RP-Energie-Lexikon - gaz natural lichefiat, terminal GNL, gaz natural lichefiat, cisterne cu gaz lichefiat,

Acronim: GNL = gaz natural lichefiat, GNL = gaz naturel liquéfié

Definiție: gaz natural care a fost lichefiat prin congelare pentru a fi depozitat sau transportat în această formă mai compactă

Creație originală: 28 decembrie 2010; ultima modificare: 14.03.2020

Gazul natural sub formă gazoasă este un purtător de energie cu o densitate de energie volumetrică mică. Pentru depozitare și transport, în special în cisterne, este avantajos creșterea masivă a densității prin lichefierea gazului natural prin răcirea acestuia la aproximativ -162 ° C, adică transformarea acestuia în gaz natural lichefiat (GNL). În această formă, densitatea este de aproximativ 600 de ori mai mare decât în formă gazoasă la temperatura camerei și la presiunea normală. Cu toate acestea, recipientele de gaze naturale lichefiate trebuie să fie bine izolate, deoarece orice alimentare cu căldură duce la evaporare, adică la eliberarea de gaz natural gazos (fierbere) și (dacă recipientul a fost închis) la o creștere a presiunii În ciuda izolației termice, o anumită cantitate de gaz natural este eliberată în mod constant, care poate fi consumată direct (de exemplu, pentru a conduce un petrolier GNL) sau trebuie returnată în rezervor prin relaxare.

Compoziția chimică a gazului lichid corespunde în esență cu cea a gazului natural, adică H. este în principal metan. Cu toate acestea, alte hidrocarburi precum etanul (C2H6), propanul (C3H8) și butanul (C4H10), care se găsesc rar în gazele de conducte, sunt adesea adăugate la gazul natural lichefiat dacă apar în timpul procesării și sunt altfel dificil de utilizat. Acest lucru se aplică de exemplu B. în extragerea gazelor de șist prea des.

Densitatea gazului natural lichefiat este de aproximativ 450 kg/m 3. Împreună cu puterea calorică de 50 MJ/kg de metan (componenta principală), rezultă o densitate a energiei volumetrice de aproximativ 22 MJ/l - semnificativ mai mică decât z. B. aproximativ 36 MJ/l pentru ulei de încălzire ușor, care are o densitate mult mai mare. Densitatea energetică gravimetrică a gazului natural lichefiat este de 50 MJ/kg, cu toate acestea, cu mult peste valoarea de 42,6 MJ/kg pentru ulei de încălzire.

Gazul natural lichefiat nu trebuie confundat cu gazul lichid, care constă în principal din propanul și butanul mai greu (și nu metanul). Din păcate, termenul de gaz lichefiat este adesea folosit atunci când înseamnă de fapt gaz natural lichefiat.

Comparație cu gazul natural comprimat

Ca alternativă la lichefiere, densitatea gazului natural poate fi crescută și prin comprimarea puternică a gazului la temperatura camerei - de exemplu la o presiune de 20 până la 25 MPa (= 200 până la 250 bar). Acest lucru oferă ceea ce este cunoscut sub numele de GNC = gaz natural comprimat. În acest caz, aveți nevoie de un container care să reziste presiunii mari; pe de altă parte, nu este nevoie de izolare termică a rezervorului de gaz pentru a reduce penetrarea căldurii. Densitatea realizată prin compresie este mult mai mică decât densitatea posibilă prin lichefiere. Un avantaj este că energia necesară pentru compresie este semnificativ mai mică decât cea pentru lichefiere.

Cheltuieli de energie pentru lichefiere

Lichefierea gazului z. B. într-un terminal GNL (a se vedea mai jos) folosește cantități semnificative de energie - în jur de 10-25% din puterea calorică a gazelor naturale. Acest lucru se datorează faptului că gazul trebuie răcit foarte adânc pentru lichefiere și căldura condensului trebuie extrasă din acesta. Mașinile de răcire necesare pentru aceasta pot fi acționate cu o parte din gaz sau cu energie electrică din rețeaua electrică.

