RP-Energie-Lexikon - скраплений природний газ, СПГ термінал, скраплений природний газ, скраплені газові танкери,
Абревіатура: LNG = скраплений природний газ, GNL = gaz naturel лікер
Визначення: природний газ, який зріджився заморожуванням для зберігання або транспортування в цій більш компактній формі
Оригінальне творіння: 28 грудня 2010 р .; остання зміна: 14.03.2020
Природний газ у газоподібній формі є носієм енергії з низькою об'ємною щільністю енергії. Для зберігання та транспортування, особливо в цистернах, вигідно масово збільшувати щільність, зріджуючи природний газ, охолоджуючи його до приблизно -162 ° C, тобто перетворюючи його на скраплений природний газ (СПГ). У цій формі щільність приблизно в 600 разів вища, ніж у газоподібній формі при кімнатній температурі та нормальному тиску. Однак ємності для скрапленого природного газу повинні бути добре ізольовані, оскільки будь-яка подача тепла призводить до випаровування, тобто до виділення газоподібного природного газу (википання) і (якщо контейнер був закритий) до підвищення тиску. Бак для СПГ дає Незважаючи на теплоізоляцію, постійно виділяється певна кількість природного газу, який можна споживати безпосередньо (наприклад, для керування цистерною для зрідженого природного газу) або повертати в резервуар шляхом перезрідження.
Хімічний склад рідкого газу по суті відповідає складу природного газу, тобто H. це в основному метан. Однак інші вуглеводні, такі як етан (C2H6), пропан (C3H8) і бутан (C4H10), які рідко зустрічаються в трубопроводному газі, часто додають до зрідженого природного газу, якщо вони трапляються під час переробки і їх важко використовувати в іншому випадку. Це стосується напр. Б. при видобутку сланцевого газу часто теж.
Щільність скрапленого природного газу становить близько 450 кг/м 3. Разом із теплотворною здатністю 50 МДж/кг метану (основного компонента) це призводить до об’ємної щільності енергії приблизно 22 МДж/л - значно нижчої, ніж z. B. приблизно 36 МДж/л для легкого мазуту, що має набагато більшу щільність. Гравіметрична щільність енергії скрапленого природного газу становить 50 МДж/кг, однак значно вище значення 42,6 МДж/кг для мазуту.
Скраплений природний газ не слід плутати з рідким газом, який в основному складається з важчого пропану та бутану (а не метану). На жаль, термін скраплений газ часто використовується, коли фактично йдеться про скраплений природний газ.
Порівняння зі стисненим природним газом
Як альтернативу зрідженню, щільність природного газу можна також збільшити, сильно стискаючи газ при кімнатній температурі - наприклад, до тиску 20-25 МПа (= 200-250 бар). Це дає так званий СПГ = стислий природний газ. В цьому випадку вам потрібна ємність, яка витримує великий тиск; з іншого боку, тоді немає необхідності в теплоізоляції бензобака, щоб зменшити проникнення тепла. Щільність, досягнута за рахунок стиснення, набагато нижча за щільність, яка можлива завдяки зрідженню. Однією з переваг є те, що енергія, необхідна для стиснення, значно нижча, ніж енергія для зрідження.
Витрати енергії на зрідження
Зрідження газу z. Б. в терміналі СПГ (див. Нижче) споживає значну кількість енергії - близько 10-25% теплотворної здатності природного газу. Це пов’язано з тим, що газ для зрідження повинен охолоджуватися дуже глибоко і що тепло конденсату повинно відводитися з нього. Потрібні для цього холодильні машини можуть працювати з частиною газу або з електричною енергією з електромережі.
Існують різні методи зрідження. У класичному каскадному циклі природний газ охолоджується трьома послідовними циклами охолодження, які працюють з пропаном, етаном і, нарешті, метаном. Дещо спрощений процес, який вимагає лише одного етапу попереднього охолодження та ще одного циклу, є дещо енергоємнішим. Відпрацьоване тепло від чилерів зазвичай марно передається морській воді.
У майбутньому повинна бути можливість розробки вдосконалених процесів, які потребують трохи менше 10% енергії газу для зрідження.
Транспортування скрапленого природного газу
Вищезазначене високе споживання енергії стає все більш прийнятим, оскільки СПГ можна транспортувати на великі відстані, особливо за допомогою великих спеціальних цистерн, так що транспорт більше не прив'язаний до трубопроводів. Необхідна інфраструктура є складною, але вона може бути реалізована швидше, ніж довгі трубопроводи, і дозволяє більш гнучко реагувати на вузькі місця доставки, наприклад Б. через політичні кризи. Таким чином досягається вища безпека постачання.
