Superpetroliere gasiere. Nave porta GNL

Nave metanieraè una nave da trasporto marittimo che trasporta gas liquefatti (propano, butano, metano, ammoniaca, ecc.).

A seconda della tipologia dei gas trasportati, diversi per la temperatura di liquefazione, si distinguono:

• vettori di gas per gas di petrolio liquefatto (GPL), ammoniaca, ecc. (temperatura di liquefazione fino a 218 K);
• vettori di gas- supporti etilenici per la liquefazione di etano, etilene, ecc. (temperatura di liquefazione fino a 169 K);
• gas per gas naturale liquefatto (GNL) o metano (temperatura di liquefazione fino a 110 K).

Secondo il tipo architettonico e strutturale, le navi gasiere sono navi con disposizione di poppa del motore principale e della sovrastruttura, doppio fondo, spesso doppie sponde e cisterne di zavorra isolate.

Per la liquefazione mediante aumento della pressione, vengono utilizzati serbatoi di carico inseriti con una pressione di progetto solitamente non superiore a 2 MPa. Sono posizionati sia sul ponte che nelle stive su apposite fondazioni. Il materiale dei serbatoi è acciaio al carbonio. Per le navi gasiere con metodo combinato di liquefazione del gas, i serbatoi di inserimento sono isolati termicamente e installati solo nelle stive. Il materiale dei serbatoi del gas con una temperatura di 223K è acciaio non legato a grana fine trattato termicamente.

Il gas, liquefatto a pressione atmosferica, viene trasportato in serbatoi a inserto e membrana (semi-membrana) termicamente isolati (la membrana è un sottile guscio metallico supportato tramite isolamento portante sul rivestimento interno dell'alloggiamento). Il materiale dei serbatoi (temperatura del carico 218K e inferiore) è costituito da leghe di alluminio, acciai legati con nichel e cromo, leghe speciali (ad esempio Invar contenente il 36% di nichel).

I serbatoi inseriti hanno forme diverse (ad esempio sferica, cilindrica, prismatica). Le navi metaniere e le navi etilene dispongono di unità di refrigerazione per ri-liquefare i vapori del carico generati durante il trasporto. Sulle navi GPL, questi vapori possono essere utilizzati come carburante aggiuntivo per il motore principale. Per trasportare gas con temperature inferiori a 236K, i serbatoi sono dotati di una barriera continua secondaria che funge da contenitore temporaneo per il carico fuoriuscito.

Durante il trasporto di gas infiammabili, lo spazio della stiva attorno al guscio del serbatoio viene riempito con gas inerte immagazzinato in contenitori o prodotto dall'installazione della nave.

A seconda del grado di pericolo del carico trasportato, esistono 3 gradi di protezione strutturale per la nave gasiera, dove il 1° grado è il più alto. Ogni grado caratterizza il livello di sopravvivenza del serbatoio e una certa distanza tra i serbatoi di carico e il rivestimento esterno. Per garantire la sicurezza, le navi gasiere sono dotate di strumenti per la misurazione della temperatura del carico e dello scafo della nave, della pressione, del livello di riempimento dei serbatoi, di analizzatori di gas, ecc.

Il carico e lo scarico dei gas, liquefatti a temperatura ambiente o in modo combinato, viene effettuato dalle pompe booster della nave, la cui fornitura di gas viene effettuata a causa della differenza di pressione fornita dal compressore nella cisterna di carico della nave e dal serbatoio costiero. Lo scarico del gas liquefatto a pressione atmosferica viene effettuato mediante pompe sommerse della nave, mentre il carico viene effettuato con mezzi a terra.

Lo spostamento della nave gasiera, a seconda del tipo e del metodo di liquefazione del gas, è di 15-30 mila tonnellate, la velocità è di 16-20 nodi. La centrale elettrica è solitamente diesel.

Esistono navi portagas combinate per il trasporto simultaneo di gas liquefatti e altri carichi alla rinfusa (petrolio, prodotti chimici, ecc.).

L’industria del GNL è un settore in crescita molto promettente per i produttori di valvole di tutto il mondo, ma poiché le valvole GNL devono soddisfare i requisiti più severi, rappresentano il livello più alto di sfide ingegneristiche.

Cos'è il gas naturale liquefatto?

Il gas naturale liquefatto, o GNL, è il normale gas naturale liquefatto raffreddandolo a -160 °C. In questo stato è un liquido inodore e incolore, la cui densità è la metà di quella dell'acqua. Il gas liquefatto non è tossico, bolle a una temperatura di −158...−163 °C, è costituito per il 95% da metano e per il restante 5% da etano, propano, butano e azoto.

• Il primo riguarda l'estrazione, la preparazione e il trasporto del gas naturale attraverso un gasdotto fino a un impianto di liquefazione;
• Il secondo riguarda il trattamento, la liquefazione del gas naturale e lo stoccaggio del GNL nel terminale.
• Terzo: caricare il GNL nelle gasiere e trasportarlo via mare ai consumatori
• Quarto - Scarico del GNL al terminale ricevente, stoccaggio, rigassificazione e consegna ai consumatori finali

Tecnologie di liquefazione del gas.

Come accennato in precedenza, il GNL viene prodotto comprimendo e raffreddando il gas naturale. In questo caso il gas diminuisce di volume di quasi 600 volte. Questo processo è complesso, a più fasi e ad alta intensità energetica: i costi di liquefazione possono rappresentare circa il 25% dell'energia contenuta nel prodotto finale. In altre parole, è necessario bruciare una tonnellata di GNL per ottenerne altre tre.

Sette diverse tecnologie di liquefazione del gas naturale sono state utilizzate in tutto il mondo in tempi diversi. Air Products è attualmente all'avanguardia nella tecnologia per la produzione di grandi volumi di GNL per l'esportazione. I suoi processi AP-SMR™, AP-C3MR™ e AP-X™ rappresentano l'82% del mercato totale. Un concorrente di questi processi è la tecnologia Optimized Cascade sviluppata da ConocoPhillips.

Allo stesso tempo, gli impianti di liquefazione di piccole dimensioni destinati ad uso interno nelle imprese industriali hanno un grande potenziale di sviluppo. Installazioni di questo tipo si trovano già in Norvegia, Finlandia e Russia.

Inoltre, gli impianti locali di produzione di GNL possono trovare ampia applicazione in Cina, dove oggi si sta sviluppando attivamente la produzione di automobili alimentate a GNL. L’introduzione di unità su piccola scala potrebbe consentire alla Cina di ampliare la propria rete esistente di trasporto di veicoli GNL.

Oltre ai sistemi stazionari, negli ultimi anni si sono sviluppati attivamente anche gli impianti galleggianti di liquefazione del gas naturale. Gli impianti galleggianti forniscono l'accesso a giacimenti di gas inaccessibili alle infrastrutture (gasdotti, terminali marittimi, ecc.).

Ad oggi, il progetto più ambizioso in quest’area è la piattaforma galleggiante per GNL, che viene costruita dalla Shell a 25 km di distanza. dalla costa occidentale dell'Australia (il lancio della piattaforma è previsto per il 2016).

Costruzione di un impianto di produzione di GNL

Tipicamente un impianto di liquefazione del gas naturale è costituito da:

• impianti di pretrattamento e liquefazione del gas;
• linee tecnologiche per la produzione di GNL;
• serbatoi di stoccaggio;
• attrezzature per il carico su cisterne;
• servizi aggiuntivi per fornire allo stabilimento energia elettrica e acqua per il raffreddamento.

Dove è iniziato tutto?

Nel 1912 fu costruito il primo impianto sperimentale, che però non era ancora utilizzato per scopi commerciali. Ma già nel 1941, a Cleveland, negli Stati Uniti, fu avviata per la prima volta la produzione su larga scala di gas naturale liquefatto.

Nel 1959 fu effettuata la prima fornitura di gas naturale liquefatto dagli Stati Uniti al Regno Unito e al Giappone. Nel 1964 fu costruito un impianto in Algeria, da dove iniziarono i trasporti regolari di navi cisterna, in particolare verso la Francia, dove entrò in funzione il primo terminale di rigassificazione.

Nel 1969 iniziarono le forniture a lungo termine dagli Stati Uniti al Giappone e due anni dopo dalla Libia alla Spagna e all'Italia. Negli anni ’70 iniziò la produzione di GNL in Brunei e Indonesia; negli anni ’80, Malesia e Australia entrarono nel mercato del GNL. Negli anni '90, l'Indonesia è diventata uno dei principali produttori ed esportatori di GNL nella regione Asia-Pacifico, con 22 milioni di tonnellate all'anno. Nel 1997, il Qatar è diventato uno degli esportatori di GNL.

