Alternatív energiaforrások

Az energiatermelés egyik módja a nagy mennyiségű szénhidrogén elégetése. Ezek a szerves vegyületek a természetben a földgázban és a kőolajban találhatók meg. Termelésük és felhasználásuk a XX. század második felében rendkívüli módon felgyorsult és az energiatermelésben meghatározóvá vált. Egy széles körben elfogadott előrejelzés (US Department of Energy) szerint a világ globális energiaigénye az elkövetkező száz év alatt több mint négyszeresére fog nőni, ami csak új energiaforrások (pl. szél-, szoláris, bio-, geotermikus, hulladékenergia stb.) belépésével lesz kielégíthető. Az energiafogyasztás megnégyszereződésének feltevését támasztják alá az ENSZ-nek a népességnövekedés és életminőség javulása tekintetében nyilvánosságra hozott adatai is.

Mindezek miatt a világnak fel kell készülnie, hogy megfelelő alternatívákat találjon a konvencionális szénhidrogének, vagyis a földgáz és a kőolaj helyettesítésére. Ennek tudományos körökben is legelfogadottabb módja a nem konvencionális szénhidrogén-kapacitások kiaknázása.

A továbbiakban bemutatásra kerülnek azok a lehetséges, nem konvencionális szénhidrogének, amelyek forgalmazása, kitermelése, használata már folyamatban van, és amelyek alternatívát adhatnak a csökkenő kőolaj- és földgázkészletek ellensúlyozására.


LNG – Liquefied Natural Gas (cseppfolyósított földgáz)

Az LNG-gáz, vagyis a cseppfolyósított földgáz használata az EU prioritásai közé tartozik, mint ellátásbiztonságot garantáló és forrásdiverzifikáló eszköz. Az LNG-nek köszönhetően a földgáz is egyre nemzetközibb termékké válik, a cseppfolyósított földgázt használó piacok megértése nélkül nem érthető az európai energiapiacon végbemenő folyamatok lényege sem.

Az LNG a világ energiapiaca egyre nagyobb mértékű egybefonódásának az egyik legfontosabb részese. Mint termék, nem olcsó, sőt, technológiai sajátosságai miatt mindig drágább, mint a hagyományos, vezetékeken érkező földgáz.

A legnagyobb cseppfolyósító terminál jelenleg Katarban van, a második legjelentősebb pedig Trinidad és Tobagóé. Európában egyetlen cseppfolyósító működik, ez a norvég Hammerfestben található, a kontinens közvetlen közelében még Egyiptomban és Algériában vannak ilyen üzemek.

Európában LNG-t fogadó kikötő Belgiumban, Franciaországban, Olaszországban, Görögországban, Spanyolországban és az Egyesült Királyságban található. Tervben van számos másik fogadó terminál kiépítése is, ezek Lengyelországban, Hollandiában, Németországban, Horvátországban és a már terminállal rendelkező államokban készülhetnek el.

Az LNG jelentős hátránya még a bonyolult tárolási és disztribúciós rendszer működtetése, a számos terminál, tanker és egyéb infrastrukturális eszköz. Az alapfelállás szerint egy adott cseppfolyósító termináltól hajóval szállítja a kereskedő/eladó a földgázt egy kikötőbe, ahol aztán visszaalakítják a folyékony állapotból légneművé.

Az USA tíz évvel ezelőtt jelentős mennyiségű földgázt vásárolt, ami jellemzően LNG formájaban érkezett. Az emelkedő gázárak és egy technológiai fejlesztés rentábilissá tették az úgynevezett palagáz kitermelését az USA számára, mellyel az elmúlt pár évben földgázimportőrből semleges pozícióba került. Több ezer kutat fúrtak pár év alatt és megkezdték a palagáz kitermelését, kiszorítva ezzel az import gázt.

