Technologie budowy i eksploatacja terminali LNG cz.2

Stanisław Trzoptel.kom. +48 605 090 519

e-mail :stanislaw.trzop@op.plST-Energy Consulting

19-20 LISTOPAD 2011

Technologie budowy i eksploatacja terminali

LNG cz.2

WYKŁAD I

• 1. Pojęcia podstawowe• 1.1. Co to jest skroplony gaz ziemny ( LNG)?• 1.2. Typowy skład gazu ziemnego.• 1.3. Niepożądane zjawiska wtórne zachodzące w transporcie i

magazynowaniu LNG.• 1.4. Charakterystyka terminali odbiorczych• 1.5. Przyczynek do nowych technologii transportu i magazynowania gazu. • 1.6. Determinanty wyboru miejsca pod budowę terminala• 2.0.Łancuch dostaw LNG• 3.0.Terminale LNG• 4. Terminal rozładunkowy LNG• 5.Schemat technologiczny rozładunku LNG

WYKŁAD c.d.

• 6.0. ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG• 6.1. OBROTNICA• 6.2.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW• 6.3. ZBIORNIK LNG• 6.4.OPEN RACK SEAWATER VAPORIZER • 6.5. REGAZYFIKATORY TYPU SCV • 6.6. SCHEMAT DYIAANIA REGAZYFIKATORA TYPU SCV• 6.7. RAMIONA WYŁADOWCZE• 7.0.PRZYKŁAD TERMINALA IMPORTOWEGO• 8. WARIANTOWE LOKALIZACJE TERMINALA LNG W RP• 9.0.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW

•

1.Pojęcia podstawowe.

• 1.1. Co to jest skroplony gaz ziemny ( LNG)?• 1.2. Typowy skład gazu ziemnego.• 1.3. Niepożądane zjawiska wtórne zachodzące

w transporcie i magazynowaniu LNG.• 1.4. Charakterystyka terminali odbiorczych• 1.5. Przyczynek do nowych technologii

transportu i magazynowania gazu. • 1.6. Formuły kontraktowe dostaw

1.1. Co to jest skroplony gaz ziemny ( LNG)?

• LNG jest skroploną formą gazu naturalnego powstałą w procesie oziębiana pod ciśnieniem atmosferycznym do temp. ( w zależności od składu gazu) od -161°C do - 163°C

• Norma EN 1160 definiuje LNG jako bezbarwny płyn w stanie ciekłym, złożony głównie z metanu (min. 75%),mogący zawierać niewielkie ilości etanu, propanu,azotu i innych składników występujących zwykle w gazie ziemnym.

• Zmiana temperatury związana z ciśnieniem ok.. 1,25 10-4 °C/Pa• LNG jest cieczą bezbarwną o gęstości zależnej od składu wynosi

od 430 kg/m3 do 470kg/m3 (nawet 520) / Light and Heavy LNG/. Pomiar gęstości wg ISO 6578

• Masa cząsteczkowa LNG wynosi: 16,4-19,0 (kg/mol)

1.1. c.d.

1.2.Typowy skład gazu ziemnego

1.2. c.d.

WARSZTATY Stanisław Trzop 8

1.3.Zjawiska zachodzące w transporcie i magazynowaniu LNG.

• BOIL OFF- ilość gazu powstająca z LNG w trakcie jego magazynowania w wyniku zachodzącego parowania powodowanego przeciekami cieplnymi.

• Explosion-Wybuch gazu – reakcja gwałtownego spalania mieszaniny gazu z powietrzem. Towarzyszy temu zjawisku fala uderzeniowa I wysoka temperatura

• Rapid Phase Transitions: Nagłe przechodzenie LNG z fazy skroplonej w gazową w wyniku parowania, szczególnie przy rozlaniu I zetknięciu się z wodą. Ilość rozlanego LNG powiększa swoją objętość w formie gazowej o około 600 razy z równoczesnym uwolnieniem dużej ilości energii

WARSZTATY Stanisław Trzop 10

1.3.Zjawiska zachodzące w transporcie i magazynowaniu LNG c.d.

• Parowanie na skutek dopływu ciepła (Boil-off)• Parowanie przez rozprężenie (Flash)• Wyciek LNG (Spillage)• Rozprzestrzenianie się chmury gazowej (Dispersion of gas clouds)• Przerzucanie cieczy w zbiorniku (Rollover) • Eksplozja par-BLEVE oraz RPT

1.4. Charakterystyka terminali odbiorczych

• Receiving Terminal-Nadbrzeżny lub morski terminal importowy /odbiorczy / LNG wraz z instalacją rozładowczą, zbiornikami magazynowymi, instalacjami regazyfikacji i wysyłki gazu do rurociągu wysyłkowego.

