Φοιτήτρια: Παπαδοπούλου Ελένη Διδάσκων: Καρκάνης Αναστάσιος
Liquefied Natural Gas (LNG) Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο Φυσικό αέριο το οποίο έχει μετατραπεί σε υγρό και χρησιμοποιείται για τη μεταφορά του φυσικού αερίου και την αποθήκευσή του για μελλοντική χρήση. Διατηρείται σε υγρή μορφή σε θερμοκρασίες -162 C και σε ατμοσφαιρική πίεση (1 atm) Σύνθεση LNG 85 95% CH4 Ποσοστά υδρογονανθράκων (αιθανίου, προπανίου και βουτανίου) Ίχνη ποσότητας Ν2 Χαρακτηριστικά LNG Άχρωμο Μη διαβρωτικό Μη τοξικό Άοσμο
Εισαγωγείς Ιαπωνία: μεγαλύτερος καταναλωτής LNG στον κόσμο. Μαζί με Νότια Κορέα και Ταιβάν, αντιπροσώπευαν το 67% των παγκόσμιων εισαγωγών Ισπανία: Ο μεγαλύτερος εισαγωγέας LNG στην Ευρώπη Ηνωμένο Βασίλειο: ξεκινά η υγροποίηση και ηαποθήκευσητουφαστιςαρχέςτου1900. Πρώτη μεταφορά LNG με πλοίο από τη Λουιζιάνα το 1959 Εξαγωγείς Κατάρ: Μεγαλύτερος εξαγωγέας στον κόσμο Αλγερία και Μαλαισία: Από τους μεγαλύτερους εξαγωγείς στον κόσμο. Εξυπηρετούν κυρίως Ευρώπη ΗΠΑ και Ιαπωνία Ταιβάν Ν. Κορέα αντίστοιχα Αυστραλία: Κατέχει την 3 η θέση σε εξαγωγή LNG σε Ασία και Ειρηνικό και την 3 η στον κόσμο. Ινδονησία: Για πολλά χρόνια, ο μεγαλύτερος εξαγωγέας LNG στον κόσμο (21% των συνολικών εξαγωγών στον κόσμο)
MMcf/day: million cubic feet per day
Liquefied Natural Gas (LNG) 101 https://www.youtube.com/watch?v=w yztuzuzr68 Liquefied Natural Gas (LNG) value chain https://www.youtube.com/watch?v=rjlr TFyennU&t=28s
Το φυσικό αέριο : Είναι αέριο μείγμα κορεσμένων υδρογονανθράκων με μικρό αριθμό ατόμων άνθρακα Βασικό συστατικό του φυσικού αερίου είναι το μεθάνιο, συνυπάρχουν όμως σε αυτό και σημαντικές ποσότητες αιθανίου, προπανίου και βουτανίου, καθώς και διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, υδρογόνο, ήλιο και υδρόθειο. Εξορύσσεται από υπόγειες κοιλότητες στις οποίες βρίσκεται υπό υψηλή πίεση Προκατεργασία αερίου τροφοδοσίας: Είναι απαραίτητη η προκατεργασία του φυσικού αερίου προκειμένου να αφαιρεθούν τα συστατικά που είτε θα πάγωναν, εμποδίζοντας τη ροή της διεργασίας, είτε θα προκαλούσαν ρύπανση κατά την καύση του εξατμισμένου LNG. Γι αυτό το λόγο, πέρα των υδρογονανθράκων και του μεθανίου, είναι απαραίτητη η αφαίρεση όλων των υπόλοιπων συστατικών (CO2, N2, H2O, H2S)
Η υγροποίηση γίνεται με ψύξη του αερίου με χρήση εναλλάκτη θερμότητας: Ψύξη του αερίου στους -162 C με χρήση εναλλάκτη θερμότητας, σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης Μείωση του όγκου του φυσικού αερίου κατά ένα συντελεστή >600 Σε αυτά τα δοχεία, το αέριο που κυκλοφορεί μέσω των πηνίων σωλήνων αλουμινίου εκτίθεται σε συμπιεσμένο ψυκτικό μέσο αζώτου υδρογονάνθρακα. Μεταφορά θερμότητας επιτυγχάνεται καθώς το ψυκτικό εξατμίζεται, ψύχοντας το αέριο στους σωλήνες πριν επιστρέψει στον συμπιεστή. Έπειτα, τουγροποιημένοφυσικόαέριοαντλείταισεμια μονωμένη δεξαμενή αποθήκευσης όπου παραμένει μέχρι να μπορέσει να φορτωθεί σε δεξαμενόπλοιο.
