FreeForum
Forum rozwoju efektywnej energii

 

Dżin w butelce... lub w zbiorniku

Skroplony gaz ziemny (LNG) to nic innego, jak zwykły gaz ziemny, tyle że w formie ciekłej.

Po tym, jak gaz ziemny zostanie wydobyty z ziemi, obniża się jego temperaturę, wskutek czego gaz kurczy się. We właściwej temperaturze i odpowiednim poziomie kompresji gaz przybiera postać ciekłą. Zamieniając lotny gaz ziemny w ciekły gaz ziemny, zmniejsza się jego objętość sześćset razy, dzięki czemu można go transportować na duże odległości statkami lub ciężarówkami. Kiedy LNG dotrze do punktu przeznaczenia, zostaje zamieniony z powrotem w gaz lotny przez lokalny zakład regazyfikacji. Następnie może być wtłoczony do sieci i wykorzystywany w wiejskich gospodarstwach domowych lub przedsiębiorstwach podłączonych do lokalnej sieci dystrybucyjnej, a także używany na miejscu w większych kompleksach przemysłowych.

Skroplony gaz ziemny ma kilka podstawowych zalet. Wiejskie miasteczka i obszary rolnicze mogą być położone z dala od zasobów gazu ziemnego. Transportowanie gazu do tych miejsc jest na ogół kosztowne i niepraktyczne. A ponieważ LNG jest nieskomplikowany w transporcie, może być ekonomicznie konkurencyjny i dostępny w regionach, gdzie budowa długich gazociągów jest finansowo nieopłacalna.

W porównaniu z ropą czy węglem, LNG jest paliwem niskowęglowym. Jednak emisje gazów cieplarnianych, towarzyszące procesom produkcji, magazynowania i transportowania skroplonego gazu ziemnego są na ogół wyższe, niż w przypadku tradycyjnego gazu ziemnego, który nie zostaje skroplony, tylko przesyłany głównymi sieciami gazowymi.

Specyficzne wymagania w zakresie chłodzenia i ciśnienia sprawiają, że LNG jest relatywnie drogim paliwem. Skroplony gaz ziemny musi być przechowywany w podwójnie izolowanych zbiornikach próżniowych, co wiąże się ze znacznymi nakładami finansowymi już na samym początku inwestycji.

Przyjmuje się, że LNG jest konkurencyjny cenowo dla tradycyjnego gazu ziemnego, kiedy od jego źródła do miejsca wykorzystania jest więcej niż 4000 kilometrów. Innymi słowy, aby skroplony gaz ziemny się opłacał, musi być brana pod uwagę określona skala jego wykorzystania. Zapotrzebowanie na niewielką skalę oraz przechowywanie LNG na miejscu jest możliwe, ale na chwilę obecną drogie.

Podstawowe informacje

Co to jest?

Skroplony gaz ziemny, znany również jako LNG, to naturalny gaz ziemny przekształcony w formę ciekłą na potrzeby magazynowania lub transportu. Zazwyczaj przewożony jest statkami i przechowywany w wielkich terminalach magazynowych. Następnie, po dotarciu na miejsce przeznaczenia LNG jest zamieniany z powrotem w formę lotną w zakładzie regazyfikacji.

Jakie są korzyści?

  • Niższe emisje: W porównaniu z innymi paliwami kopalnymi, takimi jak ropa czy węgiel, skroplony gaz ziemny wytwarza mniej gazów cieplarnianych (w tym CO2 i NOx), a także lokalnych zanieczyszczeń powietrza.
  • Wydajność: LNG ma bardzo dużą zawartość energetyczną, w porównaniu z innymi paliwami kopalnymi. Dzięki temu jego efektywność spalania jest wyższa średnio o 11% niż w przypadku oleju opałowego.
  • Transport: Objętość skroplonego gazu ziemnego jest sześćset razy mniejsza niż gazu tradycyjnego. Czyni go to dużo lepiej przystosowanym do transportu drogą wodną lub lądową, niż w przypadku zwykłego gazu ziemnego.
  • Strategiczność: LNG zapewnia dostęp do alternatywnych źródeł surowców, uwalniając niewykorzystane wcześniej zasoby, a w efekcie napełniając lokalne magazyny i zapewniając elastyczność, dzięki zbiornikom ze zmagazynowanym LNG.

Jak to działa?

