ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ ΑΕΡΙΑ ΚΑΥΣΙΜΑ

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ ΑΕΡΙΑ ΚΑΥΣΙΜΑ Γενικά Το φυσικό αέριο και τα αέρια καύσιμα, που παράγονται από άνθρακα ή πετρέλαιο, χρησιμοποιούνται πάνω από έναν αιώνα για φωτισμό και θέρμανση. Το 1880 είχαν χρησιμοποιηθεί περίπου 5,5*10 9 m 3 καυσίμου αερίου σε ολόκληρο τον κόσμο. Σήμερα η ανθρωπότητα χρησιμοποιεί 300 φορές παραπάνω αέρια καύσιμα. Το φυσικό αέριο είχε ανακαλυφτεί αρκετά πριν το πετρέλαιο, όμως στην αρχή γενικά δεν χρησιμοποιούνταν γιατί, σε αντίθεση με το πετρέλαιο, δεν ήταν εύκολη η αποθήκευση και η μεταφορά του. Εντοπίζεται μαζί με το πετρέλαιο ή σε ανεξάρτητες πηγές αερίου και η σύστασή του είναι κυρίως οι ελαφροί υδρογονάνθρακες, μεθάνιο και αιθάνιο. Μεταφέρεται υπό πίεση με υπόγειους αγωγούς και με ειδικά κατασκευασμένα πλοία, υγροποιημένο σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία -160 C. Εξ αιτίας των φυσικών του ιδιοτήτων, των εξαιρετικών χαρακτηριστικών καύσης, της εύκολης μεταφοράς και της χαμηλότερης από το πετρέλαιο τιμής του, χρησιμοποιείται πλατιά για οικιακούς, εμπορικούς και βιομηχανικούς σκοπούς. Μεγάλες ποσότητες από ελαφρούς υγρούς υδρογονάνθρακες σε συνδυασμό με την παραγωγή φυσικού αερίου αποτέλεσαν την βάση για την πρωτοφανή ανάπτυξη και εξάπλωση της πετροχημικής βιομηχανίας, τα τελευταία χρόνια. Προέλευση και Αποθέματα Το φυσικό αέριο βρίσκεται σε κοιτάσματα παρόμοια με εκείνα του πετρελαίου. Ειδικότερα υπάρχουν κοιτάσματα από τα οποία λαμβάνεται μόνο φυσικό αέριο, κοιτάσματα στα οποία υπάρχει φυσικό αέριο μαζί με ελαφρούς υγρούς υδρογονάνθρακες και τέλος κοιτάσματα στα οποία το αέριο βρίσκεται υπό πίεση διαλυμένο μέσα σε υγρούς υδρογονάνθρακες του πετρελαίου. Στην τελευταία περίπτωση, αν η ποσότητα του φυσικού αερίου είναι αρκετά μεγάλη, καταλαμβάνει το πάνω τμήμα του κοιτάσματος του πετρελαίου. Εκμεταλλεύσιμα είναι κυρίως τα κοιτάσματα της πρώτης περίπτωσης. Στη δεύτερη περίπτωση πολλές φορές το αέριο επανεγχύεται στο κοίτασμα για την διατήρηση υψηλής πίεση σε αυτό και αύξηση της παραγωγής υγρών υδρογονανθράκων. Στην τρίτη περίπτωση η πίεση του φυσικού αερίου χρησιμοποιείται για την άντληση πετρελαίου και μόνο όταν καταστεί ασύμφορη η εξόρυξη του πετρελαίου, γίνεται παραγωγή αερίου από το κοίτασμα. Επίσης αέριο καύσιμο παίρνουμε και από το πετρέλαιο μέσα στο οποίο βρίσκεται διαλυμένο. Αποθέματα φυσικού αερίου υπάρχουν σε πάνω από 60 χώρες του κόσμου. Τα μεγαλύτερα αποθέματα βρίσκονται στη Ρωσία, στις ΗΠΑ, στη Μέση Ανατολή και στη Βόρειο Αφρική. Στη Ρωσία ΑΕΡ-1.