Διεργασίες υγροποίησης στους σταθμούς φόρτωσης Διεργασίες ψύξης σε σειρά i. Μείωση της πίεσης σε διαδοχικά σημεία διαχωρισμού (αποτέλεσμα η αφαίρεση θερμότητας) ii. Χρήση ψυκτικών για ψύξη (Προπάνιο, αιθυλένιο, μεθάνιο) iii. Πολυδάπανη διαδικασία και σύνθετος σχεδιασμός Διεργασίες με μείγμα ψυκτικών i. Απλοποιημένη διαδικασία υγροποίησης σε σειρά ii. Μείγμα ψυκτικών (πεντάνιο, βουτάνιο, προπάνιο, αιθάνιο, μεθάνιο και άζωτο) Διεργασία με μείγμα ψυκτικών και προκαταρκτική ψύξη i. Ευρύτατα χρησιμοποιούμενη διαδικασία ii. Δύο χωριστά συστήματα ψύξης iii. Κύκλος προπανίου : ψύχει το φυσικό αέριο και χρησιμεύει ως ενδιάμεσο ψυκτικό για την απόρριψη θερμότητας από το τμήμα με το μίγμα ψυκτικών ουσιών προς τον αέρα ή το νερό ψύξης. Μπορεί να κατασκευαστεί από κοινό χάλυβα χαμηλότερου κόστους, ενώ το τμήμα χαμηλότερηςθερμοκρασίαςαπαιτείχάλυβεςαργιλίουκαινικελίου iv. Κύκλος με μίγμα των ψυκτικών ουσιών: με τη μείωση του εύρους της ψύξης που πρέπει να επιτευχθεί από το τμήμα αυτό, μπορεί να βελτιστοποιηθεί η σύνθεσή του και να μειωθούν σημαντικά οι ενεργειακές απώλειες λόγω συμπίεσης.
Στην εικόνα παρουσιάζεται το διάγραμμα ψύξης για τη διεργασία με μείγμα ψυκτικών και προκαταρκτική ψύξη
Cleveland, Ohio 1944 Διαρροή λόγω άστοχης κατασκευής δεξαμενών με αποτέλεσμα την έκρηξη 2 δεξαμενών από την ανάφλεξη του αερίου 131 θύματα 225 τραυματίες 700 άστεγοι Καταστροφή 2 εργοστασίων και 79 κατοικιών
Σύγχρονες δεξαμενές Υλικά εξωτερικής δεξαμενής με μεγαλύτερη αντοχή στις κρυογονικές θερμοκρασίες Υψηλότερα αναχώματα χτισμένα πιο κοντά στις δεξαμενές Δομή δεξαμενής Δεξαμενέςδιπλήςακεραιότητας, δηλαδή μια διαρροή υγρού από μια αστοχία της εξωτερικής δεξαμενής παραλαμβάνεται από μια δεύτερη ομοκεντρική δεξαμενή που είναι δομικά ανεξάρτητη από την πρώτη Εξωτερικές δεξαμενές : κατασκευάζονται από οπλισμένο σκυρόδεμα με περίβλημα από ανοξείδωτο χάλυβα Κατασκευή αναχωμάτων ύψους όσο και η δεξαμενή για να προστατεύσουν τη δεξαμενή από εξωτερική ζημιά
Εσωτερικό δεξαμενής αποθήκευσης
Ιστορική Αναδρομή Æ Τα πρώτα πλοία μεταφοράς LNG
10 30% του κόστους του value chain για το LNG 1 ος μεταφορέας LNG: μεταφερόμενο φορτηγό με δεξαμενές αλουμινίου μονωμένες με ξύλο balsa Δεξαμενόπλοιο σφαιρικού σχεδιασμού 1971 στρογγυλεμένες δεξαμενές συγκράτησης που κάθονται σε στηρίγματα στο κύτος του πλοίου Μέσω των στηριγμάτων μεταφέρεται η τάση θερμικής συστολής και διαστολής Δεξαμενόπλοιο σχεδιασμού μεμβράνης 1970 Πολλαπλές δεξαμενές με επενδύσεις από λεπτό (0,5mm) κράμα νικελίου, ενσωματωμένες στο κύτος του πλοίου Αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες
Ανεξάρτητες σφαιρικές δεξαμενές Δεν αποτελούν μέρος του σκάφους Δεύτερο τοίχωμα Δεξαμενές τύπου Moss Τα περισσότερα έχουν 4 δεξαμενές Εσωτερικό παχύ στρώμα από μονωτικό αφρό Λεπτό στρώμα αλουμινίου Ατμόσφαιρα αζώτου για έλεγχο Έλεγχος εξωτερικού δεξαμενής κάθε 3 μήνες
Μεμβρανώδεις δεξαμενές Δεν είναι αυτοσυγκρατούμενες Στηρίζονται πάνω σε ισχυρά στηρίγματα Πρισματική διατομή Σύνθετο κέλυφος Λεπτό μεταλλικό τοίχωμα φτιαγμένο από κράμα σιδηρονικελίου Μονωτικό στρώμα περλίτη πάχους 200mm Η δομή αυτή επαναλαμβάνεται κάτω από το μονωτικό στρώμα Ενισχυμένη μόνωση για ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας και προστασία από διαρροές
