СПГ — зачем нужен сжиженный природный газ и в чем его преимущества

Фото: Павел Бедняков / РИА Новости

Содержание:

• Что такое СПГ
• Как производится СПГ
• СПГ и КПГ — в чем различие
• Химические свойства СПГ
• Крупнейшие производители СПГ
• Плюсы и минусы СПГ

Что такое СПГ

Сжиженный природный газ (СПГ) — это природный газ, переработанный в жидкое состояние. В процессе сжижения топливо охлаждают до температуры минус 161,6 градуса Цельсия, а его объем сокращается в 600 раз. В таком виде при соответствующих давлении и температуре СПГ можно транспортировать в любую точку мира, после чего регазифицировать и использовать по назначению.

Сжиженный природный газ — это не просто современное решение для транспортировки топлива, но и продукт эволюции технологий. Его история тесно переплетена с развитием добычи и использования природного газа, а также с поиском новых путей его доставки потребителям.

Идея сжижения природного газа возникла еще в конце XIX века, когда началась активная разработка газовых месторождений. Первые эксперименты проводились в США и Европе. Однако эти технологии были несовершенны, а стоимость производства СПГ оказалась слишком высокой для коммерческого использования.

Настоящий прорыв в развитии СПГ-технологий произошел в середине XX века, когда появились эффективные методы сжижения и транспортировки такого топлива. В 1939 году в Западной Вирджинии (США) появился первый экспериментальный завод по производству СПГ, а в 1941-м — первое коммерческое предприятие такого рода в штате Огайо. В 1959 году была осуществлена первая танкерная доставка американского СПГ в Великобританию.

Сегодня СПГ является одним из важнейших видов топлива для энергетики, промышленности и транспорта. Он используется как альтернатива трубопроводным поставкам и обеспечивает энергетическую безопасность стран, не имеющих собственных месторождений газа. Согласно отчету World LNG Report Международного газового союза (International Gas Union, IGU), в 2023 году объем мировой торговли СПГ составил 401,4 млн т, что на 8,4 млн т превысило данные предыдущего года и стало рекордом. Эксперты ожидают рост этого показателя до 700 млн т к 2030 году.

Как производится СПГ

Сжижение природного газа происходит на специальных заводах, которые обычно находятся рядом с местом добычи топлива.

Фото: Norbert Fellechner / Getty Images

На первом этапе процесса сжижения газ очищают от ненужных примесей, таких как азот, вода, гелий и водород. В этих целях используют «молекулярные сита» — способные впитывать влагу однородные кристаллы. На втором этапе избавляются от тяжелых углеводородов. На выходе объем примесей не должен превышать 5%. Полученная смесь подвергается циклам сжатия (в 5–12 раз) и охлаждения до тех пор, пока не перейдет из газообразного состояния в жидкое.

Потери от первоначального количества газа составляют до 25%. Полученный СПГ хранится в криоцистернах при определенных температуре и давлении.

Транспортировка сжиженного газа осуществляется морским путем специальными танкерами. На месте назначения СПГ перекачивают в хранилища на суше, плавучие установки или терминалы. В последних его подвергают регазификации, то есть переводят обратно из жидкого в газообразное состояние путем нагревания. После этого топливо подают в газораспределительную систему и по трубам доставляют конечным потребителям.

СПГ и КПГ — в чем различие

Компримированный природный газ (КПГ) — это газообразная смесь, которую получают с помощью осушки и сжатия до 200 раз (до давления 200–250 атмосфер) природного газа или регазифицированного СПГ. Она на 75–98% состоит из метана, а также содержит более тяжелые углеводороды. КПГ хранится в специальных баллонах, не требует охлаждения и перевозится автомобильным и железнодорожным транспортом.

При одинаковой массе газа объем СПГ значительно меньше, чем КПГ. Транспортировка сжиженного газа целесообразна на дальние расстояния и для крупных потребителей, таких как электростанции. Сжатый газ больше подходит для местного потребления.

