Сжиженный природный газ
Сжи́женный приро́дный газ (СПГ) — природный газ (преимущественно метан, CH4), искусственно сжиженный путём охлаждения до минус 160 °C для удобства хранения или транспортировки. Для хозяйственного применения преобразуется в газообразное состояние на специальных регазификационных терминалах.
СПГ рассматривается как приоритетная или важная технология импорта природного газа целым рядом стран, включая Францию, Бельгию, Испанию, Южную Корею и США. Самый крупный потребитель СПГ — это Япония, где практически 100 % потребностей газа покрывается импортом СПГ.
Физические и химические характеристики
СПГ представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотностью 0,41—0,5 кг/л в зависимости от температуры, давления, и содержания высших алканов (плотность чистого метана при температуре кипения — 0,41 кг/л, при повышении давления и понижении температуры плотность растет, примеси высших алканов также повышают плотность)[1][2]. Не токсичен. Температура кипения −158…−163 °C. Современный СПГ состоит на 85—95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот[3]. Нижняя граница теплоты сгорания — 50 116 кДж/кг, или 20 МДж/л. В процессе обработки природный газ очищают от воды, диоксида серы, диоксида углерода и т. п.[4]
Потребительские свойства
Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняется и не взрывается. На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро смешивается с воздухом. При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени. Для воспламенения необходимо иметь концентрацию газа в воздухе от 4,4 до 17 % (объемных). Если концентрация менее 4,4 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 17 %, то в смеси будет слишком мало кислорода. Для использования СПГ подвергается регазификации — испарению без присутствия воздуха.
Применение
Моторное топливо
Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водном[5], железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованных газодизельных двигателей[6] — до этого основной формой метанового топлива для транспорта всегда был компримированный (сжатый) природный газ (КПГ).
На судах СПГ как основной вид топлива используется как на грузовых, так и на пассажирских перевозках:
- первым грузовым судном стал контейнеровоз Isla Bella (спуск на воду 18 апреля 2015 года);
- первым пассажирским круизным лайнером на СПГ стал AIDAnova (спущен на воду 21 августа 2018 года)[7].
В России выпускается тепловоз ТЭМ19, работающий на СПГ[8][9]. В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ[10][11].
Разрабатываются ракетные двигатели, использующие в качестве топлива «СПГ + жидкий кислород» (данный вид двигателей имеет ряд преимуществ).
Способ получения
СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз[3][12]. Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5—12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень. Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия. Процесс сжижения, таким образом, требует значительного расхода энергии[13], до 25 % от её количества, содержащегося в сжиженном газе.
В процессе сжижения используются различные виды установок — дроссельные, турбодетандерные, турбинно-вихревые и пр.
Устройство завода по производству СПГ
Как правило, завод по сжижению природного газа состоит из:
- установки предварительной очистки и сжижения газа;
- технологических линий производства СПГ;
- резервуаров для хранения;
- оборудования для загрузки на танкеры;
- дополнительных служб для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения[14].
- Технология сжижения
Процессы сжижения больших заводов СПГ[15]:
- AP-C3MR — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
- AP-X — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
- AP-SMR (Single Mixed Refrigerant) — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
- Cascade — ConocoPhillips
- MFC (mixed fluid cascade) — Linde
- PRICO (SMR) — Black & Veatch
- DMR (Dual Mixed Refrigerant)
- Liquefin — Air Liquide
Способы хранения и транспортировки
Доставка СПГ — процесс, включающий в себя несколько стадий. Сначала происходит трансформация природного газа в СПГ на заводах по сжижению газа, которые обычно располагаются рядом с районами добычи природного газа. СПГ хранится в специальных криоцистернах, устроенных по принципу сосуда Дьюара. Транспортируется СПГ на специализированных морских судах — газовозах, оборудованных криоцистернами, а также на спецавтомобилях.
По прибытии газовозов сжиженный газ перекачивается в хранилище сжиженного природного газа на суше, либо в плавучие установки для хранения и ре-газификации СПГ.
При прибытии газовоза производится швартовка с хранилищем или плавучей установкой. После разгрузки - безопасное отсоединение.
При потреблении сжиженный газ подвергается ре-газификации, и подаётся в газораспределительную систему. Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по трубопроводам.[16]
Считается, что транспортировка газа в виде СПГ становится более экономичной по сравнению с трубопроводом на расстояниях более нескольких тысяч километров[17].