Proprietà di consumo

Il GNL puro non brucia, non si accende né esplode da solo. In uno spazio aperto a temperature normali, il GNL ritorna allo stato gassoso e si mescola rapidamente con l’aria. Durante l'evaporazione, il gas naturale può incendiarsi se entra in contatto con una fonte di fiamma.

Per l'accensione è necessario avere una concentrazione di gas nell'aria compresa tra il 5% e il 15% (volume). Se la concentrazione è inferiore al 5%, non ci sarà abbastanza gas per accendere un incendio e se è superiore al 15%, ci sarà troppo poco ossigeno nella miscela. Per essere utilizzato, il GNL viene sottoposto a rigassificazione – evaporazione senza la presenza di aria.

Il GNL è considerato una tecnologia prioritaria o importante per l’importazione di gas naturale da numerosi paesi, tra cui Francia, Belgio, Spagna, Corea del Sud e Stati Uniti. Il più grande consumatore di GNL è il Giappone, dove quasi il 100% del fabbisogno di gas è coperto dalle importazioni di GNL.

Carburante per motori

Dagli anni ’90 sono emersi vari progetti per l’uso del GNL come carburante per motori nei trasporti acquatici, ferroviari e persino stradali, il più delle volte utilizzando motori gas-diesel convertiti.

Esistono già esempi concreti di funzionamento di navi marittime e fluviali che utilizzano GNL. In Russia è in corso la produzione in serie della locomotiva diesel TEM19-001 alimentata a GNL. Negli Stati Uniti e in Europa stanno emergendo progetti per convertire il trasporto merci su strada in GNL. E c'è anche un progetto per sviluppare un motore a razzo che utilizzerà GNL + ossigeno liquido come carburante.

Motori alimentati a GNL

Una delle principali sfide legate allo sviluppo del mercato del GNL per il settore dei trasporti è l’aumento del numero di veicoli e navi che utilizzano il GNL come carburante. Le principali questioni tecniche in questo settore sono legate allo sviluppo e al miglioramento di vari tipi di motori alimentati a GNL.

Attualmente si possono distinguere tre tecnologie di motori GNL utilizzati per le navi marittime: 1) motore ad accensione comandata con una miscela magra di carburante-aria; 2) motore a doppia alimentazione con accensione a gasolio e working gas a bassa pressione; 3) motore a doppia alimentazione con accensione a gasolio e working gas ad alta pressione.

I motori ad accensione comandata funzionano solo con gas naturale, mentre i motori a doppia alimentazione diesel-gas possono funzionare con diesel, metano e olio combustibile pesante. Oggi ci sono tre produttori principali in questo mercato: Wärtsila, Rolls-Royce e Mitsubishi Heavy Industries.

In molti casi, i motori diesel esistenti possono essere convertiti in motori diesel/gas a doppia alimentazione. Tale conversione dei motori esistenti potrebbe rappresentare una soluzione economicamente fattibile per convertire le navi marittime al GNL.

Parlando dello sviluppo di motori per il settore automobilistico, vale la pena notare la società americana Cummins Westport, che ha sviluppato una linea di motori GNL progettati per autocarri pesanti. In Europa, Volvo ha lanciato un nuovo motore a doppia alimentazione da 13 litri alimentato a diesel e metano.

Notevoli innovazioni nel motore CNG includono il motore Compact Compression Ignition (CCI) sviluppato da Motiv Engines. Questo motore presenta numerosi vantaggi, il principale dei quali è un'efficienza termica significativamente più elevata rispetto agli analoghi esistenti.

Secondo l'azienda, l'efficienza termica del motore sviluppato può raggiungere il 50%, mentre l'efficienza termica dei tradizionali motori a gas è di circa il 27%. (Utilizzando come esempio i prezzi del carburante negli Stati Uniti, un camion con motore diesel costa 0,17 dollari per cavallo/ora, un motore CNG convenzionale costa 0,14 dollari e un motore CCEI costa 0,07 dollari).

Vale anche la pena notare che, come per le applicazioni marine, molti motori diesel per autocarri possono essere convertiti in motori diesel-GNL a doppia alimentazione.

Paesi produttori di GNL

Secondo i dati del 2009, i principali paesi produttori di gas naturale liquefatto erano così distribuiti sul mercato:

Il primo posto è occupato dal Qatar (49,4 miliardi di mc); segue la Malesia (29,5 miliardi di mc); Indonesia (26,0 miliardi di m³); Australia (24,2 miliardi di m³); Algeria (20,9 miliardi di m³). Ultima in questa lista c'era Trinidad e Tobago (19,7 miliardi di m³).

I principali importatori di GNL nel 2009 sono stati: il Giappone (85,9 miliardi di mc); Repubblica di Corea (34,3 miliardi di m³); Spagna (27,0 miliardi di m³); Francia (13,1 miliardi di m³); USA (12,8 miliardi di m³); India (12,6 miliardi di m³).

La Russia sta appena iniziando ad entrare nel mercato del GNL. Attualmente nella Federazione Russa è operativo un solo impianto GNL, Sakhalin-2 (lanciato nel 2009, la quota di controllo appartiene a Gazprom, Shell ha il 27,5%, la giapponese Mitsui e Mitsubishi - 12,5% e 10%, rispettivamente). A fine 2015 la produzione ammontava a 10,8 milioni di tonnellate, superando di 1,2 milioni di tonnellate la capacità progettata. Tuttavia, a causa del calo dei prezzi sul mercato mondiale, i ricavi delle esportazioni di GNL in termini di dollari sono diminuiti del 13,3% su base annua a 4,5 miliardi di dollari.

Non ci sono i presupposti per un miglioramento della situazione sul mercato del gas: i prezzi continueranno a scendere. Entro il 2020, negli Stati Uniti entreranno in funzione cinque terminali di esportazione di GNL con una capacità totale di 57,8 milioni di tonnellate. Sul mercato europeo del gas inizierà una guerra dei prezzi.

Il secondo attore principale nel mercato russo del GNL è Novatek. Novatek-Yurkharovneftegaz (una filiale di Novatek) ha vinto l'asta per il diritto di utilizzare il sito Nyakhartinsky nell'Okrug autonomo di Yamal-Nenets.

L'azienda ha bisogno del sito di Nyakhartinsky per lo sviluppo del progetto Arctic LNG (il secondo progetto di Novatek focalizzato sull'esportazione di gas naturale liquefatto, il primo è Yamal LNG): si trova in prossimità del giacimento di Yurkharovskoye, in fase di sviluppo Novatek-Yurkharovneftegaz. La superficie del terreno è di circa 3mila metri quadrati. chilometri. Al 1° gennaio 2016, le sue riserve erano stimate in 8,9 milioni di tonnellate di petrolio e 104,2 miliardi di metri cubi di gas.

Nel mese di marzo la società ha avviato trattative preliminari con potenziali partner per la vendita del GNL. Il management dell'azienda considera la Tailandia il mercato più promettente.

Trasporto di gas liquefatto

La consegna del gas liquefatto al consumatore è un processo molto complesso e ad alta intensità di manodopera. Dopo aver liquefatto il gas negli impianti, il GNL entra negli impianti di stoccaggio. Ulteriore trasporto viene effettuato utilizzando navi speciali - navi gasiere dotati di criocanker. È anche possibile utilizzare veicoli speciali. Il gas proveniente dalle navi metaniere arriva ai punti di rigassificazione e viene poi trasportato tramite condutture .

Le petroliere sono navi gasiere.

Una gasiera, o nave metaniera, è una nave appositamente costruita per il trasporto di GNL in serbatoi. Oltre ai serbatoi di gas, tali navi sono dotate di unità di refrigerazione per il raffreddamento del GNL.

I maggiori produttori di navi per il trasporto di gas naturale liquefatto sono i cantieri navali giapponesi e coreani: Mitsui, Daewoo, Hyundai, Mitsubishi, Samsung, Kawasaki. È stato nei cantieri coreani che sono stati costruiti più di due terzi delle navi gasiere del mondo. Moderne cisterne delle serie Q-Flex e Q-Max in grado di trasportare fino a 210-266 mila m3 di GNL.