2 και τις άλλες χώρες της πρώην ΕΣΣΔ βρίσκονται περισσότερα από το 1/3 των βεβαιωμένων παγκοσμίως αποθεμάτων, στην Μέση Ανατολή περίπου το 1/4 και στις ΗΠΑ περίπου το 1/10 (βλ πίνακα ΑΕΡ-1). Τα βεβαιωμένα αποθέματα, χωρίς να συμπεριλαμβάνονται σε αυτά οι ποσότητες που καίγονται επί τόπου στις πετρελαιοπηγές, υπολογιζόταν ότι με δεδομένα παραγωγής και κατανάλωσης του 1975 θα εξαντλούνταν σε περίπου 50 χρόνια και τα πιθανά σε 200 χρόνια. Παρόλα αυτά, καθώς οι γνώσεις μας για τα βεβαιωμένα αποθέματα συνεχώς αυξάνουν, από το 1980 έως σήμερα τα βέβαια αποθέματα έχουν υπολογισθεί ότι είναι τουλάχιστον 2,5 φορές περισσότερα από τις τότε εκτιμήσεις (βλ. εικόνα ΑΕΡ-1). Πίνακας ΑΕΡ-1: Παγκόσμια Αποθέματα φυσικού αερίου Θέση Χώρα Αποθέματα m Έτος εκτίμησης 1 Ρωσία Ιράν Κατάρ Σαουδική Αραβία ΗΑΕ ΗΠΑ Νιγηρία Αλγερία Βενεζουέλα ΕΕ Ιράκ Τουρκμενιστάν Ινδονησία Κίνα Νορβηγία Μαλαισία Proved Reserves of Natural Gas (Trillion Cubic Feet) Εικόνα ΑΕΡ-1: Διαχρονική εξέλιξη παγκοσμίων βεβαιωμένων αποθεμάτων φυσικού αερίου ΑΕΡ-2.

3 Σε ενεργειακό περιεχόμενο η συνολική ποσότητα παγκοσμίως βεβαιωμένων αποθεμάτων φυσικού αερίου αντιστοιχεί περίπου στα 2/3 των αντίστοιχων αποθεμάτων του αργού πετρελαίου ενώ των πιθανών είναι ίση περίπου με τις αντίστοιχες του αργού. Το φυσικό αέριο τροφοδοτεί περίπου το 25% των παγκοσμίων ενεργειακών αναγκών (εικόνα ΑΕΡ-2) και οι χώρες με τη μεγαλύτερη κατανάλωση είναι η ΗΠΑ, η Ρωσία και η Κίνα (εικόνα ΑΕΡ-3). Εικόνα ΑΕΡ-2:Παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας ανά πηγή.. Εικόνα ΑΕΡ-3: Οι σημαντικότερες χώρες καταναλωτές φυσικού αερίου. ΑΕΡ-3.

4 Σύσταση και ιδιότητες Το φυσικό αέριο χωρίζεται γενικά σε δύο κατηγορίες με βάση τη χημική του σύσταση: στο υγρό και το ξηρό φυσικό αέριο. Το υγρό περιέχει πτητικούς υδρογονάνθρακες, ενώ το ξηρό όχι. Οι πτητικοί υδρογονάνθρακες μπορούν να αποχωριστούν από το υγρό φυσικό αέριο και να πάρουμε έτσι ξηρό. Οι πτητικοί υδρογονάνθρακες αποχωριζόμενοι από το υγρό φυσικό αέριο χαρακτηρίζονται σαν Υγρά Φυσικού Αερίου (Natural Gas Liquids, NGL), ενώ ως Υγραέριο (Liquefied Petroleum Gas, LPG) αναφέρεται το μίγμα προπανίου και βουτανίων, που λαμβάνονται κατά την κλασματική απόσταξη του αργού πετρελαίου. Από τα πεντάνια και τους βαρύτερους υδρογονάνθρακες παίρνουμε την λεγόμενη φυσική βενζίνη. Στον πίνακα ΑΕΡ-2 δίνονται οι φυσικές ιδιότητες των κυριότερων συστατικών του φυσικού αερίου, ενώ η τυπική σύσταση καθώς και η θερμογόνος δύναμή του φαίνεται στον πίνακα ΑΕΡ-3. Πίνακας ΑΕΡ-2: Κυριότερα συστατικά του Φυσικού Αερίου Συστατικό Χημικός Τύπος Σημείο Ζέσεως oc (760 mm Hg) Φυσική Κατάσταση Μεθάνιο CH 4-161,5 Αιθάνιο C 2 H 6-88,5 Προπάνιο C 3 H 8-42,2 Αέρια Ίσο-βουτάνιο C 4 H 10-12,1 Κ-βουτάνιο C 4 H 10-0,5 Ίσο-πεντάνιο C 5 H 12 27,9 Κ-πεντάνιο C 5 H 12 36,1 Κ-εξάνιο C 6 H 14 69,0 Υγρά Κ-επτάνιο C 7 H 16 98,4 Κ-οκτάνιο C 8 H ,6 Πίνακας ΑΕΡ-3 : Τυπική σύσταση του Φυσικού Αερίου Aέριο Χημικός τύπος Σύσταση Μεθάνιο CH % Αιθάνιο C 2 H 6 Προπάνιο C 3 H % Βουτάνιο C 4 H 10 Διοξείδιο του άνθρακα CO 2 0-8% Οξυγόνο O % Άζωτο N 2 0-5% Υδρόθειο H 2 S 0-5% Άλλα αέρια A, He, Ne, Xe 0-1% Ανώτερη θερμογόνος δύναμη [MJ/kg] 42,5 Κατώτερη θερμογόνος δύναμη [MJ/kg] 38,1 ΑΕΡ-4.

