RP-Energie-Lexikon - cseppfolyósított földgáz, LNG terminál, cseppfolyósított földgáz, cseppfolyósított gáz tartályhajók,
Betűszó: LNG = cseppfolyósított földgáz, GNL = gaz naturel liquéfié
Meghatározás: földgáz, amelyet fagyasztással cseppfolyósítottak annak érdekében, hogy ebben a tömörebb formában tárolják vagy szállítsák
Eredeti alkotás: 2010. december 28 .; utolsó változás: 2020.03.14
A gáz halmazállapotú földgáz alacsony térfogatú energiasűrűségű energiahordozó. Tároláshoz és szállításhoz, különösen tartálykocsikban, előnyös a sűrűség nagymértékű növelése a földgáz cseppfolyósításával úgy, hogy körülbelül –162 ° C-ra hűtjük, vagyis cseppfolyósított földgázzá (LNG) alakítjuk át. Ebben a formában a sűrűség körülbelül 600-szor nagyobb, mint szobahőmérsékleten és normál nyomáson gáz formában. A cseppfolyósított földgáz-tartályoknak azonban jól szigetelteknek kell lenniük, mivel minden hőellátás párolgáshoz vezet, azaz gáznemű földgáz felszabadulásához (forralódás) és (ha a tartály zárva volt) nyomásnövekedéshez vezet. A hőszigetelés ellenére folyamatosan felszabadul egy bizonyos mennyiségű földgáz, amelyet vagy közvetlenül el lehet fogyasztani (pl. LNG-tartályhajó vezetéséhez), vagy visszaengedés útján vissza kell juttatni a tartályba.
A cseppfolyósított gáz kémiai összetétele lényegében megegyezik a földgázéval. H. főleg metán. A cseppfolyósított földgázhoz azonban gyakran adnak más szénhidrogéneket, például etánt (C2H6), propánt (C3H8) és butánt (C4H10), amelyek ritkán fordulnak elő a vezetékes gázban, ha a feldolgozás során előfordulnak, és egyébként nehezen használhatók. Ez vonatkozik pl. B. a palagáz kitermelésében gyakran.
A cseppfolyósított földgáz sűrűsége körülbelül 450 kg/m 3. A metán (fő komponens) 50 MJ/kg fűtőértékével együtt ez kb. B. kb. 36 MJ/l könnyű fűtőolajhoz, amelynek sokkal nagyobb a sűrűsége. A cseppfolyósított földgáz gravimetrikus energiasűrűsége 50 MJ/kg, azonban jóval meghaladja a fűtőolaj 42,6 MJ/kg értékét.
A cseppfolyósított földgázt nem szabad összetéveszteni a folyékony gázzal, amely főleg a nehezebb propánból és a butánból áll (és nem a metánból). Sajnos a cseppfolyósított gáz kifejezést gyakran használják, amikor valójában cseppfolyósított földgázra utalnak.
Összehasonlítás sűrített földgázzal
A cseppfolyósítás alternatívájaként a földgáz sűrűsége növelhető a gáz szobahőmérsékleten történő erős összenyomásával is - például 20-25 MPa (= 200-250 bar) nyomásra. Ez úgynevezett CNG = sűrített földgázt eredményez. Ebben az esetben olyan tartályra van szüksége, amely ellenáll a nagy nyomásnak; másrészt nincs szükség a gáztartály hőszigetelésére a hő behatolásának csökkentése érdekében. A sűrítéssel elért sűrűség sokkal alacsonyabb, mint a cseppfolyósítással lehetséges sűrűség. Az egyik előny, hogy a tömörítéshez szükséges energia lényegesen kisebb, mint a cseppfolyósításé.
A cseppfolyósítás energiafogyasztása
A gáz cseppfolyósítása z. B. egy LNG-terminálban (lásd alább) jelentős mennyiségű energiát fogyaszt - a földgáz fűtőértékének körülbelül 10-25% -át. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a gázt a cseppfolyósításhoz nagyon mélyen le kell hűteni, és a kondenzációs hőt el kell távolítani belőle. Az ehhez szükséges hűtőgépek a gáz egy részével vagy az elektromos hálózatból származó elektromos energiával működtethetők.