• Wielkość techniczna rozładunku- the Technical Unloding Capacity (TUC)-jest to wielkość rozładunku w określonym czasie zgodnie z założonymi parametrami (wielkość statku, ilość ramion rozładowczych, wydajność pomp)

• Całkowita wielkość magazynowa-the Total Operating Storage Volume (TOSV)- jest to suma zapasów w każdym zbiorniku określana różnicą pomiędzy dopuszczalną maksymalną a minimalną ilością LNG w zbiorniku. Regazyfikowany LNG znajdujący się w zbiorniku nie jest wliczany do tej wielkości.Wielkość Wysyłkowa – the Send-Out (SOC)- oznacza wielkość instalacji używanych w procesie odparowania zgodnie z procedurą użytkowania przyjętą przez Operatora.

WARSZTATY Stanisław Trzop 12

• Peak shaving LNG Facility - Instalacje do magazynowania LNG oraz jego regazyfikacji – przeznaczona do zaspokajania w gaz w okresach szczytowych jego poboru

• Wielkość techniczna rozładunku- the Technical Unloding Capacity (TUC)-jest to wielkość rozładunku w określonym czasie zgodnie z założonymi parametrami (wielkość statku, ilość ramion rozładowczych, wydajność pomp)

• Całkowita wielkość magazynowa-the Total Operating Storage Volume (TOSV)- jest to suma zapasów w każdym zbiorniku określana różnicą pomiędzy dopuszczalną maksymalną a minimalną ilością LNG w zbiorniku. Regazyfikowany LNG znajdujący się w zbiorniku nie jest wliczany do tej wielkości.

• High Pressure Pump HPP–Pomp wysokiego ciśnienia• LP LNG pump-niskociśnieniowa pompa LNG

WARSZTATY Stanisław Trzop, 13

1.5. PRZYCZYNEK DO NOWEJ TECHNOLOGII MAGAZYNOWANIA I TRANSPORTU GAZU ZIEMNEGO W POSTACI LNG

• Rozwój cywilizacji jest limitowany pokryciem zapotrzebowania na źródła energii• Gaz ziemny pokrywa obecnie 22% potrzeb• W nadchodzących dekadach gaz będzie odgrywał dominującą rolę• Złoża gazu są rozmieszczone na poszczególnych kontynentach nierównomiernie• Istniejące złoża są wyczerpywane• Nowoodkryte są w rejonach trudnodostępnych, daleko od rejonów konsumpcji więc

budowa gazociągów jest nieopłacalna

WARSZTATY Stanisław Trzop 14

• Transport gazociągami uznawany za najbardziej ekonomiczny posiada złożoność i ograniczenia

• Efektywność przesyłu gazu rurociągami przestaje być konkurencyjna– z LNG – powyżej 2500 km (transport morski)– z CNG – do 1000 km (transport morski)

Dotyczy to podmorskich złóż gazu zlokalizowanych z dala od kontynentu lun złóż marginalnych

• LNG – skroplony gaz ziemny jest paliwem ekologicznym• LNG wykorzystuje się w miejscach gdzie brak infrastruktury gazowej lub jej

budowa jest nieopłacalna• LNG - paliwo do zasilania turbin gazowych w elektrowniach• LNG – paliwo do zasilania środków transportu (samochodów, samolotów,

helikopterów, pociągów)• LNG – pokrywanie zapotrzebowań szczytowych

LNG kluczowe kwestie

1.6.Determinanty techniczne projektu LNG

1.Wybór lokalizacji jest elementem krytycznym projektu i wymaga:• Wykonania studium morskiego i studium statków• Analizy geograficznej położenia z uwzględnieniem wpływu na strefy sąsiednie mające wpływ na inwestycję• Oceny oddziaływań transgranicznych • Analizy , geologicznej, geotechnicznej, sejsmicznej i środowiskowej .