Po wydobyciu gaz ziemny jest schładzany do temperatury -160 °C i poddawany odpowiedniemu ciśnieniu. W tych warunkach gaz przybiera postać cieczy, a tym samym staje się gęstszy, co przekłada się na zmniejszenie jego objętości sześćsetkrotnie. Dzięki temu skroplony gaz ziemny łatwo się przewozi i magazynuje. LNG jest przechowywany w specjalistycznych, podwójnie izolowanych zbiornikach próżniowych. Pozostaje w nich w stałej temperaturze, tak długo jak utrzymywany jest również pod stałym ciśnieniem. Zjawisko to nosi nazwę „samoistnego schładzania”.

Skroplony gaz ziemny (LNG) jest przeważnie transportowany do większych terminali magazynowych, a następnie podlega ponownemu podgrzaniu w zakładzie re gazyfikacyjnym i wraca do formy lotnej. Następnie może zostać wtłoczony do sieci gazowych, za pośrednictwem której trafia do domów, firm i zakładów przemysłowych.

Przydatność/zastosowanie

Wiele wiejskich miasteczek i regionów, które potrzebują energii leży z dala od pól gazowych. Przesyłanie gazu do tych obszarów rurociągami bywa kosztowne i niepraktyczne. A ponieważ LNG jest łatwy w transporcie, może być idealnym rozwiązaniem dla tych regionach, gdzie budowa gazociągu jest nieopłacalna.

Naturalny gaz ziemny może być wykorzystywany w nowoczesnych i wydajnościowych energetycznie urządzeniach, takich jak systemy mikro-CHP czy kotły kondensacyjne, które zamieniają gaz w ciepło użytkowe do ogrzewania, chłodzenia i/lub wytwarzania energii. Stanowi to dodatkowe możliwości na drodze do dalszego zwiększania efektywności użycia paliw kopalnych i obniżenia ich wpływu na środowisko naturalne.

LNG jest drogi i obecnie atrakcyjny finansowo jedynie pod warunkiem, że będzie przechowywany i zamieniany z powrotem w lotny gaz ziemny na dużą skalę, a następnie przesyłany gazociągami do miejsc, gdzie jest potrzebny za pośrednictwem lokalnych sieci dystrybucyjnych. Duże zakłady przemysłowe mogą magazynować i wykorzystywać LNG na miejscu. W przypadku mniejszej skali (np. budynków mieszkalnych oraz małych i średnich gospodarstw rolniczych) skroplony gaz ziemny jest nadal kosztownym rozwiązaniem. A to ogranicza jego zastosowanie.

Terminale magazynujące LNG coraz częściej rozwijają własne sposoby ładowania gazu w tej postaci na samochody ciężarowe, dzięki czemu może on być transportowany na obszary wiejskie bez konieczności budowania gazociągów, a tym samym umożliwia stosowanie tego paliwa na mniejszą skalę oraz przechowywanie go na miejscu.

Szczegółowe informacje

Koszty, oszczędności, zyski

Koszty stosowania LNG, w porównaniu z gazem ziemnym w jego pierwotnej postaci zawierają się w produkcji, transporcie, przechowywaniu, a także budowie lokalnych sieci dystrybucyjnych. W niektórych częściach Europy wytwarzanie, przesyłanie i składowanie LNG może być drogie, szczególnie z uwagi na konieczność schładzania gazu i utrzymywania go pod stałym ciśnieniem. Przewagą LNG nad gazem ziemnym jest natomiast to, że nie wymaga on stosowania zaawansowanych gazociągów, które połączyłyby oddalone obszary wiejskie. Wystarczy tutaj jedynie lokalna sieć przesyłowa lub zbiornik magazynowy.

Porównanie kosztów stosowania LNG i zwykłego gazu ziemnego pokazuje, że długość rurociągu do przesyłu gazu ziemnego stanowi wskaźnik określający efektywną kosztowo alternatywę. Dopiero na dystansach przekraczających 4000 kilometrów skroplony gaz ziemny stanowi atrakcyjną finansowo alternatywę.

Mimo to, wprowadza się coraz to nowe sposoby konsumpcji LNG jako paliwa, co czyni skroplony gaz ziemny relatywnie konkurencyjnym źródłem energii, w porównaniu z innymi paliwami kopalnymi. W przypadku, gdy LNG jest przewożony samochodami ciężarowymi, różnica na korzyść skroplonego gazu ziemnego w porównaniu z cięższymi paliwami może sięgnąć 25%.

