Jaka jest różnica pomiędzy gazem LNG a LPG?

W stale rozwijającym się świecie źródeł energii, skroplone gazy stały się znaczącymi graczami w zaspokajaniu różnorodnych potrzeb energetycznych przemysłu, domów i sektorów transportu.

Skroplony gaz ziemny (LNG) i skroplony gaz ropopochodny (LPG) to dwie znaczące alternatywy, z których każda ma unikalne cechy, które sprawiają, że nadają się do różnych zastosowań.

Skroplony gaz ziemny – LNG

LNG składa się głównie z metanu, z minimalnymi ilościami etanu, propanu i butanu. W porównaniu do stanu gazowego, LNG charakteryzuje się wyższą gęstością energetyczną i zajmuje jedynie ok. 1/600 objętości gazu ziemnego. Ciecz ta jest często transportowana w dużych zbiornikach kriogenicznych do miejsca docelowego, gdzie następnie poddawana jest regazyfikacji w celu dalszej dystrybucji i ostatecznego wykorzystania. LNG może być stosowany w tych samych celach co gaz ziemny, takich jak ogrzewanie, produkcja energii elektrycznej oraz wytwarzanie nawozów i innych produktów przemysłowych.

W kontekście transformacji energetycznej, LNG może przyczynić się do redukcji emisji dwutlenku węgla w procesach, gdzie zastępuje węgiel, który ma wysoki ślad węglowy. Paliwo to może być łatwo transportowane do regionów, gdzie brak własnych zasobów gazu ziemnego utrudnia ograniczenie zużycia węgla.

W ten sposób ciekły gaz ziemny może pełnić rolę „paliwa pomostowego” w przejściu od węgla do odnawialnych źródeł energii i innych zeroemisyjnych alternatyw.

CIEKAWOSTKA:

Tankowiec LNG Al Dafna, należący do serii Q-Max, to statek o największej zdolności przewozowej wśród jednostek przeznaczonych do transportu skroplonego gazu ziemnego (LNG), mieszczący aż 266 366 m³ ładunku. Został zbudowany w 2009 roku w Korei przez firmę Samsung Heavy Industries. Jego długość całkowita wynosi 345 metrów, a szerokość 53,8 metra.

Qatar Gas posiada łącznie 14 statków typu Q-Max, o pojemności LNG od 263 000 do 266 000 m³. Budowa tych jednostek była częścią ambitnego programu rozbudowy floty, który rozwijał się przez pięć dekad. Obecnie statki te dostarczają LNG do wszystkich głównych portów na świecie.

Q-Max to jednostki znane nie tylko ze swoich imponujących rozmiarów, ale również zaawansowanych technologii. Silniki tych statków zużywają znacznie mniej paliwa w porównaniu z konwencjonalnymi jednostkami, co pozwala na redukcję emisji dwutlenku węgla o 35%.

Jak wygląda taki statek od wewnątrz?

Fot. Exxon Mobil

Niedawno Polska wzbogaciła się o dwa nowe tankowce LNG. Statki zostały zbudowane na zlecenie PGNiG Supply & Trading, spółkę z Grupy ORLEN przez Hyundai Heavy Industries. Budowa każdego z nich trwała ok. 18 miesięcy i są jednymi z najnowocześniejszych jednostek tego typu na świecie.

Źródło fot. Orlen

Skroplony gaz ropopochodny – LPG

Każdego roku ponad 300 mln ton tego gazu jest zużywane przez ponad miliard ludzi na wszystkich siedmiu kontynentach. Jest wykorzystywany w tysiącach zastosowań, począwszy od firm komercyjnych i przemysłu, po transport, rolnictwo, wytwarzanie energii itd.

LPG to zbiorcze określenie gazów propan i butan. Jest to produkt uboczny przetwarzania gazu ziemnego i rafinacji ropy naftowej. Gaz jest przechowywany i transportowany pod umiarkowanym ciśnieniem, ale pozostaje w stanie gazowym w temperaturze pokojowej. W przeciwieństwie do LNG jest gęstszy i bardziej energetyczny niż gaz ziemny.

