RP-Energie-Lexikon - втечнен природен газ, терминал за LNG, втечнен природен газ, танкери за втечнен газ,

Съкращение: LNG = втечнен природен газ, GNL = gaz naturel liquéfié

Определение: природен газ, който е втечнен чрез замразяване, за да се съхранява или транспортира в тази по-компактна форма

Оригинално създаване: 28 декември 2010 г .; последна промяна: 14.03.2020

Природният газ в газообразна форма е енергиен носител с ниска обемна енергийна плътност. За съхранение и транспорт, особено в танкери, е изгодно масово да се увеличи плътността чрез втечняване на природния газ чрез охлаждане до около -162 ° C, т.е. превръщането му в втечнен природен газ (LNG). В тази форма плътността е около 600 пъти по-висока, отколкото в газообразна форма при стайна температура и нормално налягане. Съдовете за втечнен природен газ обаче трябва да бъдат добре изолирани, тъй като всяко подаване на топлина води до изпаряване, т.е. до отделяне на газообразен природен газ (кипене) и (ако контейнерът е бил затворен) до повишаване на налягането. Въпреки топлоизолацията, постоянно се отделя определено количество природен газ, който може да бъде консумиран директно (например за шофиране на цистерна за втечнен природен газ) или да бъде върнат в резервоара чрез повторно втечняване.

Химичният състав на течния газ по същество съответства на този на природния газ, т.е. H. основно е метан. Други въглеводороди като етан (C2H6), пропан (C3H8) и бутан (C4H10) обаче, които рядко се срещат в газопровода, често се добавят към втечнения природен газ, ако се появят по време на преработката и иначе са трудни за използване. Това се отнася напр. Б. при добива на шистов газ често също.

Плътността на втечнения природен газ е около 450 kg/m 3. Заедно с калоричността 50 MJ/kg метан (основният компонент), това води до обемна енергийна плътност от около 22 MJ/l - значително по-ниска от z. Б. приблизително 36 MJ/l за леко отоплително масло, което има много по-висока плътност. Гравиметричната енергийна плътност на втечнения природен газ е 50 MJ/kg, но много над стойността от 42,6 MJ/kg за отоплително масло.

Втечненият природен газ не трябва да се бърка с течния газ, който се състои главно от по-тежкия пропан и бутан (а не от метан). За съжаление, терминът втечнен газ често се използва, когато всъщност се отнася до втечнен природен газ.

Сравнение със сгъстен природен газ

Като алтернатива на втечняване, плътността на природния газ може да се увеличи и чрез силно компресиране на газа при стайна температура - например до налягане от 20 до 25 МРа (= 200 до 250 бара). Това дава това, което е известно като CNG = компресиран природен газ. В този случай се нуждаете от контейнер, който може да издържи на голямото налягане; от друга страна, няма нужда от топлоизолация на резервоара за газ, за да се намали проникването на топлина. Плътността, постигната чрез компресия, е много по-ниска от плътността, която е възможна чрез втечняване. Едно от предимствата е, че енергията, необходима за компресия, е значително по-малка от тази за втечняване.

Разходи за енергия за втечняване

Втечняване на газ z. Б. в терминал за LNG (виж по-долу) консумира значителни количества енергия - около 10 до 25% от калоричността на природния газ. Това е така, защото газът трябва да се охлади много дълбоко за втечняване и топлината на кондензация трябва да се отстрани от него. Необходимите за това хладилни машини могат да работят с част от газа или с електрическа енергия от електрическата мрежа.

Има различни методи за втечняване. В класическия каскаден цикъл природният газ се охлажда в три последователни цикъла на охлаждане, които работят с пропан, етан и накрая метан. Донякъде опростен процес, който изисква само един етап на предварително охлаждане и още един цикъл, е малко по-енергоемък. Отпадъчната топлина от чилърите обикновено се отдава безполезно на морската вода.

В бъдеще трябва да е възможно да се разработят подобрени процеси, които изискват малко по-малко от 10% от енергията на газа за втечняване.

Транспорт на втечнен природен газ

Гореспоменатото високо потребление на енергия се приема все по-често, тъй като LNG може да се транспортира на дълги разстояния, особено с големи специални танкери, така че транспортът вече не е обвързан с тръбопроводи. Необходимата инфраструктура е сложна, но може да бъде внедрена по-бързо от дългите тръбопроводи и позволява по-гъвкав отговор на пречките при доставката, напр. Б. чрез политически кризи. По този начин се постига по-висока сигурност на доставките.

