Zemní plyn: klíčová energie pro 21. století

Když loni v dubnu přednesl Alan Greenspan, president Federální banky USA na půdě Střediska strategických a mezinárodních studií v New Yorku svůj referát, velice své posluchače překvapil: nehovořil totiž o hospodářské konjunktuře, HDP a úrocích, ale udělil jim lekci z aplikované chemie a z energetiky.

Bylo to v souvislosti se zásobováním Spojených států energiemi. Greenspan se přitom dostal a k molekulám plynu zvaného metan. Smysl toho co řekl, se dá shrnout do těchto slov: ropy valem ubývá, musíme se orientovat na zemní plyn, a to hlavně v podobě zkapalněného zemního plynu (LNG), který je možno přepravovat. To je podle něho "next big thing" v energetice.

K tomu je možno dodat, že zmíněný špičkový finančník sice posuzoval energetickou situaci a výhled z hlediska pouze USA, nicméně dotkl se otázek, které jsou závažné i z pohledu globálního, světového, a to jak v aspektu ekonomickém, tak technickém.

Ostatně Greenspan není sám, kdo varovně zdvíhá prst a nabádá k tomu, aby se průmysl přestal spoléhat na ropu a aby se orientace vývoje techniky a výroby zaměřila na jiné energetické zdroje.

Podle loňských odhadů Spolkového ústavu pro geovědy a suroviny (BGR) v SRN už ve světových ropných nalezištích nezbývá mnoho této suroviny, zato zásoby zemního plynu - pokud by se čerpal i nadále v dnešním rozsahu - vystačí světu ještě na 150 let.

Když se dříve při hledání ropy narazilo na zemní plyn, prudce vyrážející ze země, technici jej zapalovali, aby jako odpad unikal do ovzduší. Dnes se naopak ropné společnosti prozíravě začínají na zemní plyn dívat jako na způsob svého přetrvání, způsob zajištění své další existence poté, co ropa "vyschne".

Po uhlí v 19. století a ropě ve 20. století bude ve 21. století jako hlavní energetický zroj fungovat zemní plyn.

Zemní plyn z podzemních ložisek je z více než 2/3 tvořen metanem, zbytek jsou další uhlovodíkové řetězce jako butan, propan a etan, dusík a oxid uhličitý

Zemní plyn se na zeměkouli vyskytuje na mnoha místech, na více místech než ropa, i když na mnoha místech se vyskytuje spolu s ní. Tento plyn je čistější než ropa. Při jeho používání pro pohon, výrobu elektřiny, výrobu, topení, vaření atd. vzniká ve srovnání s ropnými produkty jenom málo oxidu siřičitého a oxidů dusíku.

Už dnes se zemní plyn dobře osvědčuje v paroplynových elektrárnách, a to mj. z ekologických důvodů; podle údajů British Petroleum vypouštějí takovéto elektrárny do ovzduší o 40 % méně CO2 než srovnatelně velké tepelné elektrárny.

Základní pojmy a zkratky v tématice zemního plynu

LNG - Liquefied Natural Gas, zkapalněný zemní plyn. Do této formy je nutno přírodní zemní plyn transformovat pro účely přepravy (viz dále), a to při teplotě -162 °C, přičemž se jeho objem zmenší 600násobně.

Před zkapalněním se z přírodního zemního plynu většina plynů kromě metanu separuje, protože jinak by při velmi nízké teplotě zamrzly do podoby krystalů. Výsledný LNG pak obsahuje 87-99 % metanu a určité množství etanu a propanu. LNG je bez zápachu, bez barvy, není jedovatý a nevybuchuje.

LPG - Liquefied Petroleum Gas - jde o propanbutanovou směs, snadno vznítitelnou, která se používá mj. pro kempinkové vaření.

CNG - Compressed Natural Gas - stlačený zemní plyn, používá se např. k pohonu autobusů a osobních vozů (Fiat, Opel, VW a jiných značek).

CNG a LNG mají stejné molekulové složení, ale v různých skupenstvích.

GTL - Gas-to-Liquids - tekuté čisté palivo vyrobené ze zemního plynu, které je v kapalném skupenství i při pokojové teplotě. Destiluje se pomocí tzv. Fischer-Tropschovy syntézy, pomocí níž se za II.světové války vyráběl benzin z uhlí. Molekuly metanu se zde shlukují do delších uhlovodíkových řetězců.

Shell už v oblasti GTL vyzkoušel svůj "Synfuel" (bez síry a dusíku) jako pohon vozidel v Evropě - podle expertů od Volkswagenu se na něj dá jezdit, aniž by bylo nutno cokoliv měnit na motoru.

