Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Knothe’s theory parameters - computational models and examples of practical applications

Misa Rafał

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2023

|

T. 39, z. 4

157--180

EN

The theory of Professor Stanislaw Knothe, known as Knothe’s Theory, has been the foundation for practical predictive calculations of the impacts of exploitation for many years. It has enabled the large-scale extraction of coal, salt and metal ores located in the protective pillars of cities and prime surface structures. Knothe’s Theory has been successfully applied in Polish and global mining for over seventy years, making it one of the most well-known and recognized achievements in Polish mining science. Knothe’s Theory provides a temporal-spatial description of subsidence that relies on four essential parameters: the vertical scale parameter a, the horizontal displacement parameter λ, the horizontal range scale parameter cotβ and the time scale parameter c. This article characterizes the parameters of Knothe’s Theory used in various current applications for calculating subsidence, surface and rock uplift, and other applications of the theory, even beyond its classical form. The presented solutions are based on a mathematical model of the interaction of a complex element and cover topics such as subsidence during full exploitation with roof collapse and full exploitation with backfilling, pillar-room mining, the effect of salt caverns on the surface and salt rock, and fluid deposits and surface uplift caused by changes in the water level within closed coal mines. The article also discusses the evolution of the range angle of the main influences and presents Knothe’s solutions related to time, describing the horizontal displacement parameter λ.

PL

Teoria Profesora Stanisława Knothego zwana teorią Knothego jest od wielu lat podstawą do praktycznych obliczeń prognostycznych wpływów eksploatacji, a tym samym umożliwiła podjęcie na szeroką skalę wydobycia dużych zasobów węgla, soli i rud metali znajdujących się m.in. w filarach ochronnych miast i ważnych obiektów na powierzchni. Teoria Knothego jest z powodzeniem stosowana w polskim i światowym górnictwie od ponad siedemdziesięciu lat. Jest ona jednym z najlepiej znanych i uznanych na świecie osiągnięć polskiej nauki górniczej. Do czasoprzestrzennego opisu osiadania wg teorii Knothego konieczna jest znajomość wartości czterech podstawowych parametrów: parametru skali pionowej a, parametru skali zasięgu poziomego cotβ, parametru przemieszczenia poziomego λ oraz parametru skali czasu c. W artykule scharakteryzowano parametry teorii Knothego stosowane przy różnych wykorzystywanych aktualnie zastosowaniach teorii Knothego do obliczania m.in. osiadania oraz podnoszenia powierzchni i górotworu oraz innych zastosowań teorii, również poza jej klasyczną formą. Przedstawione rozwiązania bazują na matematycznym modelu oddziaływania elementu złożowego i dotyczą, m.in. osiadania przy eksploatacji pełnej z zawałem stropu oraz eksploatacji pełnej z podsadzką, eksploatacji filarowo-komorowej, wpływu kawern solnych na powierzchnię i górotwór solny. W pracy poruszono także kwestię złóż fluidalnych oraz podnoszenia powierzchni terenu spowodowanego zmianą poziomu wód kopalnianych w obrębie zamkniętych kopalń węgla kamiennego a także opisano ewolucję kąta zasięgu wpływów głównych oraz przedstawiono rozwiązania Knothego związane z czasem i opisano parametr przemieszczenia poziomego λ.

2

Wpływ dodatku wodoru na parametry energetyczne mieszaniny gazów pobieranych z komory magazynowej w kawernie solnej w trakcie jej eksploatacji

Szpunar Tadeusz, Budak Paweł

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2021

|

R. 24, Nr 7-8 (272-273)

4--8

PL

W artykule przedstawiono algorytm obliczeń ciepła spalania, wartości opałowej oraz liczby Wobbego, jak również procentowej zawartości wodoru w gazie magazynowanym w komorze wykonanej w utworach soli (złoże pokładowe lub wysad solny) oraz w gazie pobieranym w dowolnym momencie z takiej komory. Uwzględniono możliwość obecności składników niepalnych w mieszaninie gazów oraz ich wpływ na ciepło spalania / wartość opałową. Podano przykład obliczeniowy.

EN

The paper presents the algorithm which may be used to calculate the hydrogen content (volumetric percents), heating value, calorific value and Wobbe number of gas collected from the salt cavern built in salt formations (salt deposit or salt dome) at every moment of cavern exploitation. The possibility of the presence of non-flammable components in the gas mixture and their effect on the heat of combustion / calorific value were considered. Provided is the example calculation.

