Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝ ΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΜΑ : ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ-ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΟΙΚΙΑΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ - ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝ ΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΜΑ : ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ-ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΟΙΚΙΑΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ - ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΣΤΕΡΙΑΝΟΣ ΑΣΤΕΡΙΟΣ ΣΥΡΡΟΣ ΧΡΗΣΤΟΣ Επιβλέπων καθηγητής : ΠΑΠΑΖΟΓΛΟΥ ΜΙΧΑΗΛ ΚΑΒΑΛΑ 2008

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφ. Πρόλογος Εισαγωγή 1. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Κανονικά μεγέθη 1.2 Ιδανικά και πραγματικά αέρια 1.3 Ο δείκτης WOBBE 2. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Προσδιορισμός της παροχής του αέρα 2.2 Μετρητές διαφορικής πίεσης 2.3 Μετρητές ταχύτητας 2.4 Ογκομετρικοί μετρητές 3. ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΚΑΙ ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Χρήσεις του φυσικού αερίου 3.2 Συμβολή του φυσικού αερίου στη βιομηχανία 3.3 Τεχνολογικές εξελίξεις στον χώρο του φυσικού αερίου 3.4 Η ρύπανση του περιβάλλοντος 3.5 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου 4. Η ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΟΝ ΟΙΚΙΑΚΟ ΤΟΜΕΑ Εισαγωγή 4.2 Πλεονεκτήματα χρήσης φυσικού αερίου στον οικιακό τομέα 4.3 Εφαρμογές του φυσικού αερίου και απαιτούμενος εξοπλισμός 4.4 Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας με την χρήση φυσικού αερίου 4.5 Συγκρίσεις συστημάτων 5. ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΣΩΛΗΝΩΣΕΩΝ ΣΕ ΚΤΗΡΙΑ Τεχνικές 5.2 Εγκατάσταση εξωτερικών σωληνώσεων 5.3 Εγκατάσταση εσωτερικών σωληνώσεων 5.4 Αγωγοί σύνδεσης συσκευών φυσικού αερίου 5.5 Συνδέσεις σωληνώσεων 5.6 Όργανα για εγκαταστάσεις φυσικού αερίου 5.7 Μετρητές αεριού 5.8 Σύστημα απομάκρυνσης των καυσαερίων 2

3 6. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΟΙΚΙΑΚΗΣ ΧΡΗΣΗΣ Επιτοίχιες μονάδες φυσικού αερίου 6.2 Επιτοίχιες συσκευές παροχής ζεστού νερού 6.3 Λέβητες αερίου 6.4 Συσκευές αερίου 7. ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗ Γενικά για την τηλεθέρμανση 7.2 Η ενέργεια στην Ελλάδα 7.3 Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού - θερμότητας 7.4 Η σκοπιμότητα ανάπτυξης συμπαραγωγής και δικτύων τηλεθέρμανσης 7.5 Βιωσιμότητα έργων τηλεθέρμανσης και συμπαραγωγής 7.6 Ορισμός της τηλεθέρμανσης 7.7 Δημοτική επιχείρησης τηλεθέρμανσης 7.8 Η τηλεθέρμανση και τα αποτελέσματα εφαρμογής της στην πόλη 7.9 Τηλεθέρμανση και ανάπτυξη παράλληλων δραστηριοτήτων 7.10 Τηλεθέρμανση και αριθμοί 7.11 Τιμολογιακή πολιτική 7.12 Οφέλη από την εφαρμογή της τηλεθέρμανσης 7.13 Μια εγκατάσταση τηλεθέρμανσης αποτελείται 7.14 Τα θετικά και τα αρνητικά της τηλεθέρμανσης 8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

4 Πρόλογος Το φυσικό αέριο στη χώρα μας εισήχθη σχετικά πρόσφατα, το 1997 σε σχέση με τις άλλες Ευρωπαϊκές χώρες, που το χρησιμοποιούν ευρέως εδώ και δεκαετίες. Οι χώρες προέλευσής του είναι η Αλγερία και η Ρωσία και ευελπιστούμε στο άμεσο μέλλον το φυσικό αέριο να καλύψει μεγάλο μέρος των ενεργειακών μας αναγκών υποκαθιστώντας σε μεγάλο ποσοστό το Πετρέλαιο και τον ηλεκτρισμό. Το κύριο συστατικό του Φυσικού Αερίου είναι το μεθάνιο (CH4) και αυτό που καθορίζει και τις θερμοφυσικές ιδιότητές του. Έχει μεγαλύτερη θερμογόνο δύναμη από το πετρέλαιο, είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και μπορεί εύκολα να αντικαταστήσει τον ηλεκτρισμό. Ήδη μπήκαμε ενεργά στη φάση χρησιμοποίησης του Φυσικού Αερίου στις μεγαλύτερες πόλεις της χώρας μας και η ανάπτυξη της τεχνολογίας, τεχνογνωσίας και ο ενεργειακός σχεδιασμός βρίσκονται σε φάση δημιουργική και αναπτυξιακή. Η συγκεκριμένη Πτυχιακή εργασία έχει στόχο να δώσει στον αναγνώστη τις βασικές αρχές της θερμοδυναμικής του Φυσικού Αερίου να γίνει κατανοητή η χρήση του και να περιγράφουν αναλυτικά τα πλεονεκτήματα και οι εφαρμογές του στο βιομηχανικό και οικιακό τομέα. Πιο συγκεκριμένα γίνεται μια εισαγωγή για τα χαρακτηριστικά του φυσικού αερίου, στο κεφάλαιο 1 γίνεται μια αναφορά στις ιδιότητες του φυσικού αερίου, στο κεφάλαιο 2 αναφερόμαστε στα συστήματα μέτρησης του φυσικού αερίου και στο κεφάλαιο 3 γνωρίζουμε τι επιπτώσεις έχει το φυσικό αέριο στο περιβάλλον. Στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το φυσικό αέριο στον οικιακό τομέα, ενώ στο κεφάλαιο 5 γίνεται μια αναφορά στις τεχνικές για μια εγκατάσταση του φυσικού αερίου σε κτήρια, στο κεφάλαιο 6 αναφερόμαστε και παρουσιάζουμε συνοπτικά συσκευές οι οποίες χρησιμοποιούν φυσικό αέριο και τέλος στο κεφάλαιο 7 κάνουμε μια αναφορά για την τηλεθέρμανση για τα θετικά καθώς και για τα αρνητικά που μπορεί να έχει η τηλεθέρμανση στην χώρα μας

5 Εισαγωγή Α. Το καύσιμο του Μέλλοντος - Φυσικό Αέριο Στην Αμερική έγιναν οι πρώτες προσπάθειες να χρησιμοποιήσουν το Φυσικό Αέριο ως ενεργειακή πηγή στις αρχές του 20ου αιώνα με απλούς υποτυπώδεις αγωγούς μεταφοράς του από τις γεωτρήσεις. Η ενεργειακή κρίση στην δεκαετία του 70 ενίσχυση την θέση του Φ.Α σε σχέση με την εξάρτηση της οικονομίας από το πετρέλαιο. Έτσι κατά την περίοδο τριπλασιάστηκε η κατανάλωση του και από τότε η ζήτηση και κατανάλωση αυξάνει συνεχώς. Τα μεγαλύτερα αποθέματα Φ.Α βρίσκονται στις χώρες της Κασπίας, τη Ρωσία, τη Βενεζουέλα, Αλγερία, Νιγηρία. Σε σύγκριση με το Πετρέλαιο υπάρχουν μεγαλύτερα και περισσότερα αποθέματα Φ.Α και είναι ασφαλέστερη η μεταφορά του για την εξυπηρέτηση της παγκόσμιας κατανάλωσης ασφαλέστερη. Επομένως το να επιλέγει κανείς το Φ.Α για τις ενεργειακές του ανάγκες αποτελεί την ασφαλέστερη στρατηγική επιλογής. Η εκτεταμένη ρύπανση του περιβάλλοντος από τους ρύπους των συμβατικών καυσίμων καθιέρωσε το Φ.Α ως επιλογή που συνδυάζει την οικονομική ανάπτυξη με την προστασία του περιβάλλοντος που είναι επιτακτική ανάγκη του σύγχρονου κόσμου. Ως εκ τούτου η ζήτηση και η εφαρμογή του Φ.Α θα είναι μοχλός ανάπτυξης των οικονομιών των χωρών με συγχρόνως περιβαλλοντική προστασία του Πλανήτη. Λόγω της σύστασης του, θεωρείται οικολογικό καύσιμο γιατί οι ρύποι που εκλύονται κατά την καύση του είναι σημαντικά πιο μειωμένοι από τα άλλα καύσιμα και οι μελέτες δείχνουν ότι ενώ παγκοσμίως χρησιμοποιείται κατά 22.5 % ως καύσιμο ευθύνεται μόνο για το 16% των εκπομπών CO2 από CO πετρέλαιο και κατά 50% λιγότερο από τον άνθρακα. Τούτο έχει μεγάλη σημασία για το περιβάλλον διότι το CO2 ευθύνεται κατά πολύ για το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Το δε CO που εκπέμπει ως ρύπους από το Φ.Α είναι 2 φορές λιγότερο και φορές λιγότερο το SO2 από το μαζούτ. Η δε εκπομπή CO και SO2 είναι μειωμένη σε σχέση με το ντίζελ 2,3 φορές και 733 αντίστοιχα. Η εκπομπή αιθάλης και αιωρούμενων σωματιδίων είναι πολύ μειωμένη διότι η καύση του Φ.Α είναι καθαρή. Επίσης η δημιουργία όξινης βροχής που είναι επιβλαβής για τους 5

