Stoupající spotřeba energie si vynucuje stavbu zásobníků plynu a oleje. Autoři J. Reiss a G. Schaumburg obsáhlým přehledem seznamují se zřizováním podzemních zásobníků pro uskladňování těchto paliv.
Nadzemní zásobníky mají omezený objem, jsou velmi drahé a nejsou bezpečné proti poškození. Proto dnes je snaha zřizovat podzemní zásobníky. To je důležité zvláště pro státy, které uskladňované palivo dovážejí.
Pro zřízení podzemního zásobníku se hodí zvláště uměle vytvořené dutiny ve skalnatých horninách, včetně opuštěných dolů, tunelů a štol, a umělé dutiny v solných formacích, z nichž se pomocí vrtů vyplaví sůl vodou.
Nejčastější metodou podzemního uskladnění olejů a jejich produktů dosud je uskladnění ve vyplavených kamenosolných kavernách. Kamenná sůl netvoří sloučeniny s uskladňovaným produktem, a protože takové zásobníky jsou značně hluboko pod zemí, jsou bezpečné proti poškození vlivem zásahu nad zemí. Vhodného tvaru a optimální pevnosti lze dosáhnout způsobem odsolování. Zásobníky vytvořené v patrovité sloji jsou svislé dutiny průměru až 50 m a mají výšku až 600 m, což dává objem 350 000 až 500 000 m3. Je-li nutno kavernu zřídit ve vrstevnaté formaci, musí se průměr kaverny zvětšit. Při zřizování kaverny v solné vrstvě s malou tloušťkou lze provést dva vrty; jedním vrtem se vhání tlaková voda tak, aby se pod zemí hydrostatický tlak zvětšil 2 až 2,2násobně; tím se solná vrstva mezi oběma vrty poruší a druhým vrtem pak tlaková voda se solí vystupuje nahoru. Při vzdálenostech obou vrtů do 100 m objem takto vzniklé kaverny nepřesahuje příliš 10 000 m3.
Olej se může z podzemní kaverny vyčerpat tak, že se do vrtu vhání tlaková voda. Přitom však probíhá nové odsolování, které zvětší objem kaverny asi o 17,5 %. Protože se počítá s pěti takovými vyprázdněními, zvětší se tak objem kaverny na dvojnásobek, takže je pak až 106 m3.
V USA a v západní Evropě jsou příznivé podmínky pro zřizování podzemních solných kaveren v horninách s velkou tloušťkou vrstvy soli, a kromě toho je pro odsolování dostatek mořské vody. V NSR bylo r. 1975 v solných kavernách uskladněno asi 6,5.106 tun ropy. Přitom ze 123 vrtů byly jen 3 nevyužitelné.
Uskladnění oleje v opuštěných dolech je investičně příznivé, vyhovují-li přísným bezpečnostním předpisům. Důlní stěny však nejsou tak těsné jako stěny kamenosolné kaverny.
V NSR byl v sedmdesátých letech využit opuštěný důl pro těžení draselné soli. Musel být nejprve odvodněn a utěsněn. Byl tak získán prostor pro uskladnění 500 000 tun ropy.
Ve Francii byl využit opuštěný důl pro těžení železné rudy. Bylo využito 150 km podzemních chodeb k uskladnění pěti miliónů tun ropy.
Ve Velké Británii byl využit dřívější důl pro těžení anhydritu. Sloj s průměrnou tloušťkou 7 m se rozkládá v hloubce mezi 150 a 310 m a byl tak získán prostor pro uskladnění devíti miliónů tun ropy.
Uskladnění oleje ve skalních dutinách se využívá tam, kde není možnost využít kamenosolné horniny nebo opuštěné doly. Geologický průzkum je však nákladný a musí najít homogenní skalné formace. Skalní kaverny se mohou budovat jen hornickými metodami a jsou značně dražší než kaverny v kamenosolných horninách nebo v opuštěných dolech. Potřebnou těsnost stěn má jen anhydrit; uměle se těsnosti dosahuje tak, že se kaverna zřídí dostatečně hluboko pod hladinou spodní vody. Póry ve stěnách se pak zaplní vodou a ta se občas z kaverny odčerpá.
V Norsku je projektován skalní zásobník se čtyřmi kavernami celkem pro 20 000 m3 ropy. Ve Švédsku je částečně připraveno zřízení skalní kaverny s obsahem 106 m3. Ve Finsku je projektována kaverna pro 500 000 m3.
