Gaz ziemny

Zbiornik na gaz ziemny

Gaz ziemny, zwany również błękitnym paliwem albo po prostu gazem – rodzaj paliwa kopalnego pochodzenia organicznego, gaz zbierający się w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających przestrzenie, niekiedy pod wysokim ciśnieniem. Pokłady gazu ziemnego występują samodzielnie lub towarzyszą złożom ropy naftowej lub węgla kamiennego. Gaz ziemny jest nieodnawialnym źródłem energii.

Charakterystyka

Zawartość składników jest zmienna i zależy od miejsca wydobycia, jednak głównym składnikiem stanowiącym ponad 90% gazu ziemnego jest zawsze metan. Oprócz niego mogą występować niewielkie ilości etanu, propanu, butanu i innych związków organicznych oraz mineralnych. Gaz ziemny jest bezwonny i jest specjalnie nawaniany przed wprowadzeniem do sieci gazowej w celu ułatwienia wykrycia jego obecności w powietrzu. Gaz ziemny jest mniej szkodliwy dla środowiska niż inne źródła energii: emisja CO2 ze spalania gazu jest do 24% mniejsza niż w przypadku ropy oraz do 41% mniejsza niż w przypadku węgla kamiennego[1]. Znacznie zredukowana jest także emisja innych substancji chemicznych, w tym rtęci, siarki oraz dwutlenku azotu[2].

Zasoby

Zasoby gazu ziemnego na świecie w miliardach metrów sześciennych w roku 2001[3]:

PozycjaPaństwoZasoby w mld m³
*Świat154 248
1Rosja47 544
2Iran22 988
3Katar14 392
4Arabia Saudyjska6 198
5Zjednoczone Emiraty Arabskie6 002
6USA5 021
7Algieria4 520
8Wenezuela4 177
9Nigeria3 509
10Irak3 107

Według OECD światowe zasoby gazu ziemnego są nadal znaczne, choć ich wydobycie będzie coraz trudniejsze:

Zasoby gazu wystarczą, aby pokryć wszystkie wyobrażalne wzrosty zapotrzebowania do 2030 r. i dużo dłużej, jednak koszty wydobycia nowych zasobów będą rosnąć w długim okresie. Na koniec 2008 r. potwierdzone złoża gazu na świecie wyniosły ponad 180 bln m³ – co stanowi około 60 lat produkcji na obecnym poziomie wydobycia (...) Całość światowych wydobywalnych w długim okresie zasobów gazu jest szacowana na poziomie ponad 850 bln m³

World Energy Outlook 2009[4]

Zasoby podwodne

W niskiej temperaturze i przy wysokim ciśnieniu metan tworzy z wodą klatraty metanu. Szacuje się, że zasoby metanu w klatratach wynoszą 2,5–10 razy więcej niż złoża podziemne[5]. Budzą one zainteresowanie jako potencjalne źródła do pozyskiwania gazu ziemnego[6]. Stanowią jednak też zagrożenie dla klimatu Ziemi (globalne ocieplenie) ze względu na duży potencjał cieplarniany metanu i spontaniczne jego uwalnianie z klatratów do atmosfery[7].

Wydobycie

W światowym wydobyciu gazu ziemnego w 2001 przodowały:

PozycjaPaństwoWydobycie w PJWydobycie w mld m³[a]
*Świat100 0003300
1Rosja23 200765,6
2USA21 100696,3
3Kanada6 500214,5
4Algieria3 400122,2
5Iran2 35077,55
6Holandia2 20072,6
7Norwegia2 20072,6
8Uzbekistan2 15070,95
9Meksyk2 05067,65

W światowym wydobyciu gazu ziemnego w 2017 przodowały[8]:

PozycjaPaństwoWydobycie w mld m³
*Świat3680,4
1USA734,5
2Rosja635,6
3Iran223,9
4Kanada176,3
5Katar175,7
6Chiny149,2
7Norwegia123,2
8Australia113,5
9Arabia Saudyjska111,4
10Algieria91,2

Europa

Największym producentem gazu ziemnego w Europie Północnej jest Norwegia, która bogaci się dzięki złożom pod dnem Morza Norweskiego oraz Północnego. Zapewniają one bezpieczeństwo energetyczne temu nordyckiemu państwu oraz stałe dochody, które dzięki wcześnie przyjętym założeniom politycznym w całości są przeznaczane na modernizację norweskiej gospodarki.

3 października 2006 na hurtowym rynku gazu w Wielkiej Brytanii nastąpiło niespotykane wydarzenie – ceny osiągnęły po raz pierwszy w historii wartość ujemną. Producenci byli zmuszeni dopłacać odbiorcom, aby pozbyć się nadwyżek towaru. Było to związane z komercyjnym uruchomieniem nowego gazociągu Langeled, transportującego gaz z Norwegii do Anglii. W ramach testów wpompowano do niego dodatkowe ilości gazu, które „zalały” Europę.