Wpływ na środowisko naturalne

W procesie spalania gaz ziemny emituje do atmosfery mniej dwutlenku węgla, w porównaniu z innymi paliwami kopalnymi, takimi jak ropa naftowa czy węgiel. Należy jednak wziąć pod uwagę, że do produkcji, transportu i magazynowania LNG również jest potrzebna energia. A to wiąże się z większymi emisjami. Jednak w porównaniu z innymi źródłami energii – ropą i węglem – emisje w przypadku skroplonego gazu ziemnego potrafią być o 30-40% niższe. LNG nie jest jednak paliwem odnawialnym.

Odnawialny jest natomiast bio-LNG (oparty na biogazie i biometanie), który charakteryzuje się również bardzo niskim wpływem na środowisko naturalne. Ten wariant jest obecnie na etapie dalszych badań naukowych i rozwoju – eksperci przewidują, że ekologiczny skroplony gaz ziemny będzie znajdował coraz szersze zastosowanie w ciągu najbliższej dekady. Zamiana zwykłego LNG w bio-LNG może być całkiem łatwa, ponieważ można tutaj korzystać z tych samych urządzeń i infrastruktury. Wdrażane są aktualnie programy pilotażowe dotyczące ekologicznego skroplonego gazu ziemnego, które skupiają się w głównej mierze na jego zastosowaniu w przemyśle samochodowym.

Wydajność

Ponieważ skroplony gaz ziemny jest paliwem, jego wydajność zależy od efektywności technologii, która zamienia to paliwo w produkt końcowy, na przykład ciepło lub energię. Istnieje jednak kilka innych kwestii, które należy wziąć pod uwagę.

LNG jest przechowywany w zbiorniku pod stałym ciśnieniem i w stałej temperaturze. W tych warunkach, w temperaturze wrzenia skroplony gaz ziemny produkuje parę (gaz), która może być wykorzystywana do gotowania i ogrzewania. Aby utrzymać ciśnienie gazu na stałym poziomie, musi być na niego stałe zapotrzebowanie ze strony użytkowników końcowych.

W czasie, kiedy zapotrzebowanie na gaz jest niskie, jego ilość w zbiorniku rośnie, a tym samym zwiększa się również ciśnienie. Aby zapobiec osiągnięciu krytycznego poziomu ciśnienia, nadwyżka gazu jest wypuszczana do atmosfery. Proces ten jest nazywany odparowywaniem, a jego efektem są straty energii.

Odparowanie może nastąpić również wtedy, gdy temperatura na zewnątrz spowoduje, że temperatura w zbiorniku także zaczyna rosnąć. Zdarza się to najczęściej latem, kiedy temperatura powietrza jest wysoka, a zapotrzebowanie na gaz niskie. Z powodu bardzo niskiej temperatury, w jakiej musi być przechowywany skroplony gaz ziemny, odparowanie stanowi problem natury zarówno finansowej, jak i ekologicznej.

Wykorzystanie komercyjne

Skroplony gaz ziemny (LNG) jest paliwem dostępnym na rynku.

Utrzymanie i serwisowanie

Nie ma zastosowania.

Szczegóły techniczne

  • Wartość kaloryczna:

Wartość kaloryczna LNG, w zależności od jego składu, waha się w przedziale 38-43 MJ/m3 (Barnett, 2010)

  • Wartość grzewcza:

Niska wartość grzewcza: 49 MJ/kg; wysoka wartość grzewcza: 55 MJ/kg

Różnice regionalne

Temperatury zewnętrzne mogą wpłynąć na skuteczność systemu opartego na LNG – w przypadku wzrostu temperatury powietrza może wystąpić zjawisko odparowania (zobacz ustęp: „Wydajność” powyżej).

Studium przypadku (case study)

Ocena cyklu życia skroplonego gazu ziemnego (LNG) oraz jego wpływ na środowisko naturalne jako niskowęglowego źródła energii (Barnett, 2010)

W tym studium przypadku cykl życia LNG podzielono na trzy etapy pod względem poziomu emisji dwutlenku węgla: skraplanie, transport i regazyfikacja. Z raportu wynika, że to skraplanie LNG odpowiada za 50% powstających przy tym emisji CO2. W dalszej kolejności wpływ na emisje mają transport i regazyfikacja.

Organizacje handlowe

International Group of Liquefied Natural Gas Importers (Międzynarodowe Stowarzyszenie Importerów Skroplonego Gazu Ziemnego) www.giignl.org

Gas Infrastructure Europe (Europejska Infrastruktura Gazowa) www.gie.eu