Proces produkcji gazów LNG i LPG

Produkcja LNG

Produkcja LNG obejmuje złożony proces chłodzenia i skraplania gazu ziemnego. Osiąga się to poprzez sekwencję etapów chłodzenia, w tym sprężanie, wstępne chłodzenie i skraplanie. Skroplony gaz jest następnie przechowywany w specjalnych zbiornikach kriogenicznych i może być transportowany za pomocą specjalistycznych tankowców LNG do różnych miejsc docelowych.

Jest on pozyskiwany z rezerw gazu ziemnego w procesie znanym jako skraplanie, w którym gaz ziemny jest schładzany do ekstremalnie niskich temperatur (-162°C) w celu przekształcenia go w stan ciekły. Proces skraplania usuwa również zanieczyszczenia, dzięki czemu LNG jest czystszy i mniej gęsty niż gaz ziemny.

Obecnie Stany Zjednoczone są największym eksporterem tego paliwa na świecie, wyprzedzając Katar i Australię. Europa była głównym odbiorcą amerykańskiego LNG, przyjmując ponad 60% całkowitego eksportu w grudniu 2023 roku. Azja była drugim co do wielkości rynkiem, z udziałem ok. 27%.

Produkcja LPG

Około 60% tego gazu jest odzyskiwane podczas wydobywania gazu ziemnego i ropy naftowej z ziemi, pozostałe 40% jest wytwarzane podczas rafinacji ropy naftowej lub wytwarzane z materiałów odnawialnych i odpadowych. LPG jest więc naturalnie występującym produktem ubocznym.

Podczas jego produkcji powstałe gazy takie jak propan i butan są transportowane do zbiorników magazynowych, a w niektórych przypadkach przeprowadzana jest dodatkowa obróbka w celu usunięcia zanieczyszczeń i dostosowania składu.

Według rocznego raportu Światowej Organizacji LPG globalna produkcja tego gazu w roku 2023 przekroczyła globalny popyt o 2 mln ton metrycznych i wynosi 344 mln ton. Obecnie jest pozyskiwany na trzy sposoby:

• Przetwarzanie gazu ziemnego

Gaz wydobywany z ziemi jest mieszaniną kilku gazów i cieczy. Komercyjny gaz ziemny składa się głównie z metanu. Zawiera on jednak również etan, propan i butan zgodnie ze specyfikacjami dla gazu ziemnego w każdym kraju, w którym jest dystrybuowany.

• Rafinacja ropy naftowej

W rafinerii ropy naftowej, LPG produkowany w różny sposób: destylacji atmosferycznej, reformingu, krakingu i innych. Ilość produkowanego LPG wynosi od 1 do 4% przetwarzanej ropy naftowej. Wydajność ta będzie zależeć od rodzaju ropy naftowej, stopnia zaawansowania rafinerii ropy naftowej oraz wartości rynkowej propanu i butanu w porównaniu do innych produktów ropopochodnych.

• BioLPG/odnawialny LPG

BioLPG/Renewable LPG jest wytwarzany z materiałów odnawialnych i odpadowych. Surowce poddawane są szeregowi skomplikowanych procesów w celu oczyszczenia ich zawartości energetycznej. Podobnie jak LPG, może być wykorzystywany w wielu różnych sektorach, wszędzie tam, gdzie wymagane jest ciepło, światło lub energia.

W ten sposó pozyskiwany gaz jest chemicznie identyczny z konwencjonalnym LPG. Natomiast wyzwaniem stojącym za rozwojem BioLPG jest dalsza redukcja emisji dwutlenku węgla, który powstaje podczas jego produkcji.

