Mi az LNG gáz? Mennyire környezetkímélő valójában?

Az LNG gáz az ukrajnai háború kitörésével került be a köztudatba és rendkívül heves (szakmai) vitákat váltott ki. Az LNG gáz ugyanis egyszerre energiahordozó, környezetvédelmi dilemma és politikai-diplomáciai eszköz a nagyhatalmak szintjén.

Ideje, hogy alaposabban megismerjük, mi is ez a nagy felhajtás az LNG gáz körül és valóban képes-e zöldebb alternatívát nyújtani a vezetéken érkező földgázhoz képest.

Mit jelent az LNG-gáz? Melyek a legfontosabb fizikai jellemzői?

Az LNG magyarul CSFG lenne, mivel a Liquified Natural Gas, azaz Cseppfolyósított FöldGáz rövidítése. Angol szójátékkal az LNG a „nagyon cool” földgáz, mivel -162 °C körüli hőmérsékletre hűtik le, ahol folyadék halmazállapotúvá változik.

Az LNG szagtalan, színtelen, nem mérgező és nem korrodáló folyadék, amely főként metánból, valamint változó mennyiségű etánból, propánból, butánból és nitrogénből áll. Az LNG sűrűsége körülbelül fele a víz sűrűségének, és gáz halmazállapotban erősen tűzveszélyes.

Mi a legfőbb előnye az LNG-nek?

Ez az eljárás mintegy 600-szorosára csökkenti a földgáz térfogatát, így könnyebben és költséghatékonyabban tárolható és szállítható olyan helyekre is, ahova nem épült ki földgázvezeték.

Az LNG átlagos fűtőértéke picit magasabb, mint az átlagos földgázé, ami azt jelenti, hogy nagyobb mennyiségű légnemű földgázra van szükség ugyanannyi energia előállításához, mint a folyékonyból.

Számokban kifejezve, az LNG fűtőértékének tartománya ±10-15 százalék között mozoghat. Az LNG fűtőérték maximuma körülbelül 55 MJ/kg, míg a minimuma tipikus értéke 48 MJ/kg – szemben a földgáz 52 és 47 MJ/kg értékeivel (aki grammra pontosan szeretné kiszámolni, használja ezt a kalkulátort).

Hogyan állítják elő az LNG-gázt?

Az LNG előállítása a cseppfolyósításnak nevezett eljárással történik, amelynek során a földgázt körülbelül -162 °C-os hőmérsékletre hűtik.

A cseppfolyósítási folyamat jellemzően egy feldolgozóüzemben történik, ahol a földgázt megtisztítják, majd hűtőközeg segítségével lehűtik. Miután a gázt kellőképpen lehűtötték, tartályhajókon vagy teherautókon szállítják a rendeltetési helyére.

Miért kell megtisztítani a földgázt a cseppfolyósítás előtt?

A cseppfolyósítási eljárásoknak főként két fő típusát különböztetjük meg: a klasszikus kaszkádeljárást, ahol különböző hőmérsékleten elpárolgó, különböző hűtőközegeket használnak, és a vegyes hűtőközegciklust, ahol a hűtőközegek folyamatos, egyetlen keverékét hűtik. A végtermék mindkét esetben az LNG, amelyet a helyszínen kriogén tartályokban tárolnak, mielőtt elszállítják.

Először a vizet és a kondenzátumot távolítják el, majd a savas gázok (szén-dioxid, CO2), a hidrogén-szulfid (HS2) és a higany (Hg) eltávolítása következik. Ezek az anyagok nemkívánatosak, mivel jégképződést okozhatnak a cseppfolyósítás során, valamint korróziót a csővezetékekben és az LNG hőcserélőkben.

A fennmaradó keveréket előhűtik, majd a cseppfolyósítás előtt a többi, nehezebb földgázfolyadékot leválasztják a keverékről. Az eltávolított szénhidrogéneket külön lehet tárolni és értékesíteni. A megmaradó gáz többnyire metánból és némi etánból áll, amelyet cseppfolyósításra visznek.

Mire használják az LNG-gázt?

Az LNG-t elsősorban a villamosenergia-termelés tüzelőanyagaként, valamint a közlekedési ágazatban hajók és nehéz tehergépjárművek üzemanyagaként használják. Emellett különböző ipari folyamatok alapanyagaként is fontos szerep jut neki, többek között műanyagok, vegyi anyagok és műtrágyák előállítása során – hiszen földgázról beszélünk, aminek csak a tárolása és szállítása más.

