גז טבעי נוזלי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

גז טבעי נוזליאנגלית: Liquefied natural gas; בר"ת באנגלית: LNG; בעברית: גט"ן) הוא גז טבעי (בעיקר מתאן CH4) אשר הונזל, מצב צבירתו שונה לנוזל, לצורך הקלה על אחסונו ושינועו.

נפחו של גז טבעי נוזלי הוא ביחס של 1/600 לערך לעומת נפחו של אותו חומר במצב צבירה גז. גז טבעי נוזלי הוא חסר ריח, חסר צבע, אינו רעיל ואינו משתך. עיקר הסיכונים הכרוכים בחומר זה הם דליקה (כתוצאה מגזים הנפלטים בתהליך רתיחה), קפיאה וחנק.

תהליך הנזלת הגז כרוך בטיהורו של החומר ממזהמים, בהם אבק, גזים חומציים, הליום, מים, ופחמימנים העלולים לגרום לקשיים בשינוע החומר. לאחר תהליך הטיהור מעובה הגז למצב צבירה נוזלי בלחץ הקרוב ללחץ אטמוספירי (לחץ מקסימלי לשינוע הוא 3.6 PSI), על ידי קירורו לטמפרטורה של מינוס 162 מעלות צלזיוס בקירוב.

נפחו של גז טבעי נוזלי נמוך יותר מגז טבעי דחוס, כך שצפיפות האנרגיה של גז טבעי נוזלי גבוהה יותר פי 2.4 מאשר זו של גז טבעי דחוס וב-60% יותר מאשר סולר.‏[1] בזכות נתון זה של יחס עלות-יעילות הופך שינוע גז טבעי נוזלי למרחקים גדולים, מקום שבו אין צנרת גז, לכלכלי. גז טבעי נוזלי מתאים במיוחד לשינוע באמצעות מכלית גז טבעי נוזלי, או מכליות קירור במשאיות ובקרונות רכבת.

גז טבעי נוזלי הוא האמצעי העיקרי לשינוע גז טבעי לשווקים, שם הוא עובר תהליך אידוי ומועבר לצרכנים במצב צבירה גז בצנרת. העלות הגבוהה של בניית מכלי קירור מנעה עד כה שימוש מסחרי בגז טבעי במצבו הנוזלי.

ייצור[עריכת קוד מקור | עריכה]

תהליך יצור ושינוע גז טבעי נוזלי
 
 
 
 
 
 
שינוע
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
טיהור גז:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
הסרת נוזלים
 
הסרת CO2
 
 
הסרת אדי מים
 
כספית ו-H2S
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
קירור
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
הנזלה
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
אחסון וטעינה
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
שינוע ושיווק
מתקן גיזוז (הפיכה לגז) של גז טבעי נוזלי בים האדריאטי, בו פורקות מכליות גז טבעי נוזלי את מטענן

גז טבעי מוזרם אל מפעל לגז טבעי נוזלי כדי לטהרו ממים, מימן גופרתי, פחמן דו-חמצני וחומרים אחרים אשר יקפאו (לדוגמה, בנזן) בטמפרטורות שבהן הופך הגז הטבעי לנוזל, וכן מורחקים חומרים העלולים לגרום נזקים למתקני המפעל, לצנרת ולמכלי האחסון. גז טבעי מכיל בדרך כלל למעלה מ-90% מתאן. הוא מכיל גם כמויות קטנות של אתאן, פרופאן, בוטאן, חומרים אלקאנים כבדים יותר, וחנקן. תהליך הטיהור נועד לייצור חומר המכיל כמעט 100% מתאן. אחד הסיכונים בטיפול בגז טבעי נוזלי הוא שינוי מצב צבירה מהיר המתרחש כאשר החומר בא במגע עם מים.‏[2]

התשתית המרכזית לייצור גז טבעי נוזלי היא מפעל גז טבעי המורכב משרשרת ייצור עצמאית אחת, או יותר, לטיהור והנזלה (המכונה באנגלית: train). נכון לשנת 2012, שרשרת הטיהור וההנזלה הגדולה ביותר בעולם לגז טבעי פועלת בקטאר. בעבר הייתה זו מערכת מספר 4 של Atlantic LNG אשר פעלה בטרינידד וטובגו עם כושר ייצור של 5.2 מיליון טון בשנה.‏[3] אחד המפעלים הגדולים בעולם לייצור גז טבעי נוזלי הנו מפעל SEGAS LNG בדמיאט שבמצרים, בכושר ייצור של 5 מיליון טון בשנה.‏[4] מן המפעל משונע הגז לטרמינל מכליות גז טבעי נוזלי, מוטען למכלית ומשונע למתקן גיזוז, שם גדל נפחו ומצב צבירתו הופך לגז. מתקני גיזוז מחוברים בדרך כלל לחוות מכלי אחסון ולצנרת גז טבעי המפיצה את הדלק לחברות הפצה ולתחנות כוח.

