio. Nm3 arbejdsgas, mens den øvrige gas skaber det tryk, der er nødvendigt for lagerets funktion.
Den daglige produktion fra felterne i Nordsøen ligger på 22 – 24 mio. Nm3 i døgnet, og på en kold vinterdag kan forbruget komme op på 30 – 33 mio. Nm3. Det maksimale forbrug har været oppe på 36 mio. Nm3 i et døgn.
Kilde: www.dongenergy.com
Gaslageret betjenes af i alt otte procesoperatører, der samtidig er vedligeholdelsesteknikere. Med den sidste opgradering af automationen kører lageret fuldautomatisk og kan styres fra både Stenlille og det danske gaskontrolcenter i Nybro. Stenlille er ikke bemandet om natten, hvor overvågningen overføres til gaskontrolcenter i Nybro, men der er dog procesoperatører, der tilkaldes via mobiltelefon i tilfælde af fejl.
*) Normale m3
Automationen
SCADA-system: Siemens SidanX med 5 operatørstationer i kontrolrum og tynde klienter til lokal betjening.
Proces-PLC’er: 14 stk. Siemens Simatic S7-400 med CPU 414. På komplette maskinleverancer kan der være PLC’er af andre fabrikater, som i henhold til DONGs forskrifter interfacer til en af proces-PLC’erne.
ESD-PLC’er: 13 stk. Siemens Simatic S7-300F fejlsikre PLC med CPU 315F.
Remote IO: Siemens Simatic ET 200S, ET 200M og egensikre ET 200iSP. Der er i alt ca. 7.500 IO-punkter.
Netværk:
Procesnet: 2 redundante Ethernet konfigureret i dobbelt stjerne.
ESD-net: Ethernet i to lukkede ringe dækkende hvert sit anlægsområde og med forbindelse mellem ringene.
IO-net: Profibus DP
Projektering: Siemens, Ballerup
El-installation: KL-Teknik; Ringsted