Le prime informazioni sul trasporto di gas liquefatto via mare risalgono al 1929-1931, quando la società Shell trasformò temporaneamente la nave cisterna Megara in una nave per il trasporto di gas liquefatto e costruì in Olanda la nave Agnita con una portata lorda di 4,5 mila tonnellate, destinata per il trasporto simultaneo di petrolio, gas liquefatto e acido solforico. Le petroliere Shell prendono il nome dalle conchiglie- sono stati commerciati dal padre del fondatore dell'azienda Marcus Samuel

Il trasporto marittimo di gas liquefatti si diffuse solo dopo la fine della Seconda Guerra Mondiale. Inizialmente, per il trasporto venivano utilizzate navi convertite da petroliere o navi da carico secco. L'esperienza accumulata nella progettazione, costruzione e gestione delle prime navi gasiere ci ha permesso di passare alla ricerca dei metodi più redditizi per il trasporto di questi gas.

Moderna nave cisterna per GNL standard (nave di metano) può trasportare 145-155 mila m3 di gas liquefatto, da cui si potranno ottenere, per rigassificazione, circa 89-95 milioni di m3 di gas naturale. Dato che i trasportatori di metano sono ad alta intensità di capitale, i loro tempi di inattività sono inaccettabili. Sono veloci, la velocità di una nave marittima che trasporta gas naturale liquefatto raggiunge i 18-20 nodi, rispetto ai 14 nodi di una petroliera standard.

Inoltre, le operazioni di carico e scarico del GNL non richiedono molto tempo (in media 12-18 ore). In caso di incidente, le navi metaniere dispongono di una struttura a doppio scafo appositamente progettata per prevenire perdite e rotture. Il carico (GNL) viene trasportato a pressione atmosferica e ad una temperatura di -162°C in appositi serbatoi termicamente isolati all'interno dello scafo interno della nave gasiera.

Un sistema di stoccaggio del carico è costituito da un contenitore primario o serbatoio per lo stoccaggio di liquidi, uno strato di isolamento, un contenimento secondario progettato per prevenire perdite e un altro strato di isolamento. Se il serbatoio primario è danneggiato, l'involucro secondario previene le perdite. Tutte le superfici a contatto con il GNL sono realizzate con materiali resistenti a temperature estremamente basse.

Pertanto i materiali tipicamente utilizzati sono l'acciaio inox, l'alluminio o l'Invar (una lega a base di ferro con un contenuto di nichel pari al 36%).

Una caratteristica distintiva delle navi gasiere di tipo Moss, che attualmente costituiscono il 41% della flotta mondiale di metaniere, sono i serbatoi sferici autoportanti, solitamente realizzati in alluminio e fissati allo scafo della nave mediante un polsino lungo l'equatore della nave. cisterna.

Il 57% delle navi cisterna per gas utilizza sistemi di serbatoi a tripla membrana (sistema GazTransport, sistema Technigaz e sistema CS1). I design della membrana utilizzano una membrana molto più sottile supportata dalle pareti dell'alloggiamento. Il sistema GazTransport comprende membrane primarie e secondarie sotto forma di pannelli piani Invar, mentre nel sistema Technigaz la membrana primaria è realizzata in acciaio inossidabile ondulato.

Nel sistema CS1, i pannelli invar del sistema GazTransport, che fungono da membrana primaria, sono abbinati alle membrane Technigaz a tre strati (lamiera di alluminio posta tra due strati di fibra di vetro) come isolamento secondario.

A differenza delle navi GPL (gas di petrolio liquefatto), le navi gasiere non sono dotate di un'unità di liquefazione sul ponte e i loro motori funzionano con gas a letto fluidizzato. Dato che parte del carico (gas naturale liquefatto) integra l'olio combustibile, le navi cisterna per GNL non arrivano al porto di destinazione con la stessa quantità di GNL caricata su di esse presso l'impianto di liquefazione.

Il valore massimo consentito del tasso di evaporazione in un letto fluidizzato è circa lo 0,15% del volume del carico al giorno. Le turbine a vapore vengono utilizzate principalmente come sistema di propulsione sulle navi metaniere. Nonostante la loro bassa efficienza in termini di carburante, le turbine a vapore possono essere facilmente adattate per funzionare con gas a letto fluido.

Un'altra caratteristica unica delle navi cisterna per GNL è che in genere trattengono una piccola parte del loro carico per raffreddare i serbatoi alla temperatura richiesta prima del carico.

La prossima generazione di navi cisterna per GNL è caratterizzata da nuove funzionalità. Nonostante la maggiore capacità di carico (200-250 mila m3), le navi hanno lo stesso pescaggio: oggi, per una nave con una capacità di carico di 140 mila m3, un pescaggio tipico di 12 metri è tipico a causa delle restrizioni applicate nel Canale di Suez e nella maggior parte dei terminali GNL.

Tuttavia, il loro corpo sarà più largo e più lungo. La potenza delle turbine a vapore non consentirà a queste navi più grandi di sviluppare una velocità sufficiente, quindi utilizzeranno un motore diesel a doppia alimentazione gas-olio sviluppato negli anni '80. Inoltre, molte navi metaniere attualmente in ordine saranno dotate di un'unità di rigassificazione a bordo.

L'evaporazione del gas sulle navi metaniere di questo tipo sarà controllata allo stesso modo delle navi che trasportano gas di petrolio liquefatto (GPL), il che eviterà perdite di carico durante il viaggio.

Mercato del trasporto marittimo di gas liquefatto

Il trasporto del GNL prevede il trasporto marittimo dagli impianti di liquefazione del gas ai terminali di rigassificazione. Nel novembre 2007 si contavano 247 navi cisterna per GNL nel mondo con una capacità di carico di oltre 30,8 milioni di m3. Il boom del commercio di GNL ha fatto sì che tutte le navi siano ora completamente occupate, rispetto alla metà degli anni ’80, quando erano 22 le navi inattive.

Inoltre, entro la fine del decennio dovrebbero essere messe in servizio circa 100 navi. L'età media della flotta mondiale di GNL è di circa sette anni. 110 navi hanno un'età pari o inferiore a quattro anni, mentre 35 navi hanno un'età compresa tra cinque e nove anni.

Circa 70 petroliere sono in servizio da 20 anni o più. Tuttavia, hanno ancora una lunga vita utile davanti a loro, poiché le navi cisterna per GNL hanno in genere una durata di servizio di 40 anni a causa delle loro caratteristiche di resistenza alla corrosione. Tra queste figurano fino a 23 navi cisterna (navi piccole e più vecchie che servono il commercio di GNL nel Mediterraneo) che dovranno essere sostituite o notevolmente migliorate nei prossimi tre anni.

Delle 247 navi cisterna attualmente operative, più di 120 servono il Giappone, la Corea del Sud e Taipei cinese, 80 servono l'Europa e le restanti navi servono il Nord America. Negli ultimi anni si è assistito a una crescita fenomenale del numero di navi che servono il commercio in Europa e Nord America, mentre l'Estremo Oriente ha registrato solo un leggero aumento a causa della domanda stagnante in Giappone.

Rigassificazione del gas naturale liquefatto

Dopo che il gas naturale è stato consegnato a destinazione, avviene il processo di rigassificazione, cioè la sua trasformazione dallo stato liquido allo stato gassoso.

La nave cisterna fornisce GNL a speciali terminali di rigassificazione, che consistono in un ormeggio, un rack di scarico, serbatoi di stoccaggio, un sistema di evaporazione, impianti per il trattamento dei gas di evaporazione dai serbatoi e un'unità di misurazione.

All'arrivo al terminale, il GNL viene pompato dalle navi cisterna nei serbatoi di stoccaggio in forma liquefatta, quindi viene convertito allo stato gassoso secondo necessità. La conversione in gas avviene in un sistema di evaporazione che utilizza calore.

In termini di capacità dei terminali di GNL, nonché di volume delle importazioni di GNL, il Giappone è il leader: 246 miliardi di metri cubi all'anno secondo i dati del 2010. Al secondo posto ci sono gli Stati Uniti, con oltre 180 miliardi di metri cubi l'anno (dati 2010).

Pertanto, il compito principale nello sviluppo dei terminali riceventi è principalmente la costruzione di nuove unità in vari paesi. Oggi il 62% della capacità di ricezione proviene dal Giappone, dagli Stati Uniti e dalla Corea del Sud. Insieme a Regno Unito e Spagna, la capacità di accoglienza dei primi 5 paesi è del 74%. Il restante 26% è distribuito tra 23 paesi. Di conseguenza, la costruzione di nuovi terminali aprirà nuovi mercati e aumenterà quelli esistenti per il GNL.

