گاز طبیعی، حیاتی ترین سوخت جهان

پایگاه خبری فولاد ایران- گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است که طی قرن ها برای تامین انرژی خانه ها، مشاغل و صنایع استفاده می شود. به گزارش فولاد ایران، این یک سوخت پاک است که گازهای گلخانه ای کمتری نسبت به سایر سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ و نفت منتشر می کند.
گاز طبیعی چیست، از کجا می آید و چرا مهم است؟
گاز طبیعی مخلوطی از هیدروکربن هایی است که در اعماق زیر سطح زمین یافت می شوند. از بقایای گیاهان و جانورانی که میلیون ها سال پیش می زیسته اند، تشکیل شده است. با گذشت زمان، گرما و فشار این مواد آلی را به سوخت فسیلی تبدیل کرد که ما به عنوان گاز طبیعی می شناسیم.
جزء اصلی گاز طبیعی متان CH4  است که حدود 70 تا 90 درصد از ترکیب آن را تشکیل می دهد. اجزای دیگر عبارتند از اتان C2H6، پروپان C3H8، بوتان C4H10  و پنتان C5H12 . این ترکیبات به گاز طبیعی خواص بی بو و بی رنگ متمایز آن را می دهند.
انواع مختلفی از گاز طبیعی وجود دارد که هر کدام ترکیب و خواص منحصر به فرد خود را دارند. رایج ترین انواع گاز طبیعی عبارتند از:
• گاز طبیعی معمولی: این رایج ترین نوع گاز طبیعی است که از صخره های زیرزمینی یا در ارتباط با ذخایر نفت استخراج می شود.
• گاز شیل: این نوع گاز طبیعی در سازندهای سنگی شیل یافت می شود و برای استخراج آن نیاز به شکستگی هیدرولیکی یا «فرکینگ» دارد.
• گاز فشرده: این نوع گاز طبیعی در سازندهای ماسه سنگی، سنگ آهکی یا دولومیت با نفوذپذیری کم محبوس می شود و برای استخراج آن نیاز به شکستگی هیدرولیکی دارد.
هر نوع گاز طبیعی ویژگی های منحصر به فرد خود را دارد که آن را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند. به عنوان مثال، گاز طبیعی معمولی اغلب برای گرمایش و پخت و پز در خانه ها و مشاغل استفاده می شود، در حالی که گاز شیل و گاز فشرده به دلیل فراوانی و هزینه کمتر در مقایسه با گاز طبیعی معمولی، اغلب برای تولید برق استفاده می شوند.
گاز طبیعی برای چه مواردی استفاده می شود؟
گاز طبیعی در بخش های مختلف اقتصاد کاربردهای زیادی دارد. برخی از رایج ترین کاربردهای آن عبارتند از:
گرمایش
یکی از رایج ترین کاربردهای گاز طبیعی برای گرمایش است. کوره های گاز طبیعی کارآمد و مقرون به صرفه هستند و آنها را به گزینه ای محبوب برای صاحبان خانه تبدیل می کند. از گاز طبیعی می توان برای گرم کردن آب نیز استفاده کرد.
علاوه بر گرمایش منازل، از گاز طبیعی برای گرمایش تجاری و صنعتی نیز استفاده می شود. بسیاری از مشاغل از گاز طبیعی برای گرم کردن ساختمان ها و انبارهای خود استفاده می کنند.
تولید برق
گاز طبیعی منبع مهمی برای تولید برق است. نیروگاه ها از گاز طبیعی برای تولید برق با سوزاندن آن در یک توربین یا موتور استفاده می کنند. این فرآیند بخار تولید می کند که یک ژنراتور را به سمت تولید برق سوق می دهد.
نیروگاه های گاز طبیعی به دلیل بهره وری و انتشار کمتر در مقایسه با سایر سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ، به طور فزاینده ای محبوب می شوند.
حمل و نقل
از گاز طبیعی می توان به عنوان سوخت حمل و نقل نیز استفاده کرد. گاز طبیعی فشرده CNG  و گاز طبیعی مایع LNG  دو شکل از گاز طبیعی هستند که می توانند به عنوان سوخت حمل و نقل استفاده شوند.