Az USA-import csökkenése kedvezőtlenül érintette azokat a befektetőket, akik az Egyesült Államok piacának LNG-ellátására rendezkedtek be (cseppfolyósító terminál, tartályhajó stb.), befektetésük megtérülése bizonytalanná vált. Emiatt terméküknek piacot kerestek, ami nem más, mint a vezetékes földgázszállítással ellátott területek. Itt elsősorban az ellátásbiztonság növelése és a piaci likviditás erősítése lehet a szerepük. Ezen túl a növekvő gazdaságok (India, Kína) energiaigény-növekedésének egyik alternatív megoldása is az LNG lett. Így a már megépített kapacitások kihasználása is biztosított, valamint további beruházások is indíthatók a tartós piaci igényekre alapozva.

A nukleáris energia társadalmi elfogadottságának csökkenésével annak kiváltására kényszerülnek bizonyos országok. Az atomerőművek mellett jellemzően szenes alaperőművek és szénhidrogén-tüzelésű szabályozó erőművek vannak ezekben jelen. A szenes alaperőműveket nem lehet tovább terhelni (alaperőművekről van szó, tehát folyamatosan teljes kapacitással működnek), így a kieső nukleáris kapacitásokat a szénhidrogén-tüzelésű erőművek tudják átvenni. Ezek az erőművek szabályozóként jártak eddig, vagyis a kereslet-kínálat eltérését (csúcs- és völgyidőszak) szabályozták velük, illetve biztosították az üzemzavari tartalékot. Emiatt ezek az erőművek rossz kihasználtsággal üzemeltek, így kevesebb fosszilis tüzelőanyagot igényeltek. Az atomerőművek hirtelen leállításával lecsökkent termelőkapacitást a meglevő erőműpark nagyobb kihasználásával lehet pótolni. Ez azt jelenti, hogy akik eddig csak szabályoztak vagy tartalékban álltak, azok most nagyobb mértékben termelnek, ezzel megjelenik a tüzelőanyag-igényük a piacon. Ez az igény okozza azt a keresletet, amit az LNG, mint tiszta, környezetbarát tüzelőanyag be tud tölteni. Olcsóbb az olajnál és kevésbé környezetterhelő.


Palagáz – shale gas

Ezeknek a gázforrásoknak elsősorban az USA-ban és Kanadában van komoly hagyománya, az alternatív kitermelés fele nagyjából itt történik.

Az alternatív földgázforrások közül a legnagyobb növekedési potenciállal a palagáz rendelkezik. A palagáz a természetben nagy mennyiségben előforduló, természetes gáz, mely a palaképződményekből ma már könnyen kinyerhető. A pala aprószemcsés, üledékes kőzet, ami petróleumban és természetes gázokban gazdag. Az utóbbi évtizedben a bányászati technikák fejlődése, a vízszintes fúrások és a hidraulikus töréstechnika elterjedése lehetővé tette, hogy nagy mennyiségű palagázhoz férhessenek hozzá, aminek a korábbi módszerekkel való kitermelése gazdaságtalan volt.

Európában azonban a készletek ellenére számos probléma merül fel a nem hagyományos tartalékokkal kapcsolatban (jogszabályi, környezetvédelmi feltételek szigorúsága, kormányzati és adminisztrációs jóindulat hiánya).

Problémás a megfelelő mennyiségű víz biztosítása a fúrásokhoz, az infrastruktúra kiépítése, engedélyeztetése és a szennyvíz elvezetése. Ezen túlmenően az európai palagáz kitermelése sokkal nehezebb, mint az észak-amerikai kontinensen, mivel a gáz széttagoltabb és mélyebben van, keményebb kőzetek alatt.

Az Energy Information Agency legújabb kutatása szerint Európa 15 trillió m3 palagázzal rendelkezik, de az még kérdéses, hogy ebből mennyit lesz képes kitermelni.

Sokan úgy tekintenek a palagázra, mint az energiaválság lehetséges megoldására. Egyesek szerint annyi a természetes gáz, hogy abból az összes amerikai háztartást fűteni, és az összes autót tankolni lehetne akár 120 évig is.

