Блакитне паливо »історія і перспективи

Коли в середині XVII століття голландський натураліст Ван Гельмонт придумав поняття «газ», він і гадки не мав, які пристрасті будуть бушувати навколо цього короткого слова через 400 років. Дійсно, тепер про те, що це фазовий стан речовини, при якому воно «займає весь наданий йому об'єм» знають лише школярі та фахівці. Для всього іншого людства газ - це, в першу чергу, світло, тепло, комфорт і гроші, гроші, гроші ... Звичайно, мова в цьому випадку йде про «блакитному паливі» - природному газі.
В нашу епоху, коли всі кому не лінь пророкують нашій «нафтової» цивілізації швидку загибель через вичерпання запасів «чорного золота», саме природному газу відводять роль рятівника людства. І не випадково. На сьогоднішній день тільки розвіданих запасів вистачить щонайменше на століття. І, на думку вчених, це лише мала частина природною коморою. При цьому, як паливо, природний газ - практично ідеальний варіант (екологічно чистий, з високою теплотворною здатністю), а як джерело вуглеводнів - майже не поступається нафти.
Отже, що ж це за дивна речовина, що стало сьогодні настільки незамінним, і звідки воно береться? Спробуємо розібратися в цьому неупереджено.

Насправді, різновидів природних горючих газів (ПГГ) на Землі досить багато. Під цим терміном фахівці мають на увазі природні газоподібні суміші вуглеводнів різного складу. За способом видобутку вони розрізняються на власне природний газ, що видобувається з чисто газових родовищ, попутний газ, одержуваний при видобутку нафти (він розчинений в ній), і газоконденсат - продукт, що знаходиться під великим тиском в пластах і містить ряд важких нафтових фракцій. Крім того, на Землі існують значні обсяги твердих гідратів природного газу, але їх промислове використання - справа віддаленої перспективи. Треба сказати, що сьогодні саме Україна лідирує в світі за запасами ПГГ (більше третини світового балансу).
Про походження газових родовищ у вчених не існує єдиної думки. Втім, більшість з них згодні з тим, що в основі полів лежать скупчення органічних залишків, які при розкладанні виділяли легкі вуглеводні, які скупчуються в міжпородних порожнинах і тріщинах.
Переважним компонентом (від 85 до 99%) всіх природних горючих газів є метан (CH4). За змістом більш важких вуглеводнів все ПГГ умовно поділяються на сухі (або «худі») - менше 150 г / м3, середні - від 150 до 300 г / м3 і жирні (або багаті) - більше 300 г / м3.
Найбільший інтерес з точки зору сучасної промисловості представляє саме сухий природний газ, оскільки при згорянні він дає найменше шкідливих викидів. Властивості його практично збігаються з властивостями метану (див. «Порівняльну таблицю властивостей горючих вуглеводнів»). При цьому, маючи вищу, ніж у важких вуглеводнів питому теплоту згоряння (у перерахунку на молекулу), це з'єднання практично не дає зольних залишків. Зауважимо, що метан не має запаху, а відомий всім неприємний запах - це запах етилмеркаптану, який в мінімальних кількостях додається в газ на міський газорозподільної станції (ГРС). Це робиться для того, щоб вчасно помітити витік.

Порівняльна таблиця властивостей горючих вуглеводнів
Показник Водень Метан Пропан н-Бутан
Хімічна формула H2 CH4 C3H8 C4H10
Молекулярна маса 2,016 16,043 44,097 58,124
Теплота згоряння, МДж / м3 - вища - нижча 12,8 39,93 99,17 128,5
10,83 35,76 91,14 118,53
Теоретично необхідну кількість повітря для горіння, м3 / м3 2,38 9,52 23,8 30,94
Теоретично необхідну кількість кисню для горіння, м3 / м3 0,5 2,0 5,0 6,5
Обсяг вологих продуктів згоряння, м3 / м3CO2 - 1,0 3,0 4,0
H2O 1,0 2,0 4,0 5,0
N2 1,88 7,52 18,8 24,44
Всього 2,88 10,52 25,8 33,44
Температура займання, ° C 410-590 545-800 504-588 430-569
Октанове число - 110 125 91
Жаропроізводітельность, ° C 2210 2045 2110 2120

