LNG, azaz a cseppfolyósított földgáz jelentése
A földgáz a világ egyik legfontosabb energiaforrása. Ahogy azt a földgázról szóló cikkünkben írtuk, a gáz szállítása főleg nemzetközi csőhálózatokon keresztül történik.
Éppen a földgáz nemzetközi kereskedelme és a csőhálózat az, ami életre hívta az LNG-t. A cikk bemutatja, hogy mi az LNG jelentése, hogyan történik a cseppfolyósított földgáz előállítása, miként tároljuk, és hogyan használjuk fel.
Mi az LNG?
Az LNG a “liquefied natural gas” rövidítése, ez magyarul cseppfolyósított földgázt jelent. Szinte ugyanolyan összetételű, mint a hagyományos értelemben vett földgáz – csupán hűtött formában. Ez azt jelenti, hogy -162 °C hőmérsékletű, és a víznél kisebb sűrűségű halmazállapotban van.
A lényegi különbséget az adja a csővezetéken szállított földgázhoz képest, hogy a tárolási hőmérsékleten egyes összetevők (víz, szénhidrogének, szén-dioxid, higany) szilárddá fagynak: ezeket szinte teljesen ki kell vonni a cseppfolyósított gázból. Ezenkívül minden másban megegyezik a gáz halmazállapotban, csővezetéken szállított földgázzal: színtelen és szagtalan, nem mérgező, de rendkívül gyúlékony.
Utóbbi tulajdonsága miatt az LNG-t is szagosítják. Szagosításra leginkább tetra-hidro-tiofént vagy etil-merkaptánt használnak, ha pedig erre nem kerül sor, akkor gázérzékelő műszerekkel ellenőrzik.
Leginkább akkor szállítják cseppfolyósított halmazállapotában, amikor a csővezetéken történő szállítás nem megoldható - tehát azokban a régiókban, amelyek túl messze vannak a földgázkitermelő helyektől, és így nem vezet oda összekötő csővezeték, ám a közúti, de leginkább a vízi szállítás feltételei adottak. Ilyenkor a vezetékek helyett teherhajókon juttatják célba, hiszen az LNG rendkívül jól és hatékonyan szállítható a tengereken. Egy köbméter cseppfolyós LNG-ből – visszagázosítás után – körülbelül 600 köbméter normál állapotú földgáz keletkezik.
Arról a fentebb említett cikkben már volt szó, hogyan keletkezik a földgáz. De hogyan lesz a gáz cseppfolyós?
Az LNG előállítása
A cseppfolyósított földgáz több, különböző eljárással is előállítható, de minden eljárásnak ugyanaz a lényege: a gáz komprimálása és lehűtése. Többek között ilyen eljárások vannak:
-
APCI vagy C3MR eljárás
-
DMR
-
Linde
-
Kaszkád eljárás
Mind közül az első, APCI vagy C3MR eljárás a leggyakoribb.
Az APCI cseppfolyósítási folyamat, amely a kifejlesztő cég nevét viseli (Air Products and Chemicals Inc.). Ebben a technológiában két fő hűtőciklus van. Az első ciklus egy többlépcsős propán (C3) előhűtő rendszerből áll, amelyet egy cseppfolyósító ciklus követ a nitrogénből, metánból, etánból és propánból álló MR rendszer felhasználásával. Az APCI - C3MR eljárás szíve pedig egy saját spiráltekercses hőcserélő (spiral-wound heat exchanger, vagyis SWHE), amelynek hőhatékonysága meghaladja a 93%-ot.
Ezen a technológián kívül több nagy kőolaj- és földgázkitermelő vállalat is kifejlesztette a saját eljárását (például a Shell vagy a Linde), mégis az APCI módszert használják a legtöbben.
A másik gyakran használt technológia a DMR (dual mixed refrigerant), amely bár nagyon hasonlít az APCI eljárásra, de az egykomponensű hűtőközeg helyett duális rendszert használ – tehát két mechanikus meghajtású kompresszort.
LNG tárolása és szállítása
Fontos tudni, hogy a -162 °C az LNG forráspontja – ez pedig a földi körülményekhez képest extrém alacsony hőmérsékletnek számít. Főleg ez az oka annak, hogy a cseppfolyósított földgázhoz nagyon gondos ellenőrzésre van szükség.