A világ palagáz-lelőhelyei

Egy 2009-ben készült tanulmány szerint az USA-ban található természetes gáz mennyisége a jövőre nézve meghaladhatja az 56 trillió köbmétert is. A jelenlegi fogyasztást figyelembe véve ez a mennyiség kb. 100 évre elegendő a lakosság kiszolgálására.

 

Homokgáz – tight sands or deep gas

A gázhomokból termelt gáz a homokgáz. A klasszikus magyarázat az ementáli és a trappista sajt hasonlata: a hagyományos földgázlelőhelyek esetében a gáz olyan „buborékokban” helyezkedik el, mint az ementáliban, míg a nem hagyományos földgáz úgy, ahogyan a szabad szemmel nem látható mikrobuborékok a trappista sajtban.

Az USA nem hagyományos földgáz-termelésében meghatározó szerepet a tömött homokkő tárolókból származó gáz játszik. A térképrészlet a homokgáz-lelőhelyeket mutatja az USA területén.

A tömött, homokkő tárolókból történő gáztermelés bölcsője az Appalache-medence volt, később a termelés megindult a San Juan, Green River, Wind River területen is.

Az USA palagáz-termelése lényegesen elmarad a homokgáz-termelés mögött, annak ellenére, hogy feltárása megelőzte az utóbbit.

Míg a hagyományos lelőhelyek esetében kevés fúrt kútból is ki lehet termelni a földgázt, addig a homokgáz esetében kulcsfontosságú a rendkívül magas kútszám, a másik, ha nem legfontosabb tulajdonsága még a kitermelésnek, hogy állandóan más helyzet elé állítja a kutatókat és a kitermelőket (ez a palagázok esetében is igaz).

(Forrás: http://www.aapg.org)

CBM gáz – coalbed methane – szénhez kötött metán

Ez a fajta földgáz a szénbányászati zónák mentén kerül felszínre a legtöbb alkalommal, mivel széntelepekben, esetleg azok kísérőkörzeteiben található. A CBM tiszta metánon kívül egyéb anyagokkal együtt ágyazódik be a szénbe, esetleg annak rétegei közé. A kitermelés elsősorban földrajzi adottságoktól függ.

A CBM-termelés technológiája: a felszínről kutakat mélyítenek a széntelepek feküjéig, a vizet folyamatosan szivattyúzzák, ezáltal a szénben a nyomás csökken, a metán deszorbeálódik (kiválik), s a vízzel együtt a kutakon távozik. A metán leválasztása a felszínen szeparátorokkal történik.

Az elméletileg feltételezhető földtani metánvagyon (gas in place) 4 milliárd tonna földtani szénvagyont feltételezve 200 milliárd m3-t tesz ki.

Jelenlegi ismereteink alapján a magyarországi szénmedencék összes földtani CBM-vagyona mintegy 152-159 milliárd m3, mely majdnem eléri a hazai konvencionális földgáz mennyiségét (176,5 milliárd m3). A szénhez kötött metán 90-94%-a a Mecseki Feketekőszén Medencében található. A mintegy 70 km2-es területen 112,9 milliárd m3 földtani metánvagyont becsül Somos, L. (1991) több mint 200 szénkutató fúráson alapuló tanulmánya, melyből mintegy 28,5 milliárd m3 kitermelhető gázvagyon becsülhető.

Magyarországi szénhez kötött metánlelőhelyek
 
(Forrás: Dr. Fodor Béla: Magyarország szénhezkötött metánvagyona; Tubik Dániel: Az Északi és a Déli Áramlat kiépülésének hatása a közép- és kelet-európai térségre)

UCG-gáz – underground coal gasification – felszín alatti szénelgázosítás

A felszín alatti szénelgázosításon (UCG) a szén in-situ gázzá alakítását értjük – amit leggyakrabban szintézisgáznak neveznek, – amelynek során ugyanolyan kémiai reakciók mennek végbe, mint amelyek a felszíni gázosítás során lejátszódnak. Az elgázosítás során a szénhidrogének szintézisgázzá történő átalakítása nagy nyomáson és hőmérsékleten megy végbe és a végtermék számos célra felhasználható (elektromos áram termelése, folyékony üzemanyag előállítása, hidrogén, betáplált nyersanyag, szintetikus gázok).