Zastosowanie gazów LNG i LPG

Zastosowania LNG

LNG jest wykorzystywany przede wszystkim w zastosowaniach, w których kluczowe znaczenie ma gęstość energii i czyste spalanie. Jest powszechnie stosowany jako paliwo do wytwarzania energii, ogrzewania i procesów przemysłowych.

Gaz ten zyskuje również na popularności jako czystsza alternatywa dla transportu ciężkiego, w tym ciężarówek, statków i autobusów. Na większości rynków gaz jest zdecydowanie najtańszym źródłem energii w systemie energetycznym.

W opracowaniu „The future of liquefied natural gas: Opportunities for growth” autorstwa Giorgio Bresciani, Sven Heiligtag, Peter Lambert, Matt Rogers z McKinsey & Company czytamy, że: „długoterminowe perspektywy dla LNG są bardziej obiecujące niż w przypadku innych paliw kopalnych, głównie dzięki stosunkowo niższym kosztom i mniejszym emisjom związanym z jego produkcją i spalaniem. Aby jednak zdobyć prawdziwą przewagę konkurencyjną na niestabilnym rynku, branża LNG musi wyjść poza tradycyjne strategie, takie jak kontrola zasobów gazu i niezawodność dostaw. Zamiast tego, kluczowi gracze w sektorze LNG powinni skupić się na pięciu kluczowych obszarach: efektywności kapitałowej, optymalizacji łańcucha dostaw, rozwoju rynków niższego szczebla, dekarbonizacji oraz cyfryzacji i zaawansowanej analityce. Sukces w tych obszarach pozwoli branży LNG przetrwać zmienny rynek i otworzyć nowe możliwości szybszego wzrostu.”

Zastosowania LPG

LPG znajduje szerokie zastosowanie w różnych sektorach, takich jak handel, przemysł i rolnictwo. Wspiera wiele procesów i usług przemysłowych, zwłaszcza tam, gdzie potrzebna jest precyzja i elastyczność w kontrolowaniu temperatury procesów oraz silny płomień.

Jest to wszechstronne paliwo, które idealnie nadaje się do wielu zastosowań przemysłowych i procesów produkcyjnych. Zastosowania te obejmują między innymi ogrzewanie pomieszczeń, procesów i wody, obróbkę metali, suszenie, produkcję żywności, produkcję petrochemiczną oraz zasilanie pieców przemysłowych i palenisk.

Dobrym przykładem korzyści wynikających z przemysłowego użycia LPG jest produkcja szkła i wyrobów ceramicznych, które wymagają skomplikowanych procesów ze względu na liczne reakcje chemiczne zachodzące podczas produkcji. Zastosowanie czystego paliwa, jakim jest LPG, poprawia jakość końcowego produktu i zmniejsza problemy techniczne związane z procesem produkcyjnym.

LPG służy również jako uniwersalne paliwo dla pojazdów, szczególnie w regionach, gdzie dostęp do benzyny lub oleju napędowego jest ograniczony. Ponadto LPG jest stosowany jako gaz pędny w aerozolach. Te wszystkie zastosowania pokazują tylko jego wszechstronność i szerokie spektrum zastosowań.

Wpływ gazów LNG i LPG na środowisko

Wpływ LNG na środowisko

Dzięki niższemu profilowi emisji dwutlenku węgla w porównaniu z innymi paliwami kopalnymi, LNG odgrywa istotną rolę w dekarbonizacji przemysłu. Podczas spalania gaz ziemny emituje o 50% mniej CO2 niż węgiel i nie generuje sadzy, pyłu ani oparów, co dodatkowo zmniejsza jego wpływ na jakość powietrza i ogólny ślad środowiskowy.

Jednym z wyzwań związanych z odnawialnymi źródłami energii jest zapewnienie stabilnych dostaw energii, ponieważ takie źródła, jak energia słoneczna i wiatrowa, są z natury niestabilne. LNG, posiadający już rozwinięte rynki i infrastrukturę, może pełnić funkcję rezerwy dla produkcji czystej energii, dostarczając energię na żądanie, gdy produkcja z odnawialnych źródeł jest niewystarczająca lub spada.