6 βιότοπους. Ακόμα ένα πλεονέκτημα είναι η εξοικονόμηση ενέργειας έως 30% γιατί η απόδοση του είναι υψηλότερη Για να γίνει εισαγωγή και αξιοποίηση του Φ.Α θα πρέπει να υπάρχουν και οι κατάλληλες προϋποθέσεις και υποδομές για την μεταφορά, αποθήκευση, και διάθεσή του. Το Ελληνικό σύστημα διάθεσης περιλαμβάνει : 1. Τον κύριο αγωγό, μήκους 511 ^.π ο υ εκτείνεται από τα βόρεια σύνορα μέχρι την Αττική και με παράπλευρους κλάδους μήκους 400 km. 2. Τον τερματικό Σταθμό του Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου LNG στον κόλπο των Μεγάρων. 3. Τα δίκτυα διανομής Φυσικού Αερίου στις πόλεις με συνολικό μήκος περίπου 6500 km. Η Ελλάδα προμηθεύεται Φ.Α από δύο διαφορετικές χώρες την Ρωσία και την Αλγερία. Από τη Ρωσία το Φ.Α έρχεται μέσω αγωγού ενώ από την Αλγερία με δεξαμενόπλοια σε υγροποιημένη μορφή. Β. Χαρακτηριστικά του Φυσικού Αερίου. Υδρογονάνθρακες : Υδρογονάνθρακες είναι ενώσεις του άνθρακα και του υδρογόνου (HC) οξειδώνονται πολύ γρήγορα δηλαδή να καίγονται παράγοντας θερμότητα. Δημιουργούνται με μια διαδικασία που γίνεται μετασχηματισμός \ αποσύνθεση ζωικών και φυτικών υλών που είναι εγκλωβισμένες σε ιζηματογενή πετρώματα. Το πέτρωμα από το οποίο προέρχεται ο φυσικός υδρογονάνθρακας ονομάζεται «μητρικό πέτρωμα.>>. Τις πιο πολλές φορές το πέτρωμα αυτό είναι αργιλώδες και σπανίως ασβεστώδες.οι υδρογονάνθρακες έχουν την τάση να θέλουν να μεταναστέψουν από το μητρικό πέτρωμα προς την επιφάνεια λόγω θερμικών διεργασιών και πιέσεων που αναπτύσσονται στο υπέδαφος και εξ αιτίας της επίδρασης των υπόγειων υδάτων και των τεκτονικών φαινομένων. 6

7 Οι υδρογονάνθρακες κατά την πορεία τους προς την επιφάνεια συναντούν πορώδη πετρώματα π.χ άμμο, ψαμμόλιθο που είναι ιδανικά στο να τα συγκροτούν.πάνω από τα πορώδη πετρώματα υπάρχει ένα μη διαπερατό πέτρωμα π.χ αργιλώδες ίζημα που ονομάζεται «πέτρωμα κάλυψης>> και που εμποδίζει την διοχέτευσή του παρά πάνω και έτσι συγκρατούνται στο πορώδες πέτρωμα που ονομάζεται «πέτρωμα αποθήκευσης» Οι φυσικοί υδρογονάνθρακες διακρίνονται : 1. στους υγρούς που είναι το αργό πετρέλαιο από το οποίο παράγονται με απόσταξη τα υγρά καύσιμα πετρέλαιο, μαζούτ, βενζίνη κ.λ.π η άσφαλτος και το υγροποιημένο Φ.Α. (LPG). 2. στούς αέριους που είναι το φυσικό αέριο που ουσιαστικά αποτελείται από Μεθάνιο(ΟΗ4) το οποίο κατά κανόνα διανέμεται στα αστικά δίκτυα χωρίς επεξεργασία και μπορεί εύκολα να αντικαταστήσει το αέριο πόλης (π.χ φωταέριο) που παράγεται από λιγνίτη, τύρφη, ορυκτό άνθρακα και τέλος 3. στους στερεούς που δεν θα μας απασχολήσουν γιατί η χρήση τους δεν έχει σχέση με τους αέριους υδρογονάνθρακες. Φυσικές ιδιότητες Φυσικού Αερίου- Μεθανίου Οι φυσικές ιδιότητες του Φ.Α εξαρτώνται από τη σύσταση του και από την περιεκτικότητά του στις συστατικές του χημικές ενώσεις. Προσδιορίζονται δε με μαθηματικούς υπολογισμούς που βασίζονται σε εργαστηριακές αναλύσεις. 7

8 α. Η μέτρηση του όγκου του Για το φυσικό αέριο χρησιμοποιούνται κατά κανόνα δύο διαφορετικές μονάδες μέτρησης του όγκου του. Το Κανονικό κυβικό μέτρο ο ) είναι μονάδα μέτρησης του φυσικού αερίου σε ο συνθήκες Οο C και 1013 mbar.το Πρότυπο κυβικό μέτρο (stm ) είναι μονάδα μέτρησης όγκου του φυσικού αερίου σε συνθήκες 15 C και 1013 mbar. β. Η θερμογόνος δύναμη Η ανώτερη και κατώτερη θερμογόνος δύναμη μπορεί να υπολογιστεί θεωρητικά όταν είναι γνωστή σύνθεση του αερίου που πρόκειται να εξεταστεί. Ο προσδιορισμός και η μέτρηση της ανώτερης και κατώτερης θερμογόνου δύναμης μπορεί να γίνει στο εργαστήριο με τη βοήθεια ειδικών οργάνων των «θερμιδόμετρων >> που έχουν την δυνατότητα να μετρήσουν την θερμότητα που μεταβιβάζεται σε ένα αγωγό θερμότητας (εδώ στο νερό) κατά την καύση της μονάδας όγκου του αερίου που έχουμε για εξέταση. Είναι η ποσότητα θερμότητας που παράγεται με την τέλεια καύση σε συνθήκες σταθερής πίεσης ενός m του αερίου όταν τα προϊόντα της καύσης αναχθούν στην αρχική θερμοκρασία. Πιο ειδικά έχουμε δύο τύπους θερμογόνου δύναμης. i. Την ανώτερη θερμογόνο δύναμη (Ηο) Η Α.Θ.Δ είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση ανά μονάδα μάζας του καυσίμου που εξετάζουμε όταν η θερμοκρασία των καυσαερίων που παράγονται φτάσει στους 25 C, και οι υδρατμοί που παράγονται υγροποιούνται απελευθερώνοντας έτσι τη θερμότητα συμπύκνωσής τους. Μονάδα μέτρησης της είναι : J / Nm3 8

9 ii. Την κατώτερη θερμογόνο δύναμη ( Hu) Η Κ.Θ.Δ είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση ανά μονάδα μάζας του καυσίμου με την υποθετική προϋπόθεση ότι τα καυσαέρια φτάνουν στους 25 C αλλά οι υδρατμοί δεν υγροποιούνται και έτσι κρατούν δεσμευμένη την ενέργεια συμπύκνωσης τους. Και για αυτό είναι Κ.Θ.Δ < Α.Θ.Δ. Σχήμα 1 Κατώτερη θερμογόνος δύναμη ορισμένων καυσίμων Το Φυσικό Αέριο ονομάζεται πολλές φορές χάριν συντομίας Μεθάνιο διότι ο υδρογονάνθρακας αυτός αποτελεί συχνά το κύριο συστατικό του. Το Φ.Α που εισάγεται στη χώρα μας σε περιεκτικότητα σε Μεθάνιο και στα υπόλοιπα συστατικά του είναι σε ανεκτά όρια χωρίς να δημιουργούνται προβλήματα κατά την κατανάλωσή του διότι ποικίλει από κοίτασμα σε κοίτασμα. 9

10 Το ΦΑ είναι ένωση, άχρωμη, μη τοξική. Κατά την καύση του παράγονται ουσιαστικά μόνο υδρατμοί και CO2 λόγω της καθαρότητας του και για τούτο μεταξύ των ορυκτών καυσίμων είναι η καθαρότερη και λιγότερο ρυπογόνος πηγή. Χημικές ιδιότητες του φυσικού αερίου Οι χημικές ιδιότητες του Φ.Α. που γίνονται με τη μέθοδο της χρωματογραφικής ανάλυσης καθορίζουν την σύνθεσή του. Αυτό που φτάνει στην Ελλάδα έχει ελάχιστη περιεκτικότητα σε Μεθάνιο (CH4) δηλαδή 85%. Τα υπόλοιπα συστατικά του είναι το αιθάνιο (C2H6), το Βουτάνιο (C4H10), το προπάνιο (C3H8) το πεντάνιο (C5H12), το άζωτο, το διοξείδιο του άνθρακα κλπ. Το ΦΑ είναι μείγμα κορεσμένων αλειφατικών υδρογονανθράκων που κοινά ονομάζονται παραφίνες. Ο άνθρακας είναι τετρασθενής και όταν συνδέεται με άλλα 4 άτομα (C και Η2) τότε ονομάζεται κορεσμένος ο υδρογονάνθρακας. Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες έχουν χημικό τύπο : Cy H2y + 2. Το μεθάνιο είναι το πρώτο μέλος αυτής της σειράς των υδρογονανθράκων CH4 και ακολουθούν σύμφωνα με την αύξουσα τιμή του ν το αιθάνιο (C2H4), το προπάνιο (C3H8) κ.λ.π. Στις παραφίνες με αριθμό ατόμων C μεγαλύτερο ή ίσο με του 4 έχουμε το φαινόμενο της ισομέριας. Δηλαδή έχουμε ενώσεις με ίδιο μοριακό τύπο αλλά διαφορετική δομή και όσο αυξάνεται η τιμή του ν τόσο αυξάνεται και ο αριθμός των ισομερών. Γ. Διάκριση αερίων Όλα τα αέρια είναι μίγματα καυσίμων και αδρανών (μη καυσίμων) αερίων. Τα διακρίναμε ανέκαθεν είτε από την προέλευσή τους είτε από τον σκοπό χρήσης τους, είτε από τις ιδιότητες τους. 10