CNG عمدتاً در وسایل نقلیه سبک مانند اتومبیل ها و کامیون ها استفاده می شود. در مخازن پرفشار داخل خودرو ذخیره می شود. از طرف دیگر LNG عمدتاً در وسایل نقلیه سنگین مانند اتوبوس و کامیون استفاده می شود.
تولید
گاز طبیعی همچنین یک ماده خام مهم در بسیاری از فرآیندهای تولید است. به عنوان ماده اولیه برای مواد شیمیایی مانند آمونیاک و متانول استفاده می شود. سپس از این مواد شیمیایی برای تولید محصولاتی مانند کود، پلاستیک و مواد دارویی استفاده می شود.
گاز طبیعی علاوه بر تولید شیمیایی، در تولید شیشه، فولاد و سرامیک نیز استفاده می شود.
مصارف خانگی
در نهایت، گاز طبیعی مصارف خانگی بسیاری دارد که آن را به بخشی ضروری از زندگی روزمره ما تبدیل می کند. اجاق گاز طبیعی به دلیل کارایی و سهولت استفاده در بسیاری از خانه ها رایج است. خشک کن های گاز طبیعی نیز به دلیل زمان خشک شدن سریع، محبوبیت زیادی دارند.
شومینه‌های گاز طبیعی گرما و محیط را در شب‌های سرد زمستان فراهم می‌کنند در حالی که کوره‌های بیرون از خانه که با گاز طبیعی کار می‌کنند، راحتی را هنگام پخت و پز در فضای باز فراهم می‌کنند.
گاز طبیعی چگونه پردازش، ذخیره و حمل می شود؟
در اینجا نگاهی دقیق تر به نحوه پردازش، ذخیره و حمل و نقل گاز طبیعی داریم:
فرآوری گاز طبیعی
هنگامی که گاز طبیعی از زمین استخراج شد، باید چندین مرحله فرآوری برای حذف ناخالصی ها و جداسازی آن به اجزای مختلف آن انجام شود. اولین مرحله در این فرآیند معمولاً کم آبی است که هر بخار آبی را که ممکن است در جریان گاز وجود داشته باشد حذف می کند.
سپس گاز از طریق یک سری فیلترها برای حذف ناخالصی هایی مانند ترکیبات گوگردی، دی اکسید کربن و سایر آلاینده ها فرستاده می شود. این ناخالصی ها در صورت عدم درمان می توانند باعث خوردگی یا آسیب به خطوط لوله شوند.
پس از اینکه گاز خالص شد، اغلب آن را فشرده می کنند تا فشار آن برای حمل و نقل افزایش یابد. این امر انتقال حجم زیادی از گاز را از طریق لوله آسان تر می کند یا به کشتی برای صادرات.
گاز طبیعی مایع
گاز طبیعی مایع LNG  با خنک کردن گاز طبیعی تا دمای تقریباً -260 درجه فارنهایت (162- درجه سانتیگراد) ایجاد می شود که آن را از گاز به مایع تبدیل می کند. این فرآیند امکان انتقال و ذخیره سازی گاز طبیعی را به شکل فشرده تر و کارآمدتر می دهد.
فرآیند مایع سازی شامل چندین مرحله است، از جمله:
1. پیش تصفیه: گاز طبیعی ابتدا برای حذف هر گونه ناخالصی مانند گازهای اسیدی، آب و هیدروکربن های سنگین که می توانند یخ زده یا مشکلات دیگری را در طول فرآیند مایع سازی ایجاد کنند، تمیز می شود.
2. فشرده سازی: سپس گاز طبیعی از پیش تصفیه شده فشرده می شود تا فشار آن افزایش یابد که دمای گاز را افزایش می دهد.
3. خنک‌سازی: سپس گاز طبیعی فشرده شده با استفاده از مبدل‌های حرارتی که از مبردهایی مانند پروپان یا اتیلن برای کاهش دمای گاز تا حدود -120 درجه فارنهایت (84- درجه سانتی‌گراد) استفاده می‌کنند، خنک می‌شود.
4. مایع سازی: هنگامی که دما به اندازه کافی کاهش یافت، گاز طبیعی به حالت مایع متراکم می شود و در مخازن عایق برای حمل و نقل ذخیره می شود.