A cseppfolyósításnak különböző módszerei vannak. A klasszikus kaszkád ciklusban a földgázt három egymást követő hűtési ciklusban hűtik, amelyek propánnal, etánnal és végül metánnal működnek. Egy kissé leegyszerűsített eljárás, amely csak egy előhűtési lépést és egy további ciklust igényel, valamivel energiaigényesebb. A hűtők hulladékhőjét általában haszontalanul juttatják a tengervízhez.
A jövőben lehetővé kell tenni olyan továbbfejlesztett folyamatok kidolgozását, amelyek a cseppfolyósításhoz szükséges gáz energiájának alig kevesebb mint 10% -át igénylik.
Cseppfolyósított földgáz szállítása
A fent említett magas energiafogyasztás egyre inkább elfogadott, mivel az LNG nagy távolságokra szállítható, különösen nagy speciális tartályhajókkal, így a szállítás már nem kötődik a csővezetékekhez. A szükséges infrastruktúra összetett, de gyorsabban megvalósítható, mint a hosszú csővezetékek, és rugalmasabban reagál a szállítási szűk keresztmetszetekre, pl. B. politikai válságok révén. Ily módon magasabb ellátásbiztonság érhető el.
A tipikus szállítási útvonal egy olyan csővezetékkel kezdődik, amely a földgázt gázos formában nagy nyomás alá helyezi egy speciális kikötői létesítménybe (LNG-terminál). Ott folyik a cseppfolyósítás és a folyékony gázszállító tartályhajók (LNG tartályhajók) betöltése. Ezek a rendeltetési helyeikre vezetnek, és a cseppfolyósított földgázt más LNG-terminálokon vezetik le, ahol a földgázt rendszerint gáz formájában visszavezetik a csővezeték-hálózatba.
Ennek a megközelítésnek egy alternatívája a gáz cseppfolyósítása közvetlenül a szállítószalagrendszernél, például egy speciális hajón egy gázszállító platform közelében. Ez különösen érdekes a távoli régiókban történő gáztermelés szempontjából, ahol nehéz azt csővezetékkel szállítani.
A szállítási lánc egyes részleteit az alábbiakban részletesebben ismertetjük.
cseppfolyósítás
A gáz cseppfolyósításához nagy hűtőgépekre van szükség, amelyeket gyakran olyan gázturbinákkal működtetnek, amelyek a gáz egy részét elégetik. Az energiafelhasználás jelentős (lásd fent).
Szállítás tartálykocsikban
Általában a cseppfolyósított földgázt nagy távolságokon (gyakran több ezer kilométer) szállítják nagyon nagy tartálykocsikkal, amelyek gyakran a gáz egy részét saját meghajtására használják fel. Az ilyen tartályhajók kapacitása gyakran meghaladja a 100 000 m 3 -et, egyes esetekben akár a 250 000 m 3 -et is (vagyis 100 000 tonna feletti). Vannak azonban sokkal kisebb LNG tartályhajók is, amelyek kapacitása pl. B. több száz tonna a szárazföldi hajózáshoz és a part menti utakhoz, például a nagy kikötőktől a kisebb kikötőkig.
Különböző LNG-tartályokat használnak a tartályhajókban. Különösen a kisebb hajók általában több gömb alakú, több centiméter vastag alumínium falú tartályt tartalmaznak, amelyek egymás mögé vannak beépítve a hajóba. Kívülről könnyen felismerhetők. A nagyobb modern tartályhajók viszont egyre inkább hatalmas membrántartályokat tartalmaznak, amelyek jobban kihasználják a rendelkezésre álló térfogatot, mert az egyes tartályok között alig vannak rések, és ezek is sokkal kevésbé nehézek. Mindkét esetben a tartályokat hatékony hőszigeteléssel (hideg szigeteléssel) kell ellátni, hogy a túl sok hő ne hatoljon be kívülről, ami hozzájárul a gáz elpárologtatásához. A kettős hajótest biztosít helyet a ballaszttartályoknak, amelyeket ballasztvízzel kell feltölteni, hogy a kirakodott hajó utazhasson. A szivárgásokat, amelyek a biztonság szempontjából nagyon problematikusak, komplex biztonsági intézkedésekkel akadályozzák meg.