Există diferite metode de lichefiere. În ciclul clasic în cascadă, gazul natural este răcit în trei cicluri de răcire succesive care funcționează cu propan, etan și în final metan. Un proces oarecum simplificat care necesită doar o etapă de pre-răcire și un ciclu suplimentar este oarecum mai consumator de energie. Căldura reziduală de la răcitoare este de obicei dată inutil apei de mare.

Ar trebui să fie posibil în viitor să se dezvolte procese îmbunătățite care necesită puțin mai puțin de 10% din energia gazului pentru lichefiere.

Transportul gazelor naturale lichefiate

Consumul ridicat de energie menționat mai sus este din ce în ce mai acceptat, deoarece GNL-ul poate fi transportat pe distanțe mari, în special cu tancuri speciale mari, astfel încât transportul să nu mai fie legat de conducte. Infrastructura necesară este complexă, dar poate fi implementată mai rapid decât conductele lungi și permite un răspuns mai flexibil la blocajele de livrare, de ex. B. prin crize politice. În acest fel, se obține o securitate mai mare a aprovizionării.

Traseul tipic de transport începe cu o conductă care aduce gazul natural sub presiune ridicată sub formă gazoasă la o instalație portuară specială (un terminal GNL). Acolo are loc lichefierea și încărcarea cisternelor cu gaz lichid (cisterne GNL). Acestea conduc către destinațiile lor și descarcă gazul natural lichefiat la alte terminale GNL, unde gazul natural este de obicei alimentat înapoi într-o rețea de conducte sub formă gazoasă.

O alternativă la această abordare este lichefierea gazului direct la sistemul transportor, de exemplu pe o navă specială lângă o platformă transportoare de gaz. Acest lucru este deosebit de interesant pentru producția de gaz în regiunile îndepărtate, unde este dificil de transportat cu o conductă.

Unele detalii ale lanțului de transport sunt descrise mai detaliat mai jos.

lichefiere

Lichefierea gazului necesită mașini frigorifice mari, care sunt adesea operate cu turbine cu gaz care ard o parte din gaz. Cheltuielile de energie sunt considerabile (vezi mai sus).

Transport în cisterne

De obicei, gazul natural lichefiat este apoi transportat pe distanțe mari (adesea mii de kilometri) în cisterne foarte mari, care folosesc adesea o parte din gaz pentru propulsia lor. Capacitățile acestor cisterne sunt adesea peste 100.000 m 3, în unele cazuri chiar peste 250.000 m 3 (adică peste 100.000 tone). Cu toate acestea, există și cisterne GNL mult mai mici, cu capacități de ex. B. câteva sute de tone pentru navigația interioară și pentru călătoriile de coastă, de exemplu de la porturi mari la porturi mai mici.

Diferite tancuri de GNL sunt utilizate în cisterne. Navele mai mici, în special, conțin de obicei mai multe tancuri sferice cu pereți de aluminiu cu grosimea de câțiva centimetri, care sunt încorporate în navă unul în spatele celuilalt. Sunt ușor de recunoscut din exterior. Pe de altă parte, cisternele moderne mai mari conțin din ce în ce mai multe rezervoare uriașe cu membrană care utilizează mai bine volumul disponibil, deoarece nu există aproape niciun decalaj între tancurile individuale și sunt, de asemenea, mult mai puțin grele. În ambele cazuri, rezervoarele trebuie prevăzute cu izolație termică eficientă (izolație la rece), astfel încât să nu pătrundă prea multă căldură din exterior, ceea ce contribuie și anume la evaporarea gazului. O carenă dublă oferă spațiu pentru rezervoarele de balast care trebuie umplute cu apă de balast pentru ca nava descărcată să circule. Scurgerile, care ar fi foarte problematice din punct de vedere al siguranței, sunt prevenite prin măsuri complexe de siguranță.

Croaziere în largul mării nu trebuie efectuate cu tancuri parțial umplute, deoarece gazul natural lichefiat care se strecoară în jurul lor ar fi o amenințare la adresa stabilității. Cu toate acestea, cel puțin cu tancuri sferice, este posibil să se umple unele rezervoare complet în timp ce altele sunt golite complet.