5 Στον πίνακα ΑΕΡ-5 δίνεται η σύσταση του φυσικού αερίου προέλευσης Ρωσίας και Αλγερίας. Πίνακας ΑΕΡ-5: Σύσταση και ιδιότητες Ρωσικού και Αλγερινού Φυσικού Αερίου Σύσταση-Ιδιότητες Ρωσικό ΦΑ Αλγερινό ΦΑ Περιεκτικότητα ( % κ.ο. ) σε: Μεθάνιο Αιθάνιο Προπάνιο Βουτάνιο Πεντάνιο και βαρύτερα Άζωτο Διοξείδιο του άνθρακα Θειούχες ενώσεις: Υδρόθειο Μερκαπτάνες Σύνολο θείου Πυκνότητα Μέση Α.Θ.Δ. Μέση Κ.Θ.Δ. Min 85% Max 7% Max 3% Max 2% Max 1% Max 5% Max 3% Max 5 mg/m 3 Max 15 mg/m 3 Max 60 mg/m 3 0,685 kg/m kcal/nm kcal/nm 3 85,6-96,6% 3,2-8,5% 0-3,0% 0-1,2% 0-0,7% 0,2-1,4% max 0,5ppm max 2,3 mg/m 3 max 30 mg/m 3 0,74-0,82 kcal/nm kcal/nm kcal/nm 3 Το φυσικό αέριο είναι μια μορφή ενέργειας καθαρή στην καύση, με μεγάλη θερμαντική απόδοση, εύκολα ελεγχόμενη στη φλόγα της και πολύ ανταγωνιστική από άποψη τιμής και αποθεμάτων. Σε σύγκριση με τις άλλες μορφές ενέργειας έχει υψηλότερο βαθμό απόδοσης και έτσι έχουμε εξοικονόμηση ενέργειας από την χρήση του.η οικιακή χρήση του φυσικού αερίου, σε αντικατάσταση των άλλων μορφών ενέργειας, μπορεί να επιφέρει μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας. Αλλά και στη βιομηχανία το φυσικό αέριο μπορεί να συμβάλλει στη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Επίσης στη χημική βιομηχανία μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν πρώτη ύλη με πολύ καλά αποτελέσματα. Για παράδειγμα αναφέρεται ότι η σχέση κόστους παραγωγής αμμωνίας με φυσικό αέριο είναι 1, με νάφθα 1,29, με μαζούτ 1,21 και με λιγνίτη 1,21. Στον πίνακα ΑΕΡ-4 δίνονται τα πλεονεκτήματα του φυσικού αερίου ως καύσιμου. Το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται για: α) Οικιακές χρήσεις (μαγείρεμα, θέρμανση χώρων, ζεστό νερό) β) Εμπορικές χρήσεις (ξενοδοχεία, εστιατόρια, κτλ) γ) Βιομηχανικές χρήσεις (θερμάνσεις, ατμός, πρώτη ύλη) δ) Ηλεκτροπαραγωγή (Η.Σ. αεριοστροβιλικοί ή συνδυασμένου κύκλου) Από περιβαλλοντικής άποψης το φυσικό αέριο είναι λιγότερο ρυπογόνο από τους άλλους υδρογονάνθρακες/πετρελαιοειδή. Η χρήση του συμβάλει σημαντικά στη μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος κυρίως στις μεγαλουπόλεις, αν χρησιμοποιείται στις κεντρικές θερμάνσεις ή/και τις μεταφορές. Οι μεγάλες τεχνολογικές δυσκολίες, το υψηλό κόστος παραγωγής και μεταφοράς και η μικρή δυνατότητα αποθήκευσης, αποτελούν τα σημαντικότερα μειονεκτήματα για την εξάπλωση του φυσικού αερίου σε σχέση με το πετρέλαιο. Η εγκατάσταση του δικτύου μεταφοράς και διανομής γίνεται δαπανηρότερη σε χώρες, όπου δεν υπάρχει υποδομή δικτύου, ή αν αυτό βρίσκεται υπό ανάπτυξη, όπως στην Ελλάδα. ΑΕΡ-5.