„Az ausztrál Wildhorse Energy 2012–es tanulmánya a Mecsekben egy összesen 400 megawatt feletti kapacitású energiatermelő projekt megalapozását szolgálja, amelynek első lépcsője a tervek szerint egy 130 megawatt kapacitású bemutató üzem, illetve egy erre települő 61 megawattos kombinált gázciklusú erőmű. A társaság úgy számol, hogy mindkét egység 2014 negyedik negyedévében kezdheti meg működését. A fejlesztések második szakasza egy nagyobb léptékű, 130 megawattos erőmű lehet, az első fázis kiépítését követően. A Wildhorse az első UCG-üzemet a Pécstől északnyugatra található Váralja régiójában hozná létre, az első kör finanszírozásáról, kereskedelmi helyzetéről és stratégiai partnerek bevonásáról szóló megvalósíthatósági tanulmány készítése várhatóan még idén áprilisban elindul és a jövő év elejére el is készülhet.”
(Forrás: Jön a mecseki gigaberuházás, Napi Online, 2012. április 11.)

UCG – Felszín alatti szénelgázosítás
 
(Forrás: E. Burton, J. Friedmann, R. Upadhye: A felszín alatti szénelgázosítás korszerű módszerei �rségre)

Gázhidrátok – gas hydrate

A metán-víz vegyületének természetes készleteit első alkalommal 2009-ben, egy akkori bajkáli expedíció során találták meg. 2010 nyarán a Mir mélyvízi merülő hajók újabb gázhidrát-mezőket fedeztek fel a Bajkál-tó mélyén. A jövőben ezekből a gázhidrátokból földgázt kívánnak nyerni.

A gázhidrátokat a XVIII. században fedezték fel. Oroszországban a XX. század negyvenes éveiben kezdődött a föld alatti lelőhelyekről való kitermelés. A „meleg jégnek” nevezett gázhidrát egy köbméteréből mintegy 200 köbméter metánt lehet nyerni. A szakemberek számítása szerint a Fekete-tenger mélyén megkötött állapotban csaknem 25 trillió (25 000 milliárd) köbméter gáz található. Ahogyan a Gubkin Állami Olaj- és Gázegyetem tanszékvezetője, Alekszander Jermolajev elmondta, a gázhidrátot joggal tarthatjuk a jövő fűtőanyagának.

Jelenleg világszerte több projekt zajlik gázhidrát-készletek feltárása céljából. Észak-Kanadában és Alaszkában szárazföldi kiaknázásról van szó, tengeren pedig a Mexikói-öböl, a Bengáli-öböl és Japán keleti partvidéke jöhet számításba. A következő években Kína és Dél-Korea partvidéke térségében is fognak furatokat készíteni, mert ott is felfedezték a gázhidrátok jelenlétének jeleit. (Forrás: Oroszország Hangja Rádió honlapja 2010.07.16. nyomán)

„… amerikai kutatók szerint <<több, mint kétszer annyi szénhidrogén lehet bennük, mint a világ összes fosszilis üzemanyagában>>. … Gerald Dickens, a houstoni Rice egyetem kutatójának becslése szerint a Földön 10-54 ezer milliárd köbméternyi gázhidrát található.

A gázhidrátok egyes kutatók szerint komolyan veszélyeztethetik az atmoszférát, mert ha nagyobb mennyiségben kiszabadulnak, erősítik az üvegházhatást. Így felhasználásukról is komoly vita folyik, például Alaszkában a környezetvédelmi hatóságnak vannak aggályai a fúrásokkal kapcsolatban. A gázhidrátokkal kapcsolatos a Bermuda-háromszög legendája is: elméletileg a gázhidrát-kitörés oly mértékben csökkentheti a víz sűrűségét, hogy a hajók egyszerűen elmerülnek benne.” (Forrás: hvg.hu, 2006. július 11., kedd)