Deoarece nu se poate preveni niciodată complet că o anumită cantitate de căldură din exterior pătrunde în rezervoarele foarte reci, o parte din gaz se evaporă în mod constant. Acest „gaz de fierbere” trebuie luat din rezervor, în caz contrar presiunea ar crește până când peretele rezervorului se defectează. Aceasta nu este o problemă în timpul călătoriei, deoarece gazul este necesar pentru a rula motoarele de propulsie ale navei și, eventual, pentru alimentarea cu energie electrică. Atâta timp cât o navă este în port și nu are nevoie de gaz, de exemplu în timpul descărcării, gazul poate fi livrat printr-o linie a instalației portuare pentru a fi utilizat în altă parte. O altă opțiune este relicarea cu ajutorul unei mașini frigorifice. Dacă toate acestea nu sunt posibile, ar putea fi necesară arderea sau arderea într-o cameră de ardere. (Suflarea gazului nepăsător nu numai că ar fi foarte dăunătoare pentru climă, dar este, de asemenea, inacceptabilă din cauza riscului de explozie.) în cazul navelor mari, pe de altă parte, semnificativ mai puțin, deoarece acestea au un raport mai favorabil de suprafață și volum.

Cu tehnologia modernă de acționare, consumul de energie al cisternei în timpul transportului este cuprins între 1 și 2% la 1000 km (ținând cont de călătoriile goale de întoarcere). Este similar consumului de energie pentru funcționarea unei conducte, cu dezvoltarea ulterioară a cisternei, acesta poate fi oarecum mai mic. Pe de altă parte, costurile de transport dependente de kilometri sunt mult mai mici decât pentru conductă, care este foarte scump de construit. Din aceasta devine clar că transportul ca GNL este cel mai util pentru distanțe lungi de câteva mii de kilometri.

Regazificare

Când gazul natural lichefiat este debarcat la așa-numitul terminal GNL dintr-un port, acesta trebuie, de obicei, să fie transformat în formă gazoasă și comprimat într-o instalație de evaporare, astfel încât să poată fi transportat mai departe prin conducte. Acest pas este cunoscut sub numele de regazificare. Cu toate acestea, în unele cazuri, GNL este reîncărcat doar, de exemplu în barje sau în cisterne speciale pentru transport în vecinătate.

În timpul regazificării, gazul trebuie alimentat cu căldura necesară de vaporizare. Cu toate acestea, nu este necesară o temperatură deosebit de ridicată, deoarece punctul de fierbere al gazului este foarte scăzut. Schimbătoarele de căldură hrănite cu apă de mare sunt adesea folosite, deci se folosește căldură de mediu gratuită. În regazificarea pe cisterna însăși, se folosește uneori evaporarea cu flacără submersibilă. Funcționarea unui sistem de evaporare și compresie costă relativ puțină energie (de ordinul 1 până la 2% din conținutul de energie al gazului natural). Desigur, ar fi mai eficient să folosiți frigul în scopuri tehnice, de exemplu pentru a răci depozitele. Cu toate acestea, va fi adesea dificil să găsiți o cerință adecvată de răcire în imediata apropiere a terminalului GNL. În principiu, frigul ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a genera electricitate, de exemplu, cu un ciclu organic de Rankine pe bază de metan.