6 Πίνακας ΑΕΡ-4: Θερμοτεχνικά χαρακτηριστικά πλεονεκτήματα του φυσικού αερίου 1. Η σταθερή ποιότητα καυσίμου για μεγάλα χρονικά διαστήματα. 2. Η σταθερή θερμοκρασία καύσης και η σταθερή ποιότητα της φλόγας. 3. Η μη ύπαρξη τέφρας. 4. Η μικρή περιεκτικότητα σε θείο. 5. Η άκαπνη καύση και η εξ αυτής ελάχιστη ρύπανση των εστιών και εν γένει των συσκευών καύσεως. 6. Η δυνατότητα καύσης με πολύ μικρή περίσσεια αέρα (μέχρι και 1,05) 7. Ο υψηλός βαθμός απόδοσης της καύσης. 8. Η εύκολη προσαρμογή της φλόγας για δεδομένες μορφολογίες των εστιών. 9. Η εύκολη ρύθμιση και ο έλεγχος της αναπτύξεως της θερμότητας. 10. Η δυνατότητα μεγάλης προθέρμανσης του αέρα και η μέσω αυτής αύξηση της οικονομικότητας της λειτουργίας τους. 11. Η εύκολη επιτήρηση και εξυπηρέτηση των εστιών. 12. Η δυνατότητα διαμορφώσεως εστιών για οποιοδήποτε μέγεθος ( από εστία μαγειρείου έως εστία του μεγαλύτερου ατμοπαραγωγού ). 13. Η έλλειψη ανάγκης αποθήκευσης και προετοιμασίας του καυσίμου στον καταναλωτή και το συνεπαγόμενο κόστος. Παραγωγή Φυσικό αέριο για πρώτη φορά αναφέρεται ότι βρέθηκε και χρησιμοποιήθηκε στην Ιαπωνία το 615 π.χ. Επίσης υπάρχουν αναφορές από παλιά για χρήση του φυσικού αερίου στην Γένοβα της Ιταλίας και στο Μπακού της Ρωσίας. Στην Αμερική χρησιμοποιείται για πρώτη φορά το 1821 στη Φρεντόνια της Ν. Υόρκης. Το 1859 με την ανακάλυψη πετρελαίου στην Πενσυλβάνια παράγονται μεγάλες ποσότητες φυσικού αερίου χωρίς όμως ακόμα να υπάρχει αγορά για χρησιμοποίησή του. Το 1869, γίνεται η πρώτη βιομηχανική του χρήση από μια εταιρεία πετρελαίων και ακολουθούν στα τέλη του 19ου αιώνα βιομηχανίες χαλυβουργίας και κεραμικών. Η ανάπτυξη και διάδοση του φυσικού αερίου κατά τη διάρκεια του 19ου αιώνα, περιορίστηκε λόγω της ανυπαρξίας κατάλληλης τεχνολογίας για τις μεθόδους και τα υλικά της μεταφοράς και μέτρησης του νέου αυτού καυσίμου, όπως επίσης και από την ανυπαρξία ικανοποιητικών μεθόδων για την εκτίμηση των αποθεμάτων και την εκμεταλλεύσιμη διάρκεια ζωής των πηγών του. Έτσι παρατηρήθηκε το φαινόμενο το αέριο, που παραγόταν μαζί με το πετρέλαιο, να καίγεται. Με την πρόοδο της τεχνολογίας και την δημιουργία δικτύων αγωγών άρχισε να γίνεται εκμετάλλευση του φυσικού αερίου. Όμως ακόμα και σήμερα μεγάλες ποσότητες φυσικού αερίου καίγονται επιτόπου κατά την άντληση του αργού, γιατί δεν έχουν δημιουργηθεί οι προϋποθέσεις για την αξιοποίησή του. Η ανάπτυξη της χρήσης του φυσικού αέριου απαιτεί δέσμευση κεφαλαίων για επενδύσεις. Με την αύξηση της τιμής του αργού ξεκινά μια εντατική ανάπτυξη αφενός των σταθμών υγροποίησης και των κρυογενικών πλοίων και αφετέρου των αγωγών μεταφοράς. Το ενδιαφέρον βρίσκεται κύρια στους αγωγούς που δημιουργούν τη βάση για οικονομικότερη και σταθερότερη μεταφορά των αποθεμάτων στην κατανάλωση και επομένως και τα δεδομένα για γρήγορη επέκταση της παραγωγής και κατανάλωσής τους. Η οικονομική συνεργασία στις επενδύσεις αυτές επεκτείνεται πολλές φορές ανάμεσα στις καταναλώτριες και παραγωγούς χώρες όπως π.χ. μεταξύ χωρών της πρώην ΕΣΣΔ και χωρών της Δυτ. Ευρώπης μέσω αγωγών, ή Αλγερίας και Λιβύης και χωρών της Δυτ. Ευρώπης μέσω εγκαταστάσεων υγροποίησης αεριοποίησης. Το κύριο τμήμα του τεχνικού κόστους του φυσικού αέριου το αποτελούν οι επενδύσεις. Η απαιτούμενη επένδυση, για τη μεταφορά του φυσικού αέριου με αγωγούς, έχει ύψος τριπλάσιο από εκείνη που απαιτείται για την αντίστοιχη μεταφορά αργού πετρελαίου με το ίδιο ενεργειακό ΑΕΡ-6.

