Energetika 5 Fosszilis energiahordozk 5 3 Fldgz Keletkezs

Energetika 5. Fosszilis energiahordozók 5. 3. Földgáz

Keletkezés, kitermelés, szállítás, feldolgozás, felhasználás FÖLDGÁZ

MI A FÖLDGÁZ?

Mi a földgáz? § A földgáz szénhidrogén-alapú gázok gyúlékony elegye. § Legnagyobb részben (85. . 97%-ban) metánt tartalmaz, kisebb részben pedig nagyobb szénatomszámú szénhidrogéneket, etánt, propánt, butánt, valamint úgynevezett inert gázokat (CO 2, N 2). • savanyú, ha H 2 S (korróziót okoz) és CO 2 tartalmú (ballaszt) • nedves, ha több, nagy forráspontú szénhidrogént tartalmaz (belőle LPG (propán-bután) nyerhető), ill. H 2 O tartalmú (amelyből kristályok válnak ki).

Mi a földgáz? • A kőolaj (és a földgáz) szénhidrogén-molekulákból épül fel. Uralkodóan tehát szénből és hidrogénből áll, de tartalmazhat néhány százaléknyi nitrogént, oxigént és ként is, és nyomokban egyéb elemek, például vanádium és nikkel is megtalálhatók benne. • A földgáz csak paraffinokat tartalmaz, és csak olyanokat, amelyekben a szénatomszám kisebb, mint 5. • A földgázt felépítő vegyületek tehát a metán, propán és bután. A tisztán metánból álló földgázt száraz gáznak nevezzük, a 2 -4 szénatomszámú paraffinokat is tartalmazó gázt nedves gáznak. • A földgáz nem mérgező, a levegőnél könnyebb (sűrűsége megközelítőleg 0, 68 kg/m 3 míg a levegőé 1, 293 kg/m 3). Előláb-szöveg 2021. 03. 02. 5

Mi a földgáz? Tipikus földgázösszetétel Nyomokban: H 2 S, Hg, H 2 O, nemesgázok Etán (C 2 H 6, 0, 919%) Szén-dioxid (CO 2, 0, 527%) Propán (C 3 H 8, 0, 363%) Nitrogén (N 2, 0, 936%) Metán (CH 4, 97%) Bután (C 4 H 10, 0, 162%) Oxigén (O 2, 0, 08%) Földgáz Előláb-szöveg 2021. 03. 02. 6

KITERMELÉS, SZÁLLÍTÁS Előláb-szöveg 2021. 03. 02. 7

Földgázipar

Kitermelés • Száraz kutakból a gáz 60. . 80%-át a rétegnyomás a felszínre hajtja (néha 100 bar, 7, 5 km mélységből), vízelárasztással 85. . 95% is a felszínre hozható. • Új forszírozott módszerek (palagáz) a mélyben levő, kis áteresztő képességű szerkezetek fellazítását, áttörését célozza: – a rétegek hidraulikus repesztése, – a szerkezet fellazítása robbantással.

Kitermelés - Előfeldolgozás • A nedves gázt a gazolin-telepen – száraz gázra és – nyers gazolinra fizikai eljárásokkal szétválasztják: t csökkentése, p egyidejű növelése → a propánnál több Catomot tartalmazó molekulák cseppfolyós halmazállapotba kerülnek. • A nyers gazolint nyomás alatt desztillálják – egyrészt cseppfolyósított PB (Liquified Petroleum Gas, LPG) -gázt előállítva, és palackozva, de PB-gáz a kőolaj-finomítás melléktermékeiből is keletkezik. – másrészt ts=35. . 100 °C komponensekből → stabilizált gazolin (C 4. . C 12 komponensek). • A földgázban éghetetlen komponensek (N 2, CO 2, H 2 S) néha ipari nyersanyagként gazdaságosan kinyerhetők, de tüzeléstechnikai szempontból nem kívánatos alkotók. Mo-on főleg CO 2.