3

The influence of impurities and fabrics on mechanical properties of rock salt for underground storage in salt caverns – a review

Cyran Katarzyna

Archives of Mining Sciences

|

2021

|

Vol. 66, no. 2

155--179

EN

Salt caverns are used for the storage of natural gas, LPG, oil, hydrogen, and compressed air due to rock salt advantageous mechanical and physical properties, large storage capacity, flexible operations scenario with high withdrawal and injection rates. The short- and long-term mechanical behaviour and properties of rock salt are influenced by mineral content and composition, structural and textural features (fabrics). Mineral composition and fabrics of rock salt result from the sedimentary environment and post sedimentary processes. The impurities in rock salt occur in form of interlayers, laminae and aggregates. The aggregates can be dispersed within the halite grains or at the boundary of halite grains. Mineral content, mineral composition of impurities and their occurrence form as well as halite grain size contribute to the high variability of rock salt mechanical properties. The rock or mineral impurities like claystone, mudstone, anhydrite, carnallite and sylvite are discussed. Moreover, the influence of micro fabrics (in micro-scale) like fluid inclusions or crystals of other minerals on rock salt mechanical performance is described. In this paper the mechanical properties and behaviour of rock salt and their relation to mineral composition and fabrics are summarised and discussed. The empirical determination of impurities and fabrics impact on deformation mechanism of rock salt, qualitative description and formulation of constative models will improve the evaluation and prediction of cavern stability by numerical modelling methods. Moreover, studying these relations may be useful in risk assessment and prediction of cavern storage capacity.

4

Badanie możliwości magazynowania benzyny silnikowej w kawernach solnych

Majoch Arkadiusz, Plis Łukasz, Rataj Zuzanna

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 8

1126--1130

PL

Rosnące zapotrzebowanie na paliwa bezpośrednio wiąże się z koniecznością zwiększania ich zapasów i rezerw. Przekłada się to na inwestycje w rozbudowę infrastruktury logistycznej, w tym alternatywne techniki magazynowania. W Polsce, z uwagi na korzystne uwarunkowania geologiczne (dostępność wysadów solnych), do długoterminowego magazynowania paliw wykorzystuje się kawerny solne, w których od lat z powodzeniem trzymane są zapasy ropy naftowej i oleju napędowego. Podejmowane są również działania w celu zastosowania tej metody do magazynowania benzyny silnikowej. Przedstawiono wybrane światowe i krajowe doświadczenia w zakresie badania możliwości magazynowania benzyny silnikowej w kawernach solnych, które były podstawą do uruchomienia w PKN Orlen Projektu GASSTO. Celem Projektu jest opracowanie technologii produkcji i systemu monitorowania jakości benzyny przeznaczonej do długoterminowego magazynowania w kawernach solnych.

EN

A review, with 28 refs., of global and local experience in the storing gasoline in salt caverns. An industrial project aimed at developing prodn. technol. and the quality monitoring system for the gasoline intended for the long-term storage in the caverns was presented.

5

Insight into a shape of salt storage caverns

Cyran Katarzyna

Archives of Mining Sciences

|

2020

|

Vol. 65, no. 2

363--398

EN

Salt caverns are used for over 70 years to store power sources and dispose of industrial wastes. The design of cavern shape and dimensions is still considered as a difficult engineering problem despite progress in geotechnical, construction and exploration methods. The rational design of cavern depends on mechanical parameters of rock salt and nonsalt rocks, stability conditions, safety requirements and stored material. However, most of these factors are related to geological factors like depth of cavern location, the geological structure of salt deposit, lithology of interlayers, petrology and mineralogy of rock salt and interlayers. The significant diversity in the geological conditions of different rock salt deposits contributed to the variety in shape and dimensions of salt caverns worldwide. In this paper, the examples of caverns developed in various salt deposits are presented. The shape of these caverns and its relation to geological features is presented. The influence of geological factors on the formation of irregularities in a cavern shape is described. Moreover, the evaluation of storage caverns located in Polish salt deposits in a view of the aforementioned geological factors is performed. The information and analysis described in this paper provide input which can be useful in future plans connected with the development of underground storage in Poland.

6

Model numeryczny procesu ługowania (Proces ługowania kawern solnych cz. III)

Urbańczyk Kazimierz

Przegląd Solny

|

2018

|

T. 14

54--69

PL

Przedstawiono model matematyczno-fizyczny procesu ługowania w postaci zaproksymowanej, wykorzystując przybliżenie z jednowymiarową hydrodynamiką i warunkiem równowagi grawitacyjnej. Istotnym elementem modelu jest opis kształtu kawerny niezależny od aproksymacji jej wnętrza. Zastosowano jawny schemat różnicowy typu Leleviera z aproksymacją równania przepływu pod prąd. Opisany model jest podstawą algorytmu Ubro. Krótko omówiono też inne modele.