Prospettive di sviluppo dei mercati del GNL nel mondo

Perché l’industria del gas liquefatto si sta sviluppando a un ritmo sempre crescente nel mondo? Innanzitutto, in alcune regioni geografiche, come l’Asia, il trasporto di gas tramite navi cisterna è più redditizio. A una distanza di oltre 2.500 chilometri, il gas liquefatto può già competere nel prezzo con il gas dei gasdotti. Rispetto ai gasdotti, il GNL presenta anche i vantaggi di un’espansione modulare delle forniture e in alcuni casi elimina anche i problemi di attraversamento delle frontiere.

Tuttavia, ci sono anche delle insidie. L’industria del GNL occupa la sua nicchia nelle regioni remote che non dispongono di riserve di gas proprie. La maggior parte dei volumi di GNL vengono contrattualizzati nella fase di progettazione e produzione. L'industria è dominata da un sistema di contratti a lungo termine (da 20 a 25 anni), che richiede un coordinamento sviluppato e complesso di partecipanti alla produzione, esportatori, importatori e trasportatori. Tutto ciò è visto da alcuni analisti come un possibile ostacolo alla crescita del commercio di gas liquefatto.

Nel complesso, affinché il gas liquefatto diventi una fonte di energia più conveniente, il costo delle forniture di GNL deve competere con successo nel prezzo con fonti di carburante alternative. Oggi la situazione è opposta, il che non impedisce lo sviluppo futuro di questo mercato.

Continuazione:

• Parte 3: Valvole a farfalla per temperature criogeniche

Durante la preparazione del materiale, sono stati utilizzati i dati dei seguenti siti:

• lngas.ru/transportation-lng/istoriya-razvitiya-gazovozov.html
• lngas.ru/transportation-lng/morskie-perevozki-spg.html
• innodigest.com/liquefied-natural-gas-LNG-as-alta/?lang=ru
• expert.ru/ural/2016/16/novyij-uchastok-dlya-spg/

La strategia di sviluppo a lungo termine di Gazprom prevede lo sviluppo di nuovi mercati e la diversificazione delle attività. Pertanto, uno degli obiettivi chiave dell’azienda oggi è aumentare la produzione di gas naturale liquefatto (GNL) e la quota di mercato del GNL.

La posizione geografica favorevole della Russia le consente di fornire gas in tutto il mondo. Il mercato in crescita nella regione Asia-Pacifico (APR) sarà un importante consumatore di gas nei prossimi decenni. Due progetti GNL dell'Estremo Oriente consentiranno a Gazprom di rafforzare la propria posizione nella regione Asia-Pacifico: il già operativo Sakhalin-2 e il progetto Vladivostok-LNG, che è in fase di attuazione. L’altro nostro progetto, Baltic LNG, è rivolto ai paesi della regione atlantica.

Nel nostro reportage fotografico vi racconteremo come viene liquefatto il gas e come viene trasportato il GNL.

Il primo e finora unico impianto di liquefazione del gas in Russia (impianto GNL) si trova sulla riva della baia di Aniva, nel sud della regione di Sakhalin. L'impianto ha prodotto il suo primo lotto di GNL nel 2009. Da allora, più di 900 carichi di GNL sono stati inviati in Giappone, Corea del Sud, Cina, Taiwan, Tailandia, India e Kuwait (1 carico standard di GNL = 65mila tonnellate). L’impianto produce ogni anno più di 10 milioni di tonnellate di gas liquefatto e fornisce oltre il 4% delle forniture globali di GNL. Questa quota potrebbe aumentare: nel giugno 2015 Gazprom e Shell hanno firmato un memorandum sull'attuazione del progetto per la costruzione della terza linea tecnologica dell'impianto GNL nel progetto Sakhalin-2.

L'operatore del progetto Sakhalin-2 è Sakhalin Energy, di cui hanno azioni Gazprom (50% più 1 azione), Shell (27,5% meno 1 azione), Mitsui (12,5%) e Mitsubishi (10%). Sakhalin Energy sta sviluppando i giacimenti Piltun-Astokhskoye e Lunskoye nel Mare di Okhotsk. L'impianto GNL riceve gas dal giacimento di Lunskoye.

Dopo aver percorso più di 800 km dal nord dell'isola al sud, il gas arriva all'impianto attraverso questo tubo giallo. Innanzitutto la stazione di misurazione del gas determina la composizione e il volume del gas in ingresso e lo invia alla depurazione. Prima della liquefazione, le materie prime devono essere liberate dalle impurità di polvere, anidride carbonica, mercurio, idrogeno solforato e acqua, che quando il gas viene liquefatto si trasforma in ghiaccio.

Il componente principale del GNL è il metano, che deve contenerne almeno il 92%. Il gas grezzo essiccato e purificato prosegue il suo percorso lungo la linea di produzione e inizia la sua liquefazione. Questo processo è diviso in due fasi: prima il gas viene raffreddato a -50 gradi, poi a -160 gradi Celsius. Dopo la prima fase di raffreddamento avviene la separazione dei componenti pesanti: etano e propano.

Di conseguenza, l'etano e il propano vengono inviati allo stoccaggio in questi due serbatoi (l'etano e il propano saranno necessari nelle ulteriori fasi della liquefazione).

Queste colonne costituiscono il frigorifero principale dell'impianto; è in esse che il gas diventa liquido, raffreddandosi fino a -160 gradi. Il gas viene liquefatto utilizzando una tecnologia sviluppata appositamente per l'impianto. La sua essenza è che il metano viene raffreddato utilizzando un refrigerante precedentemente separato dal gas di alimentazione: etano e propano. Il processo di liquefazione avviene alla normale pressione atmosferica.

Il gas liquefatto viene inviato a due serbatoi, dove viene anche stoccato a pressione atmosferica fino al caricamento su una nave gasiera. L'altezza di queste strutture è di 38 metri, il diametro è di 67 metri, il volume di ciascun serbatoio è di 100mila metri cubi. I serbatoi hanno un design a doppia parete. L'involucro interno è realizzato in acciaio al nichel resistente al freddo, l'involucro esterno è in cemento armato precompresso. Lo spazio di un metro e mezzo tra gli edifici è riempito di perlite (una roccia di origine vulcanica), che mantiene la temperatura richiesta all'interno del corpo della vasca.

L'ingegnere capo dell'impresa, Mikhail Shilikovsky, ci ha fatto visitare l'impianto di GNL. È entrato in azienda nel 2006, ha partecipato al completamento della costruzione dell’impianto e al suo avvio. Attualmente l'impresa gestisce due linee tecnologiche parallele, ciascuna delle quali produce fino a 3,2 mila metri cubi di GNL all'ora. La divisione della produzione consente di ridurre il consumo energetico del processo. Per lo stesso motivo il gas viene raffreddato per fasi.

Un terminale per l'esportazione del petrolio si trova a cinquecento metri dall'impianto GNL. È molto più semplice. Dopotutto, qui il petrolio è essenzialmente in attesa di essere inviato al prossimo acquirente. Il petrolio arriva anche a sud di Sakhalin dal nord dell'isola. Già al terminale viene miscelato con il gas condensato rilasciato durante la preparazione del gas per la liquefazione.

L'"oro nero" è immagazzinato in due di questi serbatoi con un volume di 95,4 mila tonnellate ciascuno. I serbatoi sono dotati di un tetto galleggiante: se li guardassimo dall'alto, vedremmo il volume di petrolio in ciascuno di essi. Sono necessari circa 7 giorni per riempire completamente i serbatoi di olio. Pertanto, il petrolio viene spedito una volta alla settimana (il GNL viene spedito una volta ogni 2-3 giorni).

Tutti i processi di produzione presso l'impianto GNL e il terminale petrolifero sono attentamente monitorati da un pannello di controllo centrale (CCP). Tutti i siti produttivi sono dotati di telecamere e sensori. La CPU è divisa in tre parti: la prima è responsabile dei sistemi di supporto vitale, la seconda controlla i sistemi di sicurezza e la terza monitora i processi di produzione. Il controllo della liquefazione del gas e del suo trasporto grava sulle spalle di tre persone, ognuna delle quali controlla fino a 3 circuiti di controllo ogni minuto durante il proprio turno (dura 12 ore). In questo lavoro, la velocità di reazione e l'esperienza sono importanti.