A tároláshoz olyan hőszigetelt acéltárolók szükségesek, amelyek egyrészt ellenállnak az extrém -162 °C-os hőmérsékletnek, másrészt tartani tudják ezt a belső hőmérsékletet mindenfajta külső hűtés nélkül. Ehhez speciális hőszigetelésre van szükség, ami sok esetben nem megoldható (például egyes kikötői tárolóknál). Ekkor gépi hűtőket használnak, vagy a tartály gázfázisának megcsapolásával érik el, hogy a tároló megtartsa a benne található cseppfolyosított gáz hőmérsékletét.
Azt azonban fontos tudni, hogy az LNG-nek több, mint háromszor akkora az egységnyi térfogatú energiasűrűsége a CNG-hez (compressed natural gas, sűrített földgáz) képest – így még a tartályának tömegével együtt is hatékonyabban tárolható és használható.
A földgázt szárazföldön 3-4000 km távolság felett, míg a tenger mélyén 1000-1500 km távolság felett szokták LNG formájában szállítani. Ez alatt még gazdaságosabb a földgázt eredeti halmazállapotában, a szállítóvezeték-rendszeren eljuttatni a kijelölt helyre; ha viszont nagyobb a távolság, akkor túl nagy lehet a szállításból, illetve a vezeték nyomásfenntartásából fakadó veszteség.
Ekkor általában direkt erre a célra kifejlesztett tankhajókkal végzik a szállítását, amelyeket úgy kell elképzelni, mint a képen látható monstrumot.
A szállítás során végül olyan helyre juttatják el a cseppfolyósított földgázt, ahonnan “visszagázosítás” után már a csővezetékeken keresztül lehet továbbszállítani a kijelölt célállomásra.
A legnagyobb LNG-importőrök:
-
Nagy-Britannia
-
Spanyolország
-
Japán
-
Dél-Korea
-
Kína
-
Tajvan
-
India
A cseppfolyósított földgáz felhasználása
Mivel az LNG összetétele nagyon hasonló, de nem 100 százalékban egyezik meg a gáz halmazállapotú földgázzal, nagyon szigorúan szokták ellenőrizni a szerződő felek a minőségét és az összetételét. Ez nem meglepő, hiszen az összetétel nagyon fontos tényező a cseppfolyósított földgáz árában, mert nagyban befolyásolja a földgáz fűtőértékét.
A biztonság is kiemelkedően fontos, hiszen amikor az LNG eljut a végfelhasználó országba, a tartályokban rendkívül nagy energiakoncentrációt képez. Egy esetleges szivárgás vagy véletlenszerű robbanás óriási természeti károkat okozna, hiszen a benne található metán levegőbe jutása jóval károsabb, mint például a szén-dioxid.
Szerencsére nagyobb balesetre az LNG ötvenéves használata során még nem volt példa. Ez nem véletlen, hiszen a tárolókat extra acélból készítik. Emellett a rendszer szerelvényezése és más biztonsági tulajdonságai megakadályozzák a nagyobb mennyiségű gáz szabadba jutását.
Ha pedig valamilyen oknál fogva mégis szivárogna vagy kilépne a gáz a tárolóból, akkor egy külön erre a célra alkalmazott fáklya azonnal elégetné a hulladékgázokat, biztonságosan, maradéktalanul.
Az LNG felhasználása azonos a nem cseppfolyósított gázéval.
Konklúzió
Az LNG a liquefied natural gas angol kifejezés rövidítése, magyarul cseppfolyósított földgázt jelent. Rendszerint akkor használják, amikor a földgázt túl nagy távolságokba kell eljuttatni, vagy az exportőr és az importőr között nincs kiépített nemzetközi vezetékhálózat. Egy köbméter cseppfolyós LNG-ből – visszagázosítás után – körülbelül 600 köbméter normál állapotú földgáz keletkezik.
A cseppfolyósított földgáz összetétele szinte teljesen megegyezik a gáz halmazállapotban, csővezetéken szállított földgázéval, azzal a különbséggel, hogy mivel -162 °C közötti hőmérsékletre hűtik, néhány összetevője szilárdra fagy. Ezeket olyan mértékig kivonják, hogy csupán nyomokban lesznek megtalálhatók az LNG-ben. A cseppfolyós gáz előállítását leginkább az APCI vagy C3MR eljárással oldják meg.
A legnagyobb LNG-importőr Japán, míg a legnagyobb exportőr Katar.
