Gas naturale - Natural gas

Il commercio mondiale di gas naturale nel 2013. I numeri sono espressi in miliardi di metri cubi all'anno
Estrazione di gas naturale per paese in metri cubi all'anno intorno al 2013

Il gas naturale (chiamato anche gas fossile ; a volte solo gas ) è una miscela di gas idrocarburici naturali costituita da metano e comunemente comprendente quantità variabili di altri alcani superiori e talvolta una piccola percentuale di anidride carbonica , azoto , idrogeno solforato o elio. Il gas naturale è incolore e inodore ed è esplosivo, quindi di solito viene aggiunto un odore di zolfo (simile alle uova marce) per il rilevamento precoce delle perdite. Il gas naturale si forma quando strati di materia vegetale e animale in decomposizione sono esposti a calore e pressione intensi sotto la superficie della Terra per milioni di anni. L'energia che le piante originariamente ricavavano dal sole viene immagazzinata sotto forma di legami chimici nel gas. Il gas naturale è un combustibile fossile .

Il gas naturale è un idrocarburo non rinnovabile utilizzato come fonte di energia per il riscaldamento, la cucina e la generazione di elettricità. Viene anche utilizzato come carburante per veicoli e come materia prima chimica nella produzione di materie plastiche e altri prodotti chimici organici commercialmente importanti .

L'estrazione e il consumo di gas naturale è un importante e crescente motore del cambiamento climatico . È esso stesso un potente gas serra quando viene rilasciato nell'atmosfera e crea anidride carbonica quando viene bruciato . Il gas naturale può essere bruciato in modo efficiente per generare calore ed elettricità , emettendo meno rifiuti e tossine nel punto di utilizzo rispetto ad altri combustibili fossili e biomasse . Tuttavia, lo sfiato del gas e il flaring , insieme alle emissioni fuggitive indesiderate lungo tutta la catena di approvvigionamento , possono comportare un'impronta di carbonio simile nel complesso.

Il gas naturale si trova in formazioni rocciose sotterranee profonde o è associato ad altri giacimenti di idrocarburi nei giacimenti di carbone e come clatrati di metano . Il petrolio è un altro combustibile fossile che si trova vicino e con il gas naturale. La maggior parte del gas naturale è stata creata nel tempo da due meccanismi: biogenico e termogenico. Il gas biogenico è creato da organismi metanogeni in paludi , torbiere , discariche e sedimenti poco profondi. Più in profondità nella terra, a temperature e pressioni maggiori, il gas termogenico viene creato da materiale organico sepolto.

Nella produzione di petrolio, il gas viene talvolta bruciato come gas di torcia . Prima che il gas naturale possa essere utilizzato come combustibile, la maggior parte, ma non la totalità, deve essere trattata per rimuovere le impurità, compresa l'acqua, per soddisfare le specifiche del gas naturale commerciabile. I sottoprodotti di questa lavorazione includono etano , propano , butani , pentani e idrocarburi ad alto peso molecolare, idrogeno solforato (che può essere convertito in zolfo puro ), anidride carbonica , vapore acqueo e talvolta elio e azoto .

Il gas naturale è talvolta chiamato informalmente semplicemente "gas", soprattutto quando viene confrontato con altre fonti di energia, come petrolio o carbone. Tuttavia, non deve essere confuso con la benzina , che viene spesso abbreviata nell'uso colloquiale con "gas", specialmente in Nord America.

Storia

Bruciare il gas naturale che esce dal terreno a Taiwan

Il gas naturale è stato scoperto casualmente nell'antica Cina, poiché risultava dalla trivellazione per le salamoie . Il gas naturale è stato utilizzato per la prima volta dai cinesi intorno al 500 aC (forse anche nel 1000 aC). Hanno scoperto un modo per trasportare il gas che fuoriesce dal terreno in condutture grezze di bambù fino a dove è stato usato per far bollire l'acqua salata per estrarre il sale nel distretto di Ziliujing del Sichuan .

La scoperta e l'identificazione del gas naturale nelle Americhe avvennero nel 1626. Nel 1821, William Hart scavò con successo il primo pozzo di gas naturale a Fredonia, New York , Stati Uniti, che portò alla formazione della Fredonia Gas Light Company. La città di Filadelfia ha creato la prima impresa di distribuzione di gas naturale di proprietà comunale nel 1836. Nel 2009, 66 000 km 3 (16.000 cu. mi.) (o 8%) erano stati utilizzati su un totale di 850 000 km 3 (200.000 cu. mi.) delle rimanenti riserve recuperabili stimate di gas naturale. Sulla base di un consumo mondiale stimato nel 2015 di circa 3400 km 3 (815 cu. mi.) di gas all'anno, il totale stimato delle rimanenti riserve economicamente recuperabili di gas naturale durerebbe 250 anni ai tassi di consumo attuali. Un aumento annuo dell'utilizzo del 2-3% potrebbe portare a riserve attualmente recuperabili che durano significativamente meno, forse da 80 a 100 anni.

Fonti

Gas naturale

Impianto di perforazione di gas naturale in Texas, USA

Nel 19° secolo, il gas naturale era principalmente ottenuto come sottoprodotto della produzione di petrolio . Le piccole catene di carbonio del gas leggero sono uscite dalla soluzione mentre i fluidi estratti hanno subito una riduzione della pressione dal serbatoio alla superficie, simile a stappare una bottiglia di bibita dove l'anidride carbonica effervescente . Il gas è stato spesso visto come un sottoprodotto, un pericolo e un problema di smaltimento nei giacimenti petroliferi attivi. I grandi volumi prodotti non potevano essere utilizzati fino a quando non fossero stati costruiti oleodotti e impianti di stoccaggio relativamente costosi per fornire il gas ai mercati di consumo.

Fino alla prima parte del XX secolo, la maggior parte del gas naturale associato al petrolio veniva semplicemente rilasciato o bruciato nei giacimenti petroliferi. Lo sfogo del gas e il flaring di produzione sono ancora praticati nei tempi moderni, ma sono in corso sforzi in tutto il mondo per ritirarli e sostituirli con altre alternative commercialmente valide e utili. Il gas indesiderato (o stranded gas senza mercato) viene spesso restituito al giacimento con pozzi di 'iniezione' in attesa di un possibile mercato futuro o per ripressurizzare la formazione, che può aumentare i tassi di estrazione del petrolio da altri pozzi. Nelle regioni con un'elevata domanda di gas naturale (come gli Stati Uniti), i gasdotti vengono costruiti quando è economicamente fattibile trasportare il gas da un pozzo a un consumatore finale .

Oltre al trasporto di gas tramite gasdotti per l'utilizzo nella generazione di energia, altri usi finali del gas naturale includono l'esportazione come gas naturale liquefatto (GNL) o la conversione del gas naturale in altri prodotti liquidi tramite tecnologie GTL ( gas to liquids ). Le tecnologie GTL possono convertire il gas naturale in prodotti liquidi come benzina, diesel o carburante per aerei. Sono state sviluppate una varietà di tecnologie GTL, tra cui Fischer–Tropsch (F–T), metanolo in benzina (MTG) e syngas in benzina plus (STG+). F–T produce un greggio sintetico che può essere ulteriormente raffinato in prodotti finiti, mentre MTG può produrre benzina sintetica dal gas naturale. STG+ è in grado di produrre benzina drop-in, diesel, carburante per aerei e prodotti chimici aromatici direttamente dal gas naturale tramite un processo a ciclo singolo. Nel 2011, l' impianto F–T di Royal Dutch Shell da 140.000 barili (22.000 m 3 ) al giorno è entrato in funzione in Qatar .