11 Παλαιότερα το DIN 1340(9,75)πρότεινε διάκριση με βάση την περιοχή που βρίσκεται η ανώτερη θερμογόνος δύναμη τους όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα ΟΜΑΔΑ Ανώτερη θερμογόνος Κύρια συστατικά Παράδειγμα Δύναμη Kcal/m3 MJ/ m3 1 > 2400 <10 N2,CO,H2 Αέριο υψικαμίνων CO,H2,CH4,N2 Αέριο πόλεως CH4,Cn,Hm Φυσικό Αέριο 4 <14300 >60 C nhm Προπάνιο Πίνακας 1 Διάκριση αερίων Υπήρχαν όμως και άλλες διακρίσεις όπως : 3 3 Πτωχά ή ασθενή αέρια με Ηο < 9 MJ/m =2150 kcal/m Μέσα αέρια με Ηο = 9 MJ/m3 =2150 kcal/ m3 έως 3600 kcal/m3 Ισχυρά αέρια με Ηο = 15 MJ/m =3600 kcal/ m ως 5500 kcal/m Πλούσια αέρια με Ηο = 23 MJ/m3 =5500 kcal/m3 Μια τέτοια διάκριση μας δίνει την εικόνα για την περιεκτικότητα σε Η2 και την πυκνότητα.η διάκριση με βάση την προέλευση όπως π.χ αερίου υψικαμίνου υδαταερίου δεν δίνει σαφή εικόνα των χαρακτηριστικών που έχουν ενδιαφέρον για τη χρήση αερίων. Σήμερα διακρίνουμε τα αέρια σε τρεις οικογένειες γιατί συνδέουν κατά κάποιο τρόπο την προέλευση με τις ιδιότητες που έχουν ενδιαφέρον για τη χρήση Ο DVGW είναι ο Γερμανικός σύνδεσμος για τα αέρια και ύδατα και κατά τον DVGW-Aibeitsbatt G 260 τα αέρια διακρίνονται σε τρεις οικογένειες και ανάλογα σε δύο ομάδες όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα 2. 11

12 Διεθνείς όροι και συμβολισμοί που έχουν καθιερωθεί διεθνώς είναι : - Cryogenetics αέρια που υγροποιούνται σε θερμοκρασίες κάτω από 150 C - L.N.G.(Liquified natural gas)φυσικό αέριο υγροποιημένο με ψύξη. - L.P.G (Liquified petroleum gas) υγροποιημένο πετρελαϊκό αέριο π.χ βουτάνιο ή προπάνιο. - S.N.G (Substitute or synthetic natural gas) συνθετικό αέριο ή υποκατάστατο οικογένεια Σύμβολο Είδος αερίου ομάδα 1 S Αέριο πόλεως τηλαέριο Α. Αέριο πόλεως Β. Αέριο κοκερίας τηλαέριο 2 N Φυσικό αέριο L.πτωχό Φ.Α Κπλούσιο Φ.Α 3 F υγραέριο Προπάνιο,βουτάνιο Μείγμα αυτών Πίνακας 2. Οικογένειες αερίων Πρέπει να επισημάνουμε ότι κανονισμοί προτείνουν όρια για τις διάφορες προσμείξεις των αερίων π.χ για το συνολικό ποσοστό του S έχουν τεθεί τα όρια για μεν την πρώτη οικογένεια τα 200mg/m για δε τη δεύτερη τα 150mg/m ενώ και για τις δύο οικογένειες η περιεκτικότητα σε Ο2 δεν επιτρέπεται να είναι πάνω από 3% κατ όγκον. Όρια που τίθενται και για τις άλλες προσμίξεις όπως για τους υδρατμούς, τη γλυκόζη, το μονοξείδιο του άνθρακα, τα οξείδια του αζώτου, την αμμωνία, το υδροκυάνιο κ.λ.π. Ο επόμενος πίνακας μας δίνει περισσότερα στοιχεία για τις οικογένειες 1 και 2 που περιλαμβάνει και στοιχεία για μίγματα υδρογονανθράκων και αέρα κυρίως υγραερίου και αέρα και φυσικού αερίου και αέρα. 12

13 Είδος αερίου σύμβολο Κύρια συστατικά κατά DIN 51622(11,73) Προπάνιο C3H8 95%κατά μάζα (C3H8+C3H6) περισσότερο C3H8 Βουτάνιο C4H10 95% κατά μάζα (C4H10+C4H8) περισσότερο C4H10 Μίγμα αυτών C3H8 + C4H10 Μαx 60% κατά μάζα υδρογονάνθρακες C4H10 Πίεση προ των συσκευών pe =50 mbar Πίνακας 3. Στοιχεία για την οικογένεια 3 κατά DVGW-G260 Επίσης στον πίνακα 3 περιλαμβάνονται στοιχεία για την οικογένεια 3 συνήθως τα μίγματα αποτελούνται από 70-90% κατ όγκο από προπάνιο C3H8 και 10% κατ όγκο από βουτάνιο C4H10. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες το βουτάνιο δυσχεραίνει την εξάτμιση για αυτό πρέπει να προσμιγνίεται σε μικρές αναλογίες. 13

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 1.1 Κανονικά μεγέθη Κανονική κατάσταση Συμφωνήθηκε να υπάρχει κάποια κανονική κατάσταση στην οποία θα αναφέρονται όλοι. Αυτή είναι η θερμοκρασία 0 C (273,15Κ) και απόλυτη πίεση 1,01325bar. Σε ορισμένες χώρες αντί των 0 C προτιμούν ακόμη τους 150 C (288,15Κ) ενώ σε ειδικές περιπτώσεις όπου υπάρχουν χημικές αντιδράσεις χρησιμοποιείται σαν χημική κατάσταση αναγωγής οι 25 C και 1,01325bar Μοριακή μάζα Συνηθίζεται να χρησιμοποιείται η μάζα m για τη μέτρηση της ποσότητας μιας ύλης. Στα αέρια η μέτρηση της ποσότητας ύλης n μπορεί να καθορίσει την ποσότητα μορίων που έχουν καθοριστεί από την σταθερά του Loschmindt Να = 6,0022*10 26kmol η μάζα που περιέχεται σε 1kmol είναι η μοριακή μάζα Μ Μοριακός όγκος. Στα αέρια πολύ συχνά χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των ποσοτήτων ο κανονικός όγκος Υη. Πρόκειται για τον όγκο που καταλαμβάνει ένα αέριο στην κανονική του κατάσταση. Σύμφωνα με τον νόμο του Avoganto όλα τα αέρια σε ίσους όγκους κάτω από τις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας περιέχουν τον ίδιο όγκο που λέγεται μοριακός όγκος. Για την κανονική φυσική κατάσταση προκύπτει ο μοριακός κανονικός όγκος Vmn Vmn = m3/kmol = 22.4 m3/kmol (1.1) 14

15 Επίσης για τα πραγματικά αέρια υπάρχει και μια απομάκρυνση όπως είναι : Vmn(H2) = 22.43m3/kmol, Vmn(CH) = 22.36m3/kmol (1.2) Η μάζα m η ποσότητα της ύλης της n και ο κανονικός όγκος Vn συνδέονται με τις σχέσεις. M = n*m (1.3) Vn = n* Vmn (1.4) M = Pn*Vn (1.5) όπου pn η πυκνότητα του αερίου σε κανονική κατάσταση με μονάδες kg/m Πυκνότητα και ειδικός όγκος Από τις τρεις παραπάνω σχέσεις προκύπτει ότι : Pn = m/vn = (v*m)/(n*vmn) = M/Vnm Σύμφωνα με την παραπάνω σχέση μπορούμε να υπολογίσουμε την πυκνότητα η όποια βρίσκεται στην κανονική κατάσταση από την μοριακή μάζα Απόλυτη πίεση Την πίεση των αερίων την μετράμε με τα μανόμετρα ή τα πιεσόμετρα σε σχέση με την ατμοσφαιρική πίεση PatmΤότε η απόλυτη πίεση θα ισούται με : Pαπ _ P atm+ P μαν 1.2 Ιδανικά και πραγματικά αέρια Ιδανικό θεωρείται ένα αέριο που ακολουθεί ακριβώς σε όλες τις πιέσεις την θερμική καταστατική εξίσωση P*u=R*T όπου : P = η απόλυτη πίεση σε bar U = ο αντίστοιχος ειδικός όγκος μάζας 1 kg σε m3 / kg 15

16 R = η σταθερά του αερίου ίση με kj/kmol.k T = η θερμοκρασία δε Κ Σχήμα 1.1. Μεταβολή του συντελεστή συμπιεστότητας Κ σε συνάρτηση με την πίεση Στα δίκτυα μεταφοράς του φυσικού αερίου σε υπόγειους αγωγούς που έχει θερμοκρασία της τάξης των 12οC και πιέσεις μέχρι 70 bar μπορούμε να υπολογίσουμε πρόχειρα και να χρησιμοποιήσουμε τιμές που προκύπτουν με τα δεδομένα Gerbe. > Για το φυσικό αέριο ^ - ( P absmsobar) > Για το αέριο πόλης Κ= 1+(Pabs/6200bar) 16