Типовий транспортний шлях починається з трубопроводу, який підводить природний газ під високим тиском у газоподібній формі до спеціального портового споруди (терміналу СПГ). Там відбувається зрідження та завантаження автоцистерн з рідким газом (цистерн для СПГ). Вони їдуть до пунктів призначення і скидають скраплений природний газ на інші термінали СПГ, де природний газ, як правило, подається назад в трубопровідну мережу в газоподібному вигляді.
Альтернативою такому підходу є зрідження газу безпосередньо у конвеєрній системі, наприклад на спеціальному судні біля газової конвеєрної платформи. Це особливо цікаво для видобутку газу у віддалених регіонах, де важко транспортувати його трубопроводом.
Деякі деталі транспортного ланцюга описані більш докладно нижче.
зрідження
Для зрідження газу потрібні великі холодильні машини, які часто експлуатуються на газових турбінах, які спалюють частину газу. Витрати енергії значні (див. Вище).
Транспорт у цистернах
Зазвичай скраплений природний газ потім транспортується на великі відстані (часто в тисячі кілометрів) дуже великими танкерами, які часто використовують частину газу для власного руху. Ємності таких танкерів часто перевищують 100 000 м 3, в деяких випадках навіть понад 250 000 м 3 (тобто понад 100 000 тонн). Однак є також набагато менші танкери для СПГ ємністю напр. Б. кілька сотень тонн для внутрішнього судноплавства та прибережних подорожей, наприклад з великих портів до менших портів.
У танкерах використовуються різні цистерни для СПГ. Зокрема менші кораблі зазвичай містять кілька сферичних резервуарів з алюмінієвими стінками товщиною в кілька сантиметрів, які вбудовані в корабель один за одним. Їх легко впізнати ззовні. З іншого боку, більші сучасні танкери все частіше містять величезні мембранні цистерни, які краще використовують наявний обсяг, оскільки між окремими цистернами навряд чи є проміжки, і вони також набагато менш важкі. В обох випадках резервуари повинні бути забезпечені ефективною теплоізоляцією (холодною ізоляцією), щоб надто багато тепла не проникало ззовні, що саме сприяє випаровуванню газу. Подвійний корпус забезпечує простір для баластних цистерн, які повинні бути наповнені баластною водою для того, щоб негружене судно рухалось. Витоки, які можуть бути дуже проблематичними з точки зору безпеки, запобігаються комплексними заходами безпеки.
Круїзи у відкритому морі не повинні здійснюватися з частково заповненими резервуарами, оскільки скраплений природний газ, що лине в них, може загрожувати стабільності. Однак принаймні у сферичних резервуарів можна повністю заповнити одні резервуари, повністю спустошивши інші.
Оскільки ніколи не можна повністю запобігти потраплянню певної кількості тепла ззовні в дуже холодні резервуари, частина газу постійно випаровується. Цей "викидний газ" повинен братися з резервуара, інакше тиск буде зростати, поки стінка резервуара не вийде з ладу. Це не проблема під час плавання, оскільки газ необхідний для роботи суднових рушійних двигунів і, можливо, для живлення. Поки корабель перебуває в порту і навряд чи потребує газу, наприклад, під час розвантаження, газ може доставлятися по лінії портового споруди для використання деінде. Інший варіант - повторне зрідження за допомогою холодильної машини. Якщо все це неможливо, може знадобитися спалювання або спалювання в камері згоряння. (Видування незгорілого газу не тільки було б дуже шкідливим для клімату, але також неприпустимо через ризик вибуху.) На менших суднах (наприклад, у внутрішніх судноплавствах) викид газу може становити більше 0,1% від ємності резервуару на день, у випадку великих кораблів, навпаки, значно менше, оскільки вони мають вигідніше співвідношення площі поверхні та обсягу.
За сучасних приводних технологій енергоспоживання танкера під час транспортування становить від 1 до 2% на 1000 км (з урахуванням порожніх зворотних поїздок). Це схоже на споживання енергії для експлуатації трубопроводу, при подальшому розвитку танкеру воно може бути трохи нижчим. З іншого боку, кілометрові транспортні витрати набагато нижчі, ніж для трубопроводу, будівництво якого дуже дороге. З цього стає зрозуміло, що транспорт як СПГ є найбільш вартим для великих відстаней у кілька тисяч кілометрів.