Szállítás előkészítés A kitermelt földgázt a szállításra elő kell készíteni, ami a mezők közelében létrehozott földgázüzemben történik: – szeparálás (a folyadékok leválasztása), – a szilárd szennyező anyagok leválasztása elektrosztatikus leválasztókkal, – a különböző frakciók szétválasztása a gazolinüzemben (a szállítási nyomáson kondenzálódókat), – vízgőz leválasztása (szárítással vagy hűtéssel), – H 2 elválasztása hűtéssel, kén-hidrogén és szén-dioxid eltávolítása abszorbensekkel.

Szállítás gázként • A tisztított száraz földgáz döntően csővezetéken szállítják a forrástól a fogyasztókig. • A földgázhálózat részei – nagynyomású (p>25 bart), – nagy-középnyomású (p=25 -4 bart), – középnyomású (p=0, 1 -4 bart), – városi szolgáltató (p=0, 03 -0, 08 bart). Nyomásfokozás nagynyomású távvezetékeknél (150. . 200 km-ként) gázturbinával hajtott kompresszorokkal. A földgáz áramlási sebessége 10. . 15 m/s.

Szállítás folyadékként • LNG (Liquified Natural Gas) tengeri szállítása megfelelően hőszigetelt (CH 4, ts=-161 °C), 104. . 105 t szállítókapacitású hajókkal: – feladó kikötő: cseppfolyósító berendezés (hűtés -160. . -200 °C-ra), – fogadó kikötő: tengervízzel melegített elpárologtató. A folyadékfázis felett annyi metángőzt szívnak el, hogy annak párolgási hője megfeleljen a hőszigetelésen keresztül bejutó hőnek. Ez a napi 0, 25 -0, 3%-nyi veszteség a hajó hajtására szolgál. A hajópark (kb. 90 hajó) összes kapacitása 10 Gm 3.

LNG szállítás https: //www. youtube. com/watch? v=rjl. RTFyenn. U Előláb-szöveg 2021. 03. 02. 14

Gáztárolás Tárolási lehetőségek (gazdaságossági sorrendben): 1. Leművelt szénhidrogén telepekben: n földalatti gáztelepekben n gázcsapadék telepekben n kőolajtelepekben 2. Víztároló rétegben mestereségesen létrehozott tárolótérben. 3. Sótömbökben mesterségesen létrehozott üregekben.

Palagáz A palagáz is földgáz, csak más geológiai formációban található – a földgáz a létrejötte után lassan tovább vándorol alacsony áteresztőképességű geológiai réteghez ér alatta „csapdába esik”. – a palagáz nem gyűlik össze alacsony áteresztőképességű pala-alakzatok egészen kicsi, olykor mikroszkopikus méretű üregeiben, csatornáiban és hajszálereiben reked meg Előláb-szöveg 2021. 03. 02. 16

Palagáz kitermelés Palagáz forradalom (USA): George P. Mitchell szabadalma (hidraulikus repesztés) Hogyan működik: https: //www. youtube. com/watc h? v=VY 34 PQUiw. OQ George P. Mitchell 1919 -2013 Kockázatok! Előláb-szöveg 17

Palagáz mezők az USA-ban Forrás: Stephen Larkin: Hydraulic Fracturing. Willis Towers Watson

Palagáz mezők a világon Forrás: Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources: An Assessment of 137 Shale Formations in 41 Countries Outside the United States; 2021. 03. 02. www. eia. gov

Gáztárolás

Földgáz infrastruktúra – rendszerelemek 8 Mm 3/nap tárolás (palackos) hazai kitermelés szállítás (tartály) feldolgozás a telephelyen import orosz: 31 Mm 3/nap nem orosz: 11 Mm 3/nap felhasználás fogyasztó 98, 5 Mm 3/nap szállítás (csővezeték) 51, 5 Mm 3/nap gáztározó (földalatti) földgáz PB gáz, gazolin csúcsfogyasztás, -15 °C

A földgáz útja a fogyasztókig Forrás: FGSZ Zrt. (www. fgsz. hu )

Pénzáramlások - Földgáz Forrás: FGSZ Zrt. (www. fgsz. hu )

Földgáz infrastruktúra – hálózat Forrás: FGSZ Zrt. (www. fgsz. hu )

