Εγκαταστάσεις αεριοποίησης και υγροποίησης φυσικού αερίου

Καμενίδης, Γεώργιος

Terminal stations of gasification and condensation of natural gas

Διπλωματική εργασία

Author

Καμενίδης, Γεώργιος

Date

2022-10-05

Advisor

Sakellariou, Evangelos

ΔΗΛΩΣΗ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ (124.6Kb)

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ (2.241Mb)

Keywords

Φυσικό αέριο ; Ορυκτά καύσιμα ; Υγροποιημένο φυσικό αέριο ; Επαναεριοποίηση ; Τερματικοί σταθμοί

Abstract

Τα τελευταία χρόνια η παραγωγή ενέργειας αυξάνεται ραγδαία παγκοσμίως. Ταυτόχρονα τα αποθέματα συμβατικών καυσίμων που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μειώνονται και η καύση τους δημιουργεί προβλήματα στο περιβάλλον. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να έχουν έρθει στο προσκήνιο εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Η επιστημονική κοινότητα προσπαθεί να στραφεί, λοιπόν, σε καύσιμα που δεν επιβαρύνουν τόσο το περιβάλλον και μπορούν να ανταπεξέλθουν στην παραγωγή ενέργειας. Στόχος αυτών των πιο ηπίων καυσίμων είναι η μετάβαση από τα συμβατικά καύσιμα στην πράσινη ενέργεια. Ένα τέτοιο καύσιμο είναι το φυσικό αέριο (ΦΑ). Αυτό το ορυκτό καύσιμο, συναντάται σε αέρια μορφή και συνηθίζεται στην πράξη να υγροποιείται. Η εργασία αυτή επικεντρώνεται στην υγρή του μορφή, ενώ γίνεται και σύγκρισή του με άλλα καύσιμα. Μέσα από μια βιβλιογραφική ανασκόπηση, γίνεται καταγραφή των λόγων υγροποίησής του, καθώς και των σταδίων επεξεργασίας του, από την στιγμή που υγροποιείται ως την εισαγωγή του στο δίκτυο διανομής. Περιγράφονται οι τεχνολογίες επεξεργασίας του, ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται και οι ποσότητες ενέργειας που απαιτούνται για την υγροποίηση και επαναεριοποίηση του. Επίσης, γίνεται καταγραφή των υποδομών επεξεργασίας του σε Ευρώπη και Ελλάδα. Γίνεται σύνδεση με την μεταφορά του σε χώρες του κόσμου, ώστε τελικά να βγουν συμπεράσματα για το υπάρχουν, ή όχι, λόγοι να ασχοληθεί η κοινωνία περισσότερο ή λιγότερο με το Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο (Liquefied Natural Gas, LNG). Μέσα από την συλλογή πληροφοριών και λαμβάνοντας υπόψιν τα περιβαλλοντικά οφέλη, συμπεραίνουμε πως θα αυξηθεί η αξιοποίηση του ΦΑ τα επόμενα χρόνια. Μιας και το ΦΑ δεν συναντάται παντού στον κόσμο, η μεταφορά του είναι μονόδρομος. Έτσι, με το τεράστιο πλεονέκτημα του να μειώνεται ο όγκος του κατά 600 φορές μετά την υγροποίηση, η μεταφορά του ως LNG σε όλο τον πλανήτη θα έρθει ακόμη περισσότερο στο προσκήνιο άμεσα. Για αυτό, αυξάνονται όλο και περισσότερο οι εγκαταστάσεις υγροποίησης και επαναεριοποίησης σε όλο τον κόσμο. Έχουν, μάλιστα, προγραμματιστεί ήδη να δημιουργηθούν νέες υποδομές τα επόμενα χρόνια, ενώ έχουν γίνει και πολλές παραγγελίες για πλοία μεταφοράς LNG, δείχνοντας πως έχουν γίνει επενδύσεις. Για να υγροποιηθεί και ύστερα να αεριοποιηθεί ξανά το ΦΑ, απαιτούνται μεγάλες ποσότητες ενέργειας και η προσοχή της επιστήμης έχει στραφεί προς το να μειωθούν οι ενεργειακές ανάγκες των λειτουργιών αυτών. Ένας τρόπος για την μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας είναι η εκμετάλλευση της εξέργειας που δεσμεύεται κατά την υγροποίηση και προσπαθεί να ανακτηθεί κατά την επαναεριοποίηση. Αυτό, ήδη εφαρμόζεται, αλλά όσο περισσότερο ανακτάται τόσο λιγότερες απαιτήσεις χρειάζονται και ο συνολικός βαθμός απόδοσης του συστήματος των υποδομών αυξάνεται. Το εξωτερικό περιβάλλον των εγκαταστάσεων, έχει σπουδαίο ρόλο στις ενεργειακές απαιτήσεις και ο σχεδιασμός τους βασίζεται στην εκμετάλλευση και του φυσικού περιβάλλοντος. Σημαντικό είναι πως το ΦΑ φαίνεται να γίνεται συνδετικός κρίκος σε μια μετάβαση από τα συμβατικά καύσιμα σε πιο πράσινες λύσεις.

Abstract

In recent years, energy production has been increasing rapidly worldwide. At the same time, the reserves of conventional fuels used for production are decreasing and their combustion creates environmental problems . As a result, alternative energy sources are coming to the foreground. So, the scientific community tries to turn to fuels that do not burden the environment and can cope with energy production. The aim of the more environmentally friendly fuels is the smooth transition from conventional fuels to the renewables. One such fuel is the natural gas (NG). This fossil fuel is found in gaseous form and it is used to be liquified in practice. This work, focuses on its liquid form, while also comparing it with other fuels. Through a bibliographic review, the reasons for its liquefaction are recorded, as well as its processing stages, from the moment it is liquefied to its input into the distribution network. Its processing technologies, the equipment used and the amounts of energy required for its liquefaction and regasification are described. Also, its processing infrastructures in Europe and Greece are recorded. A connection is made with its transport to countries around the world, so that finally can get results as to whether or not there are reasons for society to deal more or less with Liquefied Natural Gas (LNG). Through the collection of information and taking into account the environmental benefits, we conclude that the utilization of NG will increase in the coming years. Since NG is not find everywhere in the world, its transportation is a must. With the huge advantage of its volume being reduced by 600 times after liquefaction, its global transportation as LNG will even more to the foreground immediately. For this reason, liquefaction and regasification plants are increasing all over the world. In fact, new infrastructures are already planned to be created in coming years, while many orders have been placed for LNG transport ships, showing that investments have been made. In order to liquefy and then re-gasify NG, large amounts of energy are required and the science’s attention has been directed towards reducing to the needs of these operations. A way for the reduction sought is the exploitation of the exergy found in the liquefaction and trying to recover it during the regasification. This is already being applied, the more its recovered the fewer demands are needed and the overall efficiency of the infrastructure system increase. The external environment of the facilities has an important role in energy requirements and their design is based on exploitation of the natural environment. Importantly, NG seems to be a connection link in a transition from conventional fuels to greener solutions.