Оба вида природного газа используют в качестве моторного топлива. Преимущество СПГ заключается в том, что он обладает высокой плотностью, что позволяет транспортному средству преодолеть большее расстояние, чем оно сделало бы это на компримированном газе. Но производство и применение СПГ сложнее и дороже, заправки с таким топливом не распространены, а из-за нагрева резервуара потребуется систематически выпускать образовавшиеся пары. Кроме того, при контакте с телом этот газ вызывает обморожение (криоожог).

Химические свойства СПГ

Фото: David Hecker / Getty Images

В результате сжижения природного газа образуется жидкость, которая на 85–95% состоит из метана и на 5–15% — из этана, пропана и бутана и отличается высокой массовой теплотой сгорания.

Плотность СПГ достигает 430–470 кг на 1 куб. м, что меньше плотности воды. В случае разлива такое топливо останется на ее поверхности. Сжиженный природный газ также примерно на треть легче воздуха, не имеет цвета и запаха, не горючий и не приводит к коррозии.

При взаимодействии с окружающей средой он быстро переходит в газообразное состояние и испаряется, не оставляя следов в почве или воде. В случае концентрации СПГ в пределах 5–15% и при контакте с источником горения возможен взрыв, а если более 15% — нехватка кислорода.

Крупнейшие производители СПГ

Как отмечает IGU, в мировой торговле СПГ принимают участие 20 экспортеров и 51 импортер. Крупнейшими странами по объему мощностей по сжижению являются США (91,4 млн т в год), Австралия (87,6 млн т в год) и Катар (77,1 млн т в год) — на их долю приходится более 50% мирового производства.

Крупнейшими экспортерами сжиженного природного газа по итогам 2023 года оказались:

• США — 84,5 млн т (21%);
• Австралия — 79,6 млн т (20%);
• Катар — 78,2 млн т (19%);
• Россия — 31,4 млн т (8%);
• Малайзия — 26,8 млн т (7%);
• Индонезия — 15,6 млн т (4%);
• Алжир — 13 млн т (3%);
• Нигерия — 13 млн т (3%);
• Оман — 11,4 млн т (3%);
• Папуа — Новая Гвинея — 8,4 млн т (2%).

Крупнейшими потребителями СПГ были:

• Китай — 71,2 млн т (18%);
• Япония — 66,1 млн т (16%);
• Южная Корея — 45,2 млн т (11%);
• Индия — 22 млн т (5%);
• Франция — 21,8 млн т (5%);
• Тайвань — 20,2 млн т (5%);
• Испания — 16,8 млн т (4%);
• Нидерланды — 16,3 млн т (4%);
• Великобритания — 14,5 млн т (4%);
• Италия — 11,8 млн т (3%).

Строятся и ежегодно вводятся в эксплуатацию новые мощности (по данным на февраль 2024 года, 48% строящихся мощностей приходится на Северную Америку), а на экспортные рынки выходят новые страны — например, в феврале 2024 года экспортером СПГ стала Республика Конго. Среди них Мозамбик имеет самый большой портфель СПГ-проектов общей мощностью 33,2 млн т в год. Еще один потенциально крупный производитель СПГ — Танзания — планирует построить завод по производству сжиженного газа мощностью 15 млн т.

Плюсы и минусы СПГ

Фото: David Hecker / Getty Images

Из-за географического фактора европейские и азиатские страны часто выбирают импорт сжиженного газа вместо строительства трубопроводов на расстояния в тысячи километров. Однако у этого решения есть как положительные, так и отрицательные стороны.

Плюсы

• большая теплоемкость;
• нетоксичность;
• удобство и длительность хранения;
• транспортировка на большие расстояния;
• увеличенный срок службы и снижение эксплуатационных расходов на топливное оборудование;
• универсальность.

Минусы

• высокая стоимость производства;
• сложное производство;
• рентабелен в основном для крупных потребителей;
• опасен при взаимодействии.