Типичният транспортен маршрут започва с тръбопровод, който довежда природния газ под високо налягане в газообразна форма до специално пристанище (терминал за LNG). Там се извършва втечняване и зареждане на танкери с течен газ (цистерни за LNG). Те се придвижват до дестинациите си и разтоварват втечнения природен газ на други терминали за ВПГ, където природният газ обикновено се подава обратно в тръбопроводна мрежа в газообразна форма.

Алтернатива на този подход е втечняване на газа директно в конвейерната система, например на специален кораб в близост до платформа за транспортиране на газ. Това е особено интересно за производството на газ в отдалечени региони, където е трудно да се транспортира с тръбопровод.

Някои подробности за транспортната верига са описани по-подробно по-долу.

втечняване

Втечняването на газа изисква големи хладилни машини, които често се експлоатират с газови турбини, които изгарят част от газа. Разходът на енергия е значителен (виж по-горе).

Транспорт в цистерни

Обикновено втечненият природен газ се транспортира на големи разстояния (често хиляди километри) в много големи танкери, които често използват част от газа за собственото си задвижване. Капацитетът на такива танкери често е над 100 000 m 3, в някои случаи дори над 250 000 m 3 (т.е. над 100 000 тона). Съществуват обаче и много по-малки цистерни за ВПГ с вместимост напр. Б. няколкостотин тона за вътрешно корабоплаване и за крайбрежни пътувания, например от големи пристанища до по-малки пристанища.

В танкерите се използват различни резервоари за LNG. По-специално по-малките кораби обикновено съдържат няколко сферични резервоара с алуминиеви стени с дебелина няколко сантиметра, които са вградени в кораба един зад друг. Те са лесни за разпознаване отвън. По-големите съвременни танкери, от друга страна, все повече съдържат огромни мембранни резервоари, които използват по-добре наличния обем, тъй като почти няма пропуски между отделните резервоари и те са много по-малко тежки. И в двата случая резервоарите трябва да бъдат снабдени с ефективна топлоизолация (студена изолация), така че твърде много топлина да не прониква отвън, което именно допринася за изпаряването на газа. Двоен корпус осигурява място за баластни резервоари, които трябва да се напълнят с баластна вода, за да може да се движи разтовареният кораб. Течовете, които биха били много проблематични от гледна точка на безопасността, се предотвратяват със сложни мерки за безопасност.

Круизите в открито море не трябва да се извършват с частично напълнени резервоари, тъй като втечненият природен газ, който хвърля в тях, би представлявал заплаха за стабилността. Поне със сферични резервоари обаче е възможно някои резервоари да се пълнят напълно, докато други се изпразват напълно.

Тъй като никога не може да бъде напълно предотвратено, че определено количество топлина отвън прониква в много студените резервоари, част от газа постоянно се изпарява. Този „кипящ газ“ трябва да се вземе от резервоара, в противен случай налягането би се повишило, докато стената на резервоара откаже. Това не е проблем по време на пътуването, тъй като за управлението на двигателите на кораба и вероятно за захранването е необходим газ. Докато кораб е в пристанището и едва ли има нужда от газ, например по време на разтоварване, газът може да бъде доставен по линия на пристанищното съоръжение, за да се използва другаде. Друг вариант е повторното втвърдяване с помощта на хладилна машина. Ако всичко това е невъзможно, може да се наложи изгаряне или изгаряне в горивна камера. (Издухването на неизгорял газ не само би било много вредно за климата, но е и неприемливо поради риска от експлозия.) При по-малки кораби (напр. Във вътрешното корабоплаване) изтичащият газ може да възлиза на повече от 0,1% от капацитета на резервоара на ден, в случай на големи кораби, от друга страна, значително по-малко, тъй като те имат по-благоприятно съотношение на площ и обем.

С модерната задвижваща технология разходът на енергия на танкера по време на транспортиране е от порядъка на 1 до 2% на 1000 км (като се вземат предвид празните обратни пътувания). Подобно е на потреблението на енергия за експлоатацията на тръбопровод, с по-нататъшно развитие на танкера може да е малко по-ниско. За сметка на това транспортните разходи, зависещи от километъра, са много по-ниски от тези за тръбопровода, който е много скъп за изграждане. От това става ясно, че транспортът като LNG е най-полезен за дълги разстояния от няколко хиляди километра.