A nyílt tengeren hajózni nem szabad részben feltöltött tartályokkal, mivel a bennük lecsapódó cseppfolyósított földgáz veszélyt jelentene a stabilitásra. Legalábbis gömb alakú tartályokkal azonban lehetséges egyes tartályokat teljesen kitölteni, míg másokat teljesen kiüríteni.
Mivel soha nem lehet teljesen megakadályozni, hogy egy bizonyos mennyiségű kívülről érkező hő behatoljon a nagyon hideg tartályokba, a gáz egy része folyamatosan elpárolog. Ezt a „forrázó gázt” a tartályból kell elvinni, különben a nyomás addig emelkedne, amíg a tartály fala meg nem szakad. Ez az út során nem jelent problémát, mivel a hajó meghajtómotorjainak működtetéséhez és esetleg az áramellátáshoz gázra van szükség. Amíg egy hajó a kikötőben van, és alig van szüksége rá gázra, például kirakodás közben, addig a gázt a kikötőlétesítmény vezetékén keresztül lehet leszállítani, hogy másutt használják. Egy másik lehetőség a hűtőgéppel történő reliquefaction. Ha mindez nem lehetséges, szükség lehet égésre vagy égéstérben történő elégetésre. (Az égetetlen gáz elfújása nemcsak nagyon káros lenne az éghajlatra, de a robbanásveszély miatt is elfogadhatatlan.) Kisebb hajókban (pl. Belvízi hajózásban) a lefolyó gáz a tartály kapacitásának több mint 0,1% -át teheti ki naponta, a nagy hajók esetében viszont lényegesen kevesebb, mivel ezeknek a felület és a térfogat aránya kedvezőbb.
A modern hajtástechnikával a tartálykocsi energiafogyasztása szállítás közben az 1–2%/1000 km/km tartományban van (figyelembe véve az üres visszaútokat is). Hasonló a csővezeték üzemeltetéséhez szükséges energiafogyasztáshoz, a tartálykocsi továbbfejlesztésével valamivel alacsonyabb lehet. A kilométerfüggő szállítási költségek viszont jóval alacsonyabbak, mint a csővezetéké, amelyet nagyon drága megépíteni. Ebből kiderül, hogy az LNG-ként történő szállítás több ezer kilométeres távolságok esetében a leginkább megéri.
Újraszámosítás
Amikor a cseppfolyósított földgázt egy úgynevezett LNG-terminálnál egy kikötőben leszállítják, azt rendszerint vissza kell alakítani gázszerű formába és egy párologtatóban össze kell tömöríteni, hogy azt tovább lehessen szállítani a csővezetéken keresztül. Ezt a lépést visszasavasításnak nevezzük. Bizonyos esetekben az LNG-t csak újratöltik, például bárkákba vagy speciális tartálykocsikba a közelben történő szállításhoz.
Az újbóli gázosítás során a gázt a szükséges párolgási hővel kell ellátni. Ehhez azonban nincs szükség különösebben magas hőmérsékletre, mivel a gáz forráspontja nagyon alacsony. A tengervízzel táplált hőcserélőket gyakran használják, ezért szabad környezeti hőt használnak. Magán a tartályhajón történő gázmentesítés során néha merülő lángpárolgást alkalmaznak helyette. A párologtató és a préselő üzem működtetése viszonylag kevés energiába kerül (a földgáz energiatartalmának 1-2% -ában). Természetesen hatékonyabb lenne a hideget technikai célokra felhasználni, például raktárak hűtésére. Az LNG-terminál közvetlen közelében azonban gyakran nehéz megfelelő hűtési követelményt találni. Elvileg a hideget villamos energia előállítására is fel lehet használni, például metánon alapuló szerves Rankine ciklus segítségével.
Használja Németországban és másutt
Németország eddig földgázának nagy részét csővezetéken szerezte be, pl. B. Norvégiából, Hollandiából és Oroszországból. Eddig a kikötőkben nincs elegendő kapacitás a cseppfolyósított földgáz terminálok számára ahhoz, hogy cseppfolyósított földgázként alternatív módon meg lehessen szerezni a földgáz jelentős részét. Mivel ez egyébként is drágább, eddig nem volt ok ilyen nagyon drága infrastruktúra kiépítésére nagy léptékben. Most azonban intenzívebben gondolkodnak rajta, hogy kevésbé függjön az Oroszországból származó földgázszállítástól. Korlátozott mértékben lehetőség lenne földgáz megvásárlására is, amelyet cseppfolyósított földgázként az északi-tengeri holland és belga kikötőkben (különösen Rotterdamban és Zeebrugge-ben) kiraknak, és onnan hagyományos csővezetéken keresztül szállítanak Németországba. Például az Egyesült Államok a frakkolással nyert cseppfolyósított földgázt szeretné eladni európai országoknak, ami az európai földgázellátást sokkal károsabbá tenné az éghajlatra, mint korábban - főleg a frakkolás során bekövetkező metánveszteség és a gáz cseppfolyósításához és szállításához szükséges magas energiafogyasztás miatt.
Azoknak az országoknak, amelyek nagyon távol vannak a gáztermelőktől (pl. Japán), alig van lehetőségük földgáz megszerzésére csővezetékeken keresztül. Ezért rengeteg földgázt importálnak cseppfolyósított földgáz formájában.
Hasonlóképpen, számos termelő ország gyakorlatilag csak cseppfolyósított földgáz formájában exportálhat földgázt. Ilyen például Nigéria. A földgáz cseppfolyósításának legnagyobb kapacitása azonban a Közel-Keleten található; a világ legnagyobb LNG-gyártója Katar. Mindenekelőtt az ázsiai export gyakorlatilag csak LNG formájában történik.
Használja üzemanyagként
Cseppfolyósított földgázt már használnak LNG tartályhajók meghajtására egyes kereskedelmi hajókon és hajójáratokon. A jövőben egyre inkább más hajók meghajtására is szolgálhat a nehézolaj helyett, ami nagyon szennyező. Ez nagymértékben csökkentheti az éghajlat káros hatásait és a hajók mérgező szennyezőanyag-kibocsátását.
Ehhez az átalakításhoz sok kikötőt fel kell szerelni megfelelő cseppfolyósított földgáz bunkerekkel. Ezeket közvetlenül LNG tartályhajókkal lehet szállítani. Ez az infrastruktúra már épül az észak-német kikötőkben.
A jövőben elképzelhető az is, hogy az LNG-t nagy repülőgépek hajtására használják. A sugárhajtású LNG egyik fő előnye az LNG nagyobb gravimetrikus energiasűrűsége lenne a kerozinhoz képest; a tartályok ennélfogva könnyebbek lehetnek, ami viszont üzemanyagot takarít meg, vagy növeli a szállítási kapacitást. A kipufogógáz minősége szempontjából is jelentős előnyök vannak.
Noha a kipufogógázok sokkal tisztábbak, ha cseppfolyósított földgázt használnak, mint nehéz fűtőolajhoz, fennáll az éghajlat súlyos károsodásának a veszélye, ha jelentős mennyiségű gáz távozik a légkörbe. Egyrészt olyan szivárgásokra kell gondolni, amelyek akkor fordulhatnak elő, amikor a gázt hajókra szállítják, másrészt pedig a motorok metáncsúszásáról. Ezt a problémát ezért gondosan figyelemmel kell kísérni annak érdekében, hogy a folyékony gáz révén ténylegesen elérhessük az éghajlat előnyét.
Tároláshoz használja
Elvileg az LNG egy lehetőség a földgáz kompakt formában történő tárolására is. Ehhez nem szükséges nyomástároló, hanem hatékony hőszigetelés. A cseppfolyósításhoz szükséges magas energiafogyasztás és az összességében magas technikai összetettség miatt a földgáz hagyományos módszerekkel történő tárolásának - például földalatti üregekben vagy pórusokban - általában előnyösebbnek kell lennie.
Kérdések és megjegyzések az olvasóktól
A kipufogógáz minőségével kapcsolatban nem szabad megfeledkezni az égés során keletkező elégetlen szerves vegyületekről (CnHm) és természetesen a szén-monoxid-tartalomról.
Egy másik szempont a jelentős formaldehid-kibocsátás (feltételezhetően rákkeltő).
Szeretném, ha egyszer tisztességes kibocsátási egyensúlyt látnék, akkor az LNG rosszul nézne ki.
A kipufogógáz minősége természetesen a választott rendszertől függ, de földgázzal nagyon magas lehet. Feltételezem, hogy a legtöbb földgázégő szinte nem éget szénhidrogént, és alig tartalmaz szén-monoxidot. Alig van olyan üzemanyag, amely viszonylag kevés technikai erőfeszítés mellett olyan tisztán éghető el, mint a földgáz.
Mivel az energia kb. 25% -a szükséges a metán cseppfolyósításához, és kb. 2% -a halmozódik fel újragázosítása során, az o.e. Csak 50 MJ/kg energiasűrűség - 36,5 MJ/kg - elérhető energiaszolgáltatóként - ellentétben a könnyű fűtőolaj hatékony energiasűrűségével, 42,6 MJ/kg-mal, amelyet szintén fentebb említettem.
Néhány szempontból, pl. B. a jármű lehetséges hatótávolsága, ez nem releváns. Természetesen az energiahatékonyság érdekében.
Az elmúlt években az LNG-t energiaforrásként tesztelték hajók, mozdonyok és teherautók számára. Sok országban az LNG olcsóbb, mint a gázolaj. Miért nem haladnak ezek a projektek, vagy mi akadályozza az átállást?
Például a hajók utólagos felszerelése valószínűleg nem lehetséges - nem csak teljesen más tartályokra lenne szükség, hűtéssel, biztonsági eszközökkel stb., Hanem egészen más motorokra is. A tankolás infrastruktúrájának problémája is van. Az előny a „tiszta” (kénmentes) dízelüzemanyaggal szemben valószínűleg nem olyan nagy, hogy sok erőfeszítésbe kerülne. (Ne feledje, hogy a cseppfolyósításra fordított energiafelhasználás megint csak a CO2-előny jelentős részét veszti el.) Ez nagy valószínűséggel az új LNG-tartályhajóknál fog működni, amelyek aztán LNG-vel is működhetnek gázolaj helyett.
Itt javasolhat kérdéseket és megjegyzéseket közzétételhez és megválaszoláshoz. Az RP-Energie-Lexikon szerzője bizonyos szempontok szerint dönt az elfogadásról. Lényegében az a lényeg, hogy az ügy széles körben érdekelt.
Ha itt kapsz segítséget, érdemes egy adománnyal visszaadni a szívességet, amellyel támogatod az energetikai szótár továbbfejlesztését.
Adatvédelem: Kérjük, ide ne írjon be személyes adatokat. Amúgy sem tennénk közzé őket, és hamarosan törölnénk őket. Lásd még az adatvédelmi irányelveinket.
Ha személyes visszajelzéseket vagy tanácsokat szeretne a szerzőtől, kérjük, írjon neki e-mailben.
A beküldéssel hozzájárulását adja a bejegyzéseinek itt történő közzétételéhez a szabályainknak megfelelően.
Ha tetszik ez a weboldal, kérjük, értesítse barátait és kollégáit - pl. B. a közösségi médián keresztül ide kattintva:
Ezeket a megosztási gombokat adatvédelem-barát módon állítják be!
Más webhelyeken található linkek kódja
Ha máshova szeretne linket elhelyezni a cikkhez (pl. Webhelyén, közösségi médiájában, vitafórumain vagy a Wikipédián), itt megtalálja a kódot. Ilyen linkek lehetnek B. nagyon hasznos lehet a szómagyarázatokhoz.
HTML link erre a cikkre:
Előnézeti képpel (lásd közvetlenül a fenti mezőt):
Ha helyénvalónak tartja, hogy linket tegyen a Wikipédiára, pl. B. a "== Weblinkek ==" alatt:
Útmutató penész és nedvesség a lakóterekben
Útmutatónk sok kérdést tisztáz:
- A hőszigetelés elősegíti-e a penész növekedését vagy ellensúlyozza-e azt?
- A diffúziót áteresztő anyagok egyre jobbak a penész megelőzésében?
- Mennyi szellőzésre van szükség?
- Melyek a szellőzőrendszer előnyei és hátrányai az ablakok szellőzéséhez képest?
- A párátlanítók a választás egyik eszköze?
- Hogyan tisztázza a felelősség kérdését kár esetén?
Útmutatónk feloldja a gyakori félreértéseket. Pontos ismereteken alapul, és az értékesítési érdekek nem befolyásolják.