Viszont van egy olyan felhasználási módja is, ami eredetileg nem szerepelt a tervek között, viszont az 2022-ben kirobbant/újra forróvá lett orosz-ukrán háború (vagy „speciális katonai művelet” ahogy a moszkvai szómágusok nevezik) miatt az LNG politikai-diplomáciai eszközzé is vált, és többek között az európai gazdasági kapcsolatok áthangolásában jut fontos szerep neki. Erről egy kicsit lentebb bővebben is írunk.

Hogyan tárolják, szállítják az LNG-gázt?

Az LNG-t az eredeti térfogatának körülbelül 1/600-ad részét kitevő folyadékként -162°C körüli hőmérsékleten kell tartani ahhoz, hogy folyékony állapotban maradjon. Ehhez speciális tartályokra van szükség.

A tartályok általában duplafalúak és szigeteltek, azért, hogy akadályozzák a hőátadás folyamatát, és olyan anyagokból készülnek, amelyek ellenállnak az LNG földgázzá történő párolgása során keletkező nagy nyomásnak.

Természetesen ez még kevés, hiszen valahogy hasznosítani is szükséges az LNG-t, amihez vissza kell melegíteni légnemű halmazállapotba. Az LNG szállítása jellemzően hajóval vagy tartálykocsival történik, és a folyamat speciális berendezéseket és infrastruktúrát igényel.

A szárazföldi tartályok esetében az LNG alacsony hőmérséklete megfagyasztja a talajt, amit további hatékony szigetelést biztosít. A tartályt egy alumíniumötvözetből készült tetővel zárják le. A múltban egyes béleletlen tartályoknál problémák merültek fel az LNG hasadékokba való kiszökésével, a fagyott talaj fokozatos kiterjedésének növekedésével és a jégtorlódással kapcsolatban, ami korlátozta a földbe épített tartályok üzemeltetési képességét.

Az LNG-tartályokhoz csatlakozó összes csővezetéket, akár föld feletti, akár földbe épített, a tartály tetején keresztül vezetik. Ez mérsékli a csővezetékek sérülése esetén a tartály elvesztésének valószínűségét. A tartályok köré további védőfalat is fel szoktak húzni, hogy a tároló megrepedése esetén az LNG-t felfogják, ne szökhessen ki a környezetbe.

Mit kell tudni az LNG tartályhajókról?

Becslések szerint a mai napig mintegy 360 (fejlett és speciális) LNG-tartályhajót fejlesztettek ki az LNG szállítására világszerte. Ezek a hajók, más tartályhajókkal ellentétben, földgázzal működő meghajtási rendszerrel rendelkeznek, így kevesebb üvegházhatású gázt bocsátanak ki.

Az LNG-hajókkal szemben támasztott követelményeknek megfelelően háromféle típus létezik:

1. Teljesen nyomás alatt álló;
2. félig nyomás alatt álló és hűtött;
3. és teljesen hűtött.

Az LNG-hajók osztályozása

Az LNG-hajók a rakománytároló rendszerek szempontjából négy kategóriába sorolhatók:

1. Moss (gömb alakú, B-típusú). Ez a rendszer a tervező cégről kapta a nevét, azaz a norvég Moss Maritime cégről.
2. IHI (prizmatikus B-típusú). Az önhordó prizmatikus B-típusú tartályt az Ishikawajima-Harima Heavy Industries tervezte, amelyet csak 2 hajón alkalmaznak.
3. TGZ MARK III. Ezek a Technigaz által tervezett membrán típusú kivitelűek.
4. GT96. Ez a Gaztransport által tervezett konstrukció olyan elsődleges és másodlagos membránokból áll, amelyek egy olyan Invar anyagból készültek, amelynek nincs hőkontrakciója.

Melyik országokból szállítanak LNG-gázt?

Az LNG-t a világ számos országa termeli és szállítja. A Nemzetközi Gázszövetség szerint az LNG 5 legnagyobb exportőre 2020-ban a következő volt:

1. Katar
2. Ausztrália
3. Egyesült Államok
4. Oroszország
5. Malajzia

Az LNG jelentős exportőrei közé tartozik még Indonézia, Nigéria, Norvégia és Kanada. Az LNG iránti kereslet olyan országokban is növekszik, mint Kína, India és Dél-Korea, amelyek az LNG legnagyobb importőrei közé tartoznak.