Polska

Złoża gazu ziemnego w Polsce (mapy koncesji geologicznych udostępnia Ministerstwo Środowiska[9])

W Polsce gaz ziemny wydobywa się głównie na Podkarpaciu (Przemyśl, Husów, Sanok) i zapadlisku przedkarpackim (wysokometanowy) w wyniku odmetanowywania kopalni węgla kamiennego w GOP, w Wielkopolsce (Odolanów, Kościan[10], Grodzisk Wielkopolski[11], Międzychód) oraz Lubuskiem (Drezdenko). Pierwsze odwierty zakończyły się powodzeniem i uruchomienie 13 kopalń planowane jest przez PGNiG już w 2012 roku. W ostatnim czasie rozpoczęły się nowe badania w celu potwierdzenia obecności ropy w okolicach Szamotuł oraz Trzcianki i Czarnkowa.

Oprócz metod tradycyjnych w Polsce istnieją także możliwości niekonwencjonalnego uzyskiwanie gazu ziemnego. Może to być metan ze złóż węgla, metan z łupków oraz gaz wydobywany izolowanych porów skalnych[12]. Zasoby takie szacuje się na 1,5–3 bln metrów sześciennych. W roku 2010 rozpoczęły się prace poszukiwawcze, które w perspektywie kilku lat dadzą odpowiedź, czy takie złoża istnieją. Złoża konwencjonalne są szacowane na 98 mld metrów sześciennych[13][14].

Na przełomie lat 2015/2016 wydobycie krajowe zaspokajało ok. 1/3 zapotrzebowania na gaz w Polsce. Pozostałe 2/3 pochodziły z importu, przede wszystkim z Rosji[15].

Zapotrzebowanie Polski na gaz w roku 2019 wynosi około 18 mld m³[16].

Przetwórstwo gazu ziemnego

Gaz ziemny docierający do końcowego użytkownika znacznie się różni od składu gazu wydobywanego. Większość dostarczanego gazu to jest tzw. gaz wysokometanowy, ale gaz surowy zanim zostanie wtłoczony do rurociągów, musi zostać oddzielony od innych frakcji węglowodorów i oczyszczony z zanieczyszczeń. Niektóre węglowodory takie jak etan, propan, butan są bardzo wartościowe jako niezależne produkty, ale nie mogą być tłoczone gazociągami ze względu na tendencję do skraplania się. W surowym gazie ziemnym występują też para wodna, hel, siarka i siarkowodór, dwutlenek węgla, resztki ropy (zwłaszcza przy gazie towarzyszącym wydobywaniu ropy naftowej). Instalacje do przetwórstwa gazu ziemnego nie wymagają aż tak dużych nakładów jak rafinerie ropy naftowej, ale wraz z całą infrastrukturą przesyłową są one na tyle wysokie w przypadku gazu towarzyszącego wydobywaniu ropy naftowej, że często firmy wydobywcze wolą surowy gaz spalić niż przetworzyć i przesłać rurociągami lub w postaci gazu skroplonego do końcowego użytkownika[17]. Redukcja nieuzasadnionego spalania surowego gazu ziemnego jest jedną z trosk Banku Światowego mającą na celu ochronę środowiska naturalnego i redukcję emisji dwutlenku węgla[18].

Substitute natural gas – zastępczy gaz ziemny[19]

Choć gaz ziemny z definicji jest paliwem kopalnym, możliwe jest produkowanie gazu o zbliżonych właściwościach z innych surowców. Podstawowy składnik gazu ziemnego, czyli metan, jest produktem m.in. fermentacji metanowej i znajduje się w gazie wysypiskowym, biogazie, gazie z odmetanowania kopalń. Możliwe jest również jego produkowanie z gazu syntezowego w procesie syntezy Fischera-Tropscha. Wykorzystanie sztucznie otrzymywanego metanu możliwe jest w dwóch wariantach:

  • oczyszczenie surowca (np. biogazu) w sposób zapewniający nieszkodliwość dla rurociągów, a następnie wprowadzenie go do gazociągu w niewielkiej ilości, co nie spowoduje przekroczenia norm jakości gazu w sieci przesyłowej,
  • oczyszczenie surowca, a następnie usunięcie z niego składników, których zawartość spowoduje niespełnienie norm jakości (przede wszystkim składników niepalnych obniżających wartość opałową i pary wodnej) i wprowadzenie go jako jedynego paliwa do sieci przesyłowej.

