W języku polskim na metan wydobywany spod ziemi ze złóż mówimy gaz ziemny. Podobnie mówią Niemcy - Erdgas. Z kolei dla Rosjan to prirodnyj gaz, czyli gaz naturalny. Podobnie jest w języku angielskim, w którym gaz ziemny to natural gas (używa się też skrótów NatGas albo NG).
Więcej informacji o składzie i poszukiwaniach oraz wydobyciu gazu ziemnego pisaliśmy tu >>>
Gaz ziemny (gaz naturalny) jest ekologicznym, wydajnym i tanim surowcem, który ma bardzo szerokie zastosowanie zarówno w przemyśle, jak i w gospodarstwach domowych. Zawiera on nawet do 98% metanu, około 1% sumy etanu, propanu i butanu, 1% azotu, a także nieznaczne ilości innych składników.
Dlaczego gaz ziemny pachnie i jaki powinien mieć kolor podczas spalania?
Gaz ziemny może występować w różnych formach skupienia - stąd wzięły się skróty LNG i CNG - ale to cały czas ten sam gaz o takim samym składzie. Liquefied Natural Gas to skroplony gaz ziemny, a Compressed Natural Gas to gaz ziemny sprężony.
W tej „łamigłówce” pojawia się jeszcze jeden powszechnie używany skrót - LPG. Liquefied petroleum gas, to z kolei pozyskiwana w wyniku procesu rafinacji ropy naftowej płynna mieszanina propanu i butanu.
LNG jest często mylony z LPG, ponieważ obie substancje występują w tej samej formie skupienia i w obu przypadkach mówimy o węglowodorach. Jednak pod względem sposobu pozyskiwania, składu, właściwości fizykochemicznych i zastosowania różnią się one od siebie. Ale po kolei.
LNG - gaz, który przemierza oceany
Dystrybucja gazu ziemnego jest wyzwaniem logistycznym. W dużych ilościach możemy go przesyłać dzięki sieci gazociągów łączących producentów i dostawców z odbiorcami. Jednak taka forma obrotu ma swoje ograniczenia. Główną barierą jest odległość, na jaką możemy dostarczyć surowiec. Ponadto budowa gazociągu wiąże się z olbrzymimi nakładami, długoletnimi procedurami, których celem jest pozyskanie pozwoleń środowiskowych, czy prawa do gruntów, przez które będzie przebiegać instalacja.
Wybitny brytyjski fizyk i chemik Michael Faraday, który w 1823 roku dokonał pierwszego skroplenia gazu, prawdopodobnie nie przypuszczał, że jego odkrycie umożliwi w przyszłości rozwiązanie tych logistycznych wyzwań.
Przeprowadzony z sukcesem eksperyment Brytyjczyka, a także osiągnięcia polskich naukowców z Krakowa - fizyka Zygmunta Wróblewskiego i chemika Karola Olszewskiego, którzy 60 lat po odkryciu Faradaya skroplili tlen i azot - znalazły zastosowanie w przemyśle gazowym.
Okazało się, że jeśli - w dużym uproszczeniu - oczyścimy gaz ziemny z węglowodorów ciężkich, dwutlenku węgla oraz wody, to pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury (-161 °C) zmieni on swój stan skupienia na płynny. W wyniku tego procesu jego objętość zmniejszy się około 600 razy bez utraty zawartej w nim energii. Dzięki temu koszty transportu tej samej porcji energii są zdecydowanie niższe.
Ujarzmienie procesu skraplania gazu ziemnego dało nam zupełnie nowe możliwości, jeśli chodzi o magazynowanie i transportowanie tego surowca. LNG przewożone jest dziś kriogenicznymi cysternami samochodowymi, kolejowymi, a także specjalnymi statkami - nazywanymi gazowcami lub metanowcami.