На сьогоднішній день природний газ - це найбільш зручне, легке у використанні паливо. Незважаючи на те, що метан - один з найбільш небезпечних парникових газів, він є найбільш екологічно чистим пальним. Це відбувається через те, що CH4 згорає повністю і в атмосферу виділяється набагато менше шкідливих речовин, ніж при застосуванні інших видів. Масштабне дослідження, проведене в США Управлінням з охорони навколишнього середовища та Інститутом досліджень газу, показало, що при переході економіки на природний газ в атмосферу при його видобутку буде виділятися відносно більше метану, але зате значно знизиться кількість інших шкідливих викидів. На практиці ПГГ вже зараз стали одними з найефективніших моторних палив для автомобілів, локомотивів, літаків і ракет, одночасно знижуючи інтенсивність забруднення атмосфери на 40-60%.
Саме тому природний газ може стати основою перехідною світової енергетики, звівши до мінімуму проблеми від зменшення частки нафти в ній. За оцінками експертів ООН, наступні два десятиліття у всьому світі на ринку енергоносіїв дедалі більшу роль буде грати природний газ.

Так говорив Заратустра

Незважаючи на всі вигоди і переваги, природний газ відносять до поновлюваних природних ресурсів. Очевидно, що, нарощуючи видобуток, необхідно задуматися про більш ефективні способи розробки і застосування «блакитного палива». Для цього потрібно, по-перше, переозброєння газової промисловості на базі сучасних енерго- та ресурсозберігаючих технологій, а, по-друге, значне підвищення енергоефективності використання газу у виробництві і в побуті.
Сьогодні завдяки сприятливій ринковій кон'юнктурі у газовій галузі є для цього всі можливості. Все більша увага приділяється модернізації всього господарства - від автоматизації та комп'ютеризації промислів і газопроводів до технологічного переозброєння побутових споживачів природного газу. Все це вимагає спільних зусиль вчених і фахівців не тільки газодобувних, а й інших галузей народного господарства, де ПГГ вже використовуються або планується їх використання в перспективі.
Наприклад, все більшого поширення набуває будівництво газотурбінних теплоелектростанцій, які стали реальною альтернативою атомній енергетиці. Маючи практично таку ж продуктивність, подібні станції не дають шкідливих радіоактивних відходів і безпечні при використанні.
Будівництво газотурбінної ТЕЦ (точніше, монтаж її блоків-модулів) можна закінчити за кілька місяців. Витрати на будівництво окупаються за 1,5 - 2 роки. Собівартість одного кіловата, отриманого на такій станції, в 12 разів менше, ніж на АЕС. Газотурбінні установки, укладені в звуконепроникні контейнери, практично безшумні, тому станції можна ставити поблизу житла без будівництва довгих комунікацій.
Розвиваються енергоефективні технології та в ЖКГ. Дедалі більшого поширення набувають новітні системи забезпечення комфорту, такі як поквартирне опалення (ПО). Очевидною перевагою ПЗ є зниження споживчих витрат. Наприклад, за два роки експлуатації таких систем в Дружковкае в будинках різної поверховості вартість комунальних послуг на теплопостачання і гаряче водопостачання на одну сім'ю в порівнянні з централізованою системою зменшилася майже в 6 разів. Знизилася і споживання газу. Це викликано тим, що при монтажі систем ПО застосовується новітнє енергоефективне і безпечне котельне обладнання, ККД якого досягає 95%.
Треба сказати, що сьогодні існують технології, що дозволяють підвищити цей і без того високий показник. За свідченням фахівців ARISTON (сьогодні це один зі світових лідерів з виробництва побутового та промислового газового обладнання), коефіцієнт корисної дії сучасних конденсаційних котлів (наприклад, АСО) може досягати 107%! Незважаючи на гадану фізичну абсурдність такої цифри, вона пояснюється просто. Якщо поглянути на наведену вище таблицю, можна побачити, що газ має дві теплоти згорання - вищу і нижчу. Різниця між ними - це так звана «прихована теплота пароутворення». Раніше її не вдавалося «спіймати» і тепло разом з парою в прямому сенсі слова «вилітало в трубу». Сьогодні завдяки сучасним технологіям цю проблему вдалося вирішити, що дало ще майже 10% корисної дії в порівнянні зі звичайними теплогенераторами.

Отже, епоха нафти поступово відходить у минуле. Людство не може дозволити собі «топити асигнаціями». У нас на очах народжується «новий прекрасний світ» - світ майбутнього, де гідне місце займе такий унікальний і корисний джерело енергії, як природний газ. І, можливо, саме завдяки йому, нарешті, прийде довгоочікуваний «золотий вік» нашої цивілізації, в наступ якого вірив легендарний Заратустра ...

За інформацією Прес-служби ТОВ «Мерлоні Термосанітарі Русь»