На январь 2022 года в мире насчитывается около 40 плавучих установок для хранения и ре-газификации газа[18].
Страны-производители
В 2018 году странами — лидерами по поставкам (чистый экспорт) сжиженного газа были (в млрд м³):[19]
- Катар — 104,8;
- Австралия — 91,8;
- Малайзия — 33,0;
- Нигерия — 27,8;
- США — 26,3;
- Россия — 24,9;
- Индонезия — 20,8;
- Тринидад и Тобаго — 16,8;
- Алжир — 16,6;
- Оман — 13,6;
- Папуа-Новая Гвинея — 9,5.
Производство СПГ в России
На сегодняшний день доля России на мировом рынке СПГ равна 6 % от общего объема[20]. Экспорт СПГ в 2018 году вырос на 70 %, составив почти 26 млрд м³.[21]
В России первый завод СПГ был построен в 2009 году, в рамках проекта Сахалин-2, в посёлке Пригородное на юге Сахалина. Завод был запущен 18 февраля 2009 года. Оператор строительства и проекта «Сахалин-2» — «Сахалин Энерджи Инвестмент Компани». По результатам работы в 2010 году завод вышел на проектную производственную мощность — 9,6 млн тонн СПГ (что эквивалентно 13 млрд м³ газообразного природного газа)[22]. Пущена уже третья очередь завода (? на декабрь 2020 года 3 очередь завода до сих пор не запущена).
Ямал СПГ: компанией «Новатэк» (владелец контрольного пакета акций), совместно с французской «Total» и китайской «CNPC», реализован проект завода по сжижению природного газа на полуострове Ямал.
Новые стратегии России в сфере СПГ
Новая тактика России поможет увеличить объемы производства сжиженного природного газа и включить процесс производства в систему развития газотранспортной системы (ГТС). Россия будет использовать весь потенциал ГТС благодаря новой стратегии по использованию сжиженного природного газа (СПГ).
Производство СПГ планируется включить в стратегию развития газотранспортной системы. Благодаря этому все мощности ГТС можно будет задействовать для производства СПГ (газоперерабатывающие заводы Балтийский СПГ, Амурский ГПЗ, Дальневосточный СПГ и Владивосток СПГ).
Это увеличит эффективность всей системы. Согласно российской стратегии по СПГ до 2035 года, «Роснефть» намерена построить три проекта мощностью до 95 миллионов тонн в год. Благодаря этому Россия станет одним из лидеров производства СПГ. Похожие проекты разрабатываются и в других компаниях, например, в «Новатэке».
Развитая структура ГТС исполнит роль транспорта для сети СПГ-заводов, которые удобно разместить в местах с готовой инфраструктурой и рабочей силой и высоким спросом на готовую продукцию. Ведется строительство СПГ-завода «Сахалин-1» мощностью 6,2 млн. т. в Де-Кастри в Хабаровском крае (первая очередь «Дальневосточного СПГ»). Его продукция будет востребована в Японии благодаря географической близости двух стран.
«Роснефть» планирует инвестировать три СПГ–проекта общей стоимостью не менее $100 млрд. (Дальневосточного СПГ, Кара СПГ, Арктик СПГ-2).
Реализация всех трех СПГ-проектов позволит стать России одним из крупнейших производителей СПГ в мире наравне с «большой тройкой» (Катар, Австралия и США).[23]
Страны-потребители
Основными импортёрами СПГ в 2017 году были (в млрд м³/год):[19]
- Япония — 113,9;
- Китай — 52,6;
- Республика Корея — 51,3;
- Индия — 25,7;
- Тайвань — 22,5;
- Испания — 16,6;
- Турция — 10,9;
- Франция — 19,8.
На 2014 год 29 стран импортировали СПГ[24].
За последние десять лет мировой спрос на СПГ увеличился вдвое, составив в 2016 году 258 млн тонн.[25]
Каталог регазификационных терминалов сжиженного природного газа.
Импорт СПГ в западную Европу
На территории Европы расположено около тридцати крупных регазификационных терминалов, суммарная мощность которых по состоянию на конец 2016 г. превышала 218 млрд м³ в эквиваленте природного газа. Однако в число крупнейших потребителей СПГ европейские страны не входят. Общий импорт СПГ в Европу в 2016 г. составил всего лишь 51 млрд м³ в эквиваленте (15,3 % мирового рынка этого продукта). При этом крупные поставки осуществлялись в Испанию (13,2 млрд м³), Великобританию (10,5 млрд м³), Францию (9,7 млрд м³).