XX

Mathematical and physical model of leaching process is presented in the approximated form. One-dimensional hydrodynamics and gravity equilibrium condition are used to create the model. Description of the cavern shape independent on approximation of the cavern inside is significant feature of the model. An explicit scheme of Lelevier type is applied and an upwind scheme for the flow equation. The described model is the base of the Ubro algorithm. Other models are shortly discussed.

7

SubCav – nowe narzędzie do obliczania deformacji nad kawernami solnymi

Sroka A., Misa R., Tajduś K.

Przegląd Górniczy

|

2018

|

T. 74, nr 1

27--33

PL

W artykule przedstawiono możliwości nowego autorskiego oprogramowania SubCav do obliczania współczynników deformacji powierzchni i górotworu spowodowanych konwergencją kawern solnych służących do magazynowania ciekłych lub gazowych nośników energii. Oprogramowanie SubCav oparte jest na rozwiązaniach analitycznych podanych przez Srokę i Schobera (1982, 1987), a także Srokę i in. (2016). W artykule uwzględniono nowe osiągnięcia teoretyczne i aktualne wyniki pomiarów in situ. Przedstawiono nową metodę obliczania współczynników deformacji dla dowolnego punktu położonego w nadległym górotworze lub na powierzchni terenu. Pomimo koniecznych idealizacji geometrycznych i fizycznych dotyczących geometrii kawern, przebiegu konwergencji oraz faz użytkowania, obliczenia porównawcze wykonywane dla pola kawern EPE z przykładowymi 90 kawernami, w pełni potwierdziły przydatność przedstawionego rozwiązania.

EN

This paper presents new SubCav software for the computation of coefficients for surface and rock mass deformation caused by the convergence of salt caverns for storing liquid or gaseous energy carriers. This software is based on analytical solutions provided by Sroka and Schober (1982, 1987), and Sroka et al. (2016) taking into account new theoretical achievements and the current results of in situ measurements. The new method for calculating deformation coefficients for any point situated in the overlying rock mass or on the ground surface has been presented. Despite necessary geometrical and physical idealisations related to the cavern geometry, the course of convergence and phases of operation, comparative computations performed for the EPE cavern field with its 100 caverns, have fully confirmed the value and the integrity of the presented solution.

8

Efektywność magazynowania gazu ziemnego i wodoru w kawernach solnych

Ślizowski J., Urbańczyk K., Łaciak M., Lankof L., Serbin K.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 5

994--998

PL

Określono pojemności kawern magazynowych gazu ziemnego i wodoru w zależności od warunków geologiczno-górniczych. Na tej podstawie porównano ilość energii zgromadzoną w analizowanych gazach. Opracowano odpowiednie mapy izoliniowe obrazujące ilość energii, jaką można zmagazynować w przeliczeniu na jednostkę powierzchni terenu. Analiza dotyczy pokładu soli kamiennej w rejonie Zatoki Gdańskiej.

EN

Storage capacity of the gases was estd. depending on the geol. and mining conditions of NaCl salt bed located in the region of Gdańsk Gulf in northern Poland. Special maps were elaborated showing the amt. of energy that can be accumulated in the analyzed gases per unit area of land.

9

Pomiary echometryczne kawern solnych wypełnionych gazem przy użyciu echosondy CHEMKOP

Figarski M., Kubacka T.

Przegląd Solny

|

2017

|

T. 13

130--134

PL

Metoda echometryczna pozwala na pomiar wielkości i kształtu kawernowych podziemnych magazynów gazu. Pomiary ultradźwiękowe w gazie wymagają prawidłowego przystosowania aparatury pomiarowej oraz opracowania odpowiedniej metodyki pomiaru. Dzięki zastosowaniu Echosondy CHEMKOP, do końca 2016 roku z sukcesem wykonano 9 pomiarów echometrycznych kawern zlokalizowanych w złożach soli wypełnionych gazem ziemnym pod ciśnieniem. Skuteczność pomiaru potwierdzona została zarówno przy małych jak i dużych ciśnieniach. Prace zostały zrealizowane w sposób zapewniający pełne bezpieczeństwo w środowisku gazowym przy ciśnieniu głowicowym wynoszącym nawet 21 MPa.

EN

The echometric method allows to measure size and shape of underground cavern gas storages. Ultrasonic measurements in gas require proper adaptation of the measuring apparatus and development of an adequate measurement methodology. By using Echosonda CHEMKOP sonar, till the end of 2016 year, nine echometric measurements of cavern located in salt deposit filled with natural gas under pressure was made with success. Effectiveness of the measurements was proven both for low and high pressures. Works were performed in a method that ensures full safety in gas environment with the wellhead pressure reaching even 21 MPa.

