Mi a földgáz? Miért fontos? Mi történik most vele?

A földgáz az egyik legelterjedtebb, civil forgalomban is kapható energiahordozó, amely 2022-ben napi szinten szerepelt a vezető hírekben. A földgáz ugyanis fegyver is lehet – energetikai stratégiai csapásmérő fegyver, amivel egész országok gazdasága roppantható meg.

Emellett a földgáz kiváló alapanyag a műtrágya gyártáshoz és a politikai zsaroláshoz egyaránt, sőt még a gulyáslevest is felmelegítheti a tűzhelyen. Ráadásul a földgáz az a szénhidrogén, ami talán leginkább megfelel a zöld energiaforrásoktól elvárt tisztasági követelményeknek.

Cikkünkben ezért arra a kérdésre akarunk választ találni, hogy végül is mit a csudát kezdjünk az egész földgáz-kérdéssel.

Mi az a földgáz?

A földgáz olyan fosszilis energiahordozó, amely szerves anyagok évmilliók során történő bomlásából keletkező gázok elegye. Főleg metánból (CH₄) áll, de kis mennyiségben más elemeket, például etánt, propánt és butánt is tartalmazhat. Tiszta formájában átlátszó, színtelen és szagtalan.

A földgáz fontos energiaforrás, amelyet széles körben használnak fűtésre, főzésre és villamosenergia-termelésre, továbbá a vegyiparban is. Ennek oka pedig az, hogy rengeteg van belőle (egyes országokban), olcsó a kitermelése (ha modern technológiával történik), évtizedek óta megoldott a hatékony szállítása (feltéve, ha adott az infrastruktúra hozzá), és biztonságos a használata (amennyire egy gáz égetése biztonságosnak tekinthető).

Mik a földgáz összetevői, tulajdonságai?

Akik kedvelik a pontosságot, azok kedvéért következzen egy kis kémia. Ahogy említettük, a földgáz fő összetevője a metán, amely összetételének mintegy 90%-át teszi ki és a többi összetevő az etán, a propán, a bután és más szénhidrogének.

Viszont erre nehéz egzakt számarányt mondani általános értelemben, ugyanis a földgáz pontos összetétele a gázmező elhelyezkedésétől függően változik. Ha az átlagot tekintjük, akkor a tipikus földgáz keveréke így néz(ne) ki:

Metán CH4	97%
Etán C2H6	0,919%
Propán C3H8	0,363%
Bután C4H10	0,162%
Szén-dioxid CO2	0,527%
Oxigén O2	0-0,08%
Nitrogén N2	0,936%
Nemesgázok: Ar, He, Ne, Xe	nyomelemként

Mire használjuk a földgázt?

A földgáz tiszta égésű energiaforrás, amely más fosszilis tüzelőanyagokhoz, például a szénhez és a kőolajhoz képest kevesebb szén-dioxidot és egyéb szennyező anyagot termel.

Magas fűtőértékkel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy térfogategységenként rendkívül sok energiát képes előállítani. Az mindig az adott országtól és a vezetékektől függ, hogy a fűtőértéke mekkora, és a határérték elég tág skálán mozog, mert 34 és 52 MJ/m³ (950 és 1050 BTU/SCF) között változhat.

Magyarországon a földgáz fűtőértéke átlagosan 34,12 MJ/m³, azaz az alsó határnál van. Ez részben magyarázatot ad a hazai gázfogyasztás mértékére is.

Összehasonlításként, a normál használatú, száraz tűzifa fűtőértéke 16 MJ/kg, míg a gázolajé: 42-46 MJ/kg.

Miért büdös az otthoni gáz?

Apropó, szagtalanság. Ahhoz, hogy ne gyűlhessen fel életveszélyes mennyiségű földgáz a lakásokban mondjuk rossz szellőzés vagy a gázcső hibájából, műszerek nélkül is könnyen érzékelhetővé kellett tenni.

Akár be is lehetett volna színezni, de inkább úgy döntöttek, hogy igazán kellemetlen szagú etil-merkaptánt (etántiol néven is ismert) kevernek hozzá.

Miben különbözik a földgáz az LPG-től és a palackozott gáztól?

A cseppfolyósított autógáz (Liquefied Petroleum Gas, LPG vagy LP gáz, vagy simán autógáz) és a palackos gáz is alapvető dologban különböznek a földgáztól: javarészt propánból állnak.