Una delle persone più esperte qui è il malese Viktor Botin (non sa perché il suo nome e cognome siano così in sintonia con i russi, ma dice che tutti gli fanno questa domanda quando si incontrano). A Sakhalin, Victor forma già da 4 anni giovani specialisti sui simulatori CPU, ma con compiti reali. La formazione di un principiante dura un anno e mezzo, poi l'allenatore segue da vicino il suo lavoro “sul campo” per lo stesso periodo di tempo.

Ma il personale di laboratorio esamina quotidianamente non solo i campioni delle materie prime ricevute nel complesso produttivo e studia la composizione dei lotti spediti di GNL e petrolio, ma controlla anche la qualità dei prodotti petroliferi e dei lubrificanti utilizzati sia sul territorio del complesso produttivo che al di là. In questo fotogramma si vede come il tecnico di laboratorio Albina Garifulina studia la composizione dei lubrificanti che verranno utilizzati sulle piattaforme di perforazione nel Mare di Okhotsk.

E questa non è più ricerca, ma sperimentazione con il GNL. Dall'esterno, il gas liquido è simile alla semplice acqua, ma evapora rapidamente a temperatura ambiente ed è così freddo che è impossibile lavorarci senza guanti speciali. L'essenza di questo esperimento è che qualsiasi organismo vivente si congela al contatto con il GNL. Il crisantemo, calato nella fiaschetta, in soli 2-3 secondi era completamente ricoperto da una crosta di ghiaccio.

Intanto iniziano le spedizioni di GNL. Il porto di Prigorodnoye accetta navi gasiere di varie capacità: da quelle piccole in grado di trasportare 18mila metri cubi di GNL alla volta, a quelle più grandi come la gasiera Ob River, che vedete nella foto, con una capacità di quasi 150mila metri cubi. Il gas liquefatto entra nei serbatoi (come vengono chiamati i serbatoi per il trasporto del GNL sulle navi gasiere) attraverso tubi situati sotto un ormeggio di 800 metri.

Il caricamento del GNL su una nave cisterna di questo tipo richiede 16-18 ore. Il molo è collegato alla nave tramite appositi manicotti detti standers. Ciò può essere facilmente determinato dallo spesso strato di ghiaccio sul metallo, che si forma a causa della differenza di temperatura tra il GNL e l'aria. Nella stagione calda, sul metallo si forma una crosta più impressionante. Foto dall'archivio.

Il GNL è stato spedito, il ghiaccio si è sciolto, le tribune sono state scollegate e puoi metterti in viaggio. La nostra destinazione è il porto sudcoreano di Gwangyang.

Poiché la petroliera è ormeggiata nel porto di Prigorodny sul lato sinistro per caricare il GNL, quattro rimorchiatori aiutano la nave gasiera a lasciare il porto. La trascinano letteralmente con sé finché la cisterna non riesce a girarsi per proseguire da sola. In inverno, i compiti di questi rimorchiatori comprendono anche la rimozione del ghiaccio dagli accessi agli ormeggi.

Le navi cisterna per GNL sono più veloci di altre navi mercantili e ancor più possono dare un vantaggio a qualsiasi nave passeggeri. La velocità massima della nave gasiera "River Ob" è superiore a 19 nodi o circa 36 km orari (la velocità di una petroliera standard è di 14 nodi). La nave può raggiungere la Corea del Sud in poco più di due giorni. Ma, tenendo conto del fitto programma dei terminali di carico e ricevimento del GNL, la velocità e il percorso della nave cisterna vengono adeguati. Il nostro viaggio durerà quasi una settimana e includerà una breve sosta al largo della costa di Sakhalin.

Tale sosta consente di risparmiare carburante ed è già diventata una tradizione per tutti gli equipaggi delle navi gasiere. Mentre eravamo ancorati in attesa del momento giusto per la partenza, la petroliera Grand Mereya aspettava accanto a noi il suo turno per attraccare nel porto di Sakhalin.

E ora vi invitiamo a dare un'occhiata più da vicino alla nave gasiera "River Ob" e al suo equipaggio. Questa foto è stata scattata nell'autunno del 2012, durante il trasporto della prima spedizione mondiale di GNL attraverso la rotta del Mare del Nord.

La pioniera è stata la petroliera Ob River che, accompagnata dalle rompighiaccio 50 Let Pobedy, Rossiya, Vaygach e da due piloti del ghiaccio, ha consegnato un carico di GNL appartenente alla controllata di Gazprom, Gazprom Marketing and Trading. & Trading, o in breve GM&T, dalla Norvegia al Giappone. Il viaggio durò quasi un mese.

Il fiume Ob può essere paragonato nei suoi parametri a un'area residenziale galleggiante. La lunghezza della nave cisterna è di 288 metri, larghezza - 44 metri, pescaggio - 11,2 metri. Quando sei su una nave così gigantesca, anche le onde di due metri sembrano schizzi che, infrangendosi contro la murata, creano disegni bizzarri sull'acqua.

La nave gasiera “River Ob” ha ricevuto il suo nome nell'estate del 2012, dopo la conclusione di un contratto di locazione tra Gazprom Marketing and Trading e la compagnia di navigazione greca Dynagas. Prima di allora, la nave si chiamava Clean Power e fino all'aprile 2013 operava in tutto il mondo per il trasporto di gas (incluse due volte lungo la rotta del Mare del Nord). Successivamente è stata noleggiata da Sakhalin Energy e opererà in Estremo Oriente fino al 2018.

I serbatoi a membrana per il gas liquefatto si trovano a prua della nave e, a differenza dei serbatoi sferici (che abbiamo visto al Grand Mereya), sono nascosti alla vista - sono rivelati solo da tubi con valvole che sporgono sopra il ponte. In totale, sul fiume Ob ci sono quattro serbatoi, con un volume di 25, 39 e due di 43mila metri cubi di gas. Ciascuno di essi è riempito non più del 98,5%. I serbatoi di GNL hanno un involucro in acciaio multistrato, lo spazio tra gli strati è riempito con azoto. Ciò consente di mantenere la temperatura del carburante liquido e inoltre, creando una pressione maggiore negli strati della membrana rispetto al serbatoio stesso, di evitare danni ai serbatoi.

La nave cisterna è inoltre dotata di un sistema di raffreddamento del GNL. Non appena il carico inizia a riscaldarsi, nei serbatoi viene accesa una pompa che pompa il GNL più freddo dal fondo del serbatoio e lo spruzza sugli strati superiori del gas riscaldato. Questo processo di raffreddamento del GNL da parte del GNL stesso consente di ridurre al minimo le perdite di “carburante blu” durante il trasporto al consumatore. Ma funziona solo mentre la nave è in movimento. Il gas riscaldato, che non può più essere raffreddato, esce dal serbatoio attraverso un apposito tubo e viene inviato alla sala macchine, dove viene bruciato al posto del carburante della nave.

La temperatura del GNL e la sua pressione nei serbatoi vengono monitorate quotidianamente dall'ingegnere del gas Ronaldo Ramos. Più volte al giorno rileva le letture dei sensori installati sul ponte.

Un'analisi più approfondita del carico viene effettuata da un computer. Al pannello di controllo, dove sono presenti tutte le informazioni necessarie sul GNL, sono in servizio l'assistente senior del capitano-sostituto Pankaj Puneet e il terzo assistente del capitano Nikolai Budzinsky.

E questa sala macchine è il cuore della petroliera. Su quattro ponti (piani) si trovano motori, generatori diesel, pompe, caldaie e compressori, responsabili non solo del movimento della nave, ma anche di tutti i sistemi vitali. Il lavoro coordinato di tutti questi meccanismi fornisce alla squadra acqua potabile, calore, elettricità e aria fresca.

Queste foto e questi video sono stati ripresi proprio sul fondo della vasca, a quasi 15 metri sott'acqua. Al centro del telaio c'è una turbina. Alimentato dal vapore, compie 4-5mila giri al minuto e fa ruotare l'elica che, a sua volta, mette in moto la nave stessa.

I meccanici, guidati dall'ingegnere capo Manjit Singh, assicurano che tutto sulla nave funzioni come un orologio...

…e il secondo meccanico Ashwani Kumar. Entrambi provengono dall'India, ma secondo le loro stesse stime hanno trascorso gran parte della loro vita in mare.

I loro subordinati, i meccanici, sono responsabili della funzionalità delle apparecchiature nella sala macchine. In caso di guasto, iniziano immediatamente le riparazioni e conducono regolarmente ispezioni tecniche di ciascuna unità.