2.Procedury środowiskowe• Wszechstronna analiza bezpieczeństwa• Analiza wpływu na środowisko

3.Optymalizacja podstawowego wyposażenia terminalu regazyfikacji LNG• Wielkość urządzeń do rozładunku statków, ramiona wyładowcze,• Typ i wielkość zbiorników LNG • Typ regazyfikatorów• Gospodarka odparowanym gazem• Orurowanie,• SIL

Ustalenie wymagań prawnych w szczególności pozwoleń związanych z projektowaniem i budowa terminala

Wynegocjowanie umów: EPC, zakupu LNG, sprzedaży LNG lub sprzedaży mocy przeładunkowych terminala

Zapewnienie ich wykonalności od strony prawnej (zabezpieczenia wykonania oraz zapewnienie zgodności z prawem)

Usuniecie przeszkód natury prawnej dla realizacji projektu LNG – pomoc przy zmianach legislacyjnych

Zapewnienie tytułów prawnych do gruntów, terenów nadmorskich i obszarów morskich

Projektowanie i konstrukcja standardowego terminalu regazyfikacyjnego zazwyczaj kosztuje około 400-500 mln USD

Czynniki komercyjne mają znaczenie przy:

uzyskaniu zwrotu z inwestycji i tworzeniu wartości,

ocenie, alokacji i ograniczaniu ryzyka i zobowiązań,

opracowywaniu projektu w sposób umożliwiający pozyskanie finansowania,

zapewnianiu użytkowania terminala,

Pozwolenie na budowę a pozwolenie na użytkowanie

WARSZTATY Stanisław Trzop, 19

Przykład błędnej lokalizacji terminala

Przykład błędnej lokalizacji terminali

WARSZTATY Stanisław Trzop 20

2.0.ŁAŃCUCH DOSTAW LNG

• Wydobycie i obróbka gazu surowego przydatnego do produkcji LNG• magazynowanie wyprodukowanego LNG w procesie skroplenia, transport

do terminalu wysyłkowego i załadunek na statek LNG • transport morski• wyładunek w terminalu importowym do zbiorników magazynowania LNG • pobór ze zbiorników do regazyfikacji i przesłanie odparowanego gazu do

odbiorcy

Determinanty powodzenia projektu LNG

$ 1-2bn

$ 1-2bn $ 0.6-1bn

$ 0.4 - 0.6bn

WARSZTATY Stanisław Trzop 22

ANALIZA EKONOMICZNA • Regazyfikacja w terminalu odbiorczym to część

łańcucha wartości LNG, należy jednak zwrócić uwagę na cały system:

• NNależy zwrócić uwagę na cały system łańcucha wartości LNG.ależy zwrócić uwagę na cały system łańcucha wartości LNG.• Cena i warunki importu Cena i warunki importu LNG LNG do Polski powinny być wystarczająco do Polski powinny być wystarczająco

atrakcyjne aby:atrakcyjne aby:(1)(1) pokryć wszystkie koszty i ryzyka w łańcuchu wartościpokryć wszystkie koszty i ryzyka w łańcuchu wartości, , (2)(2) uzyskać zwrot z inwestycji dla każdego ogniwa łańcucha wartościuzyskać zwrot z inwestycji dla każdego ogniwa łańcucha wartości(3)(3) zaoferować atrakcyjną cenę netto dla producenta gazuzaoferować atrakcyjną cenę netto dla producenta gazu

Biznes Biznes LNG LNG to długoterminowe zobowiązanie dlategoto długoterminowe zobowiązanie dlategowymaga kontraktu odbiorczego do 25 lat, co oznaczawymaga kontraktu odbiorczego do 25 lat, co oznaczacałkowite zobowiązanie o wielkościcałkowite zobowiązanie o wielkości15-2015-20 mld USD mld USD..

Szacunkowa kalkulacja kosztów LNG

• Wydobycie i transport do terminalu – 15 %,• Skroplenie gazu i załadunek – 40 %,• Transport morski – 25 %,• Wyładowanie, regazyfikacja i dystrybucja – 20 %

WARSZTATY Stanisław Trzop, 24

3.0.TERMINALE LNG

• Terminal exportowy – tzw. załadunkowy, wysyłkowy lub nadawczy skąd użytkownicy odbierają LNG

• Terminal importowy – tzw. rozładunkowy lub odbiorczy, gdzie skroplony gaz po rozładunku tankowca jest magazynowany w zbiornikach LNG i odpowiednio kierowany do użytkownika po uprzednim odparowaniu, czyli przywróceniu mu pierwotnej postaci gazowej

WARSZTATY Stanisław Trzop, 25

4.TERMINAL IMPORTOWY LNG

Schematyczny plan zagospodarowania terminalu importowego LNG

WARSZTATY Stanisław Trzop, 26

5.SCHEMAT TECHNOLOGICZNY ROZŁADUNKU

WARSZTATY Stanisław Trzop, 27

6.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG

Typowy terminal rozładunkowy składa się z:1. przystani przