Transcript Skroplony gaz ziemny (LNG)

Skroplony gaz ziemny (LNG) z metanu
pozyskiwanego z nieczynnych kopalń
- projekt badawczy w programie US EPA M2M Stanisław HŁAWICZKA
LNG
market
Seminarium NFOŚiGW, Warszawa, 29 październik 2009
- gaz cieplarniany o potencjale cieplarnianym 21 razy większym niż CO2
- średnia zawartość tego gazu w atmosferze wynosi 1,7 ppm ( w ciągu
minionych 200 lat wzrosła ponad dwukrotnie)
Struktura zużycia paliw w Polsce
na wytwarzanie energii pierwotnej (2007)
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gazgazowe
ziemny
paliwa
13%
pozostałe
[%]
0
20
40
60
dane: GUS,2008
Prognozowana struktura [%] pokrycia
krajowego zapotrzebowania na gaz ziemny
w roku 2014
krajowe wydobycie
import z Rosji
(rurociągi)
import z Norwegii
(rurociąg podmorski)
LNG - import z Kataru
(kontrakt Qatargas)
LNG - zakupy
doraźne
[ %]
0
10
20
30
40
Źródło: PGNiG, Gaz-System,2009
50
Polska
Przewidywany wzrost
zapotrzebowania
na energię
2006
2030
97.8 Mtoe
118.5 Mtoe
+ 21%
Przewidywane zmiany
zapotrzebowania
na nośniki energii
w okresie lat 2006 - 2030
węgiel
+ 28%
+ 280%
+ 40%
-18%
ropa naftowa
energia odnawialna
gaz ziemny
dane: Ministerstwo Gospodarki, 2008
Krajowa struktura emisji metanu
(2005)
37%
składow. odpadów
hodowla
/ferment. jelitowa/
hodowla
/odchody/
18%
• emisja ogółem
12%
przetw. ropy i gazu
oczyszcz. ścieków
3%
środki transportu
2%
górnictwo węgla
- 46.5 MMTCO2e
• z kopalń węgla
- 11.2 MMTCO2e
3%
(MMTCO2e – równoważnik miliona
ton CO2)
24%
dane: 2006 USEPA Report: Global
Anthropogenic Non-CO2 Greenhouse
Gas Emissions:1990-2020
US Environment Protection Agency
Methane2Market Partnership Programme
P o l a n d M e t h a n e – to - LNG
Żory Coal Mine Project
polski tytuł Projektu:
Wykorzystanie metanu z nieczynnej
KWK Zory do otrzymywania skroplonego
gazu ziemnego (LNG) do celów rynkowych
Instytucje zaangażowane w realizację Projektu:
koordynator Projektu
współwykonawcy
Cel projektu(1)
cel nadrzędny:
Promocja pozyskiwania metanu pochodzącego z
dotychczas nie wykorzystywanych rodzajów
źródeł (nieczynnych kopalń węgla kamiennego)
i ocena ekonomicznie uzasadnionych możliwości
jego praktycznego zastosowania w warunkach
Polski
Cel projektu(2)
cele szczegółowe:
⇒ Pozyskanie metanu z nieczynnej kopalni (KWK Żory)
oraz ocena ekonomiczna i ekologiczna tego procesu
⇒ Ocena ekonomiczna i ekologiczna procesu
otrzymywania skroplonego metanu jako paliwa
alternatywnego
⇒ Analiza praktycznych możliwości zastosowania
skroplonego metanu w warunkach polskich
⇒ Przeprowadzenie studium przypadku (case study)
praktycznego zastosowania skroplonego metanu jako
paliwa dla celów energetycznych i paliwa w komunikacji
Definicja skroplonego gazu ziemnego (LNG)
⇨ wg Norma Europejska EN 1160:1996
bezbarwny płyn w stanie ciekłym, w którym dominującym
składnikiem jest metan; może zawierać niewielkie ilości etanu,
propanu, azotu lub inne składniki występujące zwykle w gazie
ziemnym
⇨ wg Polska Norma PN-EN 1160:2008
tekst jak wyżej, lecz uzupełniony o stwierdzenie:
LNG powinien zawierać więcej niż 75% metanu, a zawartość
azotu powinna być mniejsza niż 5%
Inne niż LNG paliwa typu
przetworzone gazowe węglowodory
sprężony gaz ziemny (CNG – compressed natural gas);
wada - mała gęstość zmagazynowanej energii w jednostce
objętości
gaz płynny propan-butan (LPG - liquified petroleum gas) w temp. otoczenia można przechowywać w stanie ciekłym
pod niskim ciśnieniem; mniej bezpieczny w użytkowaniu
LNG
metan
etan
propan
CNG
butan
pentan
LPG
inne
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Cechy skroplonego gazu ziemnego (LNG)
⇨ w przestrzeni otwartej LNG i jego opary nie mają właściwości
wybuchowych, jest bezwonny, nietoksyczny
⇨ nie miesza się z wodą czy podłożem lecz wyparowuje do powietrza
⇨ podczas skraplania metanu do LNG:
• objętość redukuje się około 600 razy, czyli:
- z 1 m3 LNG można uzyskać 584 m3 gazu możliwego do
przesyłu w sieci
- z 1 tony LNG otrzymujemy 1380 m3 gazu sieciowego
co czyni go wygodniejszym podczas transportu i magazynowania
Dlaczego skraplać metan z kopalń do LNG?
Z uwagi na ograniczone zasoby tego gazu w
pojedynczej kopalni zwykle nie opłaca się budowanie
rurociągów mających transportować metan na
większe odległości.
W sąsiedztwie kopalń buduje się przenośne instalacje
do produkcji LNG i taki metan może być
transportowany nawet do odległych miejsc jego
wykorzystania.
Zalety praktycznego wykorzystania LNG
Elastyczność dostaw –
-pokrywa szczytowe zapotrzebowanie na paliwo
-umożliwia wykonanie doraźnych zakupów z uwagi na łatwą możliwość
transportu;
Ekonomia (w odniesieniu do gazu ziemnego) –
-niższe koszty transportu
-mniejsze objętości magazynowania (600 razy mniejsza objętość)
-doraźny wybór dostawcy (brak niebezpieczeństwa szantażu cenowego);
Wpływ na środowisko –
-najniższa emisja zanieczyszczeń w porównaniu ze wszystkimi paliwami
kopalnymi
-gdy wyciek to w całości odparowuje (brak wpływu na gleby i wody
powierzchniowe oraz gruntowe w odróżnieniu od ropy i LPG)
-brak właściwości toksycznych i korozyjnych
Skala światowej produkcji LNG(1):
- światowy rynek LNG wzrasta rocznie o 7%,
to jest o ok. 95 mln ton
- do roku 2015 LNG stanowić będzie 15%
globalnego zużycia gazu
Skala światowej produkcji LNG(2):
- zapotrzebowanie na gaz płynny rośnie
4-5 razy szybciej niż na ropę
- za 3 lata podwoi się europejski potencjał
produkcji LNG
Co jest problemem przy skraplaniu metanu:
- konieczność oczyszczania do takiego stopnia czystości
aby możliwe było jego skroplenie do LNG
(usunięcie: CO2 , azotu, propanu, butanu, wilgoci, helu,
rtęci i inne)
- zużycie energii (do sprężania i schłodzenia gazu do -163°C)
LNG z Kataru jako sposób na dywersyfikację
dostaw gazu do Polski
Umowa na sprzedaż i dostawy LNG z Kataru do Polski:
• dostawy 1 mln ton LNG rocznie (ok. 1,5 mld m3)
przez okres 20 lat od 2014 roku,
• miejsce dostaw - terminal LNG w Świnoujściu, który musi
być gotowy w roku 2014,
• dostawy przy użyciu statków
typu Q-flex, umożliwiających
jednorazowo transport
ok. 217 000 m3 gazu.
Odwiert do nieczynnej kopalni Żory
lokalizacja miejsca odwiertu
Odwiert do nieczynnej kopalni Żory
rurowanie odwiertu
10 m
50 m
Ø = 457 mm
•
•
•
•
Ø = 168 mm
145 m
- 209 m
Odwiert do nieczynnej kopalni Żory
etap wykonania odwiertu(1)
Odwiert do nieczynnej kopalni Żory
etap wykonania odwiertu(2)
Odwiert do nieczynnej kopalni Żory
po zakończeniu wiercenia
Ciśnienie [ mm Hg ]
atmosferyczne
729
na wylocie wiertni
699
Wydajność przypływu powietrza
[ m3 / min ]
ok.19
Prace na odwiercie do nieczynnej kopalni Żory
montaż urządzeń
Prace na odwiercie do nieczynnej kopalni Żory
pobór prób gazu
Wyniki analiz
właściwej fazy poboru prób gazu
% zawartość metanu
ciśnienie atmosferyczne [hPa]
%(obj.) zaw. CO2  1,7
%(obj.) zaw. O2  0,05
Analiza możliwości wykorzystania LNG w
lokomotywach
Lokomotywa 7448P
Docelowa forma zagospodarowania odwiertu