5. بارگیری و حمل و نقل: LNG را می توان از طریق کشتی های تانکر یا کامیون های تخصصی به مقصد نهایی خود منتقل کرد، جایی که می توان آن را مجدداً به حالت گازی خود تبدیل کرد تا از طریق خطوط لوله توزیع شود یا به عنوان سوخت برای تولید برق استفاده شود.
تبدیل گاز طبیعی به LNG نیاز به تجهیزات و زیرساخت های تخصصی دارد، اما مزایای قابل توجهی از نظر ذخیره سازی و کارایی حمل و نقل در مقایسه با روش های سنتی انتقال گاز طبیعی در حالت گازی آن دارد.
ذخیره سازی گاز طبیعی
سه روش اصلی برای ذخیره گاز طبیعی وجود دارد: در مخازن زیرزمینی یا در مخازن بالای زمین. ذخیره سازی زیرزمینی اغلب برای ذخیره مقادیر زیادی گاز طبیعی برای استفاده بعدی در دوره های اوج تقاضا استفاده می شود. این تأسیسات عموماً شامل میادین نفت یا گاز تخلیه شده، غارهای نمکی یا سفره های زیرزمینی است که برای ذخیره سازی گاز طبیعی اصلاح شده اند.
مخازن ذخیره سازی روی زمین نیز معمولاً برای نیازهای ذخیره سازی در مقیاس کوچکتر استفاده می شوند. این مخازن را می توان در سایت های صنعتی یا در املاک مسکونی که از گاز طبیعی برای گرمایش یا پخت و پز استفاده می شود، یافت.
ذخیره سازی گاز طبیعی شناور شکل دیگری از ذخیره سازی در سطح زمین است که شامل ذخیره سازی گاز طبیعی مایع LNG  در ظروف بزرگ و شناور است. این کانتینرها اغلب به عنوان واحدهای ذخیره سازی شناور و تبدیل مجدد به گاز FSRU  شناخته می شوند. FSRU ها در دریا یا در یک بندر لنگر انداخته و به آنها اجازه می دهد محموله های LNG را از تانکرها دریافت کنند و گاز مایع را تا زمانی که مورد نیاز است ذخیره کنند. این روش ذخیره سازی به دلیل انعطاف پذیری و هزینه نسبتاً پایین آن در مقایسه با سایر اشکال ذخیره سازی LNG در حال محبوب شدن است. علاوه بر این، FSRU ها همچنین می توانند برای تبدیل مجدد به گاز، که شامل تبدیل LNG به حالت گازی آن برای توزیع از طریق خطوط لوله یا سایر روش های حمل و نقل است، استفاده شوند.
حمل و نقل گاز طبیعی
گاز طبیعی را می توان از طریق خطوط لوله، کامیون ها، کشتی ها یا واگن های ریلی بسته به مسافتی که برای طی کردن نیاز دارد و حجم حمل و نقل منتقل کرد.
خطوط لوله رایج ترین راه برای انتقال حجم زیادی از گاز طبیعی در فواصل طولانی است. این خطوط لوله می توانند هزاران مایل در سراسر کشورها و حتی قاره ها کشیده شوند.
کامیون ها و واگن های ریلی اغلب برای مسافت های کوتاه تر یا زمانی که دسترسی به خط لوله در دسترس نیست استفاده می شود. این وسایل نقلیه معمولاً گاز طبیعی فشرده CNG  یا گاز طبیعی مایع LNG  را در ظروف طراحی شده مخصوص حمل می کنند.
کشتی ها روش دیگری برای انتقال LNG از طریق اقیانوس ها به بازارهای بین المللی هستند. حامل های LNG از مخازن عایق بندی شده برای نگهداری مایع در دمای بسیار پایین استفاده می کنند تا در حین حمل و نقل در حالت مایع باقی بماند.
در نتیجه، ذخیره سازی و حمل و نقل گاز طبیعی به تجهیزات و زیرساخت های تخصصی برای اطمینان از تحویل ایمن آن از سایت های استخراج به کاربران نهایی در سراسر جهان نیاز دارد. از آنجایی که تقاضا برای این منبع انرژی با ارزش همچنان در حال رشد است، پیشرفت های فناوری به بهبود کارایی و ایمنی در تمام مراحل تولید، ذخیره سازی و حمل و نقل ادامه خواهد داد.