כיוון שרוב המפעלים לגז טבעי נוזלי נמצאים באזורים מרוחקים, שלא היו מחוברים בצנרת להובלת המוצר המוגמר, הוצאות הייצור והשינוע של הגז הטבעי הנוזלי הן עצומות ועל רקע זה התבצע פיתוח התשתיות לייצור ולשינוע גז טבעי נוזלי בקצב איטי במחצית השנייה של המאה ה-20. בנייתו של מפעל לייצור גז טבעי נוזלי אופייני, לכושר ייצור של מיליון טון בשנה, היא כמיליארד וחצי דולר, עלות מתקן גיזוז בכושר ייצור של כ-30 מיליון מטר מעוקב של גז טבעי ביום היא כמיליארד דולר ואילו עלות מכלית גז טבעי נוזלי בודדת היא כ-200 עד 300 מיליון דולר.

בתחילת המאה ה-21, כאשר גדל מספר המשקיעים בתחום זה, ופותחו טכנולוגיות חדשות לייצור הגז הטבעי הנוזלי ולגיזוזו, עלויות פיתוח המתקנים פחתו וגז טבעי נוזלי הפך לחלופה תחרותית יותר לסוגי הדלק האחרים, אולם עלייה במחירי חומרי הייצור והעלייה בדרישה לקבלני בניית המפעלים, בשלהי העשור הראשון של המאה ה-21, העלתה פעם נוספת את עלויות הייצור. מחיר אופייני למכלית גז טבעי נוזלי, בנפח 125,000 מ"ק הנבנית במספנה אירופית או יפנית היה כ-250 מיליון דולר. לאחרונה, כאשר נוצרה תחרות לייצור כלי שיט אלה עם מספנות בקוריאה הדרומית ובסין, ירד מחיר המכלית בכ-60%. הפיחות בשער הדולר תרם אף הוא להוזלת עלויות הייצור. העלייה במחיר מכליות הגז הטבעי הנוזלי במחצית השנייה של העשור הראשון במאה ה-21 באה לאחר עלייה חדה בהזמנות לכלי שיט אלה, עלייה במחירי חומרי הגלם, מחסור בכוח אדם מיומן. כך גם עלתה עלות בניית המפעלים לייצור הגז הטבעי הנוזלי ולגיזוזו.

על רקע דאגה ממחסור במקורות אנרגיה אחרים, נבנים מתקנים חדשים רבים לייצור גז טבעי נוזלי בארצות הברית ובמדינות אחרות. הדאגה באשר לאיכות הסביבה בקרבת מפעלים אלה יצרה מחלוקת ציבורית עזה באזורים שבהם קיימות תוכניות לבניית המפעלים. כך בשונית לונג איילנד, ובשטח מועצה אזורית חוף הכרמל בישראל.

היבטים מסחריים[עריכת קוד מקור | עריכה]

גז טבעי נוזלי משונע ברחבי תבל במכליות גז טבעי נוזלי אשר נבנו במיוחד למטרה זו. המסחר בגט"ן נקבע בחתימה על חוזי מכירה ורכישה בין הספק וטרמינל הגיזוז, ובמקביל חוזה אספקת גז טבעי בין טרמינל הגיזוז לבין הצרכנים. רוב חוזי המסחר בגט"ן היו חוזים בינלאומים לפי כללי לשכת המסחר הבינלאומית (Incoterms) מסוג DES (אספקה בטרמינל הגיזוז עד הוצאה מן האונייה). בשנת 2010 ביטלה לשכת המסחר הבינלאומית את חוזי ה-DES ואלה הוחלפו בחוזי DAT‏ (Delivered at Terminal) ולפיו המוכר משלם את הוצאות השינוע לטרמינל הגיזוז, להוציא את ההוצאות הכרוכות ביבוא הסחורה, והוא נוטל על עצמו את מלוא הסיכונים עד לנקודה שבה הסחורה נפרקה מן האונייה בטרמינל. עם הירידה בעלות בניית אוניות וקונים המעדיפים אספקה מהימנה ויציבה של גז טבעי נוזלי, החלה עלייה בחוזי רכישה מסוג FOB. בחוזה מסוג זה הקונה, אשר לעתים הוא בעל האונייה, או חוכר האונייה לטווח ארוך, אחראי לשינוע הגז הנוזלי מטרמינל ההעמסה. חוזי מכירת גז טבעי נוזלי היו בדרך כלל חוזים ארוכי טווח בעלי גמישות מעטה בלבד במחיר ובכמות הגז הנרכש. אם החוזה קובע את כמות הגט"ן, הקונה מתחייב לקבל ולשלם עבור הסחורה, וחובתו לשלם עבורה גם אם לא קיבל אותה, בחוזים מסוג take-or-pay.