LNG może również wspierać niskoemisyjną produkcję wodoru poprzez zastosowanie procesu reformingu metanu parą wodną, w połączeniu z wychwytywaniem, utylizacją i składowaniem dwutlenku węgla.

Wykorzystanie LNG jako surowca do reformingu metanu parą wodną jest dobrze ugruntowanym procesem przemysłowym. W tym procesie metan z LNG, w reakcji z parą wodną, wytwarza wodór oraz dwutlenek węgla. Gdy proces ten jest połączony z technologią składowania dwutlenku węgla, która zapobiega emisji CO2 do atmosfery, powstaje wodór o niskiej emisji dwutlenku węgla.

Wpływ LPG na środowisko

Spalanie LPG emituje mniej zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych w porównaniu z węglem i ropą naftową, co czyni go czystszą alternatywą. Wyższa gęstość energii pozwala na bardziej wydajne spalanie i redukcję emisji. LPG jest również mniej podatny na wycieki podczas produkcji i transportu, co przyczynia się do jego korzystnego profilu środowiskowego.

Jest jednym z najczystszych dostępnych paliw konwencjonalnych. Jest nietoksyczny i nie ma wpływu na glebę, wodę i podziemne warstwy wodonośne. Pomaga również poprawić jakość powietrza w pomieszczeniach i na zewnątrz, ponieważ wytwarza znacznie mniej cząstek stałych i NOX niż olej napędowy, ropa naftowa, drewno czy węgiel.

Z perspektywy globalnego ocieplenia, badania konsekwentnie wykazują, że ten gaz generuje mniejszą emisję dwutlenku węgla niż benzyna i zasadniczo taką samą emisję jak olej napędowy. Ponadto ślad węglowy LPG jest o 20% niższy niż oleju opałowego i o 50% niższy niż węgla. Pomaga zatem zmniejszyć emisję CO2.

Ponieważ LPG może być używany wraz z technologiami odnawialnymi, służy jako czyste źródło energii, które nie jest zależne od pogody lub światła dziennego, zapewniając nieprzerwane dostawy energii.

Podsumowanie

Jednym z najważniejszych wyzwań stojących obecnie przed światem jest walka z ubóstwem energetycznym. Miliony ludzi na całym świecie nie mają dostępu do niezawodnych, przystępnych cenowo i czystych źródeł energii. Zarówno LNG, jak i LPG mogą odegrać istotną rolę w wypełnieniu tej luki energetycznej i poprawie jakości życia ludzi w krajach rozwijających się.

Jako alternatywne źródła energii oba gazy stanowią cenne opcje o różnych właściwościach i zastosowaniachi. Podczas gdy LNG jest przede wszystkim kojarzony z czystym spalaniem i możliwością transportu na duże odległości, LPG znajduje szerokie zastosowanie w różnych sektorach, od mieszkalnego po przemysłowy.

Oba paliwa z pewnością odgrywają istotną rolę w globalnym przejściu na czystsze i bardziej efektywne źródła energii. Zamiast rywalizować, można je traktować jako uzupełniające się paliwa, z których każde posiada swoje unikalne zalety i obszary zastosowania.

W miarę jak świat dąży do bardziej zrównoważonych rozwiązań energetycznych, można oczekiwać dalszego rozwoju i innowacji w sektorach LNG i LPG, co jeszcze bardziej umocni ich znaczenie jako ważnych elementów globalnego krajobrazu energetycznego.

Z pewnością zrozumienie różnic między tymi dwoma gazami jest niezbędnym elementem dla podejmowania świadomych decyzji dotyczących ich zastosowania oraz maksymalizacji ich potencjału w zaspokajaniu globalnych potrzeb energetycznych, przy jednoczesnym minimalizowaniu ich wpływu na środowisko.