چرا گاز طبیعی مهم است؟
گاز طبیعی نقش مهمی در تامین نیازهای انرژی ما ایفا می کند و در عین حال اتکای ما به سوخت های فسیلی آلاینده تر مانند زغال سنگ و نفت را کاهش می دهد. در واقع، گاز طبیعی و رونق شیل نقش کلیدی در کمک به ایالات متحده برای دستیابی به استقلال انرژی ایفا کردند.
در اینجا چند دلیل برای اهمیت گاز طبیعی آورده شده است:
• سوخت پاک: گاز طبیعی در هنگام سوزاندن گازهای گلخانه ای کمتری نسبت به سایر سوخت های فسیلی منتشر می کند.
• فراوان: ذخایر عظیم گاز طبیعی در سراسر جهان وجود دارد.
• قابل اعتماد: زیرساخت گاز طبیعی در بسیاری از نقاط جهان به خوبی مستقر است.
• انعطاف پذیر: گاز طبیعی را می توان برای کاربردهای مختلف در بخش های مختلف استفاده کرد.
• مقرون به صرفه بودن: قیمت گاز طبیعی از لحاظ تاریخی کمتر از سایر سوخت های فسیلی بوده است.
همانطور که کشورهای سراسر جهان برای انتقال به منابع انرژی پاک تر تلاش می کنند، گاز طبیعی همچنان نقش مهمی ایفا خواهد کرد در تامین انرژی مورد نیاز خود و در عین حال کاهش تاثیر ما بر محیط زیست.
آشنایی با قیمت گاز طبیعی
قیمت گاز طبیعی تحت تأثیر یک تعامل پیچیده از عوامل از جمله:
• عرضه و تقاضا: اصل اساسی اقتصادی بر قیمت ها حاکم است. تقاضای بیشتر یا عرضه کمتر به طور کلی منجر به افزایش قیمت ها می شود، در حالی که تقاضای کمتر یا عرضه بیشتر می تواند قیمت ها را کاهش دهد.
• هزینه های تولید: هزینه های مربوط به اکتشاف، حفاری، استخراج، فرآوری و حمل و نقل بر قیمت نهایی گاز طبیعی تأثیر می گذارد. پیشرفت های تکنولوژیکی و افزایش بهره وری می تواند به کاهش هزینه های تولید کمک کند.
• رویدادهای ژئوپلیتیکی: بی ثباتی سیاسی، درگیری ها یا اختلافات تجاری در مناطق عمده تولید کننده گاز طبیعی می تواند زنجیره تامین را مختل کرده و بر قیمت ها تأثیر بگذارد.
• شرایط آب و هوایی: رویدادهای آب و هوایی شدید مانند طوفان یا سرما می تواند تقاضا برای گرمایش یا سرمایش را افزایش دهد و بر قیمت ها تأثیر بگذارد.
• رشد اقتصادی: اقتصادهای در حال رشد معمولاً به انرژی بیشتری از جمله گاز طبیعی برای سوخت رسانی به فعالیت های صنعتی و تولید برق نیاز دارند که به طور بالقوه باعث افزایش تقاضا و قیمت ها می شود.
• سطوح ذخیره سازی: مقدار گاز طبیعی ذخیره شده در ذخایر می تواند بر قیمت ها تأثیر بگذارد. سطوح بالای ذخیره سازی می تواند فشار نزولی بر قیمت ها وارد کند، در حالی که سطوح پایین ذخیره سازی می تواند منجر به افزایش قیمت شود.
• مقررات و سیاست ها: مقررات دولتی در مورد انتشار گازهای گلخانه ای، حفاری، و حمل و نقل می تواند بر هزینه های تولید و قیمت ها تأثیر بگذارد.
این عوامل به صورت پویا در تعامل هستند و باعث می شوند که قیمت گاز طبیعی در طول زمان دچار نوسان شود. درک این محرک ها برای مصرف کنندگان، کسب و کارها و سیاست گذاران برای تصمیم گیری آگاهانه در مورد مصرف انرژی و سرمایه گذاری بسیار مهم است.