Figyelem! Az LNG és az LPG két külön fogalom, és nem érdemes összekeverni őket, mert az LNG a cseppfolyós földgázt jelenti, míg az LPG az autógázt (amit nem autókból nyerünk ki, hiába kapta a nevét a földgáz így – a babaolaj se babából készül).

Az LP gáz 95%-ban propánt (C₃H₈) és butánt (C₄H₁₀) tartalmaz. A fennmaradó 5% nehezebb szénhidrogénekből áll. A propán és a bután aránya kb. 40%-60%.

Ráadásul nem összekeverendők egymással a palackos gáz és az LPG sem, mert bár a palackos gázban is jelentős mennyiségű propángázt találni, a kettő bőven nem azonos, olyannyira, hogy autógáz-kúton tilos PB gázpalackot tölteni!

Tényleg jó alternatíva az LPG?

Általában azt mondhatjuk, hogy igen, de. A ’de’ pedig erősen hangsúlyos, és nem is annyira teszi semmissé az előtte lévő kijelentést, mivel tényleg jó alternatívája a benzinnek az autógáz, csakhogy körülményesebb beszerezni, az autót át is kell alakítani a használatához, még mindig sokan félnek tőle, és a hidrogénmeghajtás amúgy is feleslegessé fogja tenni a bajmolódást a gázüzemű motorokkal.

RNG, a megújuló földgáz

Ahogy rohamosan növekedni kezdett az igény a megújuló erőforrások iránt, úgy tették fel egyre többen a kérdést, hogy ha a földgáz főként metánból áll, akkor miért is ne lehetne ebből is „zöld” gázt csinálni?

Persze amíg szinte kimeríthetetlen készleteket lehetett olcsón kitermelni, ez a kérdés inkább elméleti volt, ám pont az elmúlt évek mutatták meg, hogy ha továbbra is szükség van földgázra, azt nem feltétlen kell a föld mélyéből kitermelni.

Így kezd egyre inkább az érdeklődés középpontjába kerülni az RNG, azaz „megújuló földgáz” (Renewable Natural Gas), más néven biometán, amit elsődlegesen járművek üzemanyagaként hasznosítanak jelenleg.

Az előállítása biogáz tisztításával történik, amely szerves anyagok – például hulladéklerakókból és állattartásból származó hulladék – anaerob lebontása vagy termokémiai folyamatok, például gázosítás révén keletkezik. Az RNG Amerikában bioüzemanyagnak minősül a megújuló üzemanyagokra vonatkozó szabvány szerint.

Mivel az RNG kémiailag azonos a fosszilis eredetű hagyományos földgázzal, a meglévő földgázelosztó rendszert használhatja, és a járművekben való felhasználáshoz sűríteni vagy cseppfolyósítani kell.

Hogyan lehet hasznosítani a földgázt?

A földgázt négy elsődleges célra használják:

• villamosenergia-termelés, erőművekben,
• műtrágya gyártáshoz, vegyiparban,
• fűtésre és főzésre kisfogyasztói szinten.

A földgáz egyik legjelentősebb felhasználási területe az áramtermelés, amelynek során az erőművek a földgázt gőz előállításához égetik el, a gőz pedig turbinákat hajt meg a villamos energia előállításához.

A földgáz a szénhez és a kőolajhoz képest tisztább égésű tüzelőanyag, ami érdemi alternatívájukká teszi az energiatermelésben.

Mikor kezdték el a földgáz kitermelését és vezetését?

A földgáz kitermelése az ókorig nyúlik vissza, amikor világításra és fűtésre használták. Tudjuk, hogy már az ókori Mezopotámiában ismerték, és a perzsák számára is fontos vallási elem volt az örökké égő tűz, sőt Kínában már i.e. 10. században említéseket tesznek a földgáz használatáról.

A technológiai kiaknázását is Kínában kezdték, méghozzá i.e. 211-ben, amikor 150 méteres mélységig is lefúrtak földgázlelőhelyeken, hogy aztán szigetelt bambuszrudakkal hozzák a felszínre a gázt.

A földgázt azonban csak a 19. században kezdték el kereskedelmi céllal termelni az Egyesült Államokban. Az első földgázkutat 1821-ben fúrták a New York állambeli Fredoniában. A gázt a város utcáinak megvilágítására használták, a kút pedig turisztikai látványossággá vált.