10

Matematyczno-fizyczny opis procesu ługowania (Proces ługowania kawern solnych cz. II)

Urbańczyk K.

Przegląd Solny

|

2017

|

T. 13

47--66

PL

Omówiono najważniejsze podejścia do określenia równań składających się na matematyczno-fizyczny opis procesu ługowania. Podstawową rolę odgrywa tu turbulentne mieszanie wywołane zróżnicowaniem gęstości. Niezrozumienie tej roli i brak jej opisu stanowią podstawowe braki dotychczasowych propozycji. Dość dobrym przybliżeniem jest model, w którym stężenie i przepływ przez kawernę zależą jedynie od głębokoci i czasu.

EN

The most important approaches to formulate the equations constituting the physical and mathematical description of the leaching process are discussed. Turbulent mixing caused by density differentiation plays the principal role here. Poor understanding of this role and lack of its description are the fundamental deficiencies of past proposals. Model where brine concentration and flow through the cavern are dependent only on depth and time, is sufficiently good approximation.

11

Zapas buforowy w magazynowaniu paliw płynnych determinowany współczynnikiem bezpieczeństwa. Cz. 2

Milewski R.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 6

1481--1484, CD

PL

W artykule zaprezentowano wpływ współczynnika bezpieczeństwa na poziom utrzymania zapasów gazu płynnego w magazynach podziemnych (kawernowych) zależnego od sposobu przeglądu zapasów.

EN

Storage processes play a key role in business operations. An indispensable factor in their proper operation is proper maintenance of stocks. They are a prerequisite for maintaining flow flexibility, and their size should be adapted to the level of distribution. The purpose of this article is to present the impact of the safety factor on the level of liquid gas stocks in underground storage (cavernous) dependent on the method of inventory review. The paper presents a theoretical basis for the theory of stocktaking and stocktaking and indicates the theoretical possibilities to exploit the importance of a safety factor on inventory levels.

12

Zapas buforowy w magazynowaniu paliw płynnych determinowany współczynnikiem bezpieczeństwa. Cz. 1

Milewski R.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 6

1477--1480, CD

PL

W artykule zaprezentowano wpływ współczynnika bezpieczeństwa na poziom utrzymania zapasów gazu płynnego w magazynach podziemnych (kawernowych) zależnego od sposobu przeglądu zapasów.

EN

An indispensable factor in the proper operation is proper maintenance of stocks. They are a prerequisite for maintaining flow flexibility, and their size should be adapted to the level of distribution. The aim of this article is to present the impact of the safety factor on the level of liquid stocks in underground storage (cavernous) dependent on the inventory review method. The paper presents the theoretical foundations of stocking and stock-keeping theories and outlines the theoretical possibilities to exploit the importance of safety factor on inventory levels.

13

Źródła wiedzy o procesie ługowania kawern solnych (Proces ługowania kawern solnych cz. I)

Urbańczyk K.

Przegląd Solny

|

2015

|

T. 11

32--43

PL

W pracy szczegółowo omówiono źródła naszej wiedzy o procesie ługowania. Są to laboratoryjne testy na próbkach soli, fizyczne modele w blokach soli, doświadczenie górnicze z ługowania kawern oraz eksperymenty in situ. Rozkładem stężenia solanki w kawerni rządzi turbulentne mieszanie. Można w kawernie wyróżnić dwie strefy: całkowitego mieszania, powyżej buta rury wodnej oraz strefę stratyfikacji poniżej.

EN

Sources of our knowledge about leaching process are in details discussed in the paper. There are laboratory tests on salt samples, physical models in salt blocks, mining experience with cavern leaching and leaching experiments in situ. Distribution of brine concentration in the cavern is governed by turbulent mixing processes. Two main zones can be found in the salt cavern: zone of total mixing, above the water tubing shoe and stratification zone below.

14

Wodór a podziemne magazynowanie energii w strukturach solnych

Kaliski M., Sikora A.