עד לשנת 2003 מחירי הגט"ן נעו במידה רבה במקביל למחירי שוק הנפט. מאז נמוך יותר מחיר הגט"ן באירופה וביפן לעומת מחירי הנפט, אף שעדיין קיים קשר חזק בין שני השווקים. מאז שנת 2003 הפך שוק הגט"ן ל"שוק מוכרים", זאת בניגוד לשנים קודמות. בתחילת העשור השני של המאה ה-21 קיימים מתקני גיזוז לקליטת גט"ן ממכליות בכ-18 מדינות בעולם, בהן: הודו, יפן, קוריאה הדרומית, טייוואן, סין, יוון, בלגיה, ספרד, איטליה, צרפת, בריטניה, ארצות הברית, צ'ילה והרפובליקה הדומיניקנית. מתקנים נוספים נמצאים בשלבי תכנון והקמה בארגנטינה, ברזיל, אורוגוואי, קנדה, אוקראינה ומדינות נוספות. מכליות גז טבעי נוזלי, שעל סיפונן מתקן גיזוז, מייתרות את הצורך בהקמת מתקן גיזוז לצרכנים קטנים.

איכות גט"ן[עריכת קוד מקור | עריכה]

איכות גט"ן היא אחד הנושאים החשובים ביותר במסחר בגט"ן. כל חומר שאינו עומד בדרישות הקבועות מראש בעת כריתת חוזה הרכישה הוא גז תת-תקני. תקנות האיכות לגט"ן משמשות שלוש מטרות:

  1. להבטיח שהגז המופץ אינו משתך ואינו רעיל, כך שהוא מכיל כמויות זעירות ותקניות של מימן גופרתי, תכולת גופרית כללית, פחמן דו-חמצני וכספית;
  2. למנוע יצירת נוזלים בצנרת האספקה, זאת בדרך של קביעת כמויות מקסימום של מים ופחמימנים;
  3. לקבוע אחידות באיכות הגז המשווק, באמצעות קביעת טווחים קבועים במרכיבים הקובעים את תכונות הדלק: תכולת גז אדיש, ערך קלורי, ומדדים נוספים.

הקונה יכול לסרב לקבל משלוח של גט"ן אשר תכונותיו חורגות מן התקן שנקבע בחוזה האספקה והמוכר חייב לפצות את הקונה על נזקיו בגין אירוע כזה. איכות הגז נמדדת בנקודת האספקה באמצעות מכשור תקני, כגון מכשיר כרומטוגרפיה של גז.

המשתנים החשובים ביותר בקביעת איכות גט"ן הם תכולת כספית וגופרית והערך הקלורי של הדלק. בגלל הרגישות של הצנרת ומכונות מתקן הייצור לנוכחות גופרית וכספית, קיימת מדידה קפדנית של חומרים אלה כדי להבטיח שריכוזיהם בגט"ן יהיו בכמות המינימלית האפשרית. משום כך בעת שינוע הגט"ן מן המפעל אל הקונה, כמעט ואין בעיה בנוכחות כמויות חריגות של חומרים אלה. לעומת זאת, ערכו הקלורי של הדלק עשוי להשתנות.

באופן כללי ניתן לחלק את סוגי הגט"ן לפי ערכם הקלורי לשלושה שווקים עיקריים:

  • אסיה (יפן, קוריאה הדרומית וטייוואן) שם הגז הטבעי עשיר, עם ערך קלורי כולל הגבוה מ-43 מגה ג'ול (מיליון ג'ול) למ"ק.
  • בריטניה וארצות הברית שם הגז הטבעי דל יותר, עם ערך קלורי כולל הנמוך מ-42 מגה ג'ול למ"ק.
  • אירופה שם קיים טווח מקובל גדול של ערך קלורי כולל לגז טבעי הנע בין 39 ל-43 מגה ג'ול למ"ק.