Az Egyesült Államokban 1891-ben épült meg az első földgázvezeték, amely Indianából Chicagóba szállította a földgázt. Azóta a földgáz felhasználása jelentősen megnőtt, és ma már világszerte az egyik legfontosabb energiaforrás.

Hogyan zajlik a földgáz kitermelése?

A földgázt földalatti gázkészletekből nyerik ki, fúrt kutakon keresztül. A fúrási folyamat a gázmező elhelyezkedésétől és a terület geológiai szerkezetétől függően változhat. Általánosságban két fő módszert alkalmaznak a földgáz kitermelésére:

1. a hagyományos fúrást és
2. a palagáz kinyeréséhez a hidraulikus rétegrepesztést, azaz frakkolást (fracking).

A hagyományos fúrás során a kutat függőlegesen fúrják a gázt tartalmazó rétegbe. Ezután a gázt a kúton keresztül természetes nyomás segítségével vagy a kútba szivattyúzott vízzel a felszínre nyomják. Ezt a módszert jellemzően a felszínhez közeli, nagy áteresztőképességű gázmezők esetében alkalmazzák.

A hidraulikus rétegrepesztés, más néven frakkolás (fracking) a gázkitermelés összetettebb, egyben súlyosan környezetkárosító módszere. Ennek során egy kutat fúrnak függőlegesen a gáztározóba, majd vízszintesen átfúrják a kőzetréteget.

Ezután víz, homok és vegyi anyagok keverékét fecskendezik be a kútba nagy nyomáson, ami kis repedéseket hoz létre a kőzetrétegben. Ez lehetővé teszi, hogy a gáz könnyebben áramoljon a kúthoz és kitermelhető legyen. A hidraulikus repesztést olyan gázmezőknél alkalmazzák, amelyek mélyebben fekszenek a föld alatt és kisebb a vízáteresztő képességük.

Nem lehet eléggé hangsúlyozni, hogy ez mennyi kárt okoz. Akit részleteiben is érdekel a folyamat és annak környezeti hatásai, annak érdemes elolvasni A rétegrepesztés környezeti hatásainak vizsgálata című magyar szaktanulmányt, illetve az Európai Parlament állásfoglalását is.

Milyen módszerekkel lehet a földgázt szállítani?

A földgáz szállítása többféle módon történhet, többek között:

1. csővezetékek,
2. teherautók,
3. vasúti tartálykocsik,
4. és hajók segítségével.

A leggyakoribb szállítási módot a csővezetékeken keresztül, illetve LNG-ként való szállítása jelenti.

Földgáz vezetékes szállítása

A vezetékes szállítás a földgáz nagy távolságokra történő szállításának legelterjedtebb módja. A földgázt gáznemű állapotban szállítják csővezetékeken keresztül. A gázvezetékek mérete néhány centimétertől (lakossági) több méter átmérőjűig (országok közötti szállítás) terjedhet. Magyarországon például az összes gázvezeték hossza 5889 km.

A gázvezetékek acélból készülnek, és a korrózió ellen védő anyagokkal vannak bevonva. A csővezetékes szállítás hatékony és viszonylag biztonságos, a balesetek kockázata alacsony.

A gázvezetékek építése azonban költséges lehet, és folyamatos karbantartást igényelnek integritásuk biztosítása érdekében. A csővezetékes szállítást továbbá korlátozza a gázvezeték-infrastruktúra kiépítettsége, ami akadálya lehet a távoli helyeken található gáztartalékok elérésének.

Habár azt pont most, az ukrán-orosz háború kapcsán látjuk/láttuk, hogy ha felborul a piaci egyensúly, akkor viszonylag hamar tudnak intézkedni az országok az infrastruktúra bővítéséről, de erről kicsit később.

Földgáz szállítása cseppfolyós állapotban (LNG)

A cseppfolyósított földgáz (LNG) olyan földgáz, amelyet -162°C (-260°F) hőmérsékletre hűtöttek, és így folyékony állapotba került. Az LNG sokkal sűrűbb, mint a légnemű halmazállapotú földgáz, így könnyebben szállítható nagy távolságokra.