17 Ειδικά για το φυσικό αέριο που προέρχεται από τη Ρωσία η τιμή του συντελεστή Κ φαίνεται στον παρακάτω πίνακα P ( bar ) K P ( bar ) K P ( bar ) K Πίνακας 1.1 Συντελεστής συμπιεστότητας Κ Ρωσικού αερίου 1.3 Ο δείκτης WOBBE Ο δείκτης WOBBE W που συνδέεται με τη θερμογόνο δύναμη του αερίου και διαφοροποιείται σε ανώτερο και κατώτερο αντίστοιχα με την Α.Θ.Δ και Κ.Θ.Δ και είναι ένα μέτρο για την εισροή ενέργειας σε καυστήρες που κατ εξοχήν είναι εξαρτήματα που επιτρέπουν την μετατροπή της χημικής ενέργειας σε θερμική. Ο δείκτης WOBBE ισούται με W=ΦΒ/Vair Όπου : > ΦΒ = Η ροη ενέργειας που εξέρχεται από το ακροφίσιο του καυστήρα και εκφράζεται με την παροχή μάζας του αερίου ν Β και μετριέται σε Watt και > Vair = η παροχή όγκου του αέρα η όποια κάτω από ευνοϊκές συνθήκες θα βγαίνει από το στόμιο του καυστήρα. Η μεταβολή της πίεσης συνηθίζεται να είναι περιορισμένη δηλαδή να είναι αναγκαία αν αλλάζει η σύνθεση του καύσιμου, που σημαίνει και αλλαγές στην παροχή του αέρα καύσης. Μεταβολή της πίεσης συμβαίνει κατά κανόνα στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις σε αντίθεση με την οικιακή χρήση όπου έχουμε σταθερότητα πίεσης. 17

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 2.1 Προσδιορισμός της παροχής του αερίου Ο προσδιορισμός της παροχής ενός αερίου είναι η μέτρηση της ποσότητας (κατά όγκο ή κατά μάζα) που κυκλοφορεί σε ένα αγωγό στη μονάδα του χρόνου έχει μεγάλη σημασία τόσο για τεχνικούς όσο και για οικονομικούς λόγους.και λόγω της μεγάλης του σημασίας κατασκευάστηκαν πολλές συσκευές και συστήματα με διαφορετικό τρόπο λειτουργίας αλλά εξυπηρετώντας τον ίδιο σκοπό που είναι να υπάρχουν τα πλέον κατάλληλα και έγκυρα όργανα ακριβείας για να γίνονται οι μετρήσεις. Οι πιο διαδεδομένες σήμερα συσκευές για τη μέτρηση παροχής του φυσικού αερίου κατατάσσονται σε τρεις κατηγορίες. - μετρητές διαφορικής πίεσης - μετρητές ταχύτητας - ογκομετρικοί μετρητές 2.2 Μετρητές διαφορικής πίεσης Οι μετρητές διαφορικής πίεσης διακρίνονται σε δύο τύπου : Στους μετρητές Venturi και Στους μετρητές μεταβλητού στομίου. Στους μετρητές Venturi η παροχή του αερίου προκύπτει από την εύρεση της διαφορικής πίεσης που αναπτύσσεται σε μια στραγγαλιστική διάταξη που τοποθετείται στο κατάλληλο σημείο του αγωγού μέσα από τον οποίο αγωγό περνά το αέριο. Αυτά τα όργανα χρησιμοποιούνται συνήθως για να μετρώντας μεγάλες παροχές όπως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις και έχουν την δυνατότητα να δείχνουν και να καταγράφουν την στιγμιαία παροχή. Οι μετρήσεις αυτές αποτυπώνονται και καταγράφονται σε διαγραμματικό χαρτί ή ακόμη έχουν την δυνατότητα να δίνουν και αθροιστικά, συγκεντρωτικά αποτελέσματα. 18

19 Στους μετρητές μεταβλητού στομίου η λειτουργία τους βασίζεται στην αρχή της ίδιας λειτουργίας με τους μετρητές Venturi και είναι κοινά γνωστοί ως ροόμετρα. Η διαφορά τους όμως έγκειται στη διατομή της εξόδου της στραγγαλιστικής διάταξης. Ενώ στους μετρητές Venturi η διατομή είναι σταθερή η διαφορική πίεση μεταβάλλεται ανάλογά με την ταχύτητα δηλαδή ανάλογα με την παροχή. Αντίθετα στα ροόμετρα η διαφορική πίεση πάνω και κάτω από τον πλωτό δείκτη παραμένει σταθερή ενώ μεταβάλλεται η διατομή εξόδου. Επομένως η τιμή της παροχής είναι ανάλογη προς την ίδια τη διατομή. 2.3 Οι μετρητές ταχύτητας Με τους μετρητές ταχύτητας προσδιορίζεται η παροχή του ρευστού που περνά μέσα από ένα αγωγό μέσω της ταχύτητας του. Πραγματικά όταν έχουμε δεδομένο το εμβαδόν της διατομής της διέλευσης του με τη μέτρηση της ταχύτητας μπορούμε να υπολογίσουμε την παροχή σύμφωνα με τους παρά κάτω τύπους όπου : ο Q = η παροχή του ρευστού σε m /sec Α = το εμβαδόν διέλευσης σε m2 V = η ταχύτητα του ρευστού σε m/sec Q = A*V Q = A*V *3600 Ο σωλήνας Pilot είναι ο πιο απλός τύπος μετρητή ταχύτητας που μπορούμε να έχουμε την άμεση μέτρηση της παροχής με το να προσδιορίζουμε την δυναμική πίεση και επομένως την ταχύτητα του διερχόμενου ρευστού από τον αγωγό. Ο πλέον διαδεδομένος και γνωστός τύπος μετρητή της ταχύτητας είναι ο μετρητής με στρόβιλο ή φτερωτή. Αυτή η συσκευή αποδείχτηκε ότι είναι περισσότερη ακριβής από τον σωλήνα Pilot και επί πλέον επιτρέπει την μέτρηση της παροχής απευθείας μέσω μιας διάταξης αθροιστικής. Σε αυτούς τους μετρητές το ρευστό διέρχεται μέσα από τα πτερύγια ενός 19

20 στροβίλου και μεταδίδει μια διαδεδομένη ταχύτητα που είναι ευθέως ανάλογη προς την ταχύτητα του αερίου και άρα προς την παροχή. Ένας κατάλληλος μηχανισμός μεταδίδει την κίνηση του άξονα του στροβίλου σε έναν αθροιστή που μας δείχνει και τον όγκο του αερίου που παρέχει Σχήμα 2.1 Μετρητής ταχύτητας 20

21 2.4 Ογκομετρικοί μετρητές. Οι ογκομετρικοί μετρητές χρησιμοποιούνται σε μικρές και μεσαίες καταναλώσεις και αντίθετα με τους μετρητές που είδαμε μέχρι τώρα μας επιτρέπουν να μετρήσουμε άμεσα τον όγκο του αερίου που κυκλοφορεί στον αγωγό αλλά δεν μας επιτρέπει να μετρήσουμε την στιγμιαία παροχή άμεσα. Και πραγματικά το αέριο που διέρχεται από τον μετρητή καταλαμβάνει ορισμένο όγκο σταθερό και μεταδίδει την κίνηση μέσα από κατάλληλους μηχανισμούς σε μια διάταξη που δείχνει την ένδειξη του αερίου που καταναλώθηκε. Οι ογκομετρικοί αυτοί μετρητές διακρίνονται ανάλογα με τα τεχνολογικά και λειτουργικά τους γνωρίσματα : 1. σε υδραυλικούς μετρητές 2. σε μετρητές ελαίου 3. σε μετρητές διαφράγματος και 4. σε μετρητές με συμπλεκόμενους στροφείς. Οι δύο πρώτοι τύποι μετρητών δεν χρησιμοποιούνται πλέον και για αυτό θα αναφερθούμε μόνο στην περιγραφή των μετρητών διαφράγματος και στους μετρητές με συμπλεκόμενους στροφείς. Οι μετρητές διαφράγματος αποτελούνται από δύο κιβώτια με μεταλλικά τοιχώματα που ονομάζονται κιβώτια διαφράγματος. Σε αυτόν τον τύπο ανήκουν οι κλασσικοί οικιακοί μετρητές. Ειδικότερα το κάθε κιβώτιο διαιρείται δε δύο χώρους μέτρησης από ένα στεγανό διάφραγμα που είναι μια εύκαμπτη μεμβράνη δερμάτινη και προστατεύεται από δύο μεταλλικές πλάκες άκαμπτες. Με τον σωλήνα εισόδου του αερίου στον μετρητή ο ένας από τους χώρους μέτρησης του διαφράγματος κάθε κιβωτίου μπαίνει σε λειτουργία μέσω του «συρταριού διανομής >> ενώ ο άλλος χώρος με τον σωλήνα εξόδου του αερίου από τον μετρητή. Έτσι όταν γίνεται η είσοδος του αερίου και με την επίδραση της πιέσεώς του το διάφραγμα μετατοπίζεται έτσι ώστε να αδειάζει ο ένας χώρος του κιβωτίου και να γεμίζει ο άλλος. Όταν το διάφραγμα φτάσει στο τέλος της διαδρομής του τα όργανα διανομής ενεργούν ώστε αντιστρέφεται η κίνηση του. 21