Przegląd Solny

|

2013

|

T. 9

26--32

EN

The most abundant and common element in the Universe is hydrogen. Hydrogen is a prevailing chemical element throughout the Earth. It is present in molecule form in the atmosphere, in minimum quantities – traces, close to the Earth surface. Dominant component of the high layers of the atmosphere where is rare, diluted. 40% of the current world production comes from the process in which the hydrogen is a by-product of electrolysis, heavy chemistry (synthesis gas) or the refining of crude oil. Hydrogen is the cleanest source–carrier of energy. Major hydrogen markets are ammonia fertilizer production and conversion of heavy oil and coal into liquid fuels. There are few production methods but primary we can focus on stea • CH₄ + H₂O -> CO +3 H₂ • CO + H₂O-> CO₂ +H₂ Fossil fuels are burnt to provide the heat to drive the chemical process (let’s consider the role of the nuclear energy as well). Energy required to make hydrogen is dependent upon the feedstock. Natural gas – reduction of hydrogen in chemical way (the lowest energy input to make hydrogen); coal – hydrogen deficit; water (H₂O – oxidized hydrogen) There are many underground gas storages systems among the European Union countries. Especially salt caverns dedicated for hydrocarbon’s storage are widely described in the literature (e. g. Kaliski et al., 2010; Kunstman et al., 2009). There is still, unfortunately, no experience with hydrogen storage in Poland. And the EU hydrocarbons salt caverns have only the UK, France (including hydrogen storage), Germany, Denmark, Portugal and Poland (Gillhaus, 2008). Dedicated programme for hydrogen storage was implemented in the EU in 2002 called “Towards a European Hydrogen Energy Roadmap Preface to HyWays – the European Hydrogen Energy Roadmap Integrated Project” (more information can be found on www.HyNet.info). There is a new research programme in the field of transmission and storage of the hydrogen for energy purposes currently held in Germany. The total length of the hydrogen gas in Europe is about 1500 km. But still, there is no experience with hydrogen storage as an energy source for energy sector. The best carrier of energy. A key issue facing researchers is the use of technology of hydrogen for storage of energy and construction of salt caverns which will meet safety requirements regarding tightness and stability. One should consider that: • construction of the caverns is determined by the ability of the use of the brine; • caverns (geological structures) must comply with the integrity and stability; • such energy warehouses should be located close to the potential end user of hydrogen and electricity network (infrastructure is a key). The next several years perspective shows that, the emergence of underground cavern storage of any surplus energy in the form of hydrogen would have the following environmental benefits: a) storage of surplus of such energy and its subsequent recovery in an environmentally cleaner process - without the additional emission’s issues, b) ecological safety of underground storage of energy, similar to the existing underground gas storage facilities, oil and fuel, c) underground storage efficiency and eco-friendly much higher when compared to systems hydroelectric pumped storage, d) better technically and economically feasible - to use periodic overcapacity power plants and the related real decrease in CO2 emissions, e) easier integration in the energy system of large wind and solar energy farms, reducing potential problems with a large share of RES in the energy balance of the country, f) limitation of conventional combustion of fossil fuel, g) hydrogen is the cleanest source of energy, h) enable the development of fuel cell (hydrogen) in the automotive industry, the decrease of emissions, i) to dispose of CO2 by the use of hydrogen and CO2 to eventually methane production in upstream projects. Let’s imagine for a moment a project that combines: • hydrogen production by electrolysis using excess wind power and solar energy to produce it; • optimize the demand for hydrogen in chemical processes also by its storage in salt caverns; • hydrogen storage processes resulting in refinery and petrochemical plants and possibly by electrolysis of surplus energy generated in non-conventional and renewable power. The future of interim storage of surplus energy may lie in underground caverns leached (leached) in salt deposits, which can be stored as compressed air (Compressed Air Energy System) or hydrogen. We are aware and we are positive that the subject is not easy, but we also believe that this fuel of the future - hydrogen – is going to turn of the centuries: XXI and XXII. That is why today we need to outline our descendants. New generations of these lines of energy development that will allow Humanity to become a Galactic Energy Society.

15

Podziemne magazynowanie energii: wodór w kawernach solnych – aspekty ekonomiczne

Kunstman A., Urbańczyk K.