Az LNG-t általában speciális szigetelt tartálykocsikban szállítják, amelyek képesek fenntartani a gáz folyékony állapotban tartásához szükséges alacsony hőmérsékletet. Az LNG-t jellemzően a gázforrás közelében termelik ki, majd tartálykocsikkal terminálokra szállítják, ahol újra gázosítják és csővezetéken vagy más módon elosztják. Az újragázosítás során az LNG-t felmelegítik, hogy gáz halmazállapotba kerüljön. Ez történhet a terminálon vagy a csővezeték fogadó végén.

A földgáz LNG formájában történő szállítása drágább, mint a csővezetékes szállítás, de nagyobb rugalmasságot tesz lehetővé a távoli helyeken található gáztartalékok elérésében.

Emellett lehetővé teszi a földgáz óceánokon keresztüli szállítását is, ami fontos lehet a globális kereslet kielégítése szempontjából, vagy a nemzetközi kereskedelmi viszonyok felborulásakor és gazdasági zsarolás idején a nemzetgazdaság működésének fenntartása során is.

Hogyan tárolják a földgázt Magyarországon?

Magyarországon kétféle tárolási módszert alkalmaznak, föld felettit és föld alattit. Az utóbbi gáztároló létesítmények porózus geológiai szerkezetűek. Három esetben – Hajdúszoboszló, Pusztaederics és Kardoskút – a kőzet homokkő, Zsana esetében pedig mészkő.

Ezek a geológiai képződmények korábbi földgázlelőhelyek, amelyeket föld alatti tárolókká alakítottak át. Magyarországon jelenleg az összkapacitás 67,7 TWh-nyi földgáz tárolását teszi lehetővé. A tározók a cikk írásakor 63,9%-os feltöltöttségen álltak.

Melyek a Föld legjelentősebb földgáztermelő országai?

Földgázt a világ számos országában termelnek, többek között hazánkban is, de egyes országok messze többet termelnek, mint mások. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint 2022-ben az öt legnagyobb földgáztermelő ország, sorrendben:

1. Egyesült Államok,
2. Oroszország,
3. Irán,
4. Katar és
5. Kína.

Az Egyesült Államok a világ legnagyobb földgáztermelője, 2022-ben több mint 934 milliárd köbmétert termelt, hála a 2000-es évek elején kezdődött palagázforradalomnak, amely a földgáztermelés jelentős növekedéséhez vezetett. Az Egyesült Államokban kitermelt földgáz nagy részét belföldön fogyasztják el, némi exporttal Kanadába és Mexikóba.

Oroszország a világ második legnagyobb földgáztermelője, 2022-ben több mint 701 milliárd köbmétert termelt ki. Oroszország birtokolja a világ legnagyobb földgáz készletét és ő a legnagyobb földgázexportőr is, pár éve még úgy nézett ki, hogy fő exportpiaca Európa marad. A Gazprom orosz gázipari vállalat uralja az oroszországi földgázipart, és a földgáztermelés és -export nagy része az ő kezében van.

Irán a világ harmadik legnagyobb földgáztermelője, 2022-ben több mint 256 milliárd köbméter földgáz kitermelésével. Irán földgázipara nagyrészt a belföldi fogyasztásra összpontosít, némi exporttal a szomszédos országokba, Törökországba és Irakba.

További jelentős földgáztermelő országok közé tartozik Kanada, Ausztrália, Norvégia és Szaúd-Arábia. Magyarország a 65. helyen áll 2 milliárd köbméterrel.

Hogyan lett a földgáz a 20. század egyik legfontosabb nyersanyaga?

A földgáz sikertörténete a 20. század elején kezdődött. Az 1900-as évek elején a földgázt elsősorban világításra és fűtésre használták az otthonokban és a munkahelyeken. Az energia iránti kereslet növekedésével azonban a földgázt ipari folyamatokra és villamosenergia-termelésre kezdték használni.

A földgáz energiahordozóként való széles körű használatát elősegítette a csővezetékek és a gáznak a kitermelőhelyekről a fogyasztókhoz történő szállítására szolgáló egyéb infrastruktúra kiépítése. A 20. században a földgáztermelés és -fogyasztás jelentősen megnőtt, amit olyan tényezők, mint a népességnövekedés, az iparosodás és az urbanizáció hajtottak.

Napjainkban a földgázt a legkülönbözőbb alkalmazásokban használják, többek között villamosenergia-termelésre, épületek fűtésére és hűtésére, ipari folyamatokra, emellett vegyi anyagok és egyéb termékek, például a műtrágya előállításához alapanyagként is használják.