Регазифікація
Коли скраплений природний газ висаджується на так званому терміналі СПГ у порту, його зазвичай потрібно перетворити назад у газоподібну форму та стиснути на випарній установці, щоб він міг транспортуватися далі по трубопроводах. Цей етап відомий як регазифікація. Однак у деяких випадках СПГ перевантажується лише, наприклад, у баржі або спеціальні цистерни для транспортування поблизу.
Під час регазифікації газ повинен отримувати необхідну теплоту випаровування. Однак особливо висока температура для цього не потрібна, оскільки температура кипіння газу дуже низька. Часто використовуються теплообмінники, що живляться морською водою, тому використовується безкоштовне навколишнє тепло. При регазифікації на самому танкері іноді замість цього використовується заглибне випаровування полум'я. Робота установки випаровування та стиснення коштує відносно мало енергії (близько 1-2% енергоємності природного газу). Звичайно, було б ефективніше технічно використовувати холод, наприклад, для охолодження складів. Однак часто буде важко знайти відповідну вимогу до охолодження в безпосередній близькості від терміналу СПГ. В принципі, холод можна також використовувати для виробництва електроенергії, наприклад, з органічним циклом Ренкіна на основі метану.
Використання в Німеччині та інших країнах
Наразі Німеччина отримувала більшу частину природного газу трубопроводами, напр. Б. з Норвегії, Голландії та Росії. Наразі в портах немає достатньої потужності терміналів для зрідженого природного газу, щоб можна було отримувати значну частину природного газу в якості скрапленого природного газу. Оскільки це, як правило, все-таки дорожче, досі не було причин будувати таку дуже дорогу інфраструктуру у великих масштабах. Однак зараз їй приділяють більше уваги, щоб менше залежати від поставок природного газу з Росії. В обмеженій мірі також можна було б придбати природний газ, який вивантажується у вигляді скрапленого природного газу в голландських та бельгійських портах Північного моря (особливо Роттердамі та Зебрюгге), а звідти доставляється до Німеччини звичайними трубопроводами. Наприклад, США хотіли б продавати скраплений природний газ, отриманий шляхом фрекінгу, європейським країнам, що зробило б європейське постачання природного газу набагато шкідливішим для клімату, ніж раніше - головним чином через втрати метану під час фрекінгу та великі витрати енергії на скраплення та транспортування газу.
Країни, які знаходяться дуже далеко від виробників газу (наприклад, Японія), навряд чи мають можливість отримувати природний газ трубопроводами. Тому вони імпортують багато природного газу у вигляді скрапленого природного газу.
Так само ряд країн-виробників можуть практично експортувати лише природний газ у вигляді скрапленого природного газу. Одним із прикладів є Нігерія. Однак найбільші потужності для зрідження природного газу знаходяться на Близькому Сході; найбільшим у світі виробником СПГ є Катар. Перш за все, експорт до Азії здійснюється практично лише у формі СПГ.
Використовуйте як паливо
Зріджений природний газ вже використовується для живлення танкерів із зрідженим газом на деяких торгових суднах та круїзних лініях. У майбутньому він також може все частіше служити для руху інших кораблів замість важкої нафти, яка дуже забруднює повітря. Це може суттєво зменшити шкідливість для клімату та викиди токсичних забруднювачів кораблями.
Для цієї конверсії багато портів повинні бути обладнані відповідними бункерами для скрапленого природного газу. Вони можуть бути поставлені безпосередньо з цистернами для СПГ. Ця інфраструктура вже будується в портах північної Німеччини.
У майбутньому також можна використовувати СПГ для живлення великих літаків. Головною перевагою реактивного СПГ було б вища гравіметрична щільність енергії СПГ порівняно з гасом; тому цистерни можуть бути легшими, що, в свою чергу, економить паливо або збільшує транспортну потужність. Є також значні переваги щодо якості вихлопних газів.
Хоча вихлопні гази набагато чистіші при використанні скрапленого природного газу, ніж при використанні мазуту, існує ризик серйозної шкоди клімату в тому випадку, якщо значна кількість газу вигорить в атмосферу. З одного боку, слід думати про витоки, які можуть виникнути, наприклад, при передачі газу на судна, а з іншого - про вислизання метану з двигунів. Тому за цією проблемою слід ретельно стежити, щоб насправді досягти кліматичних переваг за допомогою рідкого газу.