Регазификация

Когато втечненият природен газ се каца на така наречения терминал за LNG в пристанище, той обикновено трябва да се преобразува обратно в газообразна форма и да се компресира в изпарителна инсталация, за да може да се транспортира напред по тръбопроводи. Тази стъпка е известна като регазификация. В някои случаи обаче втечненият природен газ се презарежда само, например в баржи или специални танкери за транспорт в близост.

По време на регазификацията газът трябва да бъде снабден с необходимата топлина на изпаряване. За това обаче не е необходима особено висока температура, тъй като точката на кипене на газа е много ниска. Често се използват топлообменници, захранвани с морска вода, така че се използва безплатна топлина от околната среда. При регазификация на самия танкер, понякога вместо това се използва изпарение на потопяем пламък. Работата на инсталация за изпаряване и компресия струва относително малко енергия (от порядъка на 1 до 2% от енергийното съдържание на природния газ). Разбира се, би било по-ефективно студът да се използва за технически цели, например за охлаждане на складовете. Често обаче ще бъде трудно да се намери подходящо изискване за охлаждане в непосредствена близост до терминала за LNG. По принцип студът може да се използва и за производство на електричество, например с органичен цикъл на Ранкин на базата на метан.

Използвайте в Германия и другаде

Германия досега е получавала по-голямата част от природния си газ по тръбопроводи, напр. Б. от Норвегия, Холандия и Русия. Засега в пристанищата няма достатъчен капацитет на терминалите за втечнен природен газ, за да могат да получат значителна част от природния газ алтернативно като втечнен природен газ. Тъй като това така или иначе обикновено е по-скъпо, досега няма причина да се изгражда такава много скъпа инфраструктура в голям мащаб. Сега обаче се обмисля по-интензивно, за да бъде по-малко зависим от доставките на природен газ от Русия. В ограничена степен би било възможно да се закупи и природен газ, който се разтоварва като втечнен природен газ в холандските и белгийските пристанища в Северно море (особено Ротердам и Зебрюге) и оттам се доставя до Германия по конвенционални тръбопроводи. Например, САЩ биха искали да продават втечнен природен газ, получен чрез фракинг, на европейски страни, което би направило доставките на европейски природен газ много по-вредни за климата от преди - главно поради загубите на метан по време на фракинга и високата консумация на енергия за втечняване и транспортиране на газа.

Страните, които са много далеч от производителите на газ (напр. Япония), едва ли имат възможност да получат природен газ по тръбопроводи. Ето защо те внасят много природен газ под формата на втечнен природен газ.

По същия начин редица страни производители могат да изнасят само природен газ под формата на втечнен природен газ. Един пример е Нигерия. Най-големият капацитет за втечняване на природен газ обаче се намира в Близкия изток; най-големият производител на LNG в света е Катар. Преди всичко износът за Азия е практически само под формата на LNG.

Използвайте като гориво

Втечненият природен газ вече се използва за захранване на LNG танкери на някои търговски кораби и круизни кораби. В бъдеще тя също така може все по-често да служи за задвижване на други кораби вместо тежко мазут, което е много замърсяващо. Това може значително да намали вредността за климата и емисиите на токсични замърсители от корабите.

За тази конверсия много пристанища трябва да бъдат оборудвани с подходящи бункери за втечнен природен газ. Те могат да се доставят директно с цистерни за втечнен природен газ. Тази инфраструктура вече се изгражда в пристанищата в Северна Германия.

В бъдеще също така е възможно да се използва LNG за захранване на големи самолети. Основно предимство на струйния LNG би било по-високата гравиметрична енергийна плътност на LNG в сравнение с керосина; следователно резервоарите могат да бъдат по-леки, което от своя страна спестява гориво или увеличава транспортния капацитет. Съществуват и значителни предимства по отношение на качеството на отработените газове.

Докато отработените газове са много по-чисти при използване на втечнен природен газ, отколкото при тежкото мазут, съществува риск от сериозни увреждания на климата в случай, че значителни количества газ излязат неизгорени в атмосферата. От една страна, трябва да се мисли за течове, които биха могли да възникнат, когато газът се излее върху кораби, например, и, от друга страна, за изтичането на метан от двигателите. Следователно този проблем трябва да бъде внимателно наблюдаван, за да се постигне действително климатично предимство чрез течен газ.

