Földgáz

A földgáz szénhidrogén alapú gázok gyúlékony elegye. Tiszta formájában színtelen, szagtalan és átlátszó gáz, fosszilis tüzelőanyag.

A földgáz néhány métertől több mint 5000 méteres mélységig található, nyomása némely esetben meghaladja a 300 bart, hőmérséklete pedig a 180 °C-ot, függően a lelőhely mélységétől. Hogy a fogyasztók számára szagról könnyen felismerhető legyen a földgáz, gyakran kellemetlen szagú etil-merkaptánt vagy más nevén etántiolt kevernek hozzá.

A földgáz komponenseit a vegyiparban is széles körben használják. Metánból szintézisgázt állítanak elő, majd ebből metanolt és ammóniát. Az etán dehidrogénezésével etilént állítanak elő, amely az etilén-epoxid, etilén-glikol, acetaldehid,^[1] ecetsav és polietilén alapanyaga. A propán dehidrogénezésével propilén nyerhető,^[2] amely a polipropilén alapanyaga vagy pedig tovább oxidálható olyan fontos monomerekké mint az akrilsav^[3]^[4] vagy akrilnitril.

Története

A kínaiak már időszámításunk előtt földgázt használtak templomaik megvilágítására. A gázt bambuszcsöveken vezették. Ez volt az első példája a földgáz szervezett kitermelésének és vezetésének. Az újkorban, a 19. században a földgázt az Amerikai Egyesült Államokban kezdték el alkalmazni Fredóniában, fűtési célokra. Nagyobb mértékben 1884 óta alkalmaznak földgázt, amikor 23 kilométeres vezetéken át juttatták el Pittsburghbe, ahol a fűtésen kívül világításra is használták. 1950-ig az USA volt a földgáz szinte egyedüli kitermelője, majd csatlakozott Oroszország, Kanada, Hollandia, Nagy-Britannia, Norvégia, Németország, Románia, Olaszország, Mexikó, Venezuela, Algéria, Nigéria, Indonézia, Malajzia, és nem olyan régen a Közel-Kelet országai.

Összetétele

A földgáz tipikus összetétele:

Metán CH₄	97%
Etán C₂H₆	0,919%
Propán C₃H₈	0,363%
Bután C₄H₁₀	0,162%
Szén-dioxid CO₂	0,527%
Oxigén O₂	0-0,08%
Nitrogén N₂	0,936%
Nemesgázok: Ar, He, Ne, Xe	nyomelemként

Tulajdonságai

A földgáz nem mérgező, a levegőnél könnyebb (sűrűsége megközelítőleg 0,68 kg/m³, míg a levegőé 1,293 kg/m³). A földgáz mennyiségét Magyarországon gáztechnikai normál köbméterben mérik (1 m³ megfelel annak a gázmennyiségnek, melynek térfogata 1,01325 bar nyomáson és 15 °C fokon 1 m³), de a fogyasztókkal való elszámolásnál a helyi légköri nyomást és az energiatartalmat (MJ) is alapul veszik. Az energiatartalom a gázösszetételtől függő fűtőérték (MJ/m³) és a mennyiség (m³) szorzata. Magyarországon ez az érték átlagosan 34−34,2 MJ/m³ között változik, tehát egy köbméter földgáz tökéletes elégetése hozzávetőleg 34-34,2 MJ energiát nyújt.^[5] Kondenzációs gázkazánokban a földgáz égése során keletkező víz kicsapódási hőtartalma is hasznosítható, ezzel 37 MJ feletti hőmennyiséget is ki lehet nyerni.^[6]

Fontos az, hogy megkülönböztessük a földgázt a cseppfolyósított gázoktól (LPG vagy propán, propán-bután gáz), amelyek főleg a kőolaj-feldolgozás termékei, tartályokban és palackokban tárolhatók. Ezek a cseppfolyósított gázok elpárologva is nagyobb sűrűségűek a levegőnél. A földgáz tökéletes égése során kék lánggal ég, káros égéstermékek, korom, hamu nélkül, igen kevés szén-monoxid és kén-dioxid kibocsátással – ezáltal környezetvédelmi szempontból a legtisztább energiahordozók egyike.

A földgáz robbanóképes elegyet alkot, ha a levegővel 5 és 15% közötti arányban elegyedik. Függően a gáz összetételétől, a nyomástól és az alsó robbanáshatártól a földgáz legalacsonyabb gyulladási hőmérséklete 595-645 °C.