Také plyn se uskladňuje v podzemí. Spotřeba plynu kolísá. Plyn je dodáván dálkovým plynovodem. Nákladný plynovod je dobře využit, jen je-li dodávka plynu rovnoměrná, a proto se i pro plyn budují podzemní akumulační zásobníky.
Zásobníky plynu se budují rovněž v kamenosolných slojích a pro plynové kaverny je těsnost stěn značně důležitější než u kaveren pro uskladnění oleje, neboť nejde jen o ztráty plynu, ale i o jeho nebezpečnost při jeho unikání.
U plynových kaveren dochází k velkým změnám množství a tlaku uskladněného plynu. Tyto změny neprobíhají izotermicky, a to má nepříznivý vliv na stěny kaverny. Aby tyto změny nebyly velké, má být poměr plochy stěn a objemu kaverny velký, a proto plynové kaverny jsou štíhlejší než olejové. Aby nedošlo k destrukci nejhlubší části potrubí utěsněného cementem, nesmí být překročen určitý poměr výšky a pracovního objemu kaverny. Čím větší objem plynu má být uskladněn, tím hlouběji musí být kaverna vybudována, a tím stoupají pořizovací i provozní náklady. Proto se projekt optimalizuje tak, že se celkový objem kaverny rozdělí na několik menších kaveren s optimálním tlakem, objemem i hloubkou.
V NSR je ve stavbě špičková akumulační elektrárna s plynovou turbínou, u které se v době malého zatížení vhání tlakový vzduch do dvou podzemních kaveren a při špičkovém zatížení se vhání přímo do spalovacích komor plynové turbíny. Kaverny jsou v hloubce 600 m, provozní tlak je mezi 75 a 45 bar, a dodávají množství vzduchu 417 kg/s.
V USA se plyn úspěšně a hospodárně uskladňuje v podzemních kamenosolných kavernách od roku 1961. Dnes jsou takové zásobníky ve stavbě nebo již v provozu v USA, v Kanadě, v SSSR, ve Francii, ve Velké Británii a zvláště v NSR. V NSR se do roku 1980 plánuje kapacita zásobníků pro téměř 650.106 m3 plynu, z toho pro krytí špiček 80.106 m3.
Kromě uskladňování plynu v plynném skupenství lze v kamenosolných kavernách uskladňovat i kapalný plyn. V NSR od r. 1963 je v provozu taková kaverna pro 20 000 m3 propan-butanu. Uskladnění přírodního plynu v kapalném stavu je spojeno s velkými problémy při řešení termodynamických poměrů, a proto dosud není uskutečněno.
Zásobníky plynu lze zřizovat též v podzemních pórovitých a propustných geologických útvarech, mají-li vyhovující strukturu a geometrický tvar a mají-li nepropustnou stropní vrstvu. Jsou to hlavně pískovcové a vápencové útvary, které obvykle jsou zaplněny vodou. Z ekonomických důvodů se zřizují v hloubkách do 1500 až 2000 m. Nalezení vhodných lokalit je obtížné a využívá se přitom seismografických metod.
Kamenosolné kaverny a zásobníky v pórovitých útvarech mají odlišné vlastnosti a mohou se vhodně doplňovat. Pórovitých zásobníků se užívá hlavně k zásobení na sezónní odběr. Jsou značně rozšířené. V USA jich je přes 360, v Kanadě přes 17, v SSSR přes 14; v NSR je jich 7 v provozu a 4 ve stavbě.
K pórovitým zásobníkům patří také zásobníky zřízené ve vyčerpaných nalezištích plynu a oleje. Parametry takových zásobníků lze zjistit z údajů z předchozí těžby plynu nebo oleje.
Podle průzkumu provedeného v NSR se ukázalo ze 123 bývalých nalezišť plynu jen 13 vhodných (s celkovým objemem 12.109 m3) a z 208 bývalých nalezišť oleje jen 6 (s celkovým objemem 15.109 m3) vhodných pro uskladnění plynu.
Uskladnění plynu v opuštěných dolech je poměrně vzácné. Dva opuštěné doly byly takto využity v NDR a jeden v USA.
Kaveren ve skalních dutinách se využívá k uskladnění kapalného (nikoli přírodního) plynu, protože ten je jen málo rozpustný ve vodě.
V USA je asi 10 % podzemních kaveren pro uskladnění kapalného plynu zřízeno ve skalních dutinách, ve Francii jsou 3 skalní kaverny.
Autoři svým obsáhlým přehledem ukázali rozsáhlé využívání podzemních zásobníků pro uskladnění plynného a kapalného paliva, a poukázali na velké možnosti pro jejich zřizování.
Ing. dr. František Kašpar, DrSc., Elektrotechnický obzor, 1977