7 περιεχόμενο. Η διαφορά στο ύψος των επενδύσεων, μεταξύ φυσικού αερίου και αργού, είναι ακόμη πιο σημαντική στη θαλάσσια μεταφορά. Έτσι πριν αποφασιστεί η ανάπτυξη του κοιτάσματος είναι συχνά απαραίτητο να υπάρξει μια εξασφαλισμένη αγορά για 10 ή 20 χρόνια, ιδίως αν το αέριο προορίζεται για εξαγωγή. Απαιτείται δηλ. η υπογραφή μακροχρόνιου συμβολαίου για να αποφασιστεί στη συνέχεια η ανάπτυξη του κοιτάσματος. Μεταφορά και Αποθήκευση Η μεταφορά του φυσικού αερίου σε μεγάλες αποστάσεις γίνεται συνήθως με δύο τρόπους. Με υπόγειους/υποθαλάσσιους αγωγούς σε αέρια κατάσταση (εικόνες ΑΕΡ-4 και ΑΕΡ-5) ή υγροποιημένο με ειδικά (κρυογενικά) δεξαμενόπλοια (εικόνες ΑΕΡ-6 και ΑΕΡ-7). Αυτός ο τρόπος μεταφοράς απαιτεί πολυδάπανες μονάδες υγροποίησης-αεριοποίησης του φυσικού αερίου. Εικόνα ΑΕΡ-4: Κατασκευή αγωγού υπόγειας μεταφοράς φυσικού αερίου. Εικόνα ΑΕΡ-5: Μέθοδοι πόντισης αγωγών μεταφοράς φυσικού αερίου σε μεγάλα βάθη, (α) μέθοδος S και (β) μέθοδος J. ΑΕΡ-7.

8 Εικόνα ΑΕΡ-6:Αλυσίδα υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG). Εικόνα ΑΕΡ-7: Δεξαμενόπλοια μεταφοράς υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG). Οι αγωγοί έχουν συνήθως διάμετρο από 0,3 έως 1,5m. Είναι κατασκευασμένοι από χάλυβα υψηλής αντοχής με πάχος από 10mm ως 25mm. Αποτελούνται από τμήματα αγωγών μήκους 12m ως μέγιστο 25m. Αυτά τα κομμάτια συνήθως μεταφέρονται στο μέρος της τοποθέτησής τους με φορτηγά οχήματα ή σε μέρη όπου είναι αδύνατη η προσπέλαση των φορτηγών με ελικόπτερα. Το βάρος των αγωγών είναι αρκετά εντυπωσιακό. Για παράδειγμα ένας αγωγός πάχους 12mm και διαμέτρου 750mm ζυγίζει περισσότερο από 250 τόνους ανά km. Για την τοποθέτηση των αγωγών ανοίγονται τάφροι πλάτους 0,5m ως 1,5m ή και παραπάνω. Οι αγωγοί αφού τυλιχτούν με καλύμματα κατά της σκουριάς τοποθετούνται στις τάφρους και σκεπάζονται με χώμα σε βάθος 1m και παραπάνω από την επιφάνεια του εδάφους. Έτσι το έδαφος πάνω από τους αγωγούς μπορεί να εκμεταλλευτεί γεωργικά. Τα τμήματα των αγωγών συγκολλούνται μεταξύ τους και αποτελούν έτσι ένα συνεχή αγωγό. Η συγκόλληση των τμημάτων είναι αρκετά δύσκολη και απαιτείται προηγμένη τεχνολογία. Η πίεση μέσα στους αγωγούς μεταφοράς του φυσικού αερίου σε μεγάλες αποστάσεις κυμαίνεται από 35 ως 100 bar. Κατά μήκος του αγωγού υπάρχουν σταθμοί συμπίεσης του φυσικού αερίου που εξασφαλίζουν την απαιτούμενη πίεση. Αυτοί οι σταθμοί βρίσκονται σε απόσταση 80 ως 160 km μεταξύ τους κατά μήκος του αγωγού μεταφοράς. Στην έξοδο του συμπιεστή το αέριο έχει πίεση συνήθως 70 bar και στο τέλος του τμήματος του αγωγού, δηλαδή στη είσοδο του επόμενου συμπιεστή γύρω στα 30 bar. Η πίεση στους αγωγούς διανομής του φυσικού αερίου στους καταναλωτές είναι συνήθως μικρότερη γύρω στα 25 bar στην έξοδο του συμπιεστή. ΑΕΡ-8.