Одна из причин низкой активности европейских стран на рынке СПГ — его высокая стоимость, другая причина — давно отлаженные трубопроводные поставки газа из России. В результате существующие регазификационные мощности не востребованы, терминалы работают с довольно низкой загрузкой. В 2016 г. загрузка мощностей терминалов колебалась от 19 % в Нидерландах и 20 % в Великобритании до 31 % в Бельгии и 37 % в Италии[26].
Польша планирует стать одним из газовых хабов Европы за счёт импорта СПГ, в основном из США и Катара. Импорт СПГ в Польше остается спорным, т. к. само государство на 50 % обеспечивает собственные энергетические нужды за счёт поставок трубопроводного газа из России. Польша - один из старейших покупателей российского газа, поставки не прерывались с 1944 года[27].
В октябре 2019 года глава немецкой энергетической компании «Uniper» Андреас Ширенбек оценил в перспективе дефицит газа на континенте, который может достичь 300 миллиардов кубометров в год. По его словам, нынешняя ситуация с СПГ на европейском рынке говорит об увеличении поставок, которые обеспечит в основном Россия. По его словам, альтернативных источников практически нет. Норвегия сделать это не в состоянии из-за истощения месторождений в Северном море, а Алжир снизил экспорт на 20 процентов и сдаёт позиции крупного европейского поставщика из-за повышения внутреннего спроса[28].
Главные экспортёры и импортёры
Экспортёр | Объём, млн. т | Примечание | Импортёр | Объём, млн. т | Примечание |
---|---|---|---|---|---|
Катар | 77,80 | 52,36 → Азия 23,52 → Европа 1,92 → Африка и Бл. Восток | Япония | 76,87 | 29,84 ← Австралия 9,35 ← Малайзия 8,34 ← Катар 6,34 ← Россия ... 3,64 ← США |
Австралия | 75,39 | 75,33 → Азия 0,06 → Африка и Бл. Восток | Китай | 61,68 | 28,16 ← Австралия 7,48 ← Малайзия 8,49 ← Катар 2,85 ← Россия ... 0,27 ← США |
США | 33,75 | 12,54 → Азия 12,72 → Европа 7,13 → Америка 1,37 → Африка и Бл. Восток | Юж. Корея | 40,14 | 11,12 ← Катар 7,59 ← Австралия 5,05 ← США ... 2,31 ← Россия |
Россия | 29,32 | 13,58 → Азия 15,07 → Европа ...6,6 → Великобритания ...4,7 → Италия 0,06 → Америка 0,61 → Африка и Бл. Восток | Индия | 23,98 | 9,74 ← Катар |
Малайзия | 26,21 | 26,21 → Азия | Тайвань | 16,66 | 4,67 ← Катар 4,39 ← Австралия |
Нигерия | 20,84 | Испания | 15,72 | ||
Индонезия | 15,47 | Франция | 15,57 | ||
Тринидад и Тобаго | 12,50 | Великобритания | 13,55 | ||
Алжир | 12,23 | Италия | 9,77 | ||
Оман | 10,26 | Турция | 9,37 | ||
Весь мир | 354,7 |
История
- 1912 год — построен первый экспериментальный завод, не использовался для коммерческих целей. В 1917 году в США был получен первый СПГ. Развитие трубопроводных систем доставки надолго отложило совершенствование этой технологии.
- 1941 год — в Кливленде (штат Огайо, США) впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.
- 1944 год — первая и самая серьёзная по сей день катастрофа, унёсшая 128 жизней. Основной причиной катастрофы послужил неправильный выбор металла для танков.
- 1959 год — осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию на модифицированном танкере времен Второй мировой войны. В этом же году газ был поставлен из США в Японию.
- 1964 год — построен завод в г. Арзев (Алжир); начались регулярные перевозки танкерами; начал работать первый терминал по регазификации во Франции.
- 1969 год — начало долгосрочных поставок из США в Японию — соглашения действуют более 40 лет.
- 1971 год — начались поставки из Ливии, завод в Марса-эль-Брега (сейчас Эль-Бурайка), в Испанию и Италию.
- 1972 год — производство СПГ началось в Брунее — завод в Лумуте.