Pierwszy komercyjny transport LNG drogą morską odbył się 1959 roku. Wówczas statek „The Methane Pioneer” wypłynął z Lake Charles w Luizjanie (USA) z ładunkiem m.in. skroplonego gazu ziemnego, aby dostarczyć go do Canvey Island w Wielkiej Brytanii. Na jego pokładzie znalazło się około 5 tys. ton paliwa. Dziś średniej wielkości gazowce, ot choćby takie, które dostarczają gaz do terminala LNG w Świnoujściu, są w stanie jednorazowo przewieźć ponad 90 tys. ton tego cennego surowca.
Transport i magazynowanie LNG daje możliwość dywersyfikacji źródeł i kierunków zaopatrzenia kraju w błękitne paliwo. Podczas gdy połączenie gazociągowe może skazywać odbiorców na jednego dostawcę, import LNG daje elastyczność. Terminale skraplające gaz ziemny działają już niemal na wszystkich kontynentach, przez co wachlarz producentów i dostawców znacząco się zwiększa.
Więcej o dywersyfikacji w dostawach gazu do Polski pisaliśmy tu >>>
Powstanie terminalu LNG w Świnoujściu pozwoliło na odbieranie skroplonego gazu ziemnego drogą morską z dowolnego kierunku na świecie. Dostawy kontraktuje i odbiera w terminalu Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo.
Terminal umożliwia rozładunek zamówionego przez PGNiG skroplonego gazu ziemnego z tankowca przy nabrzeżu rozładunkowym, składowanie procesowe w zbiornikach, regazyfikację - czyli przywrócenie do lotnego stanu skupienia - i wysyłkę bezpośrednio do krajowego systemu przesyłowego. Odbywa się tu również załadunek LNG na cysterny samochodowe, które dostarczają surowiec m.in. do stacji regazyfikacyjnych obsługujących tzw. sieci wyspowe.
Tego typu infrastruktura powstaje na terenie mniejszych ośrodków miejskich, czy wsi, których gazyfikacja nie była wcześniej możliwa, ponieważ są one oddalane od gazociągów przesyłowych. LNG, po dostarczeniu i regazyfikacji, trafia dzięki sieci wyspowej do gospodarstw domowych i lokalnych przedsiębiorstw. Dzięki temu zmniejsza się liczba „białych plam” na polskiej mapie gazowej.
Skroplony gaz ziemny znajduje też zastosowanie w przemyśle i transporcie. Gazem ziemnym napędzane są też silniki autobusów, ciężarówek i statków.
CNG - gaz, który się spręża
Ekologiczne, wydajne, nieropopochodne - to charakterystyka paliwa na miarę XXI wieku. Takim jest między innymi gaz ziemny. Aby jednak było możliwe zaprzęgnięcie do pracy tego "błękitnego rumaka", konieczne jest stworzenie dla niego odpowiednich fizyko-chemicznych warunków. Wykorzystanie gazu ziemnego np. w motoryzacji jest możliwe po wcześniejszym sprężeniu go do ciśnienia 200 barów, w celu uzyskania wymaganego zasięgu pojazdów nim zasilanych.
Obecnie w Polsce istnieje około 30 punktów tankowania CNG. Jednak, w ramach ustawy o elektromobilności i paliwach alternatywnych, planowane jest zwiększenie ich liczby. Do końca 2020 roku ma ich powstać około 100. Ograniczona liczba punktów tankowania nie stanowi jednak dużego problemu, samochody z zasilaniem CNG mogą bowiem jeździć także na benzynie lub oleju napędowym.
Popularyzacja CNG i pojawiające się na rynku kolejne modele pojazdów napędzanych tym paliwem powodują, że wzrasta liczba zwolenników takiego rozwiązania. Dla użytkowników liczy się ekonomika jazdy - średni koszt przejechania 100 km nie przekracza w tym przypadku 20 złotych. Ponadto sprężony gaz ziemny jest paliwem czystym. Samochody z instalacją CNG podczas spalania gazu emitują zdecydowanie mniej tlenków azotu, tlenków węgla oraz ciężkich węglowodorów, niż samochody napędzane paliwem konwencjonalnym.
Zaletą instalacji CNG jest również to, że nie są one zagrożone wybuchem. Gaz ziemny jest lżejszy od powietrza i szybko się ulatnia, co zmniejsza ryzyko zapłonu.