Utilizare în Germania și în alte părți

Germania a obținut până acum cea mai mare parte a gazului său natural prin conducte, de ex. B. din Norvegia, Olanda și Rusia. Până în prezent, nu există capacități suficiente de terminale de gaze naturale lichefiate în porturi pentru a putea obține o parte substanțială a gazului natural alternativ ca gaz natural lichefiat. Deoarece oricum acest lucru este de obicei mai scump, nu au existat până acum niciun motiv pentru a construi o infrastructură atât de scumpă pe scară largă. Cu toate acestea, se gândește acum mai intens pentru a fi mai puțin dependent de aprovizionarea cu gaze naturale din Rusia. Într-o măsură limitată, ar fi, de asemenea, posibil să achiziționați gaze naturale, care sunt descărcate ca gaze naturale lichefiate în porturile olandeze și belgiene din Marea Nordului (în special Rotterdam și Zeebrugge) și de acolo livrate în Germania prin conducte convenționale. De exemplu, SUA ar dori să vândă gaze naturale lichefiate obținute prin fracking către țările europene, ceea ce ar face furnizarea europeană de gaze naturale mult mai dăunătoare climatului decât înainte - în principal din cauza pierderilor de metan în timpul fracking-ului și a consumului ridicat de energie pentru lichefierea și transportul gazului.

Țările care sunt foarte departe de producătorii de gaze (de exemplu, Japonia) au cu greu posibilitatea de a obține gaze naturale prin conducte. De aceea importă o mulțime de gaze naturale sub formă de gaz natural lichefiat.

De asemenea, o serie de țări producătoare pot exporta practic doar gaz natural sub formă de gaz natural lichefiat. Un exemplu este Nigeria. Cu toate acestea, cele mai mari capacități de lichefiere a gazelor naturale se află în Orientul Mijlociu; cel mai mare producător de GNL din lume este Qatarul. În special, exportul către Asia este practic doar sub formă de GNL.

Folosiți drept combustibil

Gazul natural lichefiat este deja folosit pentru a alimenta cisterne GNL pe unele nave comerciale și linii de croazieră. În viitor, ar putea servi și din ce în ce mai mult la propulsarea altor nave în loc de păcură grea, care este foarte poluantă. Acest lucru ar putea reduce în mod masiv nocivitatea pentru climă și emisia de poluanți toxici de către nave.

Pentru această conversie, multe porturi trebuie să fie echipate cu buncăre adecvate de gaz natural lichefiat. Acestea ar putea fi furnizate direct cu cisterne GNL. Această infrastructură este deja construită în porturile din nordul Germaniei.

În viitor, este de asemenea posibil să se utilizeze GNL pentru a alimenta avioane mari. Un avantaj major al GNL cu jet ar fi densitatea energetică gravimetrică mai mare a GNL comparativ cu kerosenul; rezervoarele ar putea fi, prin urmare, mai ușoare, ceea ce la rândul său economisește combustibil sau crește capacitatea de transport. Există, de asemenea, avantaje semnificative în ceea ce privește calitatea evacuării.

În timp ce gazele de eșapament sunt mult mai curate atunci când se utilizează gaze naturale lichefiate decât cu păcura grea, există riscul de deteriorare gravă a climei în cazul în care cantități semnificative de gaz se scurg neumite în atmosferă. Pe de o parte, ar trebui să ne gândim la scurgeri care ar putea apărea atunci când gazul este transferat la nave, de exemplu, și pe de altă parte, metanul alunecă de la motoare. Prin urmare, această problemă trebuie monitorizată cu atenție pentru a obține efectiv un avantaj climatic prin gazul lichid.

Folosiți pentru depozitare

În principiu, GNL este, de asemenea, o opțiune pentru stocarea gazului natural într-o formă compactă. Pentru aceasta nu este necesar un acumulator de presiune, ci o izolare termică eficientă. Datorită consumului ridicat de energie pentru lichefiere și a complexității tehnice ridicate, depozitarea gazelor naturale cu metode convenționale - de exemplu în caverne subterane sau pori - ar trebui să fie de obicei mai avantajoasă.

Întrebări și comentarii de la cititori

Când vine vorba de calitatea gazelor de eșapament, nu trebuie să uităm compușii organici ne arși care se formează în timpul arderii (CnHm) și, bineînțeles, conținutul de monoxid de carbon.

Un alt aspect îl reprezintă emisiile considerabile de formaldehidă (suspectate de a fi cancerigene).

Aș vrea să văd un bilanț decent al emisiilor într-o zi, apoi GNL ar arăta prost.