- 1977 год — на рынок сжиженного природного газа вышла Индонезия.
- 1983 год — начато производство в Малайзии — объём поставок в Японию составил 8 млн тонн.
- 1989 год — началось производство в Австралии — объём 6 млн тонн в год.
- 1990-е — Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе — 22 млн тонн в год.
- 1997 год — Катар становится одним из экспортеров СПГ[30].
- 2009 год — запущен первый в России завод СПГ, порт Пригородное (Корсаков, Сахалинская область, проект «Сахалин-2»), объём резервуаров 200 тыс. м³.
Примечания
- (недоступная ссылка с 10-11-2016 [1931 день])Сжиженный природный газ Архивная копия от 31 августа 2009 на Wayback Machine
- http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=6
- Liquefied Natural Gas: Understanding the Basic Facts (англ.). US Department of Energy (DOE) Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory (August 2005). Дата обращения: 10 ноября 2016.
- Майорец М., Симонов К., 2013, с. 40.
- Природный газ на водном транспорте, 1986.
- Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: «Недра», 1986.
- Первый лайнер AIDA на сжиженном газе спущен на воду, CruiseRadar (22 августа 2018). Дата обращения 6 сентября 2018.
- Локомотив с американским сердцем.
- На МЖД испытали тепловоз на сжиженном газе Архивная копия от 17 мая 2014 на Wayback Machine
- Перспективы США: перевод грузового транспорта на природный газ (недоступная ссылка). Дата обращения: 16 мая 2014. Архивировано 17 мая 2014 года.
- Сжиженный природный газ (СПГ) как альтернатива нефти в транспортном секторе
- (недоступная ссылка с 10-11-2016 [1931 день])Сахалинский завод СПГ Архивировано 31 октября 2009 года.
- Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения - Техническая библиотека Neftegaz.RU . neftegaz.ru. Дата обращения: 5 ноября 2019.
- Майорец М., Симонов К., 2013, с. 46.
- Evaluation of LNG Technologies, University of Oklahoma 2008 Архивировано 29 декабря 2015 года.
- Liquefied Natural Gas (LNG) value chain.
- http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=4
- Терминалы СПГ в Турции работают на полную мощность . www.aa.com.tr. Дата обращения: 3 февраля 2022.
- BP Statistical Review of World Energy 2019
- ЦДУ ТЭК. Стратегия роста . ЦДУ ТЭК. ЦДУ ТЭК (15.05.2019).
- России удалось рекордно заработать на экспорте // Взгляд, 18 января 2019
- (недоступная ссылка с 10-11-2016 [1931 день])Проект «Сахалин-2» — последние достижения Архивная копия от 8 марта 2011 на Wayback Machine
- В СПГ-стратегию вписали возможные проекты «Роснефти» почти на 100 млн т . РБК. Дата обращения: 5 апреля 2021.
- Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 10 ноября 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
- — подставить прямую ссылку
- Сергей Кудияров. СПГ не пройдёт // Эксперт, № 35 (1041), 28 августа — 3 сентября 2017
- Минчичова В.С. Перспективы получения Польшей статуса нового газового хаба Европейского Союза // Экономика и предпринимательство. — 2020. — № 7 (120). — С. 114-117. — ISSN 1999-2300.
- Труба зовет: Европа потребовала больше газа из России . РИА Новости (20200224T0800+0300). Дата обращения: 25 марта 2020.
- GIIGNL Annual Report 2020 Edition Архивная копия от 28 апреля 2021 на Wayback Machine.
- Майорец М., Симонов К., 2013.
Литература
- Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: Издательство «НЕДРА», 1986.
- В. С. Вовк, А. И. Новиков, А. И. Глаголев, Ю. Н. Орлов, В. К. Бычков, Д. А. Удалов «Мировая индустрия и рынки сжиженного природного газа: прогнозное моделирование». — М.: Издательство «Газпром экспо», 2009
- Майорец М., Симонов К. Сжиженный газ — будущее мировой энергетики. — М.: Альпина Паблишер, 2013. — 360 с. — ISBN 978-5-9614-4403-2.
Ссылки
- Производство и экспорт СПГ в 2018 г. // Лента. Ру, 1 апреля 2019
- Мир на грани конца бума: от жидкого газа начали отказываться // РИА Новости, 23.02.2020
- СПГ выходит в море/// ГеоЭнергетика.ru, 02.07.2018