22 Οι μετρητές με συμπλεκόμενους στροφείς έχουν ένδειξη εφαρμογής όσο σε αστικές όσο και σε βιομηχανικές χρήσεις. Κατασκευάζονται λοιπόν για παροχές από 60 έως 7500 m3/h υπό πίεση και θερμοκρασία λειτουργίας του αερίου. Τώρα λειτουργικά αυτοί οι μετρητές αποτελούνται από ένα κέλυφος χυτοσιδήρου με ενσωματωμένες τις υποδοχές εισόδου και εξόδου του αερίου. Στο εσωτερικό τους περιστρέφονται με αντίθετη φορά δύο συμπλεγμένοι στροφείς με τη βοήθεια γραναζιών. Αν δούμε τους στροφείς στο προφίλ αυτό έχει σχήμα οκτώ και είναι τέτοια η κατασκευή του ώστε όσο διαρκεί η περιστροφή του οι στροφείς να εφάπτονται μεταξύ τους συνέχεια. Έτσι λοιπόν το αέριο που μπαίνει στον μετρητή προκαλεί με την πίεσή του περιστροφή των στροφέων και κατά την πλήρη περιστροφή αυτών που είναι ένας κύκλος του μετρητή περνά από την συσκευή μέτρησης ένας ορισμένος όγκος αερίου που σε μια αθροιστική διάταξη μοχλών και γραναζιών δέχεται την κίνηση που μεταδίδουν οι στροφείς και καταγράφεται ο παρεχόμενος όγκος. Σχήμα 2.1 Μετρητής διαφράγματος 22

23 Σχήμα 2.1 Μετρητής με συμπλεγμένους στροφείς 23

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 30 ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΚΑΙ ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ 3.1 Χρήσεις του Φυσικού Αερίου. Το φυσικό αέριο έχει ένα μεγάλο πεδίο εφαρμογής του διότι έχει σημαντικότατα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα άλλα καύσιμα. Ειδικότερα μπορεί να χρησιμοποιηθεί: α. στον βιομηχανικό τομέα ως πρώτη ύλη για την παραγωγή χημικών προϊόντων κυρίως αμμωνίας, μεθανόλης κ.λ.π και για θερμικές χρήσεις. β. στον οικιακό τομέα για την παραγωγή ζεστού νερού, για την λειτουργία κουζίνας μαγειρέματος, για την θέρμανση των χώρων. γ. στον εμπορικό τομέα για την θέρμανση χώρων, για την παροχή ζεστού νερού χρήσης και άλλες εξειδικευμένες χρήσεις. δ. στην ηλεκτροπαραγωγή ε. στην συμπαραγωγή Θερμότητας και Ηλεκτρισμού Σχήμα 3.1:Αναμενομενη κατανομή κατανάλωσης Φ.Α στην Ελλάδα 24

25 3.2 Συμβολή του Φυσικού Αερίου στη βιομηχανία Στον βιομηχανικό τομέα υπάρχει μεγάλη δυνατότητα να απορροφώνται μεγάλες και σημαντικές ποσότητες ενέργειας και έτσι το Φ.Α έχει δυνατότητα εφαρμογής και ύπαρξης πολλών έργων υποδομής του σε πολλές και διάφορες χώρες του κόσμου αλλά συγχρόνως αποτελεί και σημαντικό παράγοντα για την λειτουργία των εν λόγω βιομηχανιών. Το Φ.Α μπήκε δυναμικά στη βιομηχανία και προβλέπεται αυτό να συνεχιστεί με αυξανόμενους συνεχώς ρυθμούς και στο άμεσο και απώτερο έμελλαν για να περιοριστεί η εξάρτηση από το πετρέλαιο. Το έργο του Φ.Α στηρίζει την βιωσιμότητά του σε μεγάλο βαθμό στην χρήση του από τις βιομηχανίες της Ελλάδας και με τον σχεδιασμό που υπάρχει προβλέπεται να απορροφά μεγάλες ποσότητες από την ετήσια κατανάλωση Πως χρησιμοποιείται το Φ.Α στη βιομηχανία. Το φυσικό αέριο στη βιομηχανία χρησιμοποιείται : α. για την παραγωγή αμμωνίας, μεθανόλης και πολυολεφινών (6% της παγκόσμιας κατανάλωσης Φ.Α ) β. για την παραγωγή θερμικής ενέργειας. Οι θερμικές χρήσεις στη βιομηχανία διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: Στις έμμεσες θερμικές χρήσεις και Στις άμεσες θερμικές χρήσεις. Έμμεσες θερμικές χρήσεις Στις έμμεσες θερμικές χρήσεις η θερμική ενέργεια που παράγεται μεταφέρεται με θερμιδοφόρα ρευστά σε διάφορα σημεία του εργοστασίου όπου και θα χρησιμοποιηθεί. Η όλη διαδικασία επιτυγχάνεται με την χρήση λέβητα, ως θερμιδοφόρο ρευστό είναι συνήθως ο ατμός, το ζεστό νερό και το λάδι ανάλογα πάντοτε από την τελική θερμοκρασία που απαιτείται για την χρήση. Στις άμεσες θερμικές χρήσεις η καύση γίνεται κοντά στο σημείο που πρόκειται να γίνει η χρήση της ενέργειας. Τέτοιες χρήσεις συνήθως που είναι και οι περισσότερο 25

26 απαιτητικές στην χρησιμοποίηση της θερμικής ενέργειας όπως στις τσιμεντοβιομηχανίες για την λειτουργία των περιστροφικών κλιβάνων παραγωγής, στις βιομηχανίες μετάλλων που έχουμε φούρνους τήξης, βαφής κ.λ.π Στις βιομηχανίες παραγωγής και επεξεργασίας γυαλιού, στις βιομηχανίες παραγωγής οικοδομικών υλικών όπως τούβλων, κεραμιδιών, ασβέστου κ.λ.π, στις βιομηχανίες μεταλλικών κατασκευών, ηλεκτρικών συσκευών κ.α. Άμεσες θερμικές χρήσεις. Υπάρχουν βιομηχανίες όπως βιομηχανίες παραγωγής γυαλιού, κεραμικών, πορσελάνης επεξεργασίας μετάλλου και χάρτου που απαιτείται ή άμεση παραγωγή και χρήση του πυρός για να γίνει η βιομηχανική αυτή διεργασία. Το φυσικό αέριο επειδή είναι καθαρότερο στα αέρια που παράγει και εκπέμπει κατά την καύση του και επειδή είναι επίσης ευκολότερο στο χειρισμό, τον έλεγχο,και στην διάθεσή του μπορεί εύκολα να αντικαταστήσει τις άλλες πηγές καύσης με αποτέλεσμα το χαμηλότερο κόστος παραγωγής των προϊόντων και βελτίωσης της ποιότητάς τους Τα πλεονεκτήματα του Φ.Α στις θερμικές χρήσεις της βιομηχανίας Το φυσικό αέριο μπορεί κάλλιστα να υποκαταστήσει όλα τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται και κυρίως τα υγρά με μεγάλη επιτυχία και αυτό γίνεται ήδη και χρησιμοποιείται σε ολόκληρο τον κόσμο ως βασικό καύσιμο στις βιομηχανίες διότι κατανοήθηκαν τα πλεονεκτήματα της χρήσης του. Αναλυτικότερα τα πλεονεκτήματα που κέρδισαν και την εμπιστοσύνη του βιομηχανικού κόσμου είναι. α. Το μειωμένο κόστος λειτουργίας της διαχείρισης του Φ.Α π.χ για να επιτευχθεί θερμική παραγωγή χρησιμοποιώντας το μαζούτ ως καύσιμη ύλη, απαιτείται να επιτευχθεί πρώτα η προθέρμανση του. 26

27 Η προθέρμανση γίνεται σε τρία στάδια. Στο πρώτο στάδιο το μαζούτ βρίσκεται σε δεξαμενή η οποία πρέπει να έχει θερμοκρασία περίπου 30 C. Στο δεύτερο στάδιο πριν την άντληση η θερμοκρασία πρέπει να ανέβει στους 60 C - 70 C. Και στο τρίτο στάδιο πριν την καύση η θερμοκρασία του πρέπει να ανέβει στους 130 C. Στη συνέχεια για να χρησιμοποιηθεί το μαζούτ θα πρέπει να αντληθεί από τις δεξαμενές όπου έγινε η προθέρμανση του και να διασκορπιστεί (εκνεφωθεί). Ειδικά για το μαζούτ η εκνέφωση γίνεται μηχανικά και υποβοηθείται από συμπιεσμένο αέρα ή ατμό. Το ποσό ατμού που απαιτείται για την εκνέφωση ενός τόνου μαζούτ είναι Kg ατμού.επίσης οι εγκαταστάσεις μαζούτ, λέβητες, καυστήρας, καπνοδόχος κ.λ.π απαιτούν καλή συντήρηση διότι από την καύση παράγεται καπνιά, ενώσεις θείου που επικάθονται στα εν λόγω όργανα της εγκατάστασης. Η παρά πάνω προθέρμανση, άντληση και εκνέφωση γίνεται είτε με την χρήση ηλεκτρικής ενέργειας είτε με την χρήση ατμού. Με συνέπεια τα έξοδα να είναι υπολογίσιμα τόσο για την λειτουργία όσο και την συντήρηση της εγκατάστασης. β. Αυξημένη ενεργειακή απόδοση Έχει αποδειχθεί στην πράξη ότι το φυσικό αέριο συνεισφέρει στην εξοικονόμηση ενέργειας στον βιομηχανικό τομέα. Και τούτο διότι : 1. Δεν γίνεται η έκλυση εκπομπών ρύπων ενώσεων οξειδίων του θείου και ως εκ τούτου δεν γίνεται η διάβρωση των συστημάτων παραγωγής και διάθεσης θερμικής ενέργειας. 2. Οι απώλειες θερμότητας από τις καμινάδες είναι 10-15% μικρότερες όταν γίνεται η καύση με φυσικό αέριο σε σχέση με το πετρέλαιο που οι απώλειες είναι 20-30%. 3. Δεν έχουμε την παραγωγή τέφρας ή καπνιάς και θείου και έτσι οι επιφάνειες του συστήματος παραγωγής και διάθεσης είναι καθαρότερες και άφθαρτες. Το κόστος των καυσίμων στις βιομηχανίες είναι υπολογίσιμο γιατί απορροφά μεγάλο μέρος από το ποσοστό κόστους παραγωγής."έτσι η αυξημένη ενεργειακή απόδοση 27