25 volkswagenovských vozů Golf s dieselmotory už Synfuel testovalo, s tímto výsledkem:

- o 4 % méně zplodin CO2 ve srovnání s jízdou při použití běžného dieselového paliva,

- o 26 % méně sazí, o 6 % méně NO. VW považuje GTL za mezistupeň na cestě k biodieselové pohonné hmotě

Výhodou GTL oproti CNG je skutečnost, že syntetické palivo na bázi GTL se dá používat v dnešních dieselmotorech. To činí GTL velice zajímavým, protože by mohl jednou podstatně omezit spotřebu dnes používaných pohonných hmot anebo je vytlačit, přičemž benzinové pumpy by ani nemusely vyměňovat inventář.

Přeprava LNG

Vlastnost zemního plynu razantně zmenšit svůj objem při zkapalnění a zchlazení do podoby LNG činí tuto surovinu snadno přepravitelnou ve velkých kvantech. Takže zřejmě není daleko doba, kdy ropné tankery a ropovody začnou být ve velkém nahrazovány tankery pro převoz LNG.

Doprovodným jevem toho budou v přístavech zařízení, která zemní plyn přiváděným tam z nalezišť zkapalní před jeho přečerpáním do útrob plynových tankerů, a v zemích LNG dovážejících půjde o zařízení, která LNG po jeho přečerpání z lodí opět převedou do plynného skupenství, a v této jevové podobě se plyn bude rozvádět do uživatelské sítě.

K otázce plynovodů: na základě mnohaletých zkušeností s mnoha plynovými potrubími na celém světě docházejí energetičtí odborníci k názoru, že tento způsob přepravy, při němž se zemní plyn přepravuje většinou ve stlačením stavu, je vhodný pro přepravu spíše jenom na kratší vzdálenosti. Takže i když zemní plyn čeká velká budoucnost, s výstavbou dalších velkých resp. dlouhých plynovodů se pro futuro nepočítá. Dominovat bude přeprava LNG tankery na velké vzdálenosti.

První tanker pro přepravu LNG pojmenovaný METHANE PIONEER vyplul v roce 1959. Dnes pluje po mořích 155 takových tankerů a dalších 55 se jich staví.

První přeprava LNG v tankerech probíhala v 60.letech z Alžírska do Velké Británie a USA.

Hlavní "tahy" přepravy zemního plynu ( v přírodní formě i jako LNG) v současném světě:

- v USA a Kanadě, z vlastních zásob (plynovody i lodní přeprava LNG)

- Evropa: plynovody mezi západní Evropou a Norskem, Ruskem, Alžírskem

- Japonsko, Tchaj-wan, Jižní Korea - Indonézie, Majajsie, Brunei - tankery LNG

- novým trhem pro LNG je Jižní Amerika (lodní doprava LNG)

Lze očekávat, že hlavní tahy se s reorientací ekonomiky na zemní plyn jako dominantní palivo v příštích desetiletím výrazně změní.

Naleziště zemního plynu

Největší naleziště zemního plynu na světě leží pode dnem Perského zálivu a dělí se o ně Katar ("Severní pole") a Írán ("Jižní Pars"). Obsahuje 25 000 miliard krychlových metrů zemního plynu, což je 1/7 dosud registrovaných světových rezerv..

British Gas postaví v íránském přístavu Bandar Tombak zařízení pro zkapalnění zemního plynu na LNG, a odtud se LNG bude tankery dopravovat do Itálie.

Do vrcholné desítky největších plynových ložisek patří i Rusko, jehož zásoby se odhadují na 3000 až 6000 miliard m3.

Shell založil konzorcium, jež buduje zařízení pro těžbu zemního plynu a jeho zkapalňování na ostrově Sachalinu na ruském Dálném Východě. Je to vůbec největší projekt resp. investice, jaká kdy v ropném či plynařském průmyslu byla započata. Kapacita bude krýt 8 % světové produkce LNG, a budou z ní zásobovány především Japonsko a Jižní Korea.

Menší zásoby jsou v Nizozemsku, Kuvajtu, Alžírsku. a malajsii. V poslední uvedené zemi postavil Shell rafinérii pro GTL v Bintulu, a nyní staví další za 5 miliard dolarů v Kataru

Exxon Mobil staví dva termnály LNG v Kataru, s kapacitou 15 milionů tun LNG ročně, a plánuje postavit dovozní terminál pro LNG v Mexickém zálivu v USA.

V USA se záměry týkající se přizpůsobení infrastruktury přístavů pro LNG týkají asi 40 lokalit - jde o úpravu či rozšíření existujících technických zařízení i o výstavbu zcela nových přístavů. Podobné snahy, byť v omezenějším měřítku, vyvíjejí také Čína, Španělsko, Norsko, Tchaj-wan, Alžírsko, Indonésie, Japonsko, Brunei, Německo, Itálie, Francie, Mexiko a další země, jež jsou zainteresovány na vývozu či dovozu LNG.