איכות הסביבה[עריכת קוד מקור | עריכה]

אחד הנושאים העולים בדרך כלל בקשר לייצור ושינוע גט"ן הוא פליטת גזי חממה, אולם במציאות ייצור ושינוע גט"ן גורם לפליטה נמוכה יותר של גזי חממה מאשר העברת גז טבעי בצנרת משדה הגז. נשמעו טענות כי מפעלים לייצור גז טבעי נוזלי פולטים לאוויר הסביבה תחמוצות חנקן וחלקיקים אחרים העלולים לגרום למחלות ריאה. אולם נמצא כי כמות אדי הפליטה ממפעל גט"ן אינה גדולה יותר ממפעלים תעשייתיים בסדר גודל דומה הצורכים דלק עשוי גז טבעי. יש הטוענים נגד מיקומם של מפעלי גט"ן בשטחים פתוחים.

מפעל גט"ן המייצר כ-4.5 מליון טון גט"ן בשנה יפלוט לסביבה כ-1.2 מיליון טון של פחמן דו-חמצני בשנה. צריכת 4.5 מיליון טון גט"ן תיצור פליטה של כ-12 מיליון טון של פחמן דו-חמצני. מבין דלקי מאובנים הנמצאים בשימוש, גז טבעי הוא ככל הנראה הידידותי ביותר לסביבה כיוון שצריכתו מביאה לפליטה הנמוכה ביותר של פחמן דו-חמצני לכל יחידת אנרגיה ומכיוון שניתן להשתמש בו בתחנות כוח דו-שימושיות.

בטיחות ותאונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

גז טבעי הוא דלק ועל כן הוא נפיץ ונדלק בקלות. כדי להבטיח שימוש מהימן ובטוח בגז טבעי ננקטים אמצעי זהירות מיוחדים בעת בניית והפעלת מתקני גט"ן.

גז טבעי במצב צבירה נוזלי אינו נפיץ ואינו יכול לבעור. כדי שגז טבעי נוזלי יבער הוא חייב להתאדות וליצור תערובת מתאימה עם אוויר (ריכוז דליק באוויר הוא בין 5-15 אחוז), ואז הוא חייב להיות מוצת. אם קיימת דליפה ממכל, או מתקן גז טבעי נוזלי, החומר מתאדה במהירות ומתערבב באוויר. אם התערובת היא בריכוז המתאים, קיימת סכנת הצתה העלולה לגרום לשריפה, על הסכנות המלוות אותה. בדיווח משנת 2007 נמסר כי עד לאותה עת שטו בעולם מכליות גז טבעי נוזלי למרחק של למעלה מ-160 מיליון ק"מ מבלי שהתרחשה בתפעולן ולו תקלה משמעותית אחת.‏[5]

במפעלים לייצור גז טבעי נוזלי אירעו לאורך השנים מספר תאונות:

  • ב-20 באוקטובר 1944 ארעה תקלה במכל גט"ן בקליבלנד, אוהיו. 128 בני אדם נספו בהתפוצצות ובשריפה. סביב המכל לא נבנתה חומה לעצירת הנוזל במקרה של דליפה והוא נבנה בתקופת מלחמת העולם השנייה כאשר היה מחסור חמור במתכות. מכל הפלדה נבנה עם סגסוגת ובה כמות נמוכה של ניקל, דבר שהפך את המכל לשברירי כאשר נחשף לטמפרטורות הנמוכות של הגט"ן. המכל נבקע וגט"ן נשפך לתוך מערכת הביוב העירונית. לאחר שהתאדה, הוא התפוצץ ובער.
  • באוקטובר 1979 אירעה תקלה באטם של משאבה במפעל גט"ן במרילנד וגז טבעי דלף וחדר לתיבת חשמל. כאשר עובד כיבה מתג חשמלי הוצת הגז בניצוץ. העובד נהרג ועובד נוסף נפצע קשה. לבניין נגרם נזק כבד. לאחר התאונה שונו תקני בטיחות האש במפעלי גט"ן.
  • ב-19 בינואר 2004 אירעה תקלה במפעל גט"ן באלג'יריה. בתאונה נהרגו 27 בני אדם ו-56 נפצעו. שלושה קווי ייצור נהרסו. דוד קיטור שמהווה חלק משרשרת הייצור התפוצץ ובעקבותיו אירעה התפוצצות ענק של גז. ההתפוצצות ארעה סמוך למכלי אכסון של פרופאן ואתאן.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]