اثرات زیست محیطی گاز طبیعی
گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است که به عنوان جایگزین تمیزتری برای زغال سنگ و نفت معرفی شده است. در حالی که آلاینده های کمتری نسبت به سایر سوخت ها منتشر می کند، اما هنوز اثرات زیست محیطی قابل توجهی دارد. در این بخش به بررسی اثرات زیست محیطی گاز طبیعی و اثرات آن بر تغییرات آب و هوایی می پردازیم.
آلودگی هوا
• احتراق گاز طبیعی اکسیدهای نیتروژنNOx  تولید می کند که به تولید دود و مشکلات تنفسی می شود.
• همچنین ترکیبات آلی فرار VOCs  را آزاد می کند که می تواند باعث مشکلات سلامتی مانند سردرد، حالت تهوع و سوزش چشم شود.
• متان، یک گاز گلخانه ای قوی، در حین استخراج، فرآوری و انتقال گاز طبیعی آزاد می شود.
آلودگی آب
فرکینگ، فرآیندی که برای استخراج گاز طبیعی از صخره های شیل استفاده می شود، به مقادیر زیادی آب مخلوط با مواد شیمیایی نیاز دارد. این مخلوط می تواند منابع آب مجاور را آلوده کند.
• نشت در حین حمل و نقل نیز می تواند منابع آب را آلوده کند.
کاربری زمین
• ساخت و نگهداری خطوط لوله و سایت های حفاری می تواند اکوسیستم ها و زیستگاه های حیات وحش را مختل کند.
• فرکینگ به مقدار زیادی زمین برای سایت های حفاری نیاز دارد.
مزایا در مقابل معایب
گاز طبیعی در مقایسه با سایر سوخت های فسیلی مزایایی دارد:
• در هنگام سوزاندن برای تولید انرژی، آلاینده های کمتری منتشر می کند.
• می توان از آن به عنوان منبع انرژی پشتیبان برای سیستم های انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید استفاده کرد.
گاز طبیعی اغلب محصول فرعی تولید نفت است و از نظر تاریخی به عنوان یک مزاحم تلقی شده است. هنگام حفاری برای نفت، گاز طبیعی نیز می تواند همراه با نفت آزاد شود، اما از آنجایی که استخراج و انتقال گاز به طور جداگانه همیشه مقرون به صرفه نیست، گاهی اوقات در فرآیندی به نام شعله وری سوزانده می شود. شعله ور شدن گاز طبیعی، دی اکسید کربن و سایر گازهای مضر را در جو آزاد می کند و به تغییرات آب و هوایی و آلودگی هوا کمک می کند.
با جذب گاز طبیعی به جای شعله ور کردن یا سوزاندن آن به عنوان زباله، می توانیم اتکای خود را به سوخت های فسیلی سنتی کاهش دهیم و در عین حال آسیب های زیست محیطی ناشی از شعله ور شدن را نیز کمتر کنیم.
گاز طبیعی به عنوان سوخت پل
گاز طبیعی اغلب به عنوان "سوخت پل" نامیده می شود زیرا می تواند به عنوان یک راه حل موقت در مسیر آینده انرژی پایدارتر عمل کند. همانطور که ما برای کاهش اتکای خود به سوخت های فسیلی به طور کلی به نفع منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی باد و خورشیدی کار می کنیم، گاز طبیعی می تواند نقش مهمی در کمک به دور شدن از سوخت های کثیف مانند زغال سنگ و نفت ایفا کند.
یکی از دلایلی که گاز طبیعی به عنوان سوخت پل در نظر گرفته می شود این است که آلاینده های کمتری نسبت به زغال سنگ یا نفت در هنگام سوزاندن برای تولید انرژی منتشر می کند. این بدان معنی است که می تواند به کاهش آلودگی هوا و بهبود سلامت عمومی کمک کند در حالی که ما به توسعه منابع انرژی پاک تر ادامه می دهیم. گاز طبیعی همچنین می‌تواند به عنوان منبع انرژی پشتیبان برای سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید استفاده شود و به اطمینان حاصل شود که همیشه برق قابل اطمینان در دسترس است، حتی زمانی که شرایط آب و هوایی برای این منابع تجدیدپذیر مساعد نیست.

منبع: Oilprice