28 του φυσικού αερίου είναι μεγάλο κέρδος για τις βιομηχανίες και μάλιστα αυτών που η θερμιδική ανάγκη είναι αυξημένη για την παραγωγή και λειτουργία των.μάλιστα μπορούν να μετατραπούν ακόμη και οι λέβητες που είναι σχεδιασμένοι για να λειτουργούν με μαζούτ και να λειτουργούν πλέον με φυσικό αέριο και ο βαθμός απόδοσης θα γίνει αντιληπτός μεταξύ δύο διαδοχικών συντηρήσεων. γ. Συνεχής παροχή καυσίμου Οι βιομηχανίες που είναι συνδεδεμένες με το δίκτυο φυσικού αεριού δεν έχουν την ανάγκη πλέον ανεφοδιασμού και αποθήκευσης της καύσιμης ύλη. Έτσι αποδεσμεύονται σημαντικά από τις δαπάνες που απαιτούντο για τον ανεφοδιασμό και την αποθήκευση με αποτέλεσμα να γίνεται εξοικονόμηση του κεφαλαίου που σε άλλη περίπτωση θα εδαπανάτο. δ. Οι μειωμένες εκπομπές ρύπων Έχει αποδειχθεί ότι οι εκπομπές ρύπων κατά την χρήση του φυσικού αερίου είναι πολύ πιο μειωμένες σε σχέση με τα άλλα καύσιμα και για τούτο θεωρείται η χρήση του περισσότερη φιλική προς το περιβάλλον και την αντιμετώπιση του φαινόμενου του θερμοκηπίου. Έτσι οι βιομηχανίες οι οποίες και απαιτούν μεγάλες και σημαντικές ποσότητες καυσίμου ύλης με την χρήση του φυσικού αερίου ρυπαίνουν κατά πολύ λιγότερο το περιβάλλον. ε. Ευχέρεια ελέγχου και χειρισμού Λόγω της φύσης του καυσίμου έχουμε μεγαλύτερη δυνατότητα να γίνει προσαρμογή και αυτοματοποίηση στις συνθήκες που απαιτείται, να γίνει πλήρης αναμιξιμότητα με τον αέρα καύσης και έτσι να έχουμε ομοιομορφία στην καύση και θέρμανση και οι ρυθμίσεις που απαιτούνται να είναι σταθερότερες. Στα επί μέρους πλεονεκτήματα που θα αναφέρουμε για την χρήση του φυσικού αερίου στις βιομηχανίες είναι. Η αντικατάσταση του ατμού θέρμανσης με συστήματα καύσης φυσικού αερίου όπου είναι εφικτό να γίνει. Μέχρι σήμερα η παραγωγή ατμού ως θερμαντικού μέσου στις 28

29 βιομηχανίες είναι πολύ διαδεδομένη γιατί μπορεί να χρησιμοποιηθούν ως πηγές καύσης ποικιλία καυσίμων όπως μαζούτ, πετρέλαιο, ηλεκτρική ενέργεια. Μεγάλο πλεονέκτημα για την λειτουργία συστημάτων παραγωγής θερμότητας με τις παρά πάνω πηγές καύσης είναι η ευκολία στην εγκατάσταση και η επίτευξη μεγάλου εύρους θερμοκρασιών με σταθερότητα στις συνθήκες θέρμανσης και μεγάλη διάρκεια ζωής. Το μεγάλο όμως μειονέκτημα είναι ενώ η απόδοση του λέβητα να είναι 70-90% ο συνολικός Βαθμός απόδοσης του συστήματος που εμφανίζεται τελικά να είναι 40-50% μπορεί και μικρότερος πολλές φορές. Το φυσικό αέριο λόγω της ευκολίας διάθεσης του, των καθαρών αερίων που παράγονται κατά την καύση του και της άνεσης χρησιμοποίησης του μπορεί άνετα να υποκαταστήσει την ανάγκη για παραγωγή ατμού θέρμανσης. 3.3 Τεχνολογικές εξελίξης στον χώρο του φυσικού αερίου Πλεονεκτήματα του φυσικού αερίου που αναφέραμε πάρα πάνω είχαν ως συνέπεια να δημιουργηθεί ένα ευρύ πεδίο έρευνας για να αναπτυχθούν και να εξελιχθούν οι εφαρμογές του. Σε τρεις κυρίως κατευθύνσεις κινούνται οι τεχνολογικές εξελίξεις. Στην προσπάθεια εξοικονόμησης της ενέργειας Στην προσπάθεια μείωσης των εκπεμπομένων ρύπων Στην προσπάθεια αντικατάστασης άμεσης και έμμεσης θερμικής χρήσης Οι εφαρμογές ανάλογα με τις θερμοκρασίες που μπορούν να επιτευχθούν διακρίνονται σε : υψηλών (>500ο C) και χαμηλών (<500ο C) θερμοκρασιών εφαρμογές. 29

30 3.3.1 Εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών. Α. Κεραμικές ίνες. Οι κεραμικές ίνες που χρησιμοποιούνται για την μόνωση και την εσωτερική επένδυση των φούρνων υψηλών θερμοκρασιών δεν επηρεάζονται από την επαφή τους με τα καυσαέρια που εκλύονται κατά την καύση του φυσικού αερίου. Έτσι λοιπόν η κεραμική επένδυση παρουσιάζει χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα και προσφέρει γρηγορότερη ανταπόκριση του φούρνου σε θερμικές μεταβολές παρ ότι η επένδυση είναι λεπτότερη και με μικρότερη πυκνότητα από τις συμβατικές επενδύσεις. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να μειώνεται η θερμική αδράνεια του φούρνου και να γίνεται εξικονόμιση του καυσίμου και καλύτερος έλεγχος της θερμοκρασίας. Β. Καυστήρες ανάκτησης της ενέργειας (recuperative burnes & regenerative burnes) Έχουμε δύο είδη καυστήρων ανάκτησης ενέργειας i. Τους απλούς καυστήρες ανάκτησης (recuperative burnes) που είναι ενιαία συστήματα που αποτελούνται από τον καυστήρα και έναν εναλλακτη θερμότητας που πραγματοποιείται η προθέρμανση του αέρα καύσης από τα καυσαέρια ii. τους καυστήρες αναγέννησης της θερμότητας(regenerative buners) που χρησιμοποιούνται σε ζεύγη. Οι δύο καυστήρες λειτουργούν εν'αλάξ και η θερμότητα που εναλλάσσεται μεταξύ αέρα καύσης και καυσαερίων επιτυγχάνεται μέσω ειδικών μεταλλικών ή κεραμικών σφαιριδίων. Για να προθερμαθεί ο αέρας καύσης απαιτείται ενέργεια που έχει επίδραση στον βαθμό απόδοσης. Αυτοί οι καυστήρες έχουν εφαρμογή στην τήξη του γυαλιού στην επεξεργασία των κεραμικών στην αναθέρμανση μετάλλων, στην τήξη μετάλλων μη σιδηρούχων. 30

31 Διάγραμμα 3.2 Βαθμός απόδοσης καύσης συναρτήσει της θερμοκρασίας των καυσαερίων για διαφορετικές θερμοκρασίες του αέρα καύσης. Γ. Θάλαμοι καύσης υπέρυθρης ακτινοβολίας (radiant tubes) Αποτελούνται από σωλήνες που είναι κεραμικοί και η καύση του φυσικού αερίου πραγματοποιείται μέσα αυτούς καθώς επίσης και η ανακυκλοφορία των καυσαερίων. Η χρήση τους είναι η έμμεση θέρμανση υλικών προσφέρουν υψηλή μεταφορά της θερμότητας με ομοιόμορφη θέρμανση και έχουν την δυνατότητα να αναπτύξουν πολύ ψηλές θερμοκρασίας μέχρι και 1350 C. Τέτοιοι θάλαμοι χρησιμοποιούνται για να θερμανθούν τηγμένα μέταλλα. Δ. Καυστήρες χαμηλών Οξειδίων του Αζώτου (ΝΟΧ) (low burners) Όταν έχουμε υψηλό φορτίο και καύση σε υψηλές θερμοκρασίες δημιουργούνται οξείδια του αζώτου που είναι επικίνδυνοι ατμοσφαιρικοί ρύποι παρ ότι οι συνθήκες καύσης αν τις βλέπαμε από άλλη οπτική γωνία θα ήταν ιδανικές. Τα τελευταία χρόνια όλες οι μελέτες και οι προσπάθειες γίνονται στο να περιοριστούν η επικίνδυνοι ρύποι από τις εκπομπές οξειδίων του Αζώτου. Έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για να αναπτυχθούν τεχνικές και να σχεδιαστούν καυστήρες φιλικοί προς το περιβάλλον με χαμηλές εκπομπές οξειδίων Αζώτου. 31

