Zásoby plynu sahají daleko za 22. století

Zásoby plynu ale podle všeho v úvahách o evropské energetické koncepci hrají jen pramalou roli. Původní plán dekarbonizace spočíval v tom, že uhlí při výrobě elektřiny postupně nahradí zemní plyn, který je dostupný, levný a ekologičtější. S ohledem na bohaté zásoby plynu na planetě se tento záměr jevil jako logický. Bohužel dominantním dodavatelem zemního plynu pro Evropu bylo Rusko.

A to své zásoby plynu vysoké kvality začalo využívat jako politickou zbraň, když celá léta manipulovalo s cenou suroviny. Až po napadení Ukrajiny v roce 2022 si Evropa uvědomila, jak byla úzká spolupráce s Ruskem jako obchodním partnerem naivní a nebezpečná. Díky enormnímu úsilí a vysokým nákladům se evropským zemím překvapivě rychle podařilo vymanit se ze závislosti na ruském plynu a nahradit ho z jiných zdrojů. Pomohlo i výrazné snížení spotřeby zemního plynu, byť kromě cílených úsporných opatření zapůsobil i aktuálně oslabený výkon světové ekonomiky.

Zásoby plynu možná zůstanou nevyužité

Zásoby plynu světových exportérů jsou dostatečné a úspěšně se buduje nová infrastruktura především na znovuzplyňování zkapalněného zemního plynu LNG dováženého trajekty ze zámoří. Přesto zemní plyn jako fosilní palivo přejímá negativní pověst dříve vyhrazenou pouze uhlí a brzy má být nahrazen obnovitelnými zdroji energie, zejména při výrobě elektřiny. Plány zákonodárců EU na omezení emisí oxidu uhličitého (CO2) jdou přitom i mimo rámec fyzikálních zákonů a ohromné zásoby plynu pro ně evidentně nejsou relevantní.

Evropská komise v návrhu nařízení z dubna 2023 týkajícího se ohřívačů pro vytápění vnitřních prostorů, což jsou nejen plynové kotle, ale také elektrokotle, tepelná čerpadla a solární termické systémy, požaduje, aby od poloviny roku 2029 jejich účinnost činila minimálně 115 procent. U spalovacích zdrojů tepla přitom účinnost vychází ze spalného tepla paliva, není tedy fyzikálně možné, aby byla vyšší než 100 procent.

Normu by tak mohla splnit jen tepelná čerpadla a solární termické systémy, které při provozu využívají i okolního prostředí, a znamenalo by to mimo jiné i konec výroby plynových kotlů. Návrh proto vyvolal odpor řady členských zemí EU, které poukazují na to, že součástí energetického mixu musí zemní plyn zůstat, dokud se ho nepodaří technologicky nahradit.

Charakteristika a původ zemního plynu

Netoxický nedýchatelný hořlavý přírodní plyn bez chuti a zápachu je lehčí než vzduch. Jeho hlavní složkou je methan, a proto má při spalování ze všech fosilních paliv nejnižší podíl CO2. V přírodě se utváří biogenicky (bakteriálním rozkladem organické hmoty), anorganicky během tuhnutí magmatu nebo termogenicky společně s ropou či uhlím.

K biogenezi dochází v mělkých hloubkách zemské kůry, kde drobné mikroorganismy chemicky rozkládají organickou hmotu za vzniku methanu. Většina tohoto zemního plynu následně bez užitku uniká do atmosféry, část se ho ale může zachytit v podpovrchových strukturách, odkud jej lze případně i těžit. Stejné mikroorganismy se vyskytují i v trávicím traktu většiny živých tvorů včetně člověka, kde rovněž produkují methan. Na principu biogeneze fungují technologie využívající skládkový plyn, což je také biogenní methan.

Uhlovodíky vzniklé anorganicky byly v komerčně nevýznamném množství objeveny daleko od pevniny v nepřístupných hloubkách oceánských hřbetů v Tichém a Atlantském oceánu.

Postupným sesedáním zemské kůry v řádu tisíců a milionů let ve zdrojových horninách vhodných pro vytváření uhlovodíků v určitých hloubkách ustává biogeneze a nastupují termogenické procesy. Organický materiál ve zdrojových horninách se v sedimentárních pánvích vlivem tepla a tlaku přemění nejprve na kerogen, který se při teplotě přibližně 60 °C rozpadá a začíná se tvořit ropa, při teplotě kolem 100 °C vzniká zemní plyn. Teplotní interval vzniku ropy přitom činí 60-100 °C, u zemního plynu je to 100-200 °C, podle tepelného toku v sedimentární pánvi se tak hloubka ropné vrstvy nachází mezi 2–4 km, plynová bude mezi 3–6 km.

Po dosažení zralosti zdrojové horniny nastupuje fáze migrace, kdy se plyn obvykle společně s ropou dají do pohybu podél geologických zlomů (vertikální migrace) nebo horizontálně po sedimentárních porézních vrstvách (laterální migrace). Jakmile migrující suroviny doputují do takzvané ropné pasti, vznikne ložisko. Ropnou past tvoří porézní hornina (kolektor), která je v nadloží a po stranách obklopená nepropustnými horninami. Ropa a plyn se v kolektoru zachytí a nahromadí, plyn nejblíže povrchu, ropa pod ním a nejníže případně voda. Všechny tyto geologické procesy jsou samozřejmě velice pomalé a trvají nesmírně dlouho.

Těžba zemního plynu

Z ložisek na pevnině i pod mořským dnem se pak zemní plyn často souběžně s ropou nebo uhlím těží. Slouží k tomu vrty neboli sondy do hloubek kolem 3 ale i 8 kilometrů. Specifickým způsoben těžby břidlicového zemního plynu je hydraulické štěpení, takzvané frakování. Složení a vlastnosti vytěženého zemního plynu jsou závislé na vzniku a lokalizaci daného ložiska. Zemní plyn kromě výše zmíněného methanu ze skupiny vyšších uhlovodíků obsahuje také nasycené, za normálních podmínek plynné uhlovodíky, jako je ethan, propan a butan. Surovina z některých nalezišť obsahuje také kapalné uhlovodíky jako pentan, které se při úpravě oddělují ve formě plynového kondenzátu.

Základní dělení těženého zemního plynu je na tzv. vlhký a suchý. Suchý nebo také chudý zemní plyn má vysoké množství methanu (95-98 procent) a jen nepatrné příměsi vyšších uhlovodíků. U vlhkého čili bohatého zemního plynu podíl vyšších uhlovodíků roste. Rozlišujeme ještě zemní plny kyselý s markantním obsahem sulfanu (H2S), v zemním plynu s vyšším obsahem inertních plynů se nachází oxid uhličitý a dusík.

Vytěžený zemní plyn se na povrchu upravuje, vzniku hydrátů (metanolu či etanolu) zabraňuje vstřikování inhibitoru do potrubí bezprostředně při ústí vrtu. Nežádoucích příměsí jako volné kapaliny a mechanických nečistot často ve formě jemného písku se zemní plyn zbavuje v separátorech, následuje odstranění vodních par a nežádoucích vyšších uhlovodíků či inertních plynů.