Il gas naturale può essere "associato" (trovato nei giacimenti petroliferi ), o "non associato" (isolato nei giacimenti di gas naturale ), e si trova anche nei giacimenti di carbone (come metano da giacimento di carbone ). A volte contiene una quantità significativa di etano , propano , butano e pentano, idrocarburi più pesanti rimossi per uso commerciale prima che il metano venga venduto come combustibile di consumo o materia prima per impianti chimici. Anche i non idrocarburi come l' anidride carbonica , l' azoto , l' elio (raramente) e l' acido solfidrico devono essere rimossi prima che il gas naturale possa essere trasportato.

Il gas naturale estratto dai pozzi petroliferi è chiamato gas di rivestimento (indipendentemente dal fatto che sia effettivamente prodotto o meno dall'anello e attraverso un'uscita di rivestimento) o gas associato. L' industria del gas naturale sta estraendo una quantità crescente di gas da tipi di risorse impegnative : gas acido , tight gas , gas di scisto e metano da carbone .

C'è qualche disaccordo su quale paese abbia le maggiori riserve di gas accertate. Le fonti che ritengono che la Russia abbia di gran lunga le maggiori riserve accertate includono la CIA statunitense (47 600 km 3 ), la US Energy Information Administration (47 800 km 3 ) e l'OPEC (48 700 km 3 ). Tuttavia, BP attribuisce alla Russia solo 32 900 km 3 , il che la collocherebbe al secondo posto, leggermente dietro l'Iran (da 33 100 a 33 800 km 3 , a seconda della fonte). Con Gazprom , la Russia è spesso il più grande estrattore di gas naturale al mondo. Le principali risorse comprovate (in chilometri cubi) sono World 187 300 (2013), Iran 33 600 (2013), Russia 32 900 (2013), Qatar 25 100 (2013), Turkmenistan 17 500 (2013) e Stati Uniti 8500 (2013 ).

Paesi per riserve accertate di gas naturale (2014), sulla base dei dati di The World Factbook

Si stima che vi siano circa 900 000 km 3 di gas "non convenzionale" come il gas di scisto, di cui 180 000 km 3 recuperabili. A loro volta, molti studi del MIT , Black & Veatch e del DOE prevedono che il gas naturale rappresenterà una porzione maggiore della generazione di elettricità e del calore in futuro.

Il giacimento di gas più grande del mondo è il giacimento offshore South Pars / North Dome Gas-Condensate , condiviso tra Iran e Qatar. Si stima che abbia 51.000 chilometri cubi (12.000 cu mi) di gas naturale e 50 miliardi di barili (7,9 miliardi di metri cubi) di condensati di gas naturale .

Poiché il gas naturale non è un prodotto puro, poiché la pressione del giacimento diminuisce quando il gas non associato viene estratto da un campo in condizioni supercritiche (pressione/temperatura), i componenti a peso molecolare più elevato possono parzialmente condensare in caso di depressurizzazione isotermica, un effetto chiamato condensazione retrograda . Il liquido così formato può rimanere intrappolato quando i pori del giacimento di gas si esauriscono. Un metodo per affrontare questo problema consiste nel reiniettare gas essiccato privo di condensa per mantenere la pressione sotterranea e consentire la rievaporazione e l'estrazione dei condensati. Più frequentemente il liquido si condensa in superficie e uno dei compiti dell'impianto a gas è quello di raccogliere questa condensa. Il liquido risultante è chiamato gas naturale liquido (NGL) e ha valore commerciale.

gas di scisto

La posizione del gas di scisto rispetto ad altri tipi di depositi di gas

Il gas di scisto è il gas naturale prodotto dallo scisto . Poiché lo scisto ha una permeabilità della matrice troppo bassa per consentire al gas di fluire in quantità economiche, i pozzi di gas di scisto dipendono dalle fratture per consentire il flusso del gas. I primi pozzi di gas di scisto dipendevano da fratture naturali attraverso le quali scorreva il gas; quasi tutti i pozzi di shale gas oggi richiedono fratture create artificialmente dalla fratturazione idraulica . Dal 2000, il gas di scisto è diventato una delle principali fonti di gas naturale negli Stati Uniti e in Canada. A causa dell'aumento della produzione di gas di scisto, gli Stati Uniti sono stati nel 2014 il primo produttore di gas naturale al mondo. La produzione di shale gas negli Stati Uniti è stata descritta come una "rivoluzione dello shale gas" e come "uno degli eventi storici del 21° secolo".

A seguito dell'aumento della produzione negli Stati Uniti, sta iniziando l'esplorazione del gas di scisto in paesi come Polonia, Cina e Sud Africa. I geologi cinesi hanno identificato il bacino del Sichuan come un obiettivo promettente per la trivellazione del gas di scisto, a causa della somiglianza degli scisti con quelli che si sono dimostrati produttivi negli Stati Uniti. La produzione dal pozzo Wei Wei 201 è di 1×10 4 –2×10 4 m 3 al giorno. Alla fine del 2020, la China National Petroleum Corporation ha rivendicato una produzione giornaliera di 20 milioni di metri cubi di gas dalla sua zona dimostrativa di Changning-Weiyuan.

Gas di città

Il gas di città è un combustibile gassoso infiammabile prodotto dalla distillazione distruttiva del carbone . Contiene una varietà di gas calorifici tra cui idrogeno , monossido di carbonio , metano e altri idrocarburi volatili , insieme a piccole quantità di gas non calorifici come anidride carbonica e azoto , e viene utilizzato in modo simile al gas naturale. Questa è una tecnologia storica e di solito non è economicamente competitiva con altre fonti di gas combustibile oggi.

La maggior parte delle "gas house" cittadine situate negli Stati Uniti orientali tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo erano semplici forni a coke di sottoprodotto che riscaldavano il carbone bituminoso in camere a tenuta d'aria. Il gas sottratto al carbone veniva raccolto e distribuito attraverso reti di tubazioni ad abitazioni e altri edifici dove veniva utilizzato per cucinare e illuminare. (Il riscaldamento a gas non è entrato in uso diffuso fino alla seconda metà del 20 ° secolo.) Il catrame di carbone (o asfalto ) che si raccoglieva nel fondo dei forni a gas era spesso usato per coperture e altri scopi di impermeabilizzazione e quando mescolato con sabbia e la ghiaia veniva usata per pavimentare le strade.

Gas naturale cristallizzato – idrati

Esistono enormi quantità di gas naturale (principalmente metano) sotto forma di idrati sotto forma di sedimenti sulle piattaforme continentali offshore e sulla terra nelle regioni artiche che sperimentano il permafrost , come quelle in Siberia . Gli idrati richiedono una combinazione di alta pressione e bassa temperatura per formarsi.

Nel 2010, il costo dell'estrazione del gas naturale dal gas naturale cristallizzato è stato stimato pari al doppio del costo dell'estrazione del gas naturale da fonti convenzionali e persino più alto dai giacimenti offshore.

Nel 2013, la Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC) ha annunciato di aver recuperato quantità commercialmente rilevanti di gas naturale dall'idrato di metano.

Impianto di trasformazione del gas naturale ad Aderklaa , Bassa Austria

in lavorazione

L'immagine seguente è un diagramma di flusso a blocchi schematico di un tipico impianto di lavorazione del gas naturale. Mostra i vari processi unitari utilizzati per convertire il gas naturale grezzo in gasdotto di vendita ai mercati degli utenti finali.