2022 alapvetően felforgatta az LNG piacot

Amerika már a Covid-időszak előtt pár évvel nekiállt a saját LNG exportkapacitását növelni, és gyakorlatilag ők voltak az egyetlenek, akik 2020-ban költöttek erre, ahogy az eia.gov grafikonján is látható:

Viszont Ausztrália előbb kezdte növelni a kapacitásait, és így hamarabb is teljesítették a kitűzött céljaikat. Az erőforráspiac diverzifikálása mindig jó nemzetgazdasági stratégiai döntés, mivel így az adott ország ipara és lakossága kevésbé válik kitetté egy-két forrástól.

Ennek az érvényességét 2022 tökéletesen példázza. Németország és általában Európa a saját gazdasági növekedését a viszonylag olcsó orosz földgázra és olajra alapozta.

Az elmúlt nagyjából húsz év emelkedése egy kölcsönösen win-win helyzetből fakadt: az oroszok adják az olcsó erőforrásokat, Európa cserébe szinte bármekkora mértékben fel tudja vásárolni a kitermelt mennyiséget és támogatja is a termelést technológiával és Oroszország fejlett technológiához jut más területeken is.

A grafikonon látszik, hogy egészen a 2022-es ukrán-orosz háborúig nagyjából egyforma mennyiségű gáz érkezett Oroszországból és az LNG aránya viszonylag alacsony volt. A Reuters cikke jól összefoglalja, pontosan mi is történt.

Az európai gázigény szezonálisan változik, ám éves átlagot számolva nagyjából azonos. Érdemi eltérést legfeljebb a fűtésigény eltérése okoz, mert az ipar és az energiaszektor földgáz igénye állandónak mondható.

Több okból kifolyólag is úgy döntött az EU, hogy amennyire lehet, leválnak az orosz földgázról (bár pont Közép-Kelet-Európa tengeri kijárattal nem rendelkező országai azok, amelyeknek a legnehezebb a dolguk ilyen téren), viszont a földgázigény ettől még nem változott.

2023-ra ezért alapjaiban fordult meg az arány a pár évvel korábbi helyzethez képest, és mostanra sokkal több LNG-t importál a kontinens, mint amennyi gáz érkezik az oroszoktól. Viszont még mindig nem eleget – és itt jön be a képbe a tengeri szállítási kapacitás.

Ami ugyanis az LNG előnye, az a hátránya is: bár a világon bárhova el lehet tengeri úton szállítani, az LNG „kirakodásához” külön terminálra van szükség. A jó hír az, hogy immáron lassan nyolcvan év tapasztalatával bírnak a fejlett gazdaságok világszerte.

1959 óta zajlik az LNG tengeri szállítása

A világ első LNG-hajója a Methane Princess (Methane Pioneer) volt, amelynek hordképessége 5 034 DWT (bruttó hordképesség-tonna) volt. Ez 27 400 m³ LNG szállítását tette lehetővé. A Methane Pioneer 1959. január 25-én indult útnak a Louisiana-öbölből az Egyesült Királyságba. A hajó szállította a világ első tengeri LNG-szállítmányát, és biztonságosan el is juttatta azt az Egyesült Királyságba.

Tévedés tehát azt hinni, hogy az LNG szállítása valami modern amerikai cselszövés lenne – régebb óta érkezik LNG Amerikából Európába, mint orosz földgáz Magyarországra.

Ráadásul az első LNG tartályhajó szó szerint eltörpül a jelenlegi legnagyobb mellet – ami ráadásul nem is amerikai. Hanem katari: a MOZAH bruttó hordképessége 128 900 tonna, azaz több mint huszonötszöröse az első LNG hajóénak, és 266 000 m³ LNG-t tud szállítani.

Külön érdekesség, hogy ezt a hajót a Samsung építette, és Sheikha Mozah Bint Nasserről, befolyásos katari politikusnőről kapta a nevét. A hajó a Qatargas II által termelt LNG-t szállítja Európába.

Kinek az érdeke az LNG-gáz piac felpörgetése?

Habár eléggé divat Amerikát okolni minden rosszért, a számok azt mutatják, hogy évek óta három ország versenyez egymással az LNG export dobogós helyeiért, és lényegében negyedévente változik, hogy éppen hogy alakul a sorrend.