9 Κατά μήκος του αγωγού υπάρχουν επίσης βαλβίδες και ρυθμιστές πίεσης, που μπορούν να ανοίξουν, να κλείσουν την παροχή σε περίπτωση βλάβης, να ρυθμίσουν την πίεση, κτλ. Η αποθήκευση του φυσικού αερίου γίνεται σε υπόγειες φυσικές κοιλότητες. Εκεί το αέριο μεταφέρεται από τις πηγές του συνήθως κατά την διάρκεια του καλοκαιριού όταν η κατανάλωση του είναι μικρότερη και αποθηκεύεται ώστε να χρησιμοποιηθεί κατά την διάρκεια του χειμώνα. Επίσης το φυσικό αέριο αποθηκεύεται σε ειδικές δεξαμενές, υγροποιημένο, αλλά επειδή η υγροποίηση του φυσικού αερίου είναι πολυδάπανη, η μέθοδος αυτή είναι περιορισμένη. Κατανάλωση Η πρώτη χώρα που χρησιμοποίησε φυσικό αέριο σε μεγάλο βαθμό ήταν οι ΗΠΑ, γύρω στο Η κατανάλωση στις ΗΠΑ αυξήθηκε κατακόρυφα μέχρι το τέλος του Δεύτερου Παγκοσμίου Πολέμου. Την περίοδο 1945 με 1950, ο ρυθμός αύξησης κατανάλωσης φυσικού αερίου ήταν 14% ενώ ανάμεσα στο 1962 με το 1972 έπεσε στο 5%. Από το 1973 ως το 1975 κατά την πετρελαϊκή/οικονομική κρίση έχουμε μια μικρή πτώση της κατανάλωσης φυσικού αερίου στις ΗΠΑ και μετά το 1975 σταθεροποίησή της. Στην Ευρώπη το φυσικό αέριο άρχισε να χρησιμοποιείται πλατιά από το 1950 και μετά, πρώτα στην Ολλανδία, μετά στη Γαλλία και Ιταλία, για να ακολουθήσουν την δεκαετία του 1970 η Αυστρία και η Γερμανία. Στην εικόνα ΑΕΡ-8 φαίνεται το δίκτυο των σημαντικότερων υπαρχόντων αγωγών ΦΑ στην Ευρώπη. Εικόνα ΑΕΡ-8: Δίκτυο κύριων αγωγών Φυσικού Αερίου. Η Ελλάδα αν εξαιρέσουμε το ελάχιστο Φωταέριο/Αέριο Πόλης της Αθήνας, δεν χρησιμοποιούσε αέρια καύσιμα για την κάλυψη των ενεργειακών της αναγκών μέχρι το Οι χώρες από τις οποίες η Ελλάδα ξεκίνησε να προμηθεύεται φυσικό αέριο είναι η Ρωσία δια μέσου αγωγού και η Αλγερία, σε υγροποιημένη μορφή. Φυσικό αέριο υπάρχει και στα κοιτάσματα της Θάσου, που το απορροφούσε για παραγωγή Αμμωνίας η Βιομηχανία Φωσφορικών Λιπασμάτων Νέας Καρβάλης, ενώ μικρό μέρος του χρησιμοποιείται στις εγκαταστάσεις άντλησης Στην εικόνα ΑΕΡ-9 φαίνεται το ελληνικό σύστημα μεταφοράς φυσικού αερίου. ΑΕΡ-9.

10 Εικόνα ΑΕΡ-9: Χάρτης ελληνικού συστήματος μεταφοράς φυσικού αερίου. Τα τελευταία χρόνια στον διεθνή χώρο παρατηρούμε: 1. Ολοένα και μεγαλύτερη συμμετοχή του φυσικού αερίου στη κάλυψη ενεργειακών αναγκών. 2. Αυξανόμενη συνεχώς παραγωγή φυσικού αερίου. 3. Ανάπτυξη της τεχνολογίας στο τομέα της μεταφοράς και διανομής του φυσικού αερίου, είτε μέσω αγωγών είτε με πλοία. 4. Ανάπτυξη του δικτύου μεταφοράς και διανομής σε παγκόσμιο επίπεδο. Οι Η.Π.Α. κυρίως και η Ευρώπη διαθέτουν πολύ πυκνά δίκτυα αγωγών. 5. Διακρατικές συμφωνίες και διεθνείς συμβάσεις για εκμετάλλευση και προμήθεια φυσικού αερίου. Ως αποτέλεσμα των τελευταίων, από το 1980 έως σήμερα η παγκόσμια παραγωγή/κατανάλωση του ΦΑ υπερδιπλασιάστηκε (βλ. εικόνα ΑΕΡ-10). Παράλληλα κατασκευάστηκαν περισσότεροι αγωγοί και πολλοί νέοι σχεδιάζονται. Στην εικόνα ΑΕΠ-11 φαίνονται οι βασικοί υφιστάμενοι αγωγοί τροφοδοσίας της Ανατολικής και Δυτικής Ευρώπης με φυσικό αέριο από τη Ρωσία, οι ρωσικής «εμπνεύσεως» νέοι αγωγοί North Stream και South Stream, που παρακάμπτουν πολλές ενδιάμεσες χώρες, όπως η Ουκρανία ή η Πολωνία, αλλά και ο αγωγός Nabucco «εμπνεύσεως» ΗΠΑ, που προτάθηκε ως εναλλακτική προς τη Ρωσία τροφοδοσία της Ευρώπης. ΑΕΡ-10.