Tutto ciò che richiede maggiore attenzione viene inviato all'officina riparazioni. Ce n'è uno anche qui. Il terzo meccanico Arnulfo Ole (a sinistra) e il tirocinante Ilya Kuznetsov (a destra) riparano una parte di una delle pompe.

Il cervello della nave è la plancia del capitano. Il capitano Velemir Vasilic ha sentito il richiamo del mare fin dalla prima infanzia: nella sua città natale in Croazia, una famiglia su tre vive con un marinaio. All'età di 18 anni era già andato per mare. Sono passati 21 anni da allora, ha cambiato più di una dozzina di navi: ha lavorato sia su navi mercantili che passeggeri.

Ma anche in vacanza troverà sempre l'occasione di andare per mare, anche su un piccolo yacht. Si riconosce che allora c'è una reale possibilità di godersi il mare. Dopotutto, il capitano ha molte preoccupazioni al lavoro: è responsabile non solo della petroliera, ma anche di ciascun membro dell'equipaggio (ce ne sono 34 sul fiume Ob).

La plancia del capitano di una nave moderna, in termini di presenza di pannelli operativi, strumenti e sensori vari, ricorda la cabina di pilotaggio di un aereo di linea, anche i volanti sono simili. Nella foto, il marinaio Aldrin Galang attende il comando del capitano prima di prendere il timone.

La nave gasiera è dotata di radar che consentono di indicare con precisione il tipo di nave nelle vicinanze, il suo nome e numero dell'equipaggio, sistemi di navigazione e sensori GPS che determinano automaticamente la posizione del fiume Ob, mappe elettroniche che segnano i punti di passaggio delle la nave e tracciare la sua prossima rotta, e bussole elettroniche. I marinai esperti, tuttavia, insegnano ai giovani a non dipendere dall'elettronica e di tanto in tanto danno il compito di determinare la posizione della nave in base alle stelle o al sole. Nella foto sono il terzo ufficiale Roger Dias e il secondo ufficiale Muhammad Imran Hanif.

Il progresso tecnico non è ancora riuscito a sostituire le mappe cartacee, sulle quali ogni ora viene segnata la posizione della petroliera con una semplice matita e un righello, e il giornale di bordo, anch’esso compilato a mano.

Quindi è tempo di continuare il nostro viaggio. Il “Fiume Ob” viene tolto dall'ancora del peso di 14 tonnellate. La catena dell'ancora, lunga quasi 400 metri, viene sollevata da apposite macchine. Diversi membri del team lo stanno monitorando.

Tutto su tutto: non più di 15 minuti. Quanto tempo richiederebbe questo processo se l'ancora venisse sollevata manualmente, il comando non si impegna a calcolare.

I marinai esperti affermano che la vita moderna sulle navi è molto diversa da quella di 20 anni fa. Ora la disciplina e un programma rigoroso sono in prima linea. Dal momento del varo è stata organizzata una guardia 24 ore su 24 sulla plancia del capitano. Tre gruppi di due persone ogni giorno, otto ore al giorno (con pause, ovviamente), vigilano sulla plancia di comando. Gli ufficiali di turno monitorano la rotta della nave gasiera e la situazione generale, sia a bordo della nave stessa che all'esterno della stessa. Abbiamo anche effettuato uno degli orologi sotto la stretta supervisione di Roger Diaz e Nikolai Budzinsky.

I meccanici hanno un lavoro diverso in questo momento: non solo monitorano l'attrezzatura nella sala macchine, ma mantengono anche funzionanti le attrezzature di riserva e di emergenza. Ad esempio, cambiare l'olio in una scialuppa di salvataggio. Ce ne sono due sul fiume Ob in caso di evacuazione di emergenza, ciascuno è progettato per 44 persone ed è già rifornito della necessaria scorta di acqua, cibo e medicine.

I marinai stanno lavando il ponte in questo momento...

...e pulire i locali: la pulizia sulla nave non è meno importante della disciplina.

Gli allarmi di allenamento quasi giornalieri aggiungono varietà al lavoro di routine. Vi prende parte l'intero equipaggio, mettendo da parte per un po' i propri compiti principali. Durante la settimana della nostra permanenza sulla nave cisterna, abbiamo osservato tre esercitazioni. Inizialmente, la squadra ha fatto del suo meglio per spegnere un incendio immaginario nell'inceneritore.

Poi ha soccorso un'ipotetica vittima caduta da una grande altezza. In questa inquadratura si vede una “persona” che è stata quasi salvata: è stata consegnata all'équipe medica, che sta trasportando la vittima all'ospedale. Il ruolo di tutti nelle esercitazioni è quasi documentato. L'équipe medica in tale formazione è guidata dal cuoco Ceazar Cruz Campana (al centro) e dai suoi assistenti Maximo Respecia (a sinistra) e Reygerield Alagos (a destra).

La terza sessione di addestramento, alla ricerca di una finta bomba, è stata più simile a una ricerca. Il processo è stato guidato dal compagno senior Grewal Gianni (terzo da sinistra). L'intero equipaggio della nave fu diviso in squadre, ciascuna delle quali ricevette delle carte con l'elenco dei luoghi necessari per l'ispezione...

...e ho iniziato a cercare una grande scatola verde con la parola "Bomba" scritta sopra. Naturalmente, per la velocità.

Il lavoro è lavoro e il pranzo è nei tempi previsti. Il filippino Cesar Cruz Campana è responsabile di tre pasti al giorno, lo avete già visto nella foto prima. La formazione culinaria professionale e oltre 20 anni di esperienza sulle navi gli permettono di svolgere il suo lavoro in modo rapido e giocoso. Ammette che durante questo periodo ha viaggiato in tutto il mondo, tranne la Scandinavia e l'Alaska, e ha studiato a fondo le abitudini alimentari di ogni popolo.

Non tutti possono far fronte al compito di nutrire una squadra così internazionale. Per accontentare tutti, prepara piatti indiani, malesi e continentali per colazione, pranzo e cena. Maximo e Reigerield lo aiutano in questo.

I membri dell’equipaggio spesso vengono a visitare la cambusa (così chiamano la cucina nel gergo della nave). A volte, mancando casa, cucinano da soli la cucina nazionale. Cucinano non solo per se stessi, ma trattano anche l'intero equipaggio. In questa occasione, hanno contribuito collettivamente a finire il dessert indiano laddu preparato da Pankach (a sinistra). Mentre il cuoco Caesar finiva di preparare i piatti principali della cena, Roger (il secondo da sinistra) e Muhammad (il secondo da destra) aiutavano un collega a preparare delle palline di pasta dolce.

I marinai russi introducono i loro colleghi stranieri alla loro cultura attraverso la musica. Il terzo ufficiale Sergei Solnov suona musica con motivi nativi russi alla chitarra prima di cena.

È incoraggiato trascorrere del tempo libero insieme sulla nave: gli ufficiali prestano servizio per tre mesi alla volta, i privati ​​- per quasi un anno. Durante questo periodo, tutti i membri dell'equipaggio sono diventati non solo colleghi, ma amici l'uno dell'altro. Nei fine settimana (qui è domenica: i compiti di tutti non vengono cancellati, ma si cerca di dare meno compiti alla troupe) organizza proiezioni di film congiunte, gare di karaoke o gare a squadre di videogiochi.

Ma qui il tempo libero è molto richiesto: in mare aperto il tennis da tavolo è considerato lo sport di squadra più attivo. Presso la palestra locale la crew organizza veri e propri tornei di ping pong.

Nel frattempo, il paesaggio già familiare cominciò a cambiare e la terra apparve all'orizzonte. Ci stiamo avvicinando alle coste della Corea del Sud.

Qui termina il trasporto del GNL. Al terminale di rigassificazione il gas liquefatto ritorna allo stato gassoso e viene inviato ai consumatori sudcoreani.

E il fiume Ob, dopo che i serbatoi sono completamente vuoti, ritorna a Sakhalin per il prossimo lotto di GNL. Spesso si sa in quale paese asiatico si dirigerà la nave gasiera immediatamente prima che la nave inizi a essere caricata con gas russo.

Il nostro viaggio con il gas è terminato e la componente GNL dell’attività di Gazprom, come un’enorme nave cisterna di gas, sta attivamente riprendendo velocità di crociera. Auguriamo a questa grande “nave” un lungo viaggio.

P.S. Le riprese foto e video sono state effettuate nel rispetto di tutte le prescrizioni di sicurezza. Vorremmo esprimere la nostra gratitudine ai dipendenti di Gazprom Marketing and Trading e Sakhalin Energy per il loro aiuto nell'organizzazione delle riprese.