Il diagramma di flusso a blocchi mostra anche come la lavorazione del gas naturale grezzo produce zolfo sottoprodotto, etano sottoprodotto e propano, butani e benzina naturale (denotati come pentani +).

Diagramma di flusso schematico di un tipico impianto di lavorazione del gas naturale

esaurimento

A metà del 2020, la produzione di gas naturale negli Stati Uniti ha raggiunto un picco di tre volte, con livelli attuali che superano entrambi i picchi precedenti. Ha raggiunto i 24,1 trilioni di piedi cubi all'anno nel 1973, seguito da un calo, e ha raggiunto i 24,5 trilioni di piedi cubi nel 2001. Dopo un breve calo, i prelievi sono aumentati quasi ogni anno dal 2006 (a causa del boom del gas di scisto ), con la produzione del 2017 a 33,4 trilioni di piedi cubi e la produzione del 2019 a 40,7 trilioni di piedi cubi. Dopo il terzo picco di dicembre 2019, l'estrazione ha continuato a diminuire da marzo in poi a causa della diminuzione della domanda causata dalla pandemia di COVID-19 negli Stati Uniti .

Stoccaggio e trasporto

Il principale in plastica di polietilene viene posizionato in una trincea
La costruzione vicino a gasdotti ad alta pressione è scoraggiata, spesso con segnali di pericolo in piedi.

A causa della sua bassa densità, non è facile immagazzinare il gas naturale o trasportarlo con un veicolo. Le condutture del gas naturale sono poco pratiche attraverso gli oceani, poiché il gas deve essere raffreddato e compresso, poiché l'attrito nel gasdotto provoca il riscaldamento del gas. Molti oleodotti esistenti in America stanno per raggiungere la loro capacità, spingendo alcuni politici che rappresentano gli stati del nord a parlare di potenziali carenze. Il grande costo commerciale implica che i mercati del gas naturale sono globalmente molto meno integrati, causando significative differenze di prezzo tra i paesi. In Europa occidentale , la rete di gasdotti è già fitta. Sono previsti o sono in costruzione nuovi gasdotti nell'Europa orientale e tra i giacimenti di gas in Russia , Vicino Oriente e Nord Africa ed Europa occidentale.

Ogni volta che il gas viene acquistato o venduto presso i punti di affidamento, vengono stipulate regole e accordi sulla qualità del gas. Questi possono includere la concentrazione massima ammissibile di CO
2
, H
2
S
e H
2
O
. Di solito il gas di qualità di vendita che è stato trattato per rimuovere la contaminazione viene scambiato su base "gas secco" e deve essere commercialmente privo di odori sgradevoli, materiali e polvere o altre sostanze solide o liquide, cere, gomme e costituenti che formano la gomma, che potrebbero danneggiare o influire negativamente sul funzionamento delle apparecchiature a valle del punto di misura fiscale.

Le navi metaniere trasportano gas naturale liquefatto (GNL) attraverso gli oceani, mentre le autocisterne possono trasportare gas naturale liquefatto o compresso (GNC) su distanze più brevi. Il trasporto marittimo che utilizza navi da trasporto CNG che sono ora in fase di sviluppo può essere competitivo con il trasporto di GNL in condizioni specifiche.

Il gas viene trasformato in liquido presso un impianto di liquefazione , e riportato in forma gassosa presso l' impianto di rigassificazione del terminale . Vengono utilizzate anche apparecchiature di rigassificazione a bordo delle navi. Il GNL è la forma preferita per il trasporto di gas naturale a lunga distanza e ad alto volume, mentre il gasdotto è preferito per il trasporto per distanze fino a 4.000 km (2.500 mi) via terra e circa la metà della distanza in mare aperto.

Il metano viene trasportato ad alta pressione, tipicamente sopra i 200 bar (20.000 kPa; 2.900 psi). I compressori e le apparecchiature di decompressione richiedono meno capitale e possono essere economici in unità di dimensioni più piccole rispetto agli impianti di liquefazione/rigassificazione. I camion e i vettori di gas naturale possono trasportare il gas naturale direttamente agli utenti finali o ai punti di distribuzione come le condutture.

Peoples Gas Manlove Field area di stoccaggio del gas naturale in Newcomb Township, Champaign County, Illinois . In primo piano (a sinistra) uno dei numerosi pozzi per l'area di stoccaggio sotterraneo, con un impianto di GNL, e sullo sfondo i serbatoi di stoccaggio fuori terra (a destra).

In passato, il gas naturale che veniva recuperato nel corso del recupero del petrolio non poteva essere venduto con profitto e veniva semplicemente bruciato nel giacimento di petrolio in un processo noto come flaring . Il flaring è ora illegale in molti paesi. Inoltre, la maggiore domanda negli ultimi 20-30 anni ha reso economicamente sostenibile la produzione di gas associato al petrolio. Come ulteriore opzione, il gas viene ora re- iniettato nella formazione per un migliore recupero del petrolio mediante il mantenimento della pressione e inondazioni miscibili o immiscibili. La conservazione, la reiniezione o il flaring del gas naturale associato al petrolio dipende principalmente dalla vicinanza ai mercati (oleodotti) e dalle restrizioni normative.

Il gas naturale può essere esportato indirettamente attraverso l'assorbimento in altre uscite fisiche. Un recente studio suggerisce che l'espansione della produzione di gas di scisto negli Stati Uniti ha causato un calo dei prezzi rispetto ad altri paesi. Ciò ha causato un boom delle esportazioni del settore manifatturiero ad alta intensità energetica, per cui l'unità di dollari media delle esportazioni manifatturiere statunitensi ha quasi triplicato il suo contenuto energetico tra il 1996 e il 2012.

Un "sistema principale del gas" è stato inventato in Arabia Saudita alla fine degli anni '70, ponendo fine a qualsiasi necessità di flaring. L'osservazione satellitare, tuttavia, mostra che il flaring e lo sfiato sono ancora praticati in alcuni paesi produttori di gas.

Il gas naturale viene utilizzato per generare elettricità e calore per la desalinizzazione . Allo stesso modo, sono state allestite alcune discariche che scaricano anche gas metano per catturare il metano e generare elettricità.

Il gas naturale viene spesso immagazzinato nel sottosuolo all'interno di giacimenti di gas esauriti da precedenti pozzi di gas, cupole di sale o in serbatoi come gas naturale liquefatto. Il gas viene iniettato in un momento di bassa domanda ed estratto quando la domanda aumenta. L'archiviazione nelle vicinanze degli utenti finali aiuta a soddisfare le richieste volatili, ma tale archiviazione potrebbe non essere sempre praticabile.

Con 15 paesi che rappresentano l'84% dell'estrazione mondiale, l'accesso al gas naturale è diventato una questione importante nella politica internazionale e i paesi si contendono il controllo dei gasdotti. Nel primo decennio del 21° secolo, Gazprom , la compagnia energetica statale in Russia, ha avviato controversie con Ucraina e Bielorussia sul prezzo del gas naturale, che hanno creato preoccupazioni sul fatto che le consegne di gas a parti dell'Europa potrebbero essere tagliate per ragioni politiche. Gli Stati Uniti si preparano all'esportazione di gas naturale.