11 Natural Gas Consumption (Billion Cubic Feet) Εικόνα ΑΕΡ-10: Διαχρονική εξέλιξη κατανάλωσης φυσικού αερίου. Εικόνα ΑΕΡ-11: Υφιστάμενοι και υπό ανάπτυξη αγωγοί φυσικού αερίου. ΑΕΡ-11.

12 Ο δι-αδριατικός αγωγός (Trans Adriatic Pipeline - TAP) φυσικού αερίου Εικόνα ΑΕΡ-9: Ο διαδριατικός αγωγός (Trans Adriatic Pipeline - TAP) Ο αγωγός T.A.P. θα μεταφέρει φυσικό αέριο από το κοίτασμα Shah Deniz II του Αζερμπαϊτζάν προς την Ευρώπη. Ο μήκους περίπου 878 km αγωγός θα συνδεθεί με τον αγωγό Trans Anatolian Pipeline (TANAP) στους Κήπους, στα ελληνοτουρκικά σύνορα, και θα διασχίζει την Ελλάδα, την Αλβανία και την Αδριατική θάλασσα, προτού εξέλθει στην ξηρά, στη Νότιο Ιταλία. Στην Ελλάδα εκτείνεται, υπογείως, σε μήκος 543 km περίπου, από την περιοχή των Κήπων, Έβρου προς τη Νέα Μεσημβρία νομού Θεσσαλονίκης και φτάνει στα ελληνοαλβανικά σύνορα στην περιοχή Ιεροπηγής Καστοριάς. Στην Κεντρική Μακεδονία διέρχεται από τους νομούς Σερρών, Θεσσαλονίκης, Ημαθίας, Πέλλας. Εικόνα ΑΕΡ-10: Η κατασκευή του διαδριατικού αγωγού (Trans Adriatic Pipeline - TAP) Ο αγωγός θα είναι χαλύβδινος (συγκολλημένοι σωλήνες των 12 18m) με επικάλυψη πολυαιθυλενίου και σύστημα καθοδικής προστασίας. Έχει σχεδιαστεί με διάμετρο 48 ιντσών (122 cm) και πίεση 95 bars και θα εγκατασταθεί υπογείως με ελάχιστη επικάλυψη εδάφους ενός μέτρου. Ο Τ.Α.Ρ. θα μεταφέρει αρχικά (1η φάση λειτουργίας) 10 δις. m 3 φυσικού αερίου τον χρόνο. Οι συνοδευτικές εγκαταστάσεις και τα κυριότερα συνοδά έργα του αγωγού που προβλέπονται, όπως ΑΕΡ-12.

13 αυτά περιγράφονται στη ΜΠΕ είναι: Σταθμός Συμπίεσης στην ευρύτερη περιοχή των Κήπων Έβρου, με δυναμικότητα περίπου MW, (2 συμπιεστές των 15 MW σε λειτουργία και ένας εφεδρικός). Μετρητικός Σταθμός στα ελληνοτουρκικά σύνορα. Σταθμός Συμπίεσης στην ευρύτερη περιοχή νότια της πόλης των Σερρών, ο οποίος θα εγκατασταθεί κατά τη 2η φάση λειτουργίας του έργου. Ξεστροπαγίδες σε κάθε σταθμό συμπίεσης. Είκοσι δύο (22) βανοστάσια περίπου (ανά 30 km κατά μήκος του αγωγού). Στην κατασκευή του τμήματος του αγωγού, που θα διέρχεται από την Ελλάδα θα χρησιμοποιηθούν περίπου σωληναγωγοί. Οι χερσαίοι σωληναγωγοί κατασκευάζονται από την ελληνική εταιρεία Σωληνουργεία Κορίνθου (495km) και από τη γερμανική εταιρεία Salzgitter Mannesmann International GmbH (270km), που κατασκευάζει και τις γωνίες θερμής έλασης. Ο κεντρικός σταθμός διαλογής Θεσσαλονίκης έχει έκταση περίπου m² και ο κεντρικός σταθμός διαλογής Καβάλας έχει έκταση περίπου m². Συνθετικά και βιομηχανικά αέρια Τα παραγόμενα αέρια (φωταέριο) από την εξανθράκωση ή την εξαερίωση των γαιανθράκων αποτελούσαν για πολλά χρόνια βασική πηγή ενέργειας για τις βιομηχανικές πόλεις και μια από τις κύριες πρώτες ύλες της χημικής βιομηχανίας. Μετά όμως την εξάπλωση και την κυριαρχία του πετρελαίου, στην 10ετία του 1960, τα πετρελαιοειδή εκτόπισαν σχεδόν ολοκληρωτικά τον γαιάνθρακα από τις περισσότερες εφαρμογές του και περιόρισαν τη χρήση των βιομηχανικών αερίων κατά πολύ. Για τις περιορισμένες πια αυτές χρήσεις τα βιομηχανικά αέρια παράγονται: α) ως παραπροϊόντα από απαραίτητη χρησιμοποίηση γαιανθράκων, όπως π.