32 Παραδείγματα αυτής της τεχνικής είναι : Η ανακύκλωση των αερίων εκπομπής μέσα στον χώρο που γίνεται η καύση. Η καύση να γίνεται σταδιακά σε δύο φάσεις ούτως ώστε να διαχωρίζονται τα αέρια της πρωτογενούς και δευτερογενούς καύσης Εφαρμογές χαμηλών θερμοκρασιών Στην ξήρανση διαφόρων προϊόντων Α. Η άμεση χρήση του φυσικού αερίου για ξηράνσεις επιτυγχάνει : καλύτερο έλεγχο της θερμοκρασίας κατά τις διάφορες φάσεις της ξήρανσης με συνέπεια την καλύτερη ποιότητα του προϊόντος που είναι και το ζητούμενο. δυνατότητα επεξεργασίας των υποπροϊόντων της όλης διεργασίας όπως διαλύτες και χρώματα. αύξηση της παραγωγικότητας γιατί μειώνεται ο χρόνος της επεξεργασίας του προϊόντος που είναι και το άριστο εφικτό αποτέλεσμα. μείωση η κατανάλωση της ενέργειας ανά μονάδα προϊόντος μέχρι και 50 %. Με βάση τα παραπάνω πλεονεκτήματα έχουν σχεδιαστεί και αναπτυχθεί ξηραντήρια για την ξήρανση γεωργικών δημητριακών προϊόντων, πορσελάνης, υφασμάτων. Β. Για την θέρμανση λουτρών δεξαμενών η γενικά νερού χρήσης Με καύση φυσικού αερίου έχουν σχεδιαστεί και έχουν εφαρμογή συστήματα χρήσης της ενέργειας, τα δε καυσαέρια που παράγονται μπορούν να έρθουν σε επαφή με το λουτρό που θερμαίνεται χωρίς να υπάρχει πρόβλημα. Οι αποδόσεις σε αυτή την περίπτωση μπορεί να είναι πάνω από το 60% γιατί γίνεται χρήση μέρους της λανθάνουσας θερμότητας των υδρατμών των καυσαερίων που έρχονται σε άμεση επαφή με το προς θέρμανση υγρό χωρίς κίνδυνο η κατώτερη θερμογόνος δύναμη του καυσίμου και 100% όταν έχουμε άμεση επαφή των καυσαερίων με το προς θέρμανση υγρό. 32

33 3.3.3 Μετατροπές ή κατασκευές για τη χρήση του Φυσικού Αερίου Για να μπει το Φ.Α στη βιομηχανία θα πρέπει να γίνουν κάποιες απαραίτητες μετατροπές και επεμβάσεις στους εργοστασιακούς χώρους οι οποίες θα πρέπει : Α. εγκατάσταση Σταθμού μέτρησης και ρύθμισης Αυτή η εγκατάσταση θα πρέπει να είναι σε τέτοια θέση στα όρια του εργοστασίου ώστε οι υπάλληλοι διανομής και διάθεσης του Αερίου θα πρέπει να έχουν εύκολη πρόσβαση. Θα έχει όργανα μέτρησης της πίεσης και όργανα μείωσης της πίεσης του αερίου. Επίσης φίλτρα καθαρισμού και αν απαιτείται ακριβέστερη μέτρηση των ποσοτήτων του Φ.Α πρέπει να τοποθετούνται όργανα μέτρησης της θερμοκρασίας, της πίεσης και συντελεστή συμπιεστότητας αερίων για να γίνεται αναγωγή σε κανονικές συνθήκες των ποσοτήτων προς μέτρηση. Επίσης οι σταθμοί μέτρησης πρέπει να περιλαμβάνουν και καταγραφικό και συστήματα τηλεχειρισμού και τηλεμετάδοσης πληροφοριών. Β. εγκατάσταση καυστήρων Φ.Α. Οι καυστήρες αερίου έχουν πάντα διάταξη οργάνων (σύστημα τροφοδοσίας του αερίου) που περιλαμβάνει σφαιρική βάνα, φίλτρο, ρυθμιστή πίεσης, σωληνοειδείς βαλβίδες και απαραίτητα συστήματα ασφαλείας. Γ. κατασκευή εσωτερικού δικτύου διανομής του Φ.Α Το δίκτυο διανομής πρέπει να ξεκινά από τον σταθμό μέτρησης απ όπου εισέρχεται το αέριο και να μεταφέρει το αέριο στα σημεία της τελικής χρήσης του όπως το λεβητοστάσιο. Το εσωτερικό δίκτυο διανομής θα πρέπει να είναι χαλύβδινο και να είναι εναέριο στους στεγασμένους χώρους, εναέριο ή υπόγειο στους υπαίθριους χώρους. Δ. μετατροπές στον εξοπλισμό που θα χρησιμοποιηθεί το Φ.Α Μόνο η απλή αντικατάσταση των καυστήρων πολλές φορές δεν είναι αρκετή για να χρησιμοποιηθεί το αέριο και απαιτούνται παρεμβάσεις στον ενεργειακό σύστημα (φούρνους, λέβητες). 33

34 Αυτές οι αλλαγές και μετατροπές έχουν να κάνουν με τον διαφορετικό τρόπο μετάδοσης της θερμότητας όταν η καύση επιτυγχάνεται με αέριο ή μαζούτ ή πετρέλαιο. Όταν γίνεται η καύση του μαζούτ η θερμότητα μεταδίδεται κατά ποσοστό 60-70% με ακτινοβολία λόγω του ότι το μαζούτ έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα, ενώ κατά την καύση του φυσικού αερίου πέρα από την ακτινοβολία 50-60% σημαντικό μέρος της θερμότητας μεταφέρεται με απαγωγή και έτσι επιτυγχάνεται μεγαλύτερη δυνατότητα ανάκτησης της θερμότητας. Ε. επεμβάσεις στα συστήματα εξαερισμού των χώρων και στις καμινάδες. Με όποιο τρόπο και να πραγματοποιούνται οι καύσης ο εξαερισμός στους χώρους που γίνονται αυτές είναι απαραίτητος και επιβεβλημένος. Στην περίπτωση όμως που το καύσιμο είναι το Φ.Α επιβάλλεται καλός εξαερισμός διότι το φυσικό αέριο επειδή είναι ελαφρύτερο από τον αέρα σε περίπτωση διαφυγής του συγκεντρώνεται στο πάνω μέρος των χώρων. Απαιτείται λοιπόν καλός εξαερισμός για να γίνει η διοχέτευσή του στο περιβάλλον. Αν ο χώρος καύσης είναι εσωτερικός θα πρέπει να υπάρχει εγκατάσταση συστήματος εξαερισμού με μηχανικό τρόπο και συνεχή επιθεώρηση για τη σωστή λειτουργία του. Αν ο χώρος καύσης είναι εξωτερικός τότε είναι εύκολο να δημιουργηθεί ένα εξωτερικό άνοιγμα με διαστάσεις ανάλογες της ισχύος της εγκατάστασης. Και στις καμινάδες πολλές χρειάζονται να γίνουν παρεμβάσεις. Η διάμετρος της καμινάδας συχνά πρέπει να ελαττώνεται γιατί όταν γίνεται καύση του φυσικού αερίου, τα καυσαέρια που παράγονται έχουν μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε υδρατμούς και υψηλότερο σημείο υγροποίησης σε σχέση με εκείνα του μαζούτ και έτσι μειώνεται ο κίνδυνος συμπυκνώσεων. 3.4 Η ρύπανση του περιβάλλοντος Συνεχώς και αυξάνει η ατμοσφαιρική ρύπανση και το φαινόμενο της ρύπανσης εμφανίζεται συχνά σε διάφορες πόλεις της Ελλάδας και του εξωτερικού. Επιστήμονες και περιβαλλοντικές οργανώσεις ασχολούνται και αναφέρονται στους κινδύνους του πλανήτη από το φαινόμενο του θερμοκηπίου, την δημιουργία της 34