Gas naturale liquefatto galleggiante

Il gas naturale liquefatto galleggiante (FLNG) è una tecnologia innovativa progettata per consentire lo sviluppo di risorse di gas offshore che altrimenti rimarrebbero non sfruttate a causa di fattori ambientali o economici che attualmente ne rendono impraticabile lo sviluppo tramite un'operazione di GNL a terra. La tecnologia FLNG offre anche una serie di vantaggi ambientali ed economici:

  • Ambientale: poiché tutte le lavorazioni vengono eseguite nel giacimento di gas, non sono necessari lunghi gasdotti a terra, unità di compressione per pompare il gas a terra, dragaggio e costruzione di pontili e costruzione a terra di un impianto di lavorazione del GNL, il che riduce significativamente l'ambiente orma. Evitare la costruzione aiuta anche a preservare gli ambienti marini e costieri. Inoltre, il disturbo ambientale sarà ridotto al minimo durante la disattivazione perché la struttura può essere facilmente disconnessa e rimossa prima di essere ristrutturata e ricollocata altrove.
  • Economico – Laddove il pompaggio di gas a terra può essere proibitivo, FLNG rende lo sviluppo economicamente fattibile. Di conseguenza, aprirà nuove opportunità commerciali ai paesi per sviluppare giacimenti di gas offshore che altrimenti rimarrebbero bloccati, come quelli offshore dell'Africa orientale.

Molte compagnie petrolifere e del gas stanno valutando i vantaggi economici e ambientali del gas naturale liquefatto galleggiante (FLNG). Attualmente sono in corso progetti per la costruzione di cinque impianti FLNG. Petronas è vicino al completamento del loro FLNG-1 presso Daewoo Shipbuilding e Marine Engineering e sono in corso il loro progetto FLNG-2 presso Samsung Heavy Industries . Shell Prelude dovrebbe iniziare la produzione nel 2017. Il progetto Browse LNG inizierà FEED nel 2019.

Usi

Il gas naturale è utilizzato principalmente nell'emisfero settentrionale. Il Nord America e l'Europa sono i principali consumatori.

Gas naturale a medio flusso

Spesso i gas di testa del pozzo richiedono la rimozione di varie molecole di idrocarburi contenute nel gas. Alcuni di questi gas includono eptano , pentano , propano e altri idrocarburi con pesi molecolari superiori al metano ( CH
4
). Le linee di trasmissione del gas naturale si estendono all'impianto o all'unità di trattamento del gas naturale che rimuove gli idrocarburi a peso molecolare più elevato per produrre gas naturale con un contenuto energetico compreso tra 950 e 1.050 unità termiche britanniche per piede cubo (35-39 MJ/m 3 ). Il gas naturale trattato può quindi essere utilizzato per usi residenziali, commerciali e industriali.

Il gas naturale che scorre nelle linee di distribuzione è chiamato gas naturale midstream ed è spesso utilizzato per alimentare i motori che fanno ruotare i compressori. Questi compressori sono necessari nella linea di trasmissione per pressurizzare e ripressurizzare il gas naturale midstream mentre il gas viaggia. In genere, i motori alimentati a gas naturale richiedono gas naturale da 950-1.050 BTU/piedi cubi (35-39 MJ/m 3 ) per funzionare secondo le specifiche della targhetta di rotazione. Diversi metodi vengono utilizzati per rimuovere questi gas a peso molecolare più elevato per l'utilizzo da parte del motore a gas naturale. Alcune tecnologie sono le seguenti:

Produzione di energia

Il gas naturale è una delle principali fonti di produzione di elettricità attraverso l'uso di cogenerazione , turbine a gas e turbine a vapore . Il gas naturale è anche adatto per un uso combinato in associazione con fonti di energia rinnovabile come l'eolico o il solare e per alimentare le centrali elettriche di punta che funzionano in tandem con gli impianti idroelettrici . La maggior parte delle centrali elettriche di picco della rete e alcuni generatori di motori fuori rete utilizzano il gas naturale. Efficienze particolarmente elevate possono essere ottenute combinando turbine a gas con una turbina a vapore in modalità ciclo combinato . Il gas naturale brucia in modo più pulito rispetto ad altri combustibili, come petrolio e carbone. Poiché la combustione del gas naturale produce sia acqua che anidride carbonica, produce meno anidride carbonica per unità di energia rilasciata rispetto al carbone, che produce principalmente anidride carbonica. La combustione di gas naturale produce solo circa la metà dell'anidride carbonica per kilowattora (kWh) rispetto al carbone . Per il trasporto, la combustione di gas naturale produce circa il 30% in meno di anidride carbonica rispetto alla combustione del petrolio . La US Energy Information Administration riporta le emissioni in milioni di tonnellate di anidride carbonica nel mondo per il 2012:

  • Gas naturale: 6.799
  • Petrolio: 11.695
  • Carbone: 13.787

La produzione di energia elettrica a carbone emette circa 2.000 libbre (900 kg) di anidride carbonica per ogni megawattora (MWh) generato, che è quasi il doppio dell'anidride carbonica rilasciata dalla generazione a gas naturale. A causa di questa maggiore efficienza del carbonio della generazione di gas naturale, poiché il mix di combustibili negli Stati Uniti è cambiato per ridurre il carbone e aumentare la produzione di gas naturale, le emissioni di anidride carbonica sono diminuite inaspettatamente. Quelli misurati nel primo trimestre del 2012 sono stati i più bassi tra quelli registrati per il primo trimestre di ogni anno dal 1992.

La produzione di energia a ciclo combinato utilizzando il gas naturale è attualmente la fonte di energia più pulita disponibile utilizzando combustibili idrocarburici e questa tecnologia è ampiamente e sempre più utilizzata poiché il gas naturale può essere ottenuto a costi sempre più ragionevoli. La tecnologia delle celle a combustibile può eventualmente fornire opzioni più pulite per convertire il gas naturale in elettricità, ma non è ancora competitiva in termini di prezzo . L'elettricità e il calore prodotti localmente utilizzando un impianto di cogenerazione (CHP o cogenerazione ) alimentato a gas naturale è considerato efficiente dal punto di vista energetico e un modo rapido per ridurre le emissioni di carbonio.

L'energia prodotta dal gas naturale è aumentata da 740 TWh nel 1973 a 5140 TWh nel 2014, generando il 22% dell'elettricità totale mondiale. Circa la metà di quanto generato con il carbone. Gli sforzi in tutto il mondo per ridurre l'uso del carbone hanno portato alcune regioni a passare al gas naturale .

Uso domestico

Tombino per l'approvvigionamento di gas domestico, Londra, Regno Unito

Il gas naturale erogato in un ambiente residenziale può generare temperature superiori a 1.100 °C (2.000 °F) rendendolo un potente combustibile per la cottura e il riscaldamento domestico. In gran parte del mondo sviluppato viene fornito tramite tubi alle case, dove viene utilizzato per molti scopi, tra cui cucine e forni, asciugatrici a gas , riscaldamento / raffreddamento e riscaldamento centralizzato . I riscaldatori nelle case e in altri edifici possono includere caldaie, forni e scaldabagni . Sia il Nord America che l'Europa sono i principali consumatori di gas naturale.

Gli elettrodomestici, i forni e le caldaie utilizzano una bassa pressione, di solito da 6 a 7 pollici di acqua (WC da 6 a 7 pollici ), che è di circa 0,25 psig. Le pressioni nelle linee di alimentazione variano, sia pressione di utilizzo (UP, il summenzionato 6" a 7" WC) o pressione elevata (EP), che può essere compresa tra 1 psig e 120 psig. I sistemi che utilizzano EP hanno un regolatore all'ingresso di servizio per ridurre la pressione a UP.