Calitatea gazelor de eșapament depinde, desigur, de sistemul selectat, dar poate fi foarte mare cu gazul natural. Presupun că majoritatea arzătoarelor cu gaze naturale nu emit aproape deloc hidrocarburi ne-arse și cu greu monoxid de carbon. Nu există niciun alt combustibil care să poată fi ars la fel de curat ca gazul natural cu un efort tehnic relativ mic.

Deoarece aproximativ 25% din energie este necesară pentru lichefierea metanului și aproximativ 2% se acumulează în timpul regazificării sale, o.e. 50 MJ/kg densitate de energie numai 36,5 MJ/kg disponibilă efectiv ca furnizor de energie - spre deosebire de densitatea de energie efectivă menționată mai sus a uleiului de încălzire ușor cu 42,6 MJ/kg.

Pentru unele aspecte, de ex. B. gama posibilă a unui vehicul, acest lucru nu este relevant. Desigur, o face pentru eficiența energetică.

În ultimii ani, GNL a fost testat ca sursă de energie pentru nave, locomotive și camioane. În multe țări, GNL este mai ieftin decât motorina. De ce aceste proiecte nu fac progrese sau ce împiedică o trecere?

Remodelarea navelor, de exemplu, probabil nu este posibilă - nu veți avea nevoie doar de tancuri complet diferite, de asemenea, cu dispozitive de răcire, de siguranță etc., ci și de motoare destul de diferite. Există, de asemenea, problema infrastructurii pentru realimentare. Avantajul față de motorina „curată” (fără sulf) probabil nu este atât de mare încât te-ar costa mult efort. (Rețineți că cheltuielile de energie pentru lichefiere anulează din nou o mare parte din avantajul emisiilor de CO2.) Acest lucru este cel mai probabil pentru noile cisterne GNL, care pot funcționa apoi pe GNL în loc de motorină.

Aici puteți sugera întrebări și comentarii pentru publicare și răspuns. Autorul RP-Energie-Lexikon va decide acceptarea conform anumitor criterii. În esență, ideea este că problema prezintă un interes larg.

Dacă primiți ajutor aici, s-ar putea să doriți să vă întoarceți favoarea cu o donație cu care susțineți dezvoltarea în continuare a dicționarului energetic.

Protecția datelor: Vă rugăm să nu introduceți aici date personale. Nu le-am publica oricum și le-am șterge în curând. Consultați și politica noastră de confidențialitate.

Dacă doriți feedback personal sau sfaturi din partea autorului, vă rugăm să îi scrieți prin e-mail.

Prin trimiterea vă dați consimțământul de a publica intrările dvs. aici în conformitate cu regulile noastre.

Dacă vă place acest site web, vă rugăm să informați prietenii și colegii - e. B. prin intermediul rețelelor sociale făcând clic aici:

Aceste butoane de partajare sunt configurate într-o manieră prietenoasă pentru protecția datelor!

Cod pentru linkuri de pe alte site-uri web

Dacă doriți să plasați un link către acest articol în altă parte (de exemplu, pe site-ul dvs., pe rețelele sociale, pe forumurile de discuții sau pe Wikipedia), puteți găsi codul aici. Astfel de legături pot fi B. să fie foarte util pentru explicații de cuvinte.

Link HTML către acest articol:

Cu o imagine de previzualizare (vezi caseta direct deasupra):

Dacă credeți că este potrivit să puneți un link pe Wikipedia, de ex. B. sub „== Weblinks ==”:

Ghid pentru mucegai și umiditate în spațiile de locuit

Ghidul nostru clarifică multe întrebări:

Izolația termică favorizează creșterea mucegaiului sau o contracarează?
Materialele permeabile la difuzie sunt din ce în ce mai bune pentru prevenirea mucegaiului?
Câtă aerisire este necesară?
Care sunt avantajele și dezavantajele unui sistem de ventilație comparativ cu ventilația ferestrelor?
Dezumidificatoarele sunt un mijloc de alegere?
Cum clarificați problemele de răspundere în caz de daune?

Ghidul nostru clarifică neînțelegerile comune. Se bazează pe cunoștințe precise și nu este influențat de interesele de vânzare.