Kitermelése, előkészítése

„Karácsonyfa” egy ukrajnai gázmezőn

A földgázlelőhelyek kitermeléséhez szükséges fúrásokat különböző termelő platformokról végzik el. A telepek feltárása magába foglalja a kitermeléshez szükséges valamennyi műszaki létesítmény tervezését és megépítését. Ide tartozik a termelő platformok felállítása, a mélyfúrások kivitelezése, a gyűjtővezetékek kiépítése, a mérőállomások és gáztisztító-berendezések üzembe helyezése, valamint a szállításhoz szükséges létesítmények megépítése. A kitermelés gazdaságossága érdekében egy platformról több fúrást is mélyítenek ugyanabba a telepbe, függőlegesen vagy kisebb-nagyobb hajlásszöggel. Egy földgázlelőhelyet ily módon több furat segítségével tárnak fel. A kitermelés érdekében a furatba egy hosszú acélcsövet vezetnek, a termelőcsövet. Ez a teleptől egészen a felszínig ér, ahol egy speciális szelepcsoporttal, az úgynevezett karácsonyfával zárható le. Ez a szelepcsoport a földgáz elszállítására szolgáló vezetékek csatlakoztatására és a gáz nyomásának szabályozására szolgál.^[7]

A földgáz minőségét ronthatja a vízgőz, a kén-hidrogén és más kénvegyületek, a nitrogén, a szén-dioxid, valamint a tárolókőzetből távozó, homok, por és víz formájában jelenlevő szennyeződés. A kitermelt földgázt ezért a lelőhelyről gyűjtővezetékeken keresztül a földgázkezelő rendszerbe juttatják, ahol a minőségétől függően további nemkívánatos összetevőktől tisztítják meg. Ehhez különböző fizikai és vegyi eljárásokat alkalmaznak.^[8]

Tárolás

Földgáztárolóra telepített kút

Magyarországon a gáztároló létesítmények régen földgáztermelő mezők voltak, melyek porózus geológiai szerkezetűek. A legtöbb esetben a kőzet homokkő, egy kivétellel, ahol mészkő. Ezen geológiai képződményeket a termelés befejezését követően átalakították földalatti gáztárolókká. Jelenleg négy földalatti földgáztároló létesítmény üzemel: Pusztaederics, Kardoskút, Hajdúszoboszló és Zsana.^[9]

Szállítása

Csővezetékes gázszállítás

A főbb európai orosz földgázvezetékek (2021)

A tisztítást (gázelőkészítést) követően a földgáz jellemzően nagy átmérőjű, nagy nyomású, nemzetközi gázszállító vezetékrendszeren, kisebb hányadban folyékony halmazállapotban speciális tartályhajókon jut el a nemzeti gázszállító rendszerekig, majd kereskedők közvetítésével, különböző nyomásfokozatú gázszállító- és gázelosztó vezetékeken, nyomáscsökkentő, nyomásszabályzó állomásokon át jut el egészen az ipari és háztartási fogyasztókig, ahol gázmérővel mérve adják át a fogyasztóknak. A földgáz mint energiahordozó legfontosabb előnye az elektromos árammal szemben, hogy a szállítása nagy távolságra sokkal hatékonyabb (kisebb hálózati veszteség), valamint tárolni is lehet.

A távvezeték-hálózat sok ezer kilométeren keresztül szállítja a földgázt a lelőhelytől – például Szibériából – a nagy európai gázszolgáltatók regionális hálózataiba. A gázvezetékek építéséhez speciális acélcsöveket használnak, melyek átmérője hálózattól függően eltérő lehet. A nagy távolságokat áthidaló távvezetékekhez különösen nagy csőátmérőket szoktak választani. Az itt használt csövek átmérője elérheti a 160 centimétert, falvastagságuk pedig a 16 millimétert. A távvezeték-hálózatba betáplált földgáz hozzávetőlegesen 80 baros nyomással indul útjára. Ez a távvezeték-hálózat úgynevezett üzemi nyomása. Csak a tengerfenéken lefektetett gázvezetékeket tervezik még ennél is nagyobb – maximum 200 baros – nyomásra. A távvezeték-hálózatban történő optimális szállítás érdekében a földgáz utazási sebességének minél magasabbnak kell lennie, és állandónak kell maradnia. Ezt a célt szolgálják a kompresszorállomások. A távvezeték-hálózatban 100–200 kilométerenként találhatók ezek a létesítmények.^[10]

LNG, cseppfolyósított földgáz szállítás

LNG-szállító hajó metszetrajza

A földgázt elsősorban csővezetéken továbbítják a felhasználás helyére, de az utóbbi időben terjed a cseppfolyósított szállítás is. A cseppfolyósított földgáz elterjedt angol rövidítése LNG (Liquefied Natural Gas). Ez a megoldás lényegesen drágább, mint a csővezetékes szállítás. A cseppfolyósított földgáz (LNG) olyan földgáz, amelyet – jellemzően –162 °C hőmérséklet alá – folyadék halmazállapotúra hűtöttek a nyomás nélküli tárolás vagy szállítás megkönnyítése és biztonsága érdekében.