Miért lett ütőképes kártya a földgáz ára a 21. századi diplomáciai és hadi konfliktusokban?

A földgáz ára a 21. században a földgáz iránti növekvő globális kereslet és a földgázkészletek stratégiai fontossága miatt vált a diplomáciai és katonai konfliktusok aduászává.

Számos ország, különösen Európában és Ázsiában, nagymértékben függ a földgázimporttól energiaszükségletének kielégítése miatt. Ezáltal a földgáz energiabiztonsági stratégiáik kritikus elemévé vált, és a földgázellátás bármilyen zavara súlyos gazdasági és geopolitikai következményekkel járhat.

Oroszország, a világ második legnagyobb földgáztermelője és legnagyobb exportőre a múltban politikai eszközként használta földgázexportját. Oroszország például 2006-2007 telén és 2009-ben is leállította az Ukrajnába irányuló földgázszállításokat, ami az Európába irányuló földgázszállítások csökkenéséhez vezetett. Ezeket az intézkedéseket az ukrán politika befolyásolására és Oroszország Európára gyakorolt befolyásának növelésére irányuló kísérletnek tekintették.

Hasonlóképpen, 2014-ben a Krím Oroszország általi annektálása az Európai Unió és az Egyesült Államok által bevezetett szankciókhoz vezetett. Válaszul Oroszország azzal fenyegetőzött, hogy leállítja az Európába irányuló földgázszállításokat, aminek súlyos következményei lehettek volna az európai gazdaságra nézve.

Oroszországon kívül más, jelentős földgázkészletekkel rendelkező országok, például Irán és Katar is diplomáciai eszközként és stratégiai befolyás megszerzésére használják földgázexportjukat.

Az Egyesült Államok az elmúlt években a palagázforradalomnak köszönhetően szintén jelentős szereplővé vált a globális földgázpiacon. Az Egyesült Államok nettó földgázexportőrré vált, és egyre több földgázt exportál Európába és Ázsiába. Ez egyes európai országok körében aggodalomra adott okot az orosz földgáztól való függőségük és a geopolitikai feszültségek kialakulásának lehetősége miatt.

A diplomáciai és katonai konfliktusokban játszott szerepe mellett a földgáz ára jelentős tényezővé vált a globális energiapiacokon. A földgáz árát számos tényező befolyásolhatja, többek között a kereslet és a kínálat, a termelési szintek, az infrastrukturális korlátok és a geopolitikai feszültségek.

A COVID-19 világjárvány szintén hatással volt a földgázárakra, mivel az olyan iparágak, mint a szállítás és a feldolgozóipar keresletének csökkenése 2020-ban az árak csökkenéséhez vezetett. A földgázárak azonban azóta újra emelkedtek, többek között az ázsiai kereslet növekedése és az európai kínálati korlátok miatt.

A 2022-ben kirobbant Ukrán-Orosz háború (illetve más szempontból a 2014-ben kezdődött háború második szakasza) azonban döntő változást hozott Európa és Oroszország, illetve Európa és más földgázexportőrök viszonyában.

A korábbi szankciók mellett/helyett az EU lényegében úgy döntött, hogy amennyire lehetséges, megszabadul az orosz földgáztól, ennek érdekében pedig részben új csővezetékes import infrastruktúrát alakítanak ki, részben helyi forrásokból vásárolnak többet (Norvégiából elsősorban), részben növelik az LNG importot.

Már évekkel ezelőtt elindult a Nabucco terv, ami Törökországon keresztül szállít gázt a kaukázusi térségből, kihagyva Ukrajnát és Oroszországot, és már a háború előtt is jelentős támogatást kapott az azeri mezőkről importáló Transzadriai Csővezeték, a TAP projekt.

Hogy mindez milyen hatással lesz majd Európa gazdaságára, jelenleg pontosan nem megmondható. Mindenesetre Oroszország jelentős mértékben veszített európai piacaiból és aligha várható, hogy ez pozitív irányban változna a jövőben.

Dr. Rónay P. Tamás | Korábbi egyetemi oktató, szövegíró. Főként humán, illetve természettudományos cikkeket ír. Otthonosan mozog az okostechnológiák és megújuló erőforrások, zöld technológiák világában.