L’efficienza del trasporto marittimo del GNL russo può essere notevolmente aumentata attraverso l’uso degli ultimi sviluppi tecnologici.

L'ingresso della Russia nel mercato globale del GNL ha coinciso con l'avvento di tecnologie migliorate per il trasporto marittimo del gas liquefatto. Sono entrate in servizio le prime navi gasiere e i terminali di ricezione di nuova generazione, che possono ridurre significativamente i costi di trasporto del GNL. Gazprom ha un'opportunità unica per creare il proprio sistema di trasporto di gas liquefatto utilizzando gli ultimi risultati in questo settore e ottenere vantaggi rispetto ai concorrenti che richiederanno molto tempo per la riattrezzatura tecnica.

Prendi in considerazione le tendenze avanzate

Il lancio del primo impianto GNL russo a Sakhalin, i preparativi per la costruzione di un impianto di produzione ancora più grande basato sul giacimento di Shtokman e lo sviluppo di un progetto per un impianto GNL a Yamal includono il trasporto marittimo di gas liquefatto nell'elenco delle tecnologie critiche per il nostro Paese. Ciò rende importante analizzare le ultime tendenze nello sviluppo del trasporto marittimo di GNL, in modo che non solo le tecnologie esistenti ma anche quelle promettenti siano incorporate nello sviluppo di progetti nazionali.
Tra i progetti realizzati negli ultimi anni si possono evidenziare i seguenti ambiti volti ad aumentare l’efficienza del trasporto marittimo di GNL:
1. Aumentare la capacità delle navi metaniere;
2. Aumentare la quota di navi dotate di serbatoi a membrana;
3. Utilizzo dei motori diesel come centrale elettrica marina;
4. Emersione di terminali GNL in acque profonde.

Aumentare la capacità delle navi cisterna per il GNL

Per più di 30 anni la capacità massima delle navi metaniere non ha superato i 140-145mila metri cubi. m, che equivale ad una capacità di carico di 60 mila tonnellate di GNL. Nel dicembre 2008 è stata messa in servizio la nave metaniera Mozah (Fig. 1), del tipo Q-Max, capofila di una serie di 14 navi con una capacità di 266mila metri cubi. M. Rispetto alle più grandi navi esistenti, la sua capacità è maggiore dell'80%. Contemporaneamente alla costruzione delle navi cisterna del tipo Q-Max, sono stati impartiti ordini ai cantieri navali sudcoreani per la costruzione della 31a nave del tipo Q-Flex, con una capacità di 210-216 mila metri cubi. m, che è quasi il 50% in più rispetto alle navi esistenti.
Secondo le informazioni di Samsung Heavy Industries, nel cui cantiere navale Mozah è stato costruito, nel prossimo futuro la capacità delle navi cisterna per GNL non supererà i 300mila metri cubi. m, che è dovuto alle difficoltà tecnologiche della loro costruzione. Tuttavia, l'aumento della capacità delle navi di tipo Q-Max e Q-Flex è stato ottenuto solo aumentando la lunghezza e la larghezza dello scafo, pur mantenendo il pescaggio standard di 12 metri per le navi cisterna di GNL di grandi dimensioni, che è determinato dalla profondità nei terminali esistenti. Nel prossimo decennio sarà possibile far funzionare navi gasiere con un pescaggio di 20-25 m, che aumenterà la capacità a 350mila metri cubi. me migliorare le prestazioni di guida migliorando i contorni idrodinamici dello scafo. Ciò ridurrà anche i costi di costruzione, poiché è possibile costruire navi cisterna più grandi senza aumentare le dimensioni delle banchine e degli scali di alaggio.
Quando si organizzano le esportazioni di GNL dalla Russia, è necessario valutare la possibilità di utilizzare navi di maggiore capacità. Costruzione di navi con una capacità di 250-350 mila metri cubi. m ridurrà i costi unitari del trasporto del gas russo e otterrà un vantaggio competitivo sui mercati esteri.

U aumentando la quota di navi cisterna a membrana

Attualmente, sulle navi cisterna per GNL vengono utilizzati due tipi principali di serbatoi di carico (serbatoi in cui viene trasportato il GNL): sferici con inserto (sistema Kvaerner-Moss) e con membrana prismatica incorporata (sistema Gas Transport - Technigas). I serbatoi sferici inseribili hanno uno spessore di 30-70 mm (cintura equatoriale - 200 mm) e sono realizzati in leghe di alluminio. Vengono installati (“nested”) nello scafo della cisterna senza collegamento alle strutture dello scafo, appoggiandosi sul fondo della nave tramite appositi cilindri di sostegno. I serbatoi a membrana prismatica hanno una forma quasi rettangolare. Le membrane sono costituite da un sottile foglio (0,5-1,2 mm) di acciaio legato o Invar (lega ferro-nichel) e costituiscono solo un guscio nel quale viene caricato il gas liquefatto. Tutti i carichi statici e dinamici vengono trasferiti attraverso lo strato di isolamento termico allo scafo della nave. La sicurezza richiede la presenza di una membrana principale e secondaria, garantendo la sicurezza del GNL in caso di danni a quella principale, nonché di un doppio strato di isolamento termico - tra le membrane e tra la membrana secondaria e lo scafo della nave.
Con una capacità della cisterna fino a 130mila metri cubi. metri, l'uso di serbatoi sferici è più efficace dei serbatoi a membrana, nell'intervallo 130-165 mila metri cubi. m, le loro caratteristiche tecniche ed economiche sono pressoché uguali; con un ulteriore aumento della capacità diventa preferibile l'utilizzo di serbatoi a membrana.
I serbatoi a membrana pesano circa la metà dei serbatoi sferici; la loro forma consente di utilizzare lo spazio dello scafo della nave con la massima efficienza. Per questo motivo, le navi cisterna a membrana hanno dimensioni e dislocamento inferiori per unità di capacità di carico. Sono più economici da costruire e più economici da gestire, in particolare grazie alle minori tasse portuali e per il passaggio attraverso i canali di Suez e Panama.
Attualmente esiste un numero approssimativamente uguale di navi cisterna con serbatoi sferici e a membrana. Grazie all'aumento della capacità, nel prossimo futuro predomineranno le navi cisterna a membrana; la loro quota di navi in ​​costruzione e di cui si prevede la costruzione sarà di circa l'80%.
In relazione alle condizioni russe, una caratteristica importante delle navi è la capacità di operare nei mari artici. Secondo gli esperti, i carichi di compressione e d'urto che si verificano durante l'attraversamento dei campi di ghiaccio sono pericolosi per le navi cisterna a membrana, il che rende rischioso il loro funzionamento in condizioni di ghiaccio difficili. I produttori di navi cisterna a membrana sostengono il contrario, citando calcoli secondo cui le membrane, soprattutto quelle ondulate, hanno un'elevata flessibilità deformativa, che ne impedisce la rottura anche con danni significativi alle strutture dello scafo. Tuttavia non è possibile garantire che la membrana non venga perforata da elementi di queste stesse strutture. Inoltre, una nave con serbatoi deformati, anche se rimangono sigillati, non può essere autorizzata a ulteriori operazioni e la sostituzione di parte delle membrane richiede riparazioni lunghe e costose. Pertanto, i progetti di navi cisterna per GNL di ghiaccio prevedono l'uso di serbatoi sferici inseriti, la cui parte inferiore si trova a una distanza considerevole dalla linea di galleggiamento e dalla parte sottomarina del lato.
È necessario considerare la possibilità di costruire navi cisterna a membrana per l'esportazione di GNL dalla penisola di Kola (Teriberka). Per l'impianto GNL di Yamal, a quanto pare, possono essere utilizzate solo navi con serbatoi sferici.