Ημιμεμβρανοειδής δεξαμενή Παραλλαγή δεξαμενών μεμβράνης Αυτοσυγκρατούμενες Λιγότερο λεπτό το πρώτο τοίχωμα από ότι των δεξαμενών μεμβράνης Αρμονική διατομή με επίπεδες πλευρές και ορθές γωνίες Ακέραιες δεξαμενές Ενσωματωμένες πάνω στο σκάφος Πολύ ισχυρή μόνωση Κοινά χαρακτηριστικά γνωρίσματα αειφόρων πλοίων Απομονωμένοι χώροι φορτίου Οι σωληνώσεις φορτοεκφόρτωσης περνάνε πάνω από τα κουβούσια των δεξαμενών Κάθε δεξαμενή έχει το δικό της αντλιοστάσιο, εγκατεστημένο πάνω από στο κύριο κατάστρωμα 3 βαθμοί επικινδυνότητας για το περιβάλλον λόγω των φορτίων που μεταφέρουν i. Πλοία τύπου 1G (μεταφέρουν φορτία πολύ μεγάλου κινδύνου) ii. Πλοία τύπου 2G (μεταφέρουν φορτία μειωμένης επικινδυνότητας) iii. Πλοία τύπου 3G (μεταφέρουν φορτία ελάχιστης επικινδυνότητας)
Ως τερματικοί σταθμοί ορίζονται οι εγκαταστάσεις παραλαβής των ποσοτήτων τουlng, μετά τη μεταφορά τους με τα δεξαμενόπλοια, από τις εγκαταστάσεις υγροποίησης φυσικού αερίου Περιλαμβάνουν: Απαραίτητες λιμενικές εγκαταστάσεις Σωληνώσεις μεταφοράς LNG Δεξαμενές αποθήκευσης LNG Συστήματα εναλλακτών θερμότητας, που λειτουργούν με θαλασσινό νερό ως θερμαντικό μέσο, για την εξάτμιση και συμπίεση του φυσικού αερίου
Τερματικός σταθμός Ρεβυθούσας https://www.youtube.com/watch?v=xgckrpmva9i https://www.youtube.com/watch?v=w40tcch2eng LNG Bunkering από το 2020 στην Ελλάδα, στον τερματικό σταθμό της Ρεβυθούσας Κατασκευή εγκατάστασης τερματικού σταθμού στην Αλεξανδρούπολη Εγκατάσταση 17,6 km νοτιοδυτικά του λιμένα της Αλεξανδρούπολης Αποθηκευτικοί χώροι 170,000 κυβικών μέτρων και παροχή φυσικού αερίου 6,1 δισ. μ^3/έτος Σύνδεση με το Εθνικό Σύστημα Φυσικού Αερίου με αγωγό μήκους 28 km Εξωτερικό εμπόριο (Βουλγαρία, Ρουμανία, Σερβία, Ουγγαρία, Ουκρανία) Σύνδεση με IGB και TAP
Πρόκειται για τον ανεφοδιασμό των πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο καύσιμο, για δική τους κατανάλωση.
Παραδοσιακά καύσιμα τροφοδοσίας πλοίων Βαρύ μαζούτ Θαλάσσιο καύσιμο diesel (MDO) Πετρέλαιο εσωτερικής καύσης πλοίων (MGO) Η καύση του φυσικού αερίου, σε σχέση µε αυτή άλλων καυσίµων όπως ο γαιάνθρακας ή το πετρέλαιο, έχει λιγότερες επιβλαβείς συνέπειες για το περιβάλλον. Παράγει, για παράδειγµα, µικρότερες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα για κάθε µονάδα παραγόµενης ενέργειας Τρόποι ανεφοδιασμού LNG Τερματικής δεξαμενής προς πλοίο (TPS) Πλοίο προς πλοίο (STS) Φορτηγό προς πλοίο (TTS)
Καυσαέρια πλοίων σημαντική πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης 2,2 των παγκόσμιων εκπομπών CO2 οφείλεται στα καυσαέρια των πλοίων 30% των συνολικών εκπομπών ΝΟx 9% των συνολικών εκπομπών Sox Σημαντικά χαμηλότερες εκπομπές CO2 και ΝΟx για το LNG από ότι για το MGO Αυξημένες εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα και συνολικών υδρογονανθράκων 85% των υδρογονανθράκων είναι το άκαυστο μεθάνιο 28 φορές ισχυρότερο θερμοκηπιακό αέριο από το CO2