35 «τρύπας >> ελάττωσης του στρώματος του όζοντος, την διάβρωση των μνημείων τέχνης και μόλυνση των βιοτόπων από την όξινη βροχή. Το πρόβλημα του περιβάλλοντος είναι κυρίαρχο ζήτημα για την επιβίωση του πλανήτη και υπάρχει επιβεβλημένη άμεση ανάγκη να γίνουν παρεμβάσεις για την αντιμετώπιση των προβλημάτων και τη σωτηρία του πλανήτη. Πρέπει να εφαρμοστούν και να θεσπιστούν κανονισμοί και να παρθούν αποτελεσματικά μέτρα. Ως κύρια αιτία της ατμοσφαιρικής ρύπανσης αναφέρεται πλέον απλούς η χρήση των καυσίμων για την παραγωγή μορφών ενέργειας. Πρέπει λοιπόν οι επιλογές για την παραγωγή ενέργειας να είναι συμβατές με την ανάπτυξη και την προστασία του περιβάλλοντος Η συμβολή του φυσικού αερίου στην προστασία του περιβάλλοντος Κατά την διαδικασία της καύσης σχηματίζονται διάφορες χημικές ενώσεις οι οποίες διοχετεύονται στο περιβάλλον προκαλούν την ατμοσφαιρική ρύπανση. Οι κυριότερες χημικές ενώσεις - ρύποι είναι τα οξείδια του αζώτου (NOx), το διοξείδιο του θείου (SO2), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), τα διάφορα αιωρούμενα σωματίδια, και άκαυτοι πτητικοί υδρογονάνθρακες. Το φυσικό αέριο θεωρείται το κατεξοχήν οικολογικό καύσιμο, λόγω της μορφής και της σύστασης του. Το φυσικό αέριο εκπέμπει σε σχέση με το μαζούτ 4700 φορές λιγότερο το διοξείδιο του θείου (SO2), 2 φορές λιγότερο μονοξείδιο του άνθρακα (CO),24 φορές λιγότερα σωματίδια, 3 φορές λιγότερους άκαυστους υδρογονάνθρακες, και 1,7 φορές λιγότερα οξείδια του αζώτου (NOx). Επίσης η χρήση του φυσικού αερίου συμβάλλει στον περιορισμό των μεταλλικών ρύπων, στο πετρέλαιο, στον άνθρακα υπάρχουν ίχνη νικελίου, μόλυβδου, υδραργύρου τα οποία δεν περιέχονται στο φυσικό αέριο. Στον παρακάτω πίνακα βλέπουμε μόνο τα οξείδια του αζώτου δεν μειώνονται ως ρύποι κατά την καύση του φυσικού αερίου σε σχέση με τα άλλα καύσιμα και τούτο διότι ο σχηματισμός τους οφείλεται στο άζωτο που πάντα περιέχεται στον αέρα τον απαιτούμενο να γίνει η καύση. Η ποσότητα τους εξαρτάται από τον χρόνο παραγωγής του καυσαερίων, την θερμοκρασία, και την περίσσεια οξυγόνου στον θάλαμο καύσης. 35

36 Τύπος σωματίδια NOx SO2 CO HC καυσίμου Κάρβουνο 1, μαζούτ Ντίζελ Φυσικό Αέριο ,3 7 1 Πίνακας 3.1 Εκπεμπομένων ρύπων κατά την καύση σε μονάδα ατμοπαραγωγής. Ένας σημαντικός λοιπός τρόπος για να ελαττωθεί η ρύπανση του περιβάλλοντος με τις επιβλαβείς και απρόβλεπτες συνέπειες για τον πλανήτη όπως προαναφέραμε είναι ο περιορισμός της χρήσης των συμβατικών καυσίμων και η βελτίωση του βαθμού απόδοσης της καύσης. Το φυσικό αέριο όπως προαναφέραμε έχει μεγάλο βαθμό απόδοσης και μείωση στην κατανάλωση καυσίμων κατά 4-10%. Επίσης η εκπομπή ρύπων ηπιότερη, και πιο φιλική προς το περιβάλλον. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας με φυσικό αέριο είναι κατά 18-20% οικονομικότερη στις μονάδες ηλεκτροπαραγωγής. 3.5 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου Κατά τα τελευταία χρόνια το φαινόμενο του θερμοκηπίου αποτελεί έναν πολύ σοβαρό κίνδυνο για την επιβίωση του πλανήτη.και αυτό το φαινόμενο δημιουργείται και προκαλείται από την μεταβολή της θερμοκρασίας και την παγίδευσή της στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Έτσι με διάφορα διαφανή σωματίδια που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα και δημιουργούνται με τη ρύπανση, παγιδεύεται η παραγομένη θερμότητα από τις δραστηριότητες της γης (υπέρυθρος ακτινοβολία μεγάλου μήκους)που θα έπρεπε να διαχέονταν προς το σύμπαν και αφήνουν την υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία (υπεριώδη ακτινοβολία μικρού μήκους) να εισέλθει. Αποτέλεσμα αυτού του φαινομένου είναι η σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα δηλαδή την δημιουργία συνθηκών ανάλογων των θερμοκηπίων. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι υπεύθυνα για την δημιουργία του φαινομένου αυτού είναι το διοξείδιο του άνθρακα με συμμετοχή κατά 55%, οι αλογονουχοι υδρογονάνθρακες κατά 15%,τα οξείδια του αζώτου κατά 10%, το μεθάνιο κατά 10%,και άλλες ενώσεις σε ποσοστό 10%. Οι προβλέπεις για το μέλλον του πλανήτη είναι δυσοίωνες.τόσο οι επιστήμονες όσο και περιβαλλοντικές οργανώσεις έχουν ανακοινώσει πολλές φορές την αιτία δημιουργίας του επικινδύνου πλέον φαινομένου που σαν άμεσο αποτέλεσμα θα έχει το λιώσιμο των 36

37 πάγων με συνέπεια την αύξηση της θερμοκρασίας στους πόλους κατά 1,5-3,5 βαθμούς την άνοδο επιπέδου των υδάτων και εισβολή της θάλασσας στις παράκτιες περιοχές,και την καταστροφή βιοτόπων των αρκτικών περιοχών με εξαφάνιση πολλών ειδών που διαβιούν εκεί ή φιλοξενούνται. Το φυσικό αέριο έχει βρεθεί ότι κατά την καύση του για την παραγωγή ίσων ποσοτήτων ενέργειας με άλλα καύσιμα εκπέμπει 43% λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα από καύση του άνθρακα, και 30% λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα από την καύση του πετρελαίου. Από τις διάφορες δραστηριότητες που γίνονται με καύση έχει παρατηρηθεί ότι παράγονται σε ετήσια βάση 21 δις. Τόνοι διοξειδίου του άνθρακα από το οποίο οι 8,8 δις τόνοι προέρχονται από την καύση του άνθρακα, 8,8 δις τόνοι από την καύση του πετρελαίου και 3,4 δις τόνοι από την καύση φυσικού αερίου. Δηλαδή ενώ το φυσικό αέριο συμμετέχει στην καύση κατά 22,5 % ευθύνεται μόνο για το 16% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα σε παγκόσμια κλίμακα. Η είσοδος του φυσικού αερίου και η υιοθέτησή του ως κύριο καύσιμο στην χώρα μας θα έχει ως επακόλουθο να μειωθούν σημαντικά οι εκπομπές ρύπων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και συνεπώς θα έχουμε καθαρότερη ατμόσφαιρα. Μετά απ'όλα αυτά μπορούμε να πούμε βγάζοντας το συμπέρασμα ότι το φυσικό αέριο θα έχει θετική επίπτωση στην αντιμετώπιση της ρύπανσης της ατμόσφαιρας γενικότερα γιατί και οι εκπομπές των οξειδίων του θείου σχεδόν εξαλείφονται, μειώνονται επίσης σημαντικά τα αιωρούμενα σωματίδια και οι εκπομπές βεβαίως του διοξειδίου του άνθρακα. 37

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 40 Η ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΟΝ ΟΙΚΙΑΚΟ ΤΟΜΕΑ 4.1 Εισαγωγή Από τις αρχές του προηγούμενου αιώνα τα αέρια καύσιμα χρησιμοποιούντο ως οικιακό καύσιμο. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε το φωταέριο για τον φωτισμό των δρόμων, και καθιερώθηκε ως το δημοφιλέστερο καύσιμο στα νοικοκυριά κυρίως της Μ. Βρετανίας. Αργότερα όταν αποκαλύφθηκε η χρήση του φυσικού αερίου και μπήκε στην κατανάλωση αυτό σηματοδότησε μια νέα αρχή για την οικιακή οικονομία. Μπήκε πολύ εύκολα, γρήγορα και με μεγάλο οικονομικό όφελος και η χρήση του στο μαγείρεμα, την θέρμανση των χώρων, το ζεστό νερό χρήσης έγινε πλέον η κύρια επιλογή εκτοπίζοντας τις άλλες πηγές καύσης όπως το πετρέλαιο και τον ηλεκτρισμό. Μεγάλο και σημαντικό μέρος της παραγωγής του φυσικού αερίου προορίζεται για την οικιακή κατανάλωση. Το ποσοστό κατανάλωσης φυσικού αερίου από τον οικιακό τομέα κατά το έτος 1994 στις δυτικοευρωπαϊκές χώρες ήταν κατά μέσο όρο της τάξης του 34 % της συνολικής κατανάλωσης φυσικού αερίου. Σε ορισμένες χώρες που παραδοσιακά χρησιμοποιούν το αέριο όπως η Μ. Βρετανία η κατανάλωσή του φυσικού αερίου παρουσιάζεται σημαντικά πιο αυξημένο με ποσοστό που φτάνει το 46% κατά το εν λόγω χρόνο. Σήμερα ο οικιακός τομέας καταναλώνει και είναι ζωτικός τομέας στις πωλήσεις φυσικού αερίου στις χώρες που διαθέτουν βιομηχανίες φυσικού αερίου. Για να αναπτυχθεί όμως η αγορά απαιτείται χρόνος διότι πρέπει να αναπτυχθούν και ανάλογα δίκτυα διανομής και διάθεσης. Ο σχεδιασμός για την Ελλάδα προβλέπει ότι το 2020 η κατανάλωση φυσικού αερίου στη χρήση του από τον οικιακό τομέα θα φθάσει τα 700 εκ.κυβικά μέτρα ή σε ποσοστό 18,2 των ήδη διαθέσιμων ποσοτήτων. 38