Applicazione di motori diesel e unità di liquefazione del gas di bordo

Una caratteristica delle nuove navi del progetto è l'uso di unità diesel e diesel-elettriche come motori principali, che sono più compatti ed economici delle turbine a vapore. Ciò ha permesso di ridurre significativamente il consumo di carburante e ridurre le dimensioni della sala macchine. Fino a poco tempo fa, le navi cisterna per GNL erano dotate esclusivamente di turbine a vapore in grado di utilizzare il gas naturale evaporato dai serbatoi. Bruciando il gas evaporato nelle caldaie a vapore, le navi cisterna per GNL a turbina coprono fino al 70% della domanda di carburante.
Su molte navi, comprese le tipologie Q-Max e Q-Flex, il problema dell'evaporazione del GNL viene risolto installando a bordo un impianto di liquefazione del gas. Il gas evaporato viene nuovamente liquefatto e restituito ai serbatoi. Un'installazione a bordo per la riliquefazione del gas aumenta significativamente il costo di una nave cisterna per GNL, ma su linee di notevole lunghezza il suo utilizzo è considerato giustificato.
In futuro, il problema potrà essere risolto riducendo l’evaporazione. Se per le navi costruite negli anni '80, le perdite dovute all'evaporazione del GNL ammontavano allo 0,2-0,35% del volume di carico al giorno, sulle navi moderne questa cifra è circa la metà: 0,1-0,15%. Si può prevedere che nel prossimo decennio il livello delle perdite dovute all'evaporazione si ridurrà di un'altra metà.
Si può presumere che in condizioni di navigazione su ghiaccio di una nave cisterna GNL dotata di motore diesel, sia necessaria la presenza di un'unità di liquefazione del gas a bordo, anche con un livello ridotto di volatilità. Quando si naviga in condizioni di ghiaccio, tutta la potenza del sistema di propulsione verrà utilizzata solo per una parte del percorso, e in questo caso il volume di gas evaporato dai serbatoi supererà la capacità di utilizzo dei motori.
Le nuove navi cisterna per GNL devono essere dotate di motori diesel. La presenza di un'unità di liquefazione del gas a bordo sarà molto probabilmente consigliabile sia quando si opera sulle rotte più lunghe, ad esempio verso la costa orientale degli Stati Uniti, sia quando si effettuano voli navetta dalla penisola di Yamal.

Emersione di terminali GNL in acque profonde

Il primo terminale offshore di ricezione e rigassificazione di GNL al mondo, Gulf Gateway, è entrato in funzione nel 2005, diventando anche il primo terminale costruito negli Stati Uniti negli ultimi 20 anni. I terminali offshore sono ubicati su strutture galleggianti o isole artificiali, a notevole distanza dalla costa, spesso al di fuori delle acque territoriali (i cosiddetti terminali offshore). Ciò consente di ridurre i tempi di costruzione, nonché di garantire che i terminali siano situati a distanza di sicurezza dalle strutture a terra. Si può prevedere che la creazione di terminali offshore nel prossimo decennio amplierà in modo significativo le capacità di importazione di GNL del Nord America. Negli USA ci sono cinque terminal e ci sono progetti di costruzione per altri circa 40, di cui 1/3 sono terminal stradali.
I terminali offshore possono ospitare navi con un pescaggio significativo. I terminali in acque profonde, ad esempio Gulf Gateway, non hanno alcuna restrizione sul pescaggio delle navi, altri progetti prevedono un pescaggio fino a 21-25 m, ad esempio il progetto del terminale BroadWater. Si propone che il terminal sia situato a 150 km a nord-est di New York, nel Long Island Sound, protetto dalle onde. Il terminale sarà costituito da una piccola piattaforma frame-pile installata a una profondità di 27 metri e da un'unità galleggiante di stoccaggio e rigassificazione (FSRU), lunga 370 metri e larga 61 metri, che fungerà contemporaneamente da attracco per le navi cisterna GNL con pescaggio a 25 metri (Fig. 2 e 3). I progetti di alcuni terminali costieri prevedono anche la lavorazione di navi con pescaggio maggiorato e capacità di 250-350mila metri cubi. M.
Anche se non tutti i progetti di nuovi terminali verranno realizzati, nel prossimo futuro la maggior parte del GNL verrà importato in America attraverso terminali in grado di gestire navi cisterna GNL con un pescaggio superiore a 20 m. ruolo in Europa occidentale e in Giappone.
La costruzione di terminali marittimi a Teriberka in grado di accogliere navi con un pescaggio fino a 25 m ci consentirà di ottenere un vantaggio competitivo nell’esportazione di GNL verso il Nord America e, in futuro, verso l’Europa. Se il progetto dell’impianto GNL venisse realizzato a Yamal, le acque poco profonde del Mar di Kara al largo della penisola precluderebbero l’utilizzo di navi con un pescaggio superiore a 10-12 metri.

conclusioni

L'ordine immediato di 45 navi cisterna per GNL ultra-grandi dei tipi Q-Max e Q-Flex ha cambiato le idee prevalenti sull'efficienza del trasporto marittimo di GNL. Secondo il cliente di queste navi, la Qatar Gas Transport Company, l'aumento della capacità unitaria delle navi cisterna, nonché una serie di miglioramenti tecnici, ridurranno i costi di trasporto del GNL del 40%. Il costo di costruzione delle navi, per unità di capacità di carico, è inferiore del 25%. Queste navi non hanno ancora implementato l'intera gamma di soluzioni tecniche promettenti, in particolare un maggiore pescaggio e un migliore isolamento termico dei serbatoi.
Come sarà la nave cisterna “ideale” per il GNL del prossimo futuro? Si tratterà di una nave con una capacità di 250-350 mila metri cubi. m di GNL e un pescaggio di oltre 20 m. I serbatoi a membrana con isolamento termico migliorato ridurranno l'evaporazione allo 0,05-0,08% del volume di GNL trasportato al giorno e un'unità di liquefazione del gas a bordo eliminerà quasi completamente le perdite di carico. La centrale diesel fornirà una velocità di circa 20 nodi (37 km/h). La costruzione di navi ancora più grandi, dotate di una gamma completa di soluzioni tecniche avanzate, ridurrà i costi di trasporto del GNL della metà rispetto al livello esistente e il costo di costruzione delle navi di 1/3.

La riduzione del costo del trasporto marittimo di GNL avrà le seguenti conseguenze:

1. Il GNL riceverà ulteriori vantaggi rispetto al gas “pipe”. La distanza alla quale il GNL è più efficace di un gasdotto sarà ridotta di un altro 30-40%, da 2500-3000 km a 1500-2000 km, e per le condotte sottomarine - a 750-1000 km.
2. Le distanze per il trasporto marittimo del GNL aumenteranno e gli schemi logistici diventeranno più complessi e variegati.
3. I consumatori avranno l’opportunità di diversificare le fonti di GNL, il che aumenterà la concorrenza in questo mercato.

Questo sarà un passo significativo verso la formazione di un unico mercato globale del gas, invece dei due mercati locali del GNL esistenti: Asia-Pacifico e Atlantico. Un ulteriore impulso verrà dato dalla modernizzazione del Canale di Panama, la cui conclusione è prevista entro il 2014-2015. L’aumento delle dimensioni delle camere delle chiuse nel canale da 305x33,5 m a 420x60 m consentirà alle navi cisterna di GNL più grandi di muoversi liberamente tra i due oceani.
La crescente concorrenza impone alla Russia di sfruttare al massimo le tecnologie più recenti. Il costo di un errore in questa materia sarà estremamente alto. Le navi cisterna per GNL, a causa del loro costo elevato, sono in funzione da 40 anni o più. Incorporando soluzioni tecniche obsolete nei sistemi di trasporto, Gazprom minerà la sua posizione nella lotta competitiva nel mercato del GNL per i decenni a venire. Al contrario, assicurando il trasporto tra il terminal di acque profonde di Teriberka e i terminali offshore negli Stati Uniti utilizzando navi di grande tonnellaggio e pescaggio maggiore, l’azienda russa supererà i suoi concorrenti del Golfo Persico in termini di efficienza di consegna.

L’impianto GNL di Yamal non sarà in grado di utilizzare le navi cisterna GNL più efficienti a causa delle acque poco profonde e delle condizioni del ghiaccio. La soluzione migliore sarà probabilmente un sistema di trasporto feeder, con trasbordo di GNL attraverso Teriberka.
Le prospettive di un uso diffuso del trasporto marittimo per le esportazioni di gas pongono all'ordine del giorno la questione dell'organizzazione della costruzione di navi cisterna per GNL in Russia, o almeno della partecipazione delle imprese russe alla loro costruzione. Attualmente, nessuna delle imprese di costruzione navale nazionali dispone di progetti, tecnologie ed esperienza nella costruzione di tali navi. Inoltre, in Russia non esiste un solo cantiere navale in grado di costruire navi di grande tonnellaggio. Una svolta in questa direzione potrebbe essere l'acquisizione da parte di un gruppo di investitori russi di parte degli asset della società Aker Yards, che possiede tecnologie per la costruzione di navi cisterna per GNL, comprese quelle della classe ghiaccio, nonché cantieri navali in Germania e Ucraina in grado di costruire navi di grande tonnellaggio.