A földgázt gazdaságilag jelentéktelennek tekintették, ahol a gáztermelő olaj- vagy gázmezők távol voltak a gázvezetékektől, vagy olyan tengeri helyeken helyezkedtek el, ahol a csővezetékek nem voltak életképesek. A múltban ez általában azt jelentette, hogy a termelt földgázt jellemzően elégették, főleg, hogy az olajtól eltérően a csővezetékeken kívül nem létezett életképes módszer a földgáz tárolására vagy szállítására.

A termelési folyamatok, a kriogén tárolás és a szállítás fejlődése hatékonyan hozta létre azokat az eszközöket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a földgázt egy globális piacra értékesítsék, amely ma más tüzelőanyagokkal versenyez. Ezenkívül az LNG-tárolók fejlesztése olyan megbízhatóságot is bevezetett a hálózatokban, amelyet korábban lehetetlennek tartottak. LNG szállítására speciálisan kriogén tengeri hajókat (LNG-hordozókat) vagy kriogén közúti tartálykocsikat használnak. Az LNG-t elsősorban a földgázpiacokra történő szállításra használják, ahol folyadékból visszaalakítják gáz halmazállapotúvá és elosztják csővezetékes földgázként.

Gázelosztás, vezetékes földgázellátás

A földgáz az egyik legáltalánosabban elterjedt és legsokoldalúbb fűtőanyag, üzemanyag és vegyészeti alapanyag. Amennyiben lakossági gázellátásra használják, egyéb gázokkal, a tetrahidrotiofén (THT, (CH₂)₄S) és a terc-butil-merkaptán (TBM, (CH₃)₃CSH) 50-50 arányú keverékével (közhasználatú, de pontatlan nevén merkaptánnal) keverik, szagosítják – ettől kapja a jellegzetes „záptojás-szagot”.^[11] Így az egyébként szagtalan földgáz észlelhető szivárgás esetén.

Magyarország

Magyarország helyileg nagyon jelentős, világméretekben közepes földgázkészletekkel rendelkezik. Kitermelése már az 1910-es évektől folyik, az 1945-ös visszaeséstől eltekintve az 1990-es évekig folyamatosan növekvő ütemben. Ettől kezdve a kutatásra fordítandó összegek csökkenésével és külföldi vásárlási kötelezettségek vállalásával a termelés ismét visszaesett. Ma már Magyarország egyoldalú importfüggőségéről beszélnek. Az ország sosem volt önellátó földgázból, pedig lehetett volna. 1979-ben például az éves földgázkitermelés 6,5 milliárd m³ volt, miközben az az évi fogyasztás 7 milliárd m³. Mégis 1,5 milliárd m³ földgázt vásároltunk abban az évben a Szovjetuniótól.^[12] 2021-től kezdve megnyílt egy újabb importlehetőség a magyar-horvát határon felállított összekötőrendszeren keresztül.^[13]

A magyar energiatermelés 1988–1990-től stagnál, a 2010-es évek vége felé évente 2,5-2,6 milliárd m³ volt a kitermelés üteme,^[14] amely a hazai földgázfogyasztásnak kb. 25%-át fedezi. A Nemzetközi Energiaügynökség felmérése szerint Magyarországon mind a lakossági, mind az ipari szektorban jelentős megtakarítási potenciálok rejlenek (2030-ig akár 1,5-2 milliárd köbméter takarítható meg), viszont 2030-ban a földgázalapú energiatermelés akár 3,4-4 milliárd köbméterrel növelheti a fogyasztást a jelenlegi szinthez képest. Ennek következtében a földgáztalapú energiatermelésnek előreláthatóan 40%-os részesedése lesz Magyarország elektromos energiaigényének fedezésére.

Jelentős készleteink vannak energiahordozókból. Magyarország még ki nem aknázott földgázkészletét mintegy 120 milliárd m³-re becsülik.^[15] Ennek egy része nem konvencionális készlet, amelynek feltárása és kitermelése megoldásra vár.^[14]

Az Eurostat felmérése szerint 2020-ban a magyarországi lakossági ár a második legalacsonyabb volt az EU-ban (3,19 eurócent kilowattóránként).^[16]

Országonként

Kitermelése országonként ^[17] ^[18]