Ohromné náklady na sebe kromě výstavby a provozování zkapalňovacích a zplynovacích zařízení v přístavech vážou i samotné tankery pro LNG. Ty musejí mít z bezpečnostních důvodů dvojitý plášť, jednotlivé nádrže v jejich útrobách určené pro LNG musejí být velmi důkladně izolovány, a vůbec bezpečnostní opatření na nich jsou velice přísná.

bezpečnost tankerů

Pokud by na tankeru LNG došlo k nehodě a zkapalněný plyn by se dostal do moře, pak by plaval na hladině a odpařoval by se. To by bylo samozřejmě nepříjemné, ale v každém případě by to bylo lepší než v případě havárií ropných tankerů, kdy vylitá ropa poškozuje moře a přiléhající pobřeží na dlouhou dobu anebo nevratně.

Odborníci tvrdí, že v případě přepravy LNG jsou nebezpečné spíše úniky malých množství, protože vznikne-li směs 5-15 % zemního plynu se vzduchem, pak vybuchuje i při výskytu sebemenší jiskry.

Je skutečností, že LNG vzbuzuje při očekávání budoucího vývoje většinou naděje, ale také obavy. Energetický obsah jednoho plného tankeru LNG totiž odpovídá kapacitě 55 bomb, které byly svrženy na Hirošimu - to uvedli ve své knize "Brittle Powers" manželé Amory a Hunter Lovinsovi z Rocky Mountains Institute. Jde o pár, který se zabývá souvislostmi mezi ekonomikou, technikou, energiemi a ekologií a který publikoval několik knih na téma úsporného využívání energie ve vztahu k udržitelnému rozvoji.

Když došlo 11.září 2001 k útoku teroristů na větové obchodní středisko v Novém Yorku, zalarmoval pan Richard Clarke, pověřenec vlády USA pro antiteroristická opatření, úřady v Bostonu a požadoval, aby okamžitě uzavřeli tamní přístav. Jako důvod uvedl obavu z rizika útoku teroristů na tanker převážející LNG. Šlo jenom o jedinou loď, ale Clarke prohlásil, že "kdyby vyletěla do vzduchu, tak by centrum Bostonu přestalo existovat.

Na druhé straně průmyslové kruhy považují obavy tohoto druhu za přehnané. British Petroleum prohlašuje, že ostatní druhy přepravy a průmyslu mohou odvětví LNG závidět úroveň jeho bezpečnostních opatření. Manažer firmy Qatar Liquefied Gas Company prohlásil, že z Kataru už bylo uskutečněno kolem 33 tisíc lodních přeprav LNG, a k žádné vážnější havárii ani poruše přitom nedošlo. Dva z tankerů sice najely na mělčinu a v roce 1980 došlo k protržení vnějšího pláště tankeru - avšak nádrže vevnitř přitom zůstaly neporušeny. Jednou také udeřil blesk při mořské bouři do odvzdušňovacího potrubí, ale nezpůsobil vážnější škody.

Ostatně také vzhledem k dobrým zkušenostem je pojistné za tankery pro LNG o 25 % nižší než pojistné za ropné tankery.

Finanční stránka věci

Průměrná cena za tanker pro LNG se podle propočtů IEA - mezinárodní agentury pro energii pohybuje kolem 165 milionů dolarů. To je sice hodně, ale je to o 40 % méně než před cca 10 lety, protože technologie stavby takovýchto speciálních lodí už není úplnou novinkou.

Pokles cen se naštěstí týká i zkapalňovacích a zplynovacích zařízení. Také zařízení stojí sice podle údajů Institute for Energy, Law and Enterprise (IELE) při universitě v Houstonu řádově 2 až 5 miliard dolarů, ale je třeba si uvědomit, že v letech 1992-2002 klesla průměrná cena takového zařízení o píce než polovinu. Podle údajů IEA s náklady na kompletní řetězec LNG (tj. zkapalnění a zplynování) během posledních 20 let snížily o 30 %.

Prognózy dobývání a spotřeby zemního plynu

Ministr energetiky USA pan Spencer Abraham očekává, že poptávka po zemním plynu vzroste ve &Spojených státech do roku 2030 o polovinu. Experti v energetice předpovídají, že obchod s LNG ve světě vzroste do zmíněného roku 6krát.

Podle prognózy už zmíněné IEA bude výroba elektřiny ve světě v roce 2030 probíhat z 1/2 v elektrárnách jedoucích na zemní plyn.

Půjde samozřejmě hlavně o LNG - už dnes činí obchod s tímto plynem 1/4 světového obchodu se zemním plynem (z toho polovinu tvoří dodávky z různých zemí do Japonska).

EU bude vzhledem k ke své rostoucí ekonomice muset v roce 2030 krýt 70 % své potřeby zemního plynu dovozem. Šéf zmíněného BGR pan Wellmer se dal slyšet, že Rusko i přes své bohaté zdroje nebude moci krýt celou spotřebu v zemích EU, takže Evropa jej bude nucena odebírat i z jiných zdrojů, takže v úvahu opět připadá doprava LNG.

Na závěr údaj umožňující představu o spotřebě zemního plynu v průmyslových zemích: Německo ročně spotřebuje cca 100 miliard krychlových metrů zemního plynu.