Използвайте за съхранение

По принцип LNG също е опция за съхранение на природен газ в компактна форма. За това не е необходим акумулатор на налягане, но ефективна топлоизолация. Поради високата консумация на енергия за втечняване и като цяло високата техническа сложност, съхранението на природен газ с конвенционални методи - например в подземни пещери или пори - обикновено трябва да бъде по-изгодно.

Въпроси и коментари от читатели

Що се отнася до качеството на отработените газове, не трябва да се забравя неизгорелите органични съединения, които се образуват при горенето (CnHm) и, разбира се, съдържанието на въглероден окис.

Друг аспект са значителните емисии на формалдехид (за който се подозира, че е канцерогенен).

Бих искал да видя приличен баланс на емисиите един ден, тогава LNG ще изглежда зле.

Качеството на отработените газове зависи, разбира се, от избраната система, но при природния газ може да бъде много високо. Предполагам, че повечето горелки с природен газ не отделят почти никакви неизгорени въглеводороди и почти никакъв въглероден окис. Едва ли има друго гориво, което да може да се изгори толкова чисто, колкото природния газ с относително малко технически усилия.

Тъй като приблизително 25% от енергията е необходима за втечняване на метана и около 2% се натрупва по време на неговата регазификация, o.e. 50 MJ/kg енергийна плътност само 36,5 MJ/kg ефективно на разположение като доставчик на енергия - за разлика от гореспоменатата ефективна енергийна плътност на леко отоплително масло с 42,6 MJ/kg.

За някои аспекти, напр. Б. възможния обхват на превозно средство, това не е от значение. За енергийната ефективност, от друга страна, разбира се.

През последните години LNG е тестван като енергиен източник за кораби, локомотиви и камиони. В много страни LNG е по-евтин от дизела. Защо тези проекти не напредват или какво пречи на преминаването?

Модернизацията на кораби например вероятно не е възможна - не само ще ви трябват напълно различни резервоари, също с охлаждане, предпазни устройства и т.н., но и доста различни двигатели. Проблемът е и с инфраструктурата за зареждане с гориво. Предимството пред „чистото“ (без сяра) дизелово гориво вероятно не е толкова голямо, че да ви коства много усилия. (Обърнете внимание, че енергийните разходи за втечняване отново отменят голяма част от предимството на CO2.) Това е най-вероятно да работи за нови цистерни за втечнен втечнен природен газ, които след това също могат да работят на LNG вместо дизел.

Тук можете да предложите въпроси и коментари за публикуване и отговор. Авторът на RP-Energie-Lexikon ще вземе решение за приемането според определени критерии. По същество въпросът е, че въпросът е от широк интерес.

Ако получите помощ тук, може да искате да върнете услугата с дарение, с което подкрепяте по-нататъшното развитие на енергийния речник.

Защита на данните: Моля, не въвеждайте тук никакви лични данни. И без това не бихме ги публикували и скоро щяхме да ги изтрием. Вижте и нашата политика за поверителност.

Ако искате лична обратна връзка или съвет от автора, моля, пишете му по имейл.

С изпращането си давате съгласието си да публикувате вашите записи тук в съответствие с нашите правила.

Ако харесвате този уебсайт, моля, уведомете вашите приятели и колеги - д. Б. чрез социалните медии, като кликнете тук:

Тези бутони за споделяне са настроени по начин, удобен за защита на данните!

Код за връзки на други уебсайтове

Ако искате да публикувате връзка към тази статия другаде (например на вашия уебсайт, социални медии, дискусионни форуми или в Уикипедия), можете да намерите кода тук. Такива връзки могат да бъдат Б. бъдете много полезни за обяснения на думи.

HTML връзка към тази статия:

С изображение за предварителен преглед (вижте полето точно над това):

Ако смятате за подходящо да поставите линк в Уикипедия, напр. Б. под "== Уеб връзки ==":

Ръководство за плесен и влага в жилищните помещения

Нашето ръководство изяснява много въпроси:

Томоизолацията насърчава ли растежа на плесени или го противодейства?
Пропускливите за дифузия материали стават все по-добри и по-добри за предотвратяване на плесени?
Колко вентилация е необходима?
Какви са предимствата и недостатъците на една вентилационна система в сравнение с вентилацията на прозорците?
Изсушителите са средство за избор?
Как да изясните въпросите за отговорността в случай на щети?

Нашето ръководство изчиства често срещаните недоразумения. Тя се основава на точни знания и не се влияе от интересите на продажбите.