Te walory dostrzegają duże firmy transportowe czy korporacje autobusowe. Dość wspomnieć, że Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo, w ramach podpisanej z warszawskimi Zakładami Transportu Miejskiego 8-letniej umowy, dostarczy 22 mln m3 CNG do 54 przegubowych autobusów „Solaris”, które od 1 września tego roku jeżdżą po ulicach stolicy. W zeszłym roku PGNiG podpisało podobny kontrakt z MZA Warszawa na dostawę w ciągu 10 lat 54 mln m3 sprężonego gazu ziemnego.
Operatorzy komunikacji miejskiej są największymi odbiorcami CNG w Polsce. Około 85% wolumenu gazu w tej postaci PGNiG sprzedaje właśnie na potrzeby autobusowych flot. CNG jest paliwem, którym coraz częściej tankowane są też śmieciarki, samochody dostawcze czy taksówki. Dopiero w dalszej kolejności korzystają z tego paliwa klienci indywidualni.
LPG - odpad, który zrewolucjonizował motoryzację
Płynna mieszanka propanu i butanu jest bardzo popularnym paliwem. Użytkownicy prawdopodobnie nie zdają sobie sprawy z tego, że kiedyś ten gazowy duet uznawano za bezużyteczny. Jeszcze na początku XX wieku był on traktowany jak odpad uzyskiwany w procesie rafinacji ropy naftowej, który spalano w charakterystycznych pochodniach płonących przy rafineriach.
Zastosowanie dla tego paliwa znalazł Polak, młody chemik Marian Wieleżyński, który badał charakterystykę ropy. W 1907 roku opracował on technikę pozwalającą skroplić wypalany w rafineriach propan i butan. Naukowiec był również projektantem pierwszego rurociągu, którym skroplony gaz udało się przesłać. Rurociąg miał zaledwie 7 metrów długości.
Podobne badania prowadzono też w Stanach Zjednoczonych. Pionierem w tej dziedzinie był Walter Snelling, który w 1910 roku oddzielił składniki ciekłe od gazowych, odkrywając istnienie propanu. Chemik w 1912 roku uruchomił pierwszą, domową instalację propanową, później opatentował swój wynalazek.
LPG początkowo znajdował zastosowanie w gospodarstwach domowych, wykorzystywano go również jako paliwo do lamp lutowniczych czy cięcia metali. Natomiast pierwszy samochód napędzany tym paliwem wyjechał na drogi dopiero w 1928 roku.
Dziś propan-butan jest popularnym paliwem wykorzystywanym jako gaz opałowy w butlach (np. turystycznych), w zapalniczkach, ogrzewaczach tarasowych, czy jako czynnik chłodzący w lodówkach i zamrażarkach. Warto dodać, że LPG jest paliwem, którego stosowanie do napędzania silników samochodowych szczególnie upodobali sobie mieszkańcy Włoch, Korei Południowej, a także Polski.
Należy jednak pamiętać, że stosowanie LPG wiąże się z wieloma zagrożeniami. Rozszczelnienie lub nieprawidłowe używanie butli zawierających propan-butan jest częstą przyczyną wybuchów LPG w polskich domach. Media często informują w takiej sytuacji o wybuchu gazu, nie precyzując, że chodzi o wybuch butli zawierającej LPG.
Warto przypomnieć, że w budynkach, w których kuchenki gazowe lub podgrzewacze wody (tzw. junkersy) są podłączone do sieci gazowej, kategorycznie zabronione jest przez prawo używanie butli z gazem propan-butan.
Ograniczenia w korzystaniu z tego paliwa obejmują też motoryzację. Mieszanka propanu i butanu jest cięższa od powietrza i w przypadku wycieku z pojazdu opary gromadzą się przy podłożu, co w zamkniętych pomieszczeniach może grozić wybuchem. Dlatego samochody z silnikami napędzanymi LPG mają zakaz wjazdu do podziemnych garaży wielostanowiskowych, w których wentylacja nie jest przystosowana do odbierania takich oparów.
Paweł Kurek/PolskieRadio24.pl