I sistemi di tubazioni del gas naturale all'interno degli edifici sono spesso progettati con pressioni da 2 a 5 psi (da 13,8 a 34,5 kPa) e dispongono di regolatori di pressione a valle per ridurre la pressione secondo necessità. La pressione operativa massima consentita per i sistemi di tubazioni del gas naturale all'interno di un edificio si basa su NFPA 54: National Fuel Gas Code, tranne quando approvato dall'Autorità di Pubblica Sicurezza o quando le compagnie di assicurazione hanno requisiti più rigorosi.

In genere, le pressioni del sistema di gas naturale non possono superare i 5 psig (34,5 kPa) a meno che non siano soddisfatte tutte le seguenti condizioni:

  • L'AHJ consentirà una pressione maggiore.
  • Il tubo di distribuzione è saldato. (Nota: 2. Alcune giurisdizioni possono anche richiedere che i giunti saldati siano radiografati per verificare la continuità).
  • I tubi sono chiusi per protezione e posti in una zona ventilata che non consente l'accumulo di gas.
  • Il tubo viene installato nelle aree adibite a processi industriali, ricerca, stoccaggio o locali per attrezzature meccaniche.

In generale, è consentita una pressione massima del gas di petrolio liquefatto di 20 psig (138 kPa), a condizione che l'edificio sia utilizzato specificamente per scopi industriali o di ricerca e sia costruito in conformità con NFPA 58: Codice del gas di petrolio liquefatto, capitolo 7.

Una valvola antisismica operante a una pressione di 55 psig (3,7 bar) può arrestare il flusso di gas naturale nell'ampia rete di tubazioni di distribuzione del gas naturale del sito (che scorre (all'aperto nel sottosuolo, sopra i tetti degli edifici e/o all'interno dei supporti superiori di un tetto a baldacchino).

In Australia, il gas naturale viene trasportato dagli impianti di trattamento del gas alle stazioni di regolazione tramite gasdotti di trasmissione. Il gas viene quindi regolato a pressioni distribuite e il gas viene distribuito attorno a una rete del gas tramite la rete del gas. Piccoli rami della rete, detti servizi, collegano alla rete le singole abitazioni domestiche, o plurifamiliari. Le reti hanno tipicamente pressioni da 7 kPa (bassa pressione) a 515 kPa (alta pressione). Il gas viene quindi regolato fino a 1,1 kPa o 2,75 kPa, prima di essere misurato e passato al consumatore per uso domestico. Le condutture del gas naturale sono realizzate con una varietà di materiali: storicamente in ghisa, sebbene le condutture più moderne siano realizzate in acciaio o polietilene.

Negli Stati Uniti il gas naturale compresso (CNG) è disponibile in alcune aree rurali come alternativa al meno costoso e più abbondante GPL ( gas di petrolio liquefatto ), la principale fonte di gas rurale. Viene utilizzato in abitazioni prive di allacciamento diretto al gas fornito di pubblica utilità , o per alimentare griglie mobili . Il gas naturale è fornito anche da fornitori indipendenti di gas naturale attraverso i programmi Natural Gas Choice in tutti gli Stati Uniti.

Un Metrobus di Washington, DC , che funziona a gas naturale

Trasporti

Il metano è un'alternativa più pulita e anche più economica ad altri combustibili per automobili come la benzina (benzina). Alla fine del 2014, c'erano oltre 20 milioni di veicoli a gas naturale in tutto il mondo, guidati da Iran (3,5 milioni), Cina (3,3 milioni), Pakistan (2,8 milioni), Argentina (2,5 milioni), India (1,8 milioni) e Brasile (1,8 milioni). L'efficienza energetica è generalmente pari a quella dei motori a benzina, ma inferiore rispetto ai moderni motori diesel. I veicoli a benzina convertiti per funzionare a gas naturale soffrono a causa del basso rapporto di compressione dei loro motori, con conseguente riduzione della potenza erogata durante il funzionamento a gas naturale (10–15%). I motori specifici per CNG, tuttavia, utilizzano un rapporto di compressione più elevato a causa del numero di ottano più elevato di questo carburante di 120-130.

Oltre all'uso nei veicoli stradali, il metano può essere utilizzato anche negli aerei. Il gas naturale compresso è stato utilizzato in alcuni velivoli come l' Aviat Aircraft Husky 200 CNG e il Chromarat VX-1 KittyHawk

Il GNL viene utilizzato anche negli aerei. Il produttore di aerei russo Tupolev, ad esempio, sta eseguendo un programma di sviluppo per produrre velivoli alimentati a GNL e idrogeno . Il programma è in corso dalla metà degli anni '70 e mira a sviluppare varianti a GNL e idrogeno degli aerei passeggeri Tu-204 e Tu-334 e anche dell'aereo cargo Tu-330 . A seconda dell'attuale prezzo di mercato del carburante per jet e del GNL, il carburante per un aereo alimentato a GNL potrebbe costare 5.000 rubli (100 dollari USA) in meno per tonnellata, circa il 60%, con notevoli riduzioni delle emissioni di monossido di carbonio , idrocarburi e ossido di azoto .

I vantaggi del metano liquido come carburante per motori a reazione sono che ha un'energia più specifica rispetto alle miscele standard di cherosene e che la sua bassa temperatura può aiutare a raffreddare l'aria che il motore comprime per una maggiore efficienza volumetrica, sostituendo di fatto un intercooler . In alternativa, può essere utilizzato per abbassare la temperatura dello scarico.

Fertilizzanti

Il gas naturale è una delle principali materie prime per la produzione di ammoniaca , tramite il processo Haber , da utilizzare nella produzione di fertilizzanti .

Idrogeno

Il gas naturale può essere utilizzato per produrre idrogeno , con un metodo comune che è il reformer dell'idrogeno . L'idrogeno ha molte applicazioni: è una materia prima primaria per l' industria chimica , un agente idrogenante, un bene importante per le raffinerie di petrolio e la fonte di carburante nei veicoli a idrogeno .

Mangimi per animali e pesci

I mangimi ricchi di proteine ​​per animali e pesci vengono prodotti alimentando con gas naturale i batteri Methylococcus capsulatus su scala commerciale.

Altro

Il gas naturale viene anche utilizzato nella produzione di tessuti , vetro , acciaio , plastica , vernici , olio sintetico e altri prodotti. Il primo passo nella valorizzazione dei componenti del gas naturale è solitamente la trasformazione dell'alcano in olefina. La deidrogenazione ossidativa dell'etano porta all'etilene che può essere ulteriormente convertito in epossido di etilene, glicole etilenico, acetaldeide o altre olefine. Il propano può essere convertito in propilene o può essere ossidato ad acido acrilico e acrilonitrile.

Effetti ambientali

Effetto serra del rilascio di gas naturale

L'influenza sul riscaldamento (chiamata forzante radiativa ) dei gas serra di lunga durata è quasi raddoppiata in 40 anni, con l'anidride carbonica e il metano come fattori dominanti del riscaldamento globale.

L'attività umana è responsabile di circa il 60% di tutte le emissioni di metano e della maggior parte del conseguente aumento del metano atmosferico. Il gas naturale viene rilasciato intenzionalmente o è altrimenti noto per perdite durante l'estrazione, lo stoccaggio, il trasporto e la distribuzione di combustibili fossili . A livello globale, questo rappresenta circa il 33% del riscaldamento antropico dei gas serra . La decomposizione dei rifiuti solidi urbani (una fonte di gas di discarica ) e le acque reflue rappresentano un ulteriore 18% di tali emissioni. Queste stime includono incertezze sostanziali che dovrebbero essere ridotte nel prossimo futuro con migliori misurazioni satellitari , come quelle previste per MethaneSAT .