Wykorzystanie zastępczego gazu ziemnego z jednej strony pozwala na utylizację niekiedy uciążliwego odpadu (gaz wysypiskowy), a z drugiej na zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego i niezależności od importu.

Podział gazu ziemnego

Ze względu na zawartość składników węglowodorowych:

  • suchy (mało propanu i wyższych węglowodorów)
  • mokry (propan i wyższe węglowodory w ilościach od 5–10%)

Ze względu na zawartość azotu:

  • gazy bezazotowe (zawartość azotu poniżej 1–3%)
  • gazy niskoazotowe (zawartość azotu w granicach 3–10%)
  • gazy zaazotowane (zawartość azotu powyżej 10%)

Ze względu na zawartość siarkowodoru (siarki):

  • gazy małosiarkowe (zawartość siarkowodoru poniżej 0,3%)
  • gazy siarkowe (zawartość siarkowodoru w granicach 0,3–3%)
  • gazy wysokosiarkowe (zawartość siarkowodoru powyżej 3%)

Zobacz też

Uwagi

  1. Przyjmując średnią wartość opałową gazu ziemnego na 30 MJ/m³ 1 PJ odpowiada około 33 mln m³ gazu ziemnego.

Przypisy

  1. Tabela 2. Wskaźniki emisji CO2 - WE CO2 - dla wybranych paliw nieodnawialnych (konwencjonalnych), [w:] Informacja Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki Nr 34 /2017 w sprawie zasad ustalania poziomu emisyjności CO2 na potrzeby aukcyjnego systemu wsparcia, o którym mowa przepisach ustawy o odnawialnych źródłach energii, Urząd Regulacji Energetyki, 9 maja 2017 [dostęp 2022-01-10].
  2. Gaz ziemny – wybór czystszej energii.
  3. Górnicza Izba Przemysłowo-Handlowa – Biuletyn Górniczy Marzec-Kwiecień 2003 r.
  4. World Energy Outlook 2009 www.worldenergyoutlook (dostęp 2009), publ. International Energy Agency.
  5. Krystyna Forowicz, Gazohydraty – nowe źródło energii czy bomba ekologiczna, Energia.org.pl, 15 kwietnia 2005 [zarchiwizowane z adresu 2008-02-05].
  6. Gas hydrates, National Energy Technology Laboratory [dostęp 2019-12-04] (ang.).
  7. Zachodnia część USA spoczywa na prawdziwej "tykającej bombie", nt.interia.pl [dostęp 2019-12-04].
  8. Magdalena Januszek, TOP 50 największych producentów i konsumentów gazu 2017: ranking, inzynieria.com, 10 sierpnia 2018 [dostęp 2018-08-19].
  9. Mapy koncesji na poszukiwanie, rozpoznawanie oraz wydobywanie ropy naftowej, gazu ziemnego i metanu pokładów węgla kamiennego oraz bezzbiornikowe magazynowanie substancji i składowanie odpadów w górotworze, w tym w podziemnych wyrobiskach górniczych. [w:] Strona internetowa Ministerstwa Środowiska [on-line]. www.mos.gov.pl. [dostęp 2016-08-22]. (pol.).
  10. Karina Jankowska: Gaz już oficjalny. [w:] Kościan.net.Wybrane artykuły z Gazety Kościańskie nr 159 [on-line]. 27 lutego 2002. [dostęp 2013-10-07]. (pol.).
  11. Ośrodek Kopalń Grodzisk Wielkopolski. [w:] PGNiG S.A. [on-line]. www.zielonagora.pgnig.pl. [dostęp 2015-12-18]. (pol.).
  12. O gazie niekonwencjonalnym.
  13. Amerykanie: Polacy siedzą na skarbie; Rosja zaniepokojona. Wirtualna Polska, 27 stycznia 2010.
  14. Nowe sposoby wydobycia gazu zmienią geopolitykę w Europie. WSJ, 15 marca 2010. [dostęp 2015-02-02]. [zarchiwizowane z tego adresu (2010-03-14)].
  15. Polska importuje gaz głównie z Rosji. Bankier.pl, 2015-11-25. [dostęp 2017-05-20].
  16. Polska znów może ostatni raz stanąć w obliczu szantażu gazowego. Kontrakt z Rosją wraca jak zły sen
  17. naturalgas.org. naturalgas.org. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-11-07)]..
  18. Global Gas Flaring Reduction Partnership. web.worldbank.org. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-08-06)]..
  19. SNG – sztuczny gaz ziemny.

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Gaskessel gr.jpg
Autor: de:User:Igelball, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Natural gas. in Esslingen am Neckar, Germany
PL gaz ziemny złoża.png
Autor: Tomasz Majtyka, Licencja: CC BY-SA 3.0
Złoża gazu ziemnego w Polsce