Európai – orosz földgázhálózat Részletes: https: //www. entsog. eu/public/uploads/files/publications/Maps/2017/ENTSOG_CAP_2017_A 0_1189 x 841_FULL_064. pdf Forrás: https: //eegas. com/fsu. htm

Hazai földgázfelhasználás Napi csúcsfogyasztás, ezer m 3 95000 15000 90000 14000 85000 13000 80000 75000 12000 70000 11000 65000 10000 60000 9000 550000 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 Napi csúcsfogyasztás, ezer m 3 Összes éves fogyasztás, millió m 3 8000 Adatok forrás: Magyar Energetikai és Közműszabályozási Hivatal (mekh. gov. hu) és Földgázszállító Zrt. (www. fgsz. hu )

Hazai földgázfelhasználás Csúcsnapok 2013 2014 2015 2016 jan. 14. dec. 31. jan. 7. jan. 4. 0, 63 -8, 24 -5, 72 -7, 90 teljes felhasználás, millió Nm 3 52, 032 54, 891 55, 537 62, 328 ebből hazai 8, 082 6, 771 6, 857 7, 082 import 28, 047 16, 617 10, 999 18, 266 kitárolás 21, 206 36, 348 38, 901 39, 587 csúcsnap középhőmérséklet, °C Előláb-szöveg 27 ) 2021. 03. 02. Forrás: FGSZ Zrt. (www. fgsz. hu

Fogyasztás – termelés – tározás Forrás: FGSZ Zrt. (www. fgsz. hu )

Mennyit használunk? felhasználás toe/fő, 2017 Előláb-szöveg Forrás: BP Statistical Review of World Energy 2018 29

Nem energetikai földgázfelhasználás A nem energetikai felhasználás elsősorban a nem metán komponensekre irányul Komponens Felhasználás Elsődleges szektor(ok) etán etiléngyártás (műanyag), petrolkémiai nyersanyag ipar propán háztartási és kereskedelmi tüzelőanyag, petrolkémiai nyersanyag háztartások, szolgáltatás, ipar bután háztartási és kereskedelmi tüzelőanyag, petrolkémiai nyersanyag, benzin adalék háztartások, szolgáltatás, ipar, közlekedés izobután finomítói nyersanyag, hűtőközeg ipar pentán üzemanyag, habosítóanyag a polisztirol mellett közlekedés, ipar pentán felettiek üzemanyag adalék, bitumengyártás közlekedés, ipar Előláb-szöveg 2021. 03. 02. 30

Nem energetikai földgázfelhasználás Propilén polipropilén: fröccsöntött műanyagok (kupak, játék, autóalkatrész), eldobható csomagolóanyag Benzol etilénnel sztirol és polisztirol gyártás, valamint fenol előállítás. Fenol gyógyszeripar, tisztítószer, rovarirtó. Benzol ciklohexán nylon (pl. fogkefe, esernyő)

Nem energetikai földgázfelhasználás Metanol (faszesz) üzemanyag (adalék), formaldehid és urea előanyag a farostlemez gyártásnál, szigetelőanyag és festékgyártás, ragasztók Butadién műgumi gyártás (gumiabroncs), cipőgyártás (talp) Előláb-szöveg 2021. 03. 02. 32

Kitermelés, kereskedelem, felhasználás STATISZTIKÁK, TRENDEK

Földgáz kitermelés, hol? milliárd m 3 Forrás: IEA Key world energy statistics, 2017

Földgáz kitermelés, részarányok bcm = milliárd m 3 Forrás: IEA Key world energy statistics, 2017

Kitermelés, export, import Forrás: IEA Key world energy statistics, 2017

Végső felhasználás (mennyiség) mtoe Forrás: IEA Key world energy statistics, 2017

Végső felhasználás (részarányok) Forrás: IEA Key world energy statistics, 2017

Meddig elegendő? R/P értékek 2017 -ben Forrás: BP Statistical Review of World Energy 2018

Földgáz-kereskedelem (2017) milliárd m 3 Forrás: 2021. 03. 02. BP Statistical Review of World Energy 2018

Földgáz árak USD/MBTU Forrás: BP Statistical Review of World Energy 2018