Przegląd Solny

|

2013

|

T. 9

20--25

EN

In energy systems of developed EU countries, the serious problem is periodic surplus of electricity production, following by deficiencies of electricity. They are particularly important in systems, where renewable energy sources (wind/solar) are significant. These are irregular power sources, depending on season and day time. Power installed in such stations is much less used than power installed in thermal or nuclear power stations. Problem is growing with increase of renewable energy share, in conjunction with the pro-ecological EU policy and continuous support for renewable energy sources. For example, in Germany (in 2011) 20% of produced electricity comes from renewable sources, in 2020 it has to be 35%, and 80% in 2050, because of nuclear plants closing and reducing the CO2 emission. Total power of wind stations there is 29 GW and of solar is 24 GW, despite the unfavorable, as it seems, climate. Germany becomes a world leader in the solar power, and power installed there is similar to total solar plants power in the rest of the world. And plans for 2050 are: 80 GW (wind) and 65 GW (solar). Such a situation in neighboring country, with similar climate, considerably more developed, indicates that similar trends will be present also here. Currently, we are at the beginning - in 2011 total power of wind stations in Poland was 2 GW, and of solar stations – 2 MW. This means the lowest use of both energies among EU, per capita and per 1 km2. In coming years the share of renewable energy sources in Poland must radically increase. Planning in Poland for 2030 is 19% of energy from renewable sources, in comparison with 6% at present (mainly hydro and biomass). Irregularities in electricity production from wind/sun, make this energy still quite expensive. If usage of this energy periodic surpluses would be practically solved, resulting prices would be lower. Problem of electricity storage has not yet been generally solved. There are hydro pumped plants, but they cannot be applied larger, because specific terrain layout is required and the impact on environment is high. Future of surplus electricity storage lies under the ground, in caverns leached in salt deposits, where one can store energy as hydrogen obtained by water electrolysis or as compressed air. This would give much greater density of stored energy than pumped hydro, without the negative environmental impact. In Poland we have appropriate salt deposits, and proven technology of salt caverns building. We already have efficiently working storages in salt caverns: KPMG Mogilno (Cavern Underground Gas Storage - owner PGNiG) and PMRiP Góra (Underground Storage of Oil and Fuels - owner SOLINO/ORLEN). In EU, both such magazines, besides of Poland, are built only in Germany and France. CHEMKOP was the initiator, originator and designer of both Polish underground storages, and specialized computer software for cavern designing, developed in CHEMKOP Sp. z o.o. was purchased (licenses) by 30 leading companies from all over the world. Salt caverns, similar to natural gas storage caverns, after due designing, may be successfully built for hydrogen, and in this form may store the excess energy. Hydrogen will be produced by water electrolysis using excess electricity, stored in salt cavern and afterwards used in different ways: as supplement to natural gas in gas network, as fuel for fuel cells or electro generators or as a raw material in petrochemical industry. The key issue is the salt caverns – they should be located where disposing of brine is possible. Hydrogen storage should be located near potential places of its use. At present, few hydrogen storage salt caverns are existing in UK and USA, but for petrochemical use, not for energy purposes. Special hydrogen pipeline in USA, 300 miles long, connected storage caverns with hydrogen producers and users. The first storage cavern for hydrogen produced from surplus electricity will be built in Etzel (Germany). Pilot peak power stations, working on compressed air from salt caverns are working in Germany (Huntorf) and in USA (McIntosh). Currently most of the research related to hydrogen storage takes place in Germany. It is associated with energy balance of Germany, with large amount of salt deposits and with high level of technologies for underground storage. Matter is urgent, because problem of periodic local energy surpluses in German network is so serious, that Poland and Czech Republic are forced to build special devices on border network connections, to reduce the impact of these irregularities on their own networks. In next few years, as expected, Germany will develop more economical hydrogen electrolysis technology and adequate electrolyzers will be produced. The surface equipment for hydrogen pumping stations will be also available. Poland has periodic surpluses of electricity production even now and very good possibility of salt caverns construction in comparison with others. Most countries do not have appropriate salt deposits, so we can become one of the European champions in storage of hydrogen – the fuel of future. It is necessary, however, to start the research work for such a storage just now. In the authors opinion, the research works should include: • identify the needs for energy storage in Poland, estimate a surplus of energy for storage in hydrogen or compressed air caverns, determine recommendation for hydrogen production by water electrolysis on a wider scale, • define possibility of storage caverns construction for hydrogen in Polish salt deposits, • determine specificity of storage caverns construction for hydrogen: size and shape, working pressures, recommendations for drilling/completion, used materials, • examine geomechanical stability of hydrogen storage caverns in their specific pressure conditions, using special computer model, • examine thermodynamic behavior of hydrogen storage caverns in their specific temperature conditions, using computer model for hydrogen cavern, • compare and evaluate hydrogen storage and compressed air storage technologies for energy surpluses (HYES/ CAES), looking for their usefulness in Polish conditions. Further research work will help to create a sound basis for taking decision to build underground energy storage by specifying: storage policies, applied technology, location of storage caverns and scenarios of their work. Final remarks • Technical and economical problems with proper use of renewable energy sources will be increasing in Poland in nearest future year by year, similarly as currently in Germany. • The problem cannot be solved in other way than storage of energy surplus for use during deficiency periods. • The best solution, at present, is energy storage in salt caverns in the form of hydrogen. • In Poland, we have both appropriate salt deposits and large experience in designing and construction of salt cavern storages. • We are world leaders in computer modeling of development and operation of salt cavern. • Our experience can be extended to the hydrogen storage, provided that relevant research work will start and be performed. • So, there is a chance that Poland will become one of the leading country in storage of hydrogen – a clean fuel of the future.