No.	ország / régió	kontinens	éves gáztermelés (millió m³)	az adat éve
1	Egyesült Államok	Észak-Amerika	766 200	2015 est.
2	Oroszország	Eurázsia	635 500	2015 est.
3	Irán	Ázsia	184 800	2015 est.
4	Katar	Ázsia	188 000	2017 est.
5	Kanada	Észak-Amerika	149 900	2015 est.
6	Kína	Ázsia	138 400	2016 est.
—	Európai Unió	—	118,200	2016 est.
7	Norvégia	Európa	117 200	2015 est.
8	Szaúd-Arábia	Ázsia	102 300	2015 est.
9	Indonézia	Ázsia	86 940	2016 est.
10	Türkmenisztán	Ázsia	83 700	2015 est.
11	Algéria	Afrika	83 290	2014 est.
12	Malajzia	Ázsia	65 420	2015 est.
13	Ausztrália	Óceánia	62 640	2014 est.
14	Üzbegisztán	Ázsia	61 740	2014 est.
15	Egyesült Arab Emírségek	Ázsia	54 240	2014 est.
16	Egyiptom	Afrika	48 800	2014 est.
17	Hollandia	Európa	47 460	2016 est.
18	Mexikó	Észak-Amerika	44 370	2014 est.
19	Bolívia	Dél-Amerika	48 970	2012 est.
20	Egyesült Királyság	Európa	40 990	2012 est.
21	Trinidad és Tobago	Karib-térség	40 600	2011 est.
22	India	Ázsia	40 380	2012 est.
23	Pakisztán	Ázsia	39 150	2011 est.
24	Argentína	Dél-Amerika	44 600	2017 est.
25	Thaiföld	Ázsia	36 990	2011 est.
26	Omán	Ázsia	35 940	2012 est.
27	Peru	Dél-Amerika	32 400	2012 est.
28	Nigéria	Afrika	31 360	2011 est.
29	Venezuela	Dél-Amerika	25 280	2012 est.
30	Kazahsztán	Ázsia	20 200	2011 est.
31	Banglades	Ázsia	20 110	2011 est.
32	Ukrajna	Európa	19 800	2011 est.
33	Azerbajdzsán	Ázsia	16 700	2013 ^[19]
34	Brazília	Dél-Amerika	17 030	2012 est.
35	Kuvait	Ázsia	13 530	2011 est.
36	Bahrein	Ázsia	12 620	2011 est.
37	Brunei	Ázsia	12 440	2011 est.
38	Mianmar	Ázsia	11 910	2011 est.
39	Kolumbia	Dél-Amerika	10 950	2011 est.
40	Románia	Európa	10 610	2011 est.
41	Jemen	Ázsia	9 620	2011 est.
42	Vietnam	Ázsia	9 300	2012 est.
43	Németország	Európa	9 000	2012 est.
44	Szíria	Ázsia	7 870	2011 est.
45	Líbia	Afrika	7 855	2011 est.
46	Olaszország	Európa	7 800	2012 est.
47	Egyenlítői-Guinea	Afrika	6 880	2011 est.
48	Izrael	Ázsia	6 860	2013 est.
49	Dánia	Európa	6 412	2012 est.
50	Lengyelország	Európa	6 193	2012 est.
51	Portugália	Európa	4 904	2012 est.
52	Új-Zéland	Óceánia	4 590	2012 est.
53	Fülöp-szigetek	Ázsia	3 910	2012 est.
54	Mozambik	Afrika	3 820	2011 est.
55	Japán	Ázsia	3 273	2012 est.
56	Magyarország	Európa	2 462	2012 est.
57	Tunézia	Afrika	2 047	2018 est.
58	Ausztria	Európa	1 906	2012 est.
59	Horvátország	Európa	1 863	2013 est.
60	Elefántcsontpart	Afrika	1 500	2011 est.
61	Dél-afrikai Köztársaság	Afrika	1 280	2011 est.
62	Chile	Dél-Amerika	1 144	2012 est.
63	Kuba	Karib-térség	1 030	2012 est.
64	Kongói Köztársaság	Afrika	946	2012 est.
65	Irak	Ázsia	880	2011 est.
66	Tanzánia	Afrika	860	2011 est.
67	Angola	Afrika	752	2011 est.
68	Törökország	Eurázsia	632	2012 est.
69	Franciaország	Európa	508	2012 est.
70	Szerbia	Európa	484.7	2013 est.
71	Dél-Korea	Ázsia	424.9	2012 est.
72	Bulgária	Európa	410	2011 est.
73	Írország	Európa	373	2012 est.
74	Tajvan	Ázsia	330.2	2011 est.
75	Ecuador	Dél-Amerika	240	2011 est.
76	Jordánia	Ázsia	230	2011 est.
77	Fehéroroszország	Európa	220	2011 est.
78	Csehország	Európa	200	2012 est.
79	Kamerun	Afrika	150	2011 est.
80	Afganisztán	Ázsia	140	2011 est.
81	Szlovákia	Európa	105	2012 est.
82	Pápua Új-Guinea	Óceánia	100	2011 est.
83	Gabon	Afrika	70	2011 est.
84	Spanyolország	Európa	61	2012 est.
85	Marokkó	Afrika	60	2011 est.