A három lehetséges ország:

1. Katar
2. Ausztrália
3. USA.

Ha valakinek igazán érdeke az LNG export növelése, akkor az bizony Katar, hiszen ennek a kis közel-keleti országnak a szénhidrogéneken és a turizmuson kívül túl sok bevétele nincs, szemben Ausztráliával vagy az USA-val.

A GDP 60%-át, a kormányzati bevételek 70%-át, a kereskedelmi bevételek 85%-át a szénhidrogének exportja adja. Ez persze nem igazán illik a „gonosz Amerika” elméletbe, így jellemzően nem törődnek vele (bár meg kell jegyezzük, hogy Amerika számára Európa lett a legfontosabb célterület).

Kik a legfontosabb vásárlói az LNG-gáznak?

Az LNG legfőbb vásárlói azok az országok, amelyeknek nincsen elegendő hazai gáztartaléka, és

1. vagy a gáz csővezetéken történő szállításához szükséges infrastruktúrája,
2. vagy mindez túlságosan kevés földgázt biztosít a gazdaságuk működtetéséhez,
3. vagy továbbértékesítik, immáron egyszerű földgázként, csővezetéken keresztül exportálva.

A cseppfolyósított földgáz importőrök nemzetközi csoportja (GIIGNL) szerint 2020-ban a legnagyobb LNG-importőr országok a következők voltak:

• Japán: 75,2 millió tonna
• Kína: 63,1 millió tonna
• Dél-Korea: 40,3 millió tonna
• India: 26,9 millió tonna
• Tajvan: 15,7 millió tonna

Ezek az országok 2020-ban a globális LNG-import közel kétharmadát adták. Az LNG további jelentős importőrei közé tartoztak az európai országok, például Spanyolország, Franciaország és Olaszország, valamint a feltörekvő délkelet-ázsiai és közel-keleti piacok.

2022 azonban itt is komoly változásokat hozott.

Tényleg Amerika lett Európa gázellátója?

Az első öt célország, az exportált mennyiségek és a teljes amerikai LNG-export százalékos részesedése 2021-ben a következő volt:

• Dél-Korea, 12,7%
• Kína, 12,6%
• Japán, 10,0%
• Brazília, 8,6%
• Spanyolország, 6,0%

A Bloomberg elemzéséből viszont az is kiderül, hogy a trendek érdemben kicsit változtak. Európa igénye jelentősen megnőtt, ám még így is eltörpül Kína vagy Japán LNG importja mellett, illetve Japán esetében folyamatos, lassú csökkenés tapasztalható, amit viszont ellensúlyoz mind Kína, mint Délkelet-Ázsia importnövekedése.

Mennyire számít környezetkímélő megoldásnak az LNG-gáz?

Más fosszilis tüzelőanyagokhoz képest az LNG viszonylag tiszta energiaforrásnak számít. Elégetésekor alacsonyabb szén-dioxid (CO2), nitrogén-oxidok (NOx), kén-dioxid (SO2) és részecskék kibocsátása, mint a széné vagy a kőolajé. Ezenkívül az LNG nem termel hamut és ként, amelyek nagymértékben hozzájárulhatnak a légszennyezéshez.

Az LNG előállítása és szállítása azonban negatív környezeti hatásokkal járhat. Az LNG előállítása üvegházhatású gázok kibocsátásával jár, mint például a metán, amely erős üvegházhatású gáz, és hozzájárulhat az éghajlatváltozáshoz.

A Guardian tényfeltáró cikke szerint az LNG teljes értéklánca – beleértve a termelést, a szállítást és az újragázosítást – jelentős üvegházhatású gázkibocsátással jár.

Emellett az LNG szállítása kockázatot jelenthet a tengeri ökoszisztémákra és az élővilágra. Az LNG-tartályhajókból szivároghat vagy kiömölhet a tartalmuk, ami károsítaná a tengeri élővilágot. Az LNG-terminálok helyi levegő- és vízminőségre gyakorolt hatása is aggodalomra ad okot.

Ezen aggályok ellenére sok szakértő úgy véli, hogy az LNG szerepet játszhat az alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiarendszerre való átállásban, különösen a széntüzelésű erőművek helyettesítésében. Egy biztos: az LNG legfeljebb a szennyezőbb szénhidrogéneket válthatja ki, és a szállítási költségek miatt átmeneti megoldás lehet csupán a zöldenergiára való fokozatos áttérés során.

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