16

Magazynowanie gazu ziemnego w strukturach solnych – stan obecny, perspektywy rozwoju

Kaliski M., Gross-Gołacka E., Janusz P., Szurlej A.

Przegląd Solny

|

2013

|

T. 9

7--19

PL

Artykuł porusza zagadnienia związane z zapewnieniem bezpieczeństwa energetycznego. Scharakteryzowano pojęcie bezpieczeństwa energetycznego, ukazano jego złożoność oraz przedstawiono odpowiedzialność zainteresowanych stron za zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego. W artykule przedstawiono strukturę bilansu energetycznego kraju ze szczególnym uwzględnieniem gazu ziemnego. Zostały zaprezentowane kierunki dostaw tego paliwa, struktura jego zużycia oraz wskaźnik zależności importowej Polski od surowców energetycznych. Przedstawiono rodzaje podziemnych magazynów gazu (PMG) oraz scharakteryzowano ich podstawowe parametry. Mając na uwadze znaczenie PMG dla krajowego systemu gazowego przedstawiono obecny stan infrastruktury magazynowej w kraju oraz możliwości budowy podziemnych magazynów gazu w kawernach solnych.

EN

The article concerns the matters connected with assuring the power security. There were characterized the definition of power security, its complexity and responsibility of parties for providing it. The article depicts the structure of national power balance with a special regard towards natural gas. There were presented directions of supplies of this fuel, the structure of its consumption and the indicator of import dependence for Poland concerning power materials. There was also presented types of underground gas storage facilities and their basic parameters. Taking into consideration the meaning of UGS for national gas system, the Authors show current condition of national storage infrastructure in Poland and possibilities of construction of underground gas storage in salt cavern.

17

Budowa podziemnego Magazynu Ropy i Paliw „Góra” – Przykład pomyślnego przekształcenia solankowych komór poeksploatacyjnych w kawerny magazynowe

Jasiński Z., Mazur M., Mroziński P.

Przegląd Solny

|

2013

|

T. 9

50--59

PL

W artykule przedstawiono czynniki, które wpłynęły na decyzję o budowie PMRiP „Góra”. Najważniejszym z nich było uzależnienie od dostaw ropy z Rosji, co ilustruje fig.1: „Kierunki zaopatrzenia Polski w ropę naftową oraz krajowa infrastruktura surowcowa i produktowa”. Została zaprezentowana historia budowy PMRiP „Góra” z przedstawieniem wypracowanych rozwiązań technicznych co obrazują fig.2: „Uproszczony schemat operacyjny PMRiP „Góra”, oraz fig.3: „Schemat komory poeksploatacyjnej przekształconej w komorę magazynową”. Przedstawiono również procedury projektowe, wykonawcze, zarządcze i kontrolne, które pozwoliły na pomyślne przekształcenie licznych komór poeksploatacyjnych w komory magazynowe pierwszego i jak dotąd jedynego, podziemnego magazynu ropy i paliw w Polsce. Omówiono także znaczenie magazynu dla bezpieczeństwa energetycznego Polski jak również możliwości rozwoju i poprawy funkcjonalności magazynu oraz niezbędne dla bezpiecznej eksploatacji magazynu procedury kontrolne.

EN

Paper presents the history of “Góra” storage field construction and is focused on: developed technical solutions and designing, executing, managerial and control procedures which made possible the conversion of numerous post-exploitation brine production caverns into storage ones, thus allowed the construction of the first, and up to date the single one, Polish underground storage of oil and liquid fuels. Significance of the storage for the energy safety of Poland, as well as possibilities of development of the storage and its functionality have been presented. Paper also presents required for the save exploitation of the storage control procedures.

18

Metodyka laboratoryjnej symulacji podziemnego magazynowania ropy naftowej i produktów naftowych w kawernach solnych

Altkorn B., Kwinta M.