Використовуйте для зберігання
В принципі, СПГ також є варіантом зберігання природного газу в компактній формі. Для цього не потрібен акумулятор тиску, але ефективна теплоізоляція. Через високі витрати енергії на зрідження та загальну високу технічну складність, зберігання природного газу звичайними методами - наприклад, у підземних печерах або порах - зазвичай має бути вигіднішим.
Запитання та коментарі читачів
Що стосується якості вихлопних газів, не можна забувати про незгорілі органічні сполуки, що утворюються при згорянні (CnHm), і звичайно про вміст окису вуглецю.
Інший аспект - значні викиди формальдегіду (із підозрою на канцерогенність).
Я хотів би одного дня побачити гідний баланс викидів, тоді СПГ буде виглядати погано.
Якість вихлопних газів, звичайно, залежить від обраної системи, але при природному газі вона може бути дуже високою. Я припускаю, що більшість пальників на природному газі майже не виділяють незгорілих вуглеводнів і навряд чи окис вуглецю. Навряд чи існує якесь інше паливо, яке можна спалити так чисто, як природний газ за відносно невеликих технічних зусиль.
Оскільки для зрідження метану потрібно приблизно 25% енергії, а під час його регазифікації накопичується приблизно 2%, о.е. Щільність енергії 50 МДж/кг лише 36,5 МДж/кг ефективно доступна як постачальник енергії - на відміну від ефективної щільності енергії легкого мазуту з 42,6 МДж/кг, також зазначеного вище.
Щодо деяких аспектів, напр. B. можливий радіус дії транспортного засобу, це не має значення. Звичайно, це стосується енергоефективності.
В останні роки СПГ був випробуваний як джерело енергії для суден, локомотивів та вантажних автомобілів. У багатьох країнах СПГ дешевший за дизель. Чому ці проекти не прогресують або що заважає переходу?
Модернізація кораблів, наприклад, можливо неможлива - вам знадобляться не тільки зовсім інші баки, також із охолодженням, запобіжними пристроями тощо, але й зовсім інші двигуни. Існує також проблема інфраструктури для заправки. Перевага перед «чистим» (без сірки) дизельним паливом, мабуть, не така велика, щоб це коштувало б вам чималих зусиль. (Зверніть увагу, що витрата енергії на зрідження знову заперечує значну частину переваг СО2.) Це, швидше за все, для нових цистерн для СПГ, які потім також можуть працювати на СПГ замість дизеля.
Тут ви можете запропонувати запитання та коментарі для публікації та відповіді. Автор RP-Energie-Lexikon прийме рішення про прийняття за певними критеріями. По суті, справа в тому, що справа представляє широкий інтерес.
Якщо ви отримаєте тут допомогу, ви можете повернути послугу пожертвою, за допомогою якої ви підтримаєте подальший розвиток енергетичного словника.
Захист даних: Будь ласка, не вводьте тут жодних особистих даних. Ми все одно не публікували б їх і незабаром видалили б. Дивіться також нашу політику конфіденційності.
Якщо ви хочете отримати особистий відгук або пораду від автора, напишіть йому електронною поштою.
Подаючи заявку, ви даєте згоду на публікацію своїх записів тут відповідно до наших правил.
Якщо вам подобається цей веб-сайт, повідомте про це своїм друзям та колегам - e. Б. через соціальні мережі, натиснувши тут:
Ці кнопки спільного доступу налаштовані на захист даних!
Код для посилань на інших веб-сайтах
Якщо ви хочете розмістити посилання на цю статтю в іншому місці (наприклад, на вашому веб-сайті, у соціальних мережах, на дискусійних форумах або у Вікіпедії), ви можете знайти код тут. Такі посилання можуть, наприклад, В. бути дуже корисним для пояснень слів.
HTML посилання на цю статтю:
З попереднім переглядом зображення (див. Вікно безпосередньо над цим):
Якщо ви вважаєте за доцільне розмістити посилання у Вікіпедії, напр. B. у розділі "== Веб-посилання ==":
Посібник щодо цвілі та вологи у житлових приміщеннях
Наш путівник відповідає на багато питань:
- Чи сприяє теплоізоляція росту цвілі або протидіє цьому?
- Дифузійно-проникні матеріали стають все кращими та кращими для запобігання цвілі?
- Скільки потрібно вентиляції?
- Які переваги та недоліки вентиляційної системи порівняно з віконною?
- Осушувачі - засіб вибору?
- Як ви роз'яснюєте питання відповідальності у разі заподіяння шкоди?
Наш путівник усуває поширені непорозуміння. Він базується на точних знаннях і не залежить від інтересів продажів.