χ. μεταλλουργία, β) ως προϊόντα καταλυτικής σχάσης πετρελαιοειδών, γ) ως παραπροϊόντα των διυλιστηρίων υπό μορφή LPG (υγραέριο). Μέσα στις προσπάθειες των διαφόρων χωρών, κυρίως των βιομηχανικών, να ανεξαρτητοποιηθούν κατά το δυνατόν στον ενεργειακό τομέα, εντάσσεται και η ώθηση που δόθηκε στο θέμα της παραγωγής συνθετικών αερίων καυσίμων, των SNG (Synthetic Natural Gas), από κατεργασία γαιανθράκων. Σήμερα καταβάλλονται προσπάθειες για την εξέλιξη της τεχνολογίας και τη μείωση του κόστους παραγωγής τους. Τα πλεονεκτήματα των SNG είναι τα ίδια με του φυσικού αέριου. Αποτελούν αέρια με υψηλό ενεργειακό περιεχόμενο. Είναι εξευγενισμένα καύσιμα που έχουν μικρότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, με καλό βαθμό απόδοσης στην καύση και ευκολία στη λειτουργία. Μη συμβατικές πηγές αερίου Το μη συμβατικό Φ.Α. βρίσκεται εγκλωβισμένο σε ιζηματογενή πετρώματα σχιστόλιθου (shale rocks), ή αμμολιθικά (sandstone ), ασβεστολιθικά (limestone), πωρόλιθου, ή εγκλωβισμένο σε πάγο υπό συνθήκες υψηλής πίεσης και χαμηλής θερμοκρασίας. Η βασική μέθοδος που χρησιμοποιείται για την εξόρυξή του είναι η υδραυλική διάρρηξη/ρωγμάτωση (hydraulic fracturing, εικόνα ΑΕΡ-11). Τεράστιες ποσότητες νερού αναμεμιγμένες με άμμο και χημικές ενώσεις διοχετεύονται με μεγάλη πίεση στο κοίτασμα, προκαλούν ρήγματα και απελευθερώνεται το αέριο. Η μέθοδος αυτή έχει ακόμη υψηλό κόστος εξόρυξης, όπως επίσης και σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον (ρύπανση υδροφόρων οριζόντων, έκλυση αερίου στην ατμόσφαιρα). Στις ΗΠΑ το σχιστολιθικό αέριο αντιπροσώπευε το 2000 το 1-2% της συνολικής παραγωγής αερίου. Λόγω των βελτιωμένων και χαμηλότερου κόστους τεχνικών εξόρυξης, της ανάπτυξης των οριζόντιων γεωτρήσεων, το 2012 η συμμετοχή άγγιξε το 30%. Άλλες χώρες, που ακολουθούν τις ΗΠΑ είναι ο Καναδάς, χώρες της Αν. Ευρώπης (Πολωνία), η Αυστραλία, κ.ά. ΑΕΡ-13.

14 Εικόνα ΑΕΡ-11: Σχηματική παράσταση υδραυλικής διάρρηξης/ρωγμάτωσης σχιστολιθικού αερίου. Το παγωμένο ένυδρο μεθάνιο (υδρίτες μεθανίου) είναι φυσικό αέριο εγκλωβισμένο σε πάγο υπό συνθήκες υψηλής πίεσης και χαμηλής θερμοκρασίας. Οι υδρίτες μεθανίου θεωρείται ότι αποτελούνται από νεκρή οργανική ύλη, παγιδευμένη μεταξύ των στρωμάτων της γης. Η διαδικασία είναι παρόμοια με εκείνη που παράγει το μεθάνιο, όταν οργανικά απόβλητα σκεπαστούν με χώμα κάτω από την επιφάνεια της γης (αναερόβια ζύμωση). Το παγωμένο ένυδρο μεθάνιο, που είναι παγιδευμένη κάτω από permafrost (μόνιμα παγωμένο έδαφος) και τα ωκεάνια ιζήματα, θεωρείται ότι είναι η μεγαλύτερη πηγή φυσικού αερίου στον κόσμο. Τα περιβάλλοντα στην Γη, που έχουν τις κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης για τον σχηματισμό και τη σταθερότητα του ένυδρου μεθανίου, είναι: 1) τα ιζήματα και ιζηματογενή πετρώματα κάτω από το permafrost της Αρκτικής, 2) ιζηματογενείς αποθέσεις κατά μήκος των ηπειρωτικών περιθωρίων, 3) ιζήματα βαθέων υδάτων από λίμνες και θάλασσες και, 4) ο πάγος της Ανταρκτικής. Εικόνα ΑΕΡ-12: Αποθέσεις σχιστολιθικού και άλλων μη συμβατικών πηγών αερίου στις ΗΠΑ. ΑΕΡ-14.