Nafta-Gaz

|

2012

|

R. 68, nr 12

1063--1068

PL

W artykule wymieniono zalety przechowywania ropy naftowej i produktów naftowych w kawernach solnych w odniesieniu do konwencjonalnych zbiorników naziemnych lub podziemnych. Wymieniono także rodzaje stosowanych rezerw strategicznych dotyczących ropy naftowej i innych paliw, jak również odpowiednie, związane z tym zagadnieniem, przepisy prawne. Opisano aktualnie istniejące krajowe kawerny solne, w których przechowuje się paliwa i ropę naftową, a także przedstawiono plany związane z budową nowych kawern, które pozwolą na zwiększenie możliwości magazynowych w Polsce. Następnie opisano metodykę prowadzenia w INiG badań symulacyjnych w warunkach laboratoryjnych odwzorowujących przechowywanie paliw i ropy naftowej w kawernach solnych, a także przedstawiono schemat prowadzenia badań symulacyjnych. Przedmiotowe badania dotyczą wpływu kontaktowania się paliwa lub ropy naftowej z solą i solanką na parametry jakościowe paliw lub ropy naftowej w długim czasie. W zależności od stosowanego modelu, bezciśnieniowego lub ciśnieniowego, dodatkowymi czynnikami wpływającymi na przyspieszenie starzenia produktu jest podwyższona temperatura – w przypadku modelowej kawerny bezciśnieniowej, lub podwyższona temperatura i ciśnienie – w przypadku kawerny ciśnieniowej. Przedstawiono także zasady doboru monitorowanych parametrów jakościowych oraz metodykę pozyskiwania próbek do prowadzenia badań modelowych. Opisano podatność niektórych parametrów jakościowych na przechowywanie w kawernach modelowych na przykładzie próbki benzyny silnikowej. Stwierdzono, że badania w warunkach modelowych mogą być podstawą do wnioskowania o przydatności danego składu komponentowego paliwa lub danej ropy naftowej do przechowywania w kawernie solnej.

EN

This article lists the advantages of storing crude oil and petroleum products in salt caverns over storing in conventional ground or underground tanks. The types of strategic reserves of crude oil and/or fuels are listed, together with the appropriate legislation, related to this issue. This article also describes the currently existing national salt caverns in which crude oil and fuels are stored, it presents the plans for the construction of new caverns which will increase storage possibilities in Poland. Furthermore it describes the methodology of studies conducted in the Oil and Gas Institute on simulating in laboratory conditions the storing of crude oil and fuels in salt caverns, and also shows a diagram of the simulation research. These studies refer to the impact of prolonged contact with salt and brine on quality characteristics of fuels or crude oil. Depending on the model in use, additional factors affecting the accelerated ageing of products are: increased temperature in case of unpressurized cavern model or increased temperature and pressure in case of pressurized cavern model. The rules for the selection of quality monitoring parameters are presented as well as the methodology of obtaining samples for model-based research. This article describes the sensitivity to the effects of storing in model caverns of certain quality parameters, using motor gasoline sample as the example. It was found that the model-based research can be used for the assessment of the suitability of a certain composition of crude oil or fuel for salt cavern storage.

19

Badania rop naftowych dla potrzeb ich przechowywania w kawernach solnych

Altkorn B.

Nafta-Gaz

|

2010

|

R. 66, nr 11

1037-1046

PL

Artykuł przedstawia obligatoryjne, kompleksowe badania rop naftowych jakie wykonuje się w USA dla potrzeb rezerwy strategicznej rop, przechowywanej w kawernach solnych. Przedstawiono etapy, zakres i zalecane metody badań oraz zasady mieszania różnych rop w jeden strumień w danej kawernie.

EN

Article presents obligatory crude oil assay manual for US strategic petroleum reserve, stored in salt caverns. Its present stages and field of crude assay, recommended analysis methods and rules of blending different crudes to one crude stream in given salt cavern.

20

Konwergencja podziemnego magazynu gazu w kawernie solnej, w trójosiowym stanie naprężeń i odkształceń

Szpunar T., Budak P.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2005

|

nr 128

1-37

PL

W pracy omówiono zagadnienia związane z konwergencją komór magazynowych wykonanych w soli oraz czynniki wpływające na wysokość konwergencji. Przedstawiono model matematyczny umożliwiający określenie wielkości konwergencji komór w funkcji czasu w trójosiowym stanie odkształceń i naprężeń. Do pracy załączono opis algorytmu funkcjonowania programu komputerowego do obliczeń konwergencji oraz wyniki przykładowych obliczeń. Warunkiem korzystania z programu obliczeniowego jest, oprócz znajomości szeregu innych danych, znajomość parametrów reologicznych górotworu solnego i scenariusza eksploatacji komory, tj. znajomość zmian ciśnienia gazu magazynowanego w komorze w funkcji czasu.

EN

Discussed are problems related to behavior of salt rocks around gas storage caverns, as well as factors which influence the convergence of such caverns. Presented is the method for evaluation of convergence versus time in three dimensional state of stress and deformation providing the rheological properties of salt and gas pressure versus time curve are known. Enclosed are exemplary calculations for one of gas storage cavern.