Dopo il rilascio nell'atmosfera, il metano viene rimosso mediante ossidazione graduale ad anidride carbonica e acqua da radicali idrossilici ( OH
) formato nella troposfera o stratosfera, dando la reazione chimica complessiva CH
4
+ 2 O
2
CO
2
+ 2 H
2
O
. Mentre la durata del metano atmosferico è relativamente breve rispetto all'anidride carbonica, con un tempo di dimezzamento di circa 7 anni, è più efficiente nell'intrappolare il calore nell'atmosfera, così che una data quantità di metano ha 84 volte il riscaldamento globale potenziale di anidride carbonica in un periodo di 20 anni e 28 volte in un periodo di 100 anni. Il gas naturale è quindi un potente gas serra a causa del forte forzante radiativo del metano a breve termine e dei continui effetti dell'anidride carbonica a lungo termine.

Gli sforzi mirati per ridurre rapidamente il riscaldamento riducendo le emissioni di metano di origine antropica sono una strategia di mitigazione del cambiamento climatico supportata dalla Global Methane Initiative .

Emissioni di gas serra

Quando viene raffinato e bruciato, il gas naturale può produrre il 25-30% in meno di anidride carbonica per joule erogato rispetto al petrolio e il 40-45% in meno rispetto al carbone. Può anche produrre potenzialmente meno inquinanti tossici rispetto ad altri combustibili idrocarburici. Tuttavia, rispetto ad altri principali combustibili fossili, il gas naturale provoca più emissioni in termini relativi durante la produzione e il trasporto del combustibile, il che significa che le emissioni di gas serra del ciclo di vita sono circa il 47 % superiori alle emissioni dirette dal sito di consumo.

In termini di effetto del riscaldamento su 100 anni, la produzione e l'uso di gas naturale comprendono circa un quinto delle emissioni umane di gas serra e questo contributo è in rapida crescita. A livello globale, l'uso di gas naturale ha emesso circa 7,8 miliardi di tonnellate di CO
2
nel 2018 (compreso il flaring), mentre l'uso di carbone e petrolio ha emesso rispettivamente 14,7 e 12,4 miliardi di tonnellate. Nel 2019 sono stati rilasciati 45 megatonnellate di metano. Secondo una versione aggiornata dello Special Report on Emissions Scenario , entro il 2030 il gas naturale sarebbe la fonte di 11 miliardi di tonnellate l'anno perché la domanda è in aumento dell'1,9% all'anno.

Il continuo finanziamento e la costruzione di nuovi gasdotti indica che enormi emissioni di gas serra fossili potrebbero essere bloccate per 40-50 anni nel futuro. Nel solo stato americano del Texas , sono in costruzione cinque nuovi gasdotti a lunga distanza, il primo entrato in servizio nel 2019 e gli altri previsti per entrare in funzione nel periodo 2020-2022.

Per ridurre le emissioni di gas serra, i Paesi Bassi stanno sovvenzionando una transizione dal gas naturale per tutte le case del paese entro il 2050. Ad Amsterdam , dal 2018 non sono stati consentiti nuovi conti per il gas residenziale e si prevede che tutte le case della città saranno convertite entro il 2040 per utilizzare il calore in eccesso degli edifici e delle attività industriali adiacenti. Alcune città degli Stati Uniti hanno iniziato a vietare gli allacciamenti del gas per le nuove case, con l'approvazione di leggi statali e l'esame di richiedere l'elettrificazione o vietare i requisiti locali. Il governo del Regno Unito sta anche sperimentando tecnologie alternative di riscaldamento domestico per raggiungere i suoi obiettivi climatici. Per preservare le loro attività, le società di servizi di gas naturale negli Stati Uniti hanno esercitato pressioni per leggi che impedissero le ordinanze di elettrificazione locali e promuovono il gas naturale rinnovabile e il carburante a idrogeno .

Altri inquinanti

Il gas naturale produce quantità molto inferiori di anidride solforosa e ossidi di azoto rispetto ad altri combustibili fossili. Gli inquinanti dovuti alla combustione del gas naturale sono elencati di seguito:

Confronto delle emissioni derivanti dalla combustione di gas naturale, petrolio e carbone
Inquinante (lb/milioni di Btu) NG Olio Carbone
Diossido di carbonio 117 164 208
Monossido di carbonio 0.040 0,033 0.208
Diossido di zolfo 0.001 1.122 2.591
Ossido d'azoto 0.092 0,448 0,457
particolato 0.007 0,084 2.744
Mercurio 0 0.000007 0.0000016

Radionuclidi

L'estrazione del gas naturale produce anche isotopi radioattivi di polonio (Po-210), piombo (Pb-210) e radon (Rn-220). Il radon è un gas con attività iniziale da 5 a 200.000 becquerel per metro cubo di gas. Decade rapidamente in Pb-210 che può accumularsi come un film sottile nelle apparecchiature di estrazione del gas.

Problemi di sicurezza

Una stazione di iniezione di odorizzante in pipeline

La forza lavoro dell'estrazione di gas naturale deve affrontare sfide uniche in materia di salute e sicurezza ed è riconosciuta dall'Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro (NIOSH) come un settore industriale prioritario nell'agenda nazionale di ricerca sul lavoro (NORA) per identificare e fornire strategie di intervento in materia di salute sul lavoro e problemi di sicurezza.

Produzione

Alcuni giacimenti di gas producono gas acido contenente acido solfidrico ( H
2
S
), un composto tossico se inalato. Il trattamento del gas amminico , un processo su scala industriale che rimuove i componenti gassosi acidi , viene spesso utilizzato per rimuovere l'idrogeno solforato dal gas naturale.

L'estrazione di gas naturale (o petrolio) porta alla diminuzione della pressione nel giacimento . Tale diminuzione di pressione a sua volta può provocare cedimenti , sprofondamenti del terreno sovrastante. La subsidenza può influenzare gli ecosistemi, i corsi d'acqua, i sistemi fognari e di approvvigionamento idrico, le fondamenta e così via.

Fracking

Il rilascio di gas naturale dalle formazioni rocciose porose del sottosuolo può essere ottenuto mediante un processo chiamato fratturazione idraulica o "fracking". Si stima che alla fine la fratturazione idraulica rappresenterà quasi il 70% dello sviluppo del gas naturale in Nord America. Dalla prima operazione di fratturazione idraulica commerciale nel 1949, negli Stati Uniti sono stati fratturati idraulicamente circa un milione di pozzi. La produzione di gas naturale da pozzi fratturati idraulicamente ha utilizzato gli sviluppi tecnologici della perforazione direzionale e orizzontale, che ha migliorato l'accesso al gas naturale nelle formazioni rocciose strette. Tra il 2000 e il 2012 si è verificata una forte crescita nella produzione di gas non convenzionale da pozzi fratturati idraulicamente.

Nella fratturazione idraulica, gli operatori dei pozzi forzano l'acqua miscelata con una varietà di sostanze chimiche attraverso l'involucro del pozzo nella roccia. L'acqua ad alta pressione rompe o "frack" la roccia, che rilascia gas dalla formazione rocciosa. Sabbia e altre particelle vengono aggiunte all'acqua come supporto per mantenere aperte le fratture nella roccia, consentendo così al gas di fluire nell'involucro e quindi in superficie. I prodotti chimici vengono aggiunti al fluido per svolgere funzioni quali la riduzione dell'attrito e l'inibizione della corrosione. Dopo il "frack", il petrolio o il gas vengono estratti e il 30–70% del fluido frack, ovvero la miscela di acqua, sostanze chimiche, sabbia, ecc., torna in superficie. Molte formazioni contenenti gas contengono anche acqua, che risalirà il pozzo in superficie insieme al gas, sia in pozzi fratturati idraulicamente che non fratturati idraulicamente. Quest'acqua prodotta ha spesso un alto contenuto di sale e altri minerali disciolti che si verificano nella formazione.

Il volume d'acqua utilizzato per fratturare idraulicamente i pozzi varia a seconda della tecnica di fratturazione idraulica. Negli Stati Uniti, il volume medio di acqua utilizzato per frattura idraulica è stato segnalato come quasi 7.375 galloni per i pozzi verticali di petrolio e gas prima del 1953, quasi 197.000 galloni per i pozzi verticali di petrolio e gas tra il 2000 e il 2010 e quasi 3 milioni di galloni per pozzi di gas orizzontali tra il 2000 e il 2010.

Determinare quale tecnica di fracking è appropriata per la produttività del pozzo dipende in gran parte dalle proprietà della roccia serbatoio da cui estrarre petrolio o gas. Se la roccia è caratterizzata da bassa permeabilità – che si riferisce alla sua capacità di lasciar passare sostanze, ad esempio gas, attraverso di essa, allora la roccia può essere considerata una fonte di tight gas . Il fracking per il gas di scisto, che è attualmente noto anche come fonte di gas non convenzionale , comporta la perforazione verticale di un pozzo fino a raggiungere una formazione rocciosa di scisto laterale, a quel punto il trapano ruota per seguire la roccia per centinaia o migliaia di piedi orizzontalmente. Al contrario, le fonti convenzionali di petrolio e gas sono caratterizzate da una maggiore permeabilità alla roccia, che consente naturalmente il flusso di petrolio o gas nel pozzo con tecniche di fratturazione idraulica meno intense di quelle richieste dalla produzione di tight gas. I decenni di sviluppo della tecnologia di perforazione per la produzione di petrolio e gas convenzionale e non convenzionale non solo hanno migliorato l'accesso al gas naturale nelle rocce serbatoio a bassa permeabilità, ma hanno anche comportato impatti negativi significativi sull'ambiente e sulla salute pubblica.

L'EPA statunitense ha riconosciuto che le sostanze chimiche tossiche e cancerogene, come il benzene e l'etilbenzene, sono state utilizzate come agenti gelificanti nell'acqua e nelle miscele chimiche per la fratturazione orizzontale ad alto volume (HVHF). A seguito della frattura idraulica in HVHF, l'acqua, i prodotti chimici e il fluido frack che ritornano alla superficie del pozzo, chiamato riflusso o acqua prodotta, possono contenere materiali radioattivi, metalli pesanti, sali naturali e idrocarburi che esistono naturalmente nelle formazioni rocciose di scisto. I prodotti chimici di fracking, i materiali radioattivi, i metalli pesanti e i sali che vengono rimossi dal pozzo HVHF dagli operatori dei pozzi sono così difficili da rimuovere dall'acqua con cui sono mescolati e inquinerebbero così pesantemente il ciclo dell'acqua , che la maggior parte del riflusso è riciclati in altre operazioni di fracking o iniettati in profondi pozzi sotterranei, eliminando l'acqua che HVHF richiedeva dal ciclo idrologico.

I prezzi del gas storicamente bassi hanno ritardato la rinascita del nucleare , così come lo sviluppo dell'energia solare termica .

Odore aggiunto

Il gas naturale nel suo stato nativo è incolore e quasi inodore . Per aiutare i consumatori a rilevare le perdite , viene aggiunto un odorizzante con un profumo simile alle uova marce, il tert-butiltiolo (t-butil mercaptano). A volte un composto correlato, tiofane , può essere utilizzato nella miscela. Nell'industria del gas naturale si sono verificate situazioni in cui un odorizzante aggiunto al gas naturale può essere rilevato dalla strumentazione analitica, ma non può essere rilevato correttamente da un osservatore con un normale senso dell'olfatto. Ciò è causato dal mascheramento degli odori, quando un odorante sopraffà la sensazione di un altro. A partire dal 2011, l'industria sta conducendo ricerche sulle cause del mascheramento degli odori.

Rischio di esplosione

Veicolo di emergenza della rete del gas in risposta a un grave incendio a Kiev , in Ucraina

Alcune volte all'anno si verificano esplosioni causate da fughe di gas naturale . Le singole case, le piccole imprese e altre strutture sono più frequentemente colpite quando una perdita interna accumula gas all'interno della struttura. Spesso, l'esplosione è abbastanza potente da danneggiare in modo significativo un edificio ma lasciarlo in piedi. In questi casi, le persone all'interno tendono ad avere lesioni da lievi a moderate. Occasionalmente, il gas può accumularsi in quantità abbastanza elevate da causare un'esplosione mortale, distruggendo uno o più edifici nel processo. Molti regolamenti edilizi ora vietano l'installazione di tubi del gas all'interno di pareti intercapedini o sotto le assi del pavimento per mitigare questo rischio. Il gas di solito si dissipa facilmente all'aperto, ma a volte può accumularsi in quantità pericolose se le portate sono sufficientemente elevate. Dal 1994 al 2013, gli Stati Uniti hanno avuto 745 incidenti gravi con la distribuzione del gas, causando 278 morti e 1.059 feriti, con $ 110.658.083 di danni materiali. Tuttavia, considerando le decine di milioni di strutture che utilizzano il combustibile, il rischio individuale di utilizzare il gas naturale è basso.

Rischio di inalazione di monossido di carbonio

I sistemi di riscaldamento a gas naturale possono causare avvelenamento da monossido di carbonio se non ventilati o mal ventilati. Nel 2011, forni a gas naturale, stufe, scaldabagni e stufe sono stati accusati di 11 morti per monossido di carbonio negli Stati Uniti. Altri 22 decessi sono stati attribuiti ad apparecchi funzionanti a gas di petrolio liquefatto e 17 decessi a gas di tipo non specificato. I miglioramenti nella progettazione dei forni a gas naturale hanno notevolmente ridotto i problemi di avvelenamento da CO. Sono inoltre disponibili rilevatori che segnalano monossido di carbonio o gas esplosivi come metano e propano.

Contenuto energetico, statistiche e prezzi

I prezzi del gas naturale presso l' Henry Hub in dollari USA per milione di BTU
Confronto dei prezzi del gas naturale in Giappone, Regno Unito e Stati Uniti, 2007-2011

Le quantità di gas naturale sono misurate in metri cubi normali (metro cubo di gas a temperatura "normale" 0 ° C (32 ° F) e pressione 101,325 kPa (14,6959 psi)) o piedi cubi standard (piede cubo di gas a "standard" temperatura 60,0 ° F (15,6 ° C) e pressione 14,73 psi (101,6 kPa)), un metro cubo ≈ 35,3147 piedi cubi. Il calore lordo di combustione del gas naturale di qualità commerciale è di circa 39 MJ/m 3 (0,31 kWh/piedi cubi ), ma può variare di diverse percentuali. Si tratta di circa 49 MJ/kg (6,2 kWh/lb) (assumendo una densità di 0,8 kg/m 3 (0,05 lb/cu ft), un valore approssimativo).

Fatta eccezione per l'Unione Europea, gli Stati Uniti e il Canada, il gas naturale viene venduto in unità di vendita al dettaglio gigajoule. Il GNL (gas naturale liquefatto) e il GPL ( gas di petrolio liquefatto ) sono scambiati in tonnellate metriche (1.000 kg) o milioni di BTU come consegne spot. I contratti di distribuzione di gas naturale a lungo termine sono firmati in metri cubi e i contratti di GNL sono in tonnellate. Il GNL e il GPL vengono trasportati da navi da trasporto specializzate , poiché il gas viene liquefatto a temperature criogeniche . La specifica di ogni carico di GNL/GPL di solito conterrà il contenuto energetico, ma questa informazione non è generalmente disponibile al pubblico.

Nella Federazione Russa, Gazprom ha venduto circa 250 miliardi di metri cubi (8,8 trilioni di piedi cubi) di gas naturale nel 2008. Nel 2013 hanno prodotto 487,4 miliardi di metri cubi (17,21 trilioni di piedi cubi) di gas naturale e associato. Gazprom ha fornito all'Europa 161,5 miliardi di metri cubi (5,70 trilioni di piedi cubi) di gas nel 2013.

Nell'agosto 2015, forse la più grande scoperta di gas naturale della storia è stata effettuata e notificata da una società italiana del gas ENI. La compagnia energetica ha indicato di aver portato alla luce un giacimento di gas "supergigante" nel Mar Mediterraneo che copre circa 40 miglia quadrate (100 km 2 ). Questo è stato chiamato il giacimento di gas di Zohr e potrebbe contenere un potenziale di 30 trilioni di piedi cubi (850 miliardi di metri cubi) di gas naturale. L'ENI ha affermato che l'energia è di circa 5,5 miliardi di barili di petrolio equivalente [BOE] (3,4 × 10 10  GJ). Il giacimento di Zohr è stato trovato nelle acque profonde al largo della costa settentrionale dell'Egitto e l'ENI sostiene che sarà il più grande di sempre nel Mediterraneo e persino nel mondo.

Unione europea

I prezzi del gas per gli utenti finali variano notevolmente all'interno dell'UE . Un mercato unico europeo dell'energia, uno degli obiettivi chiave dell'UE, dovrebbe livellare i prezzi del gas in tutti gli Stati membri dell'UE. Inoltre, aiuterebbe a risolvere i problemi di approvvigionamento e riscaldamento globale , oltre a rafforzare le relazioni con gli altri paesi del Mediterraneo e favorire gli investimenti nella regione.

stati Uniti

Produzione commercializzata di gas naturale negli Stati Uniti dal 1900 al 2012 (dati US EIA)
Tendenze nei primi cinque paesi produttori di gas naturale (dati US EIA)

Nelle unità statunitensi , un piede cubo standard (28 L) di gas naturale produce circa 1.028 unità termiche britanniche (1.085 kJ). Il potere calorifico effettivo quando l'acqua formata non condensa è il calore netto di combustione e può essere fino al 10% inferiore.

Negli Stati Uniti, le vendite al dettaglio sono spesso espresse in unità termiche (th); 1 term = 100.000 BTU. Le vendite di gas ai consumatori domestici sono spesso in unità di 100 piedi cubi standard (scf). I contatori del gas misurano il volume di gas utilizzato, che viene convertito in termi moltiplicando il volume per il contenuto energetico del gas utilizzato durante quel periodo, che varia leggermente nel tempo. Il consumo annuo tipico di una residenza unifamiliare è di 1.000 therms o di un Residential Customer Equivalent (RCE). Le transazioni all'ingrosso sono generalmente effettuate in decaterme (Dth), mille decaterme (MDth) o milioni di decaterme (MMDth). Un milione di decaterme è un trilione di BTU, circa un miliardo di piedi cubi di gas naturale.

Il prezzo del gas naturale varia notevolmente a seconda della località e del tipo di consumatore. Nel 2007, un prezzo di $7 per 1000 piedi cubi (0,25 $/m 3 ) era tipico negli Stati Uniti. Il valore calorico tipico del gas naturale è di circa 1.000 BTU per piede cubo, a seconda della composizione del gas. Ciò corrisponde a circa $ 7 per milione di BTU o circa $ 7 per gigajoule (GJ). Nell'aprile 2008, il prezzo all'ingrosso era di $ 10 per 1000 piedi cubi (10 $ per milione di BTU). Il prezzo residenziale varia dal 50% al 300% in più rispetto al prezzo all'ingrosso. Alla fine del 2007, questo era di $ 12– $ 16 per 1000 piedi cubi (0,42 $ – $ 0,57/m 3 ). Il gas naturale negli Stati Uniti è negoziato come contratto future sul New York Mercantile Exchange . Ogni contratto è per 10.000 milioni di BTU o 10 miliardi di BTU (10.551 GJ). Pertanto, se il prezzo del gas è di $ 10/milione di BTU sul NYMEX, il contratto vale $ 100.000.

Canada

Il Canada utilizza misure metriche per il commercio interno di prodotti petrolchimici. Di conseguenza, il gas naturale viene venduto a gigajoule (GJ), metro cubo (m 3 ) o mille metri cubi (E3 m3). Infrastrutture di distribuzione e contatori quasi sempre volume metro (piede cubo o metro cubo). Alcune giurisdizioni, come il Saskatchewan, vendono solo il gas in volume. In altre giurisdizioni, come l'Alberta, il gas viene venduto dal contenuto energetico (GJ). In queste aree, quasi tutti i contatori per i clienti residenziali e piccoli commerciali misurano il volume (m 3 o ft 3 ) e gli estratti conto includono un moltiplicatore per convertire il volume in contenuto energetico della fornitura di gas locale.

Un gigajoule (GJ) è una misura approssimativamente uguale a mezzo barile (250 libbre) di petrolio, o 1 milione di BTU, o 1.000 piedi cubi o 28 m 3 di gas. Il contenuto energetico della fornitura di gas in Canada può variare da 37 a 43 MJ/m 3 (da 990 a 1.150 BTU/piedi cubi) a seconda della fornitura e del trattamento del gas tra la testa pozzo e il cliente.

Come asset class per gli investitori

Una ricerca condotta dal World Pensions Council (WPC) suggerisce che i grandi fondi pensione statunitensi e canadesi e gli investitori SWF asiatici e dell'area MENA sono diventati particolarmente attivi nei settori del gas naturale e delle infrastrutture del gas naturale, una tendenza iniziata nel 2005 dalla formazione di Scotia Reti del gas nel Regno Unito da OMERS e Ontario Teachers' Pension Plan .

Gas naturale adsorbito (ANG)

Il gas naturale può essere immagazzinato adsorbendolo ai solidi porosi chiamati assorbenti. La condizione ottimale per lo stoccaggio del metano è a temperatura ambiente e pressione atmosferica. Pressioni fino a 4 MPa (circa 40 volte la pressione atmosferica) forniranno una maggiore capacità di stoccaggio. L'assorbente più comune utilizzato per l'ANG è il carbone attivo (AC), principalmente in tre forme: fibra di carbone attivo (ACF), carbone attivo in polvere (PAC) e monolite di carbone attivo.

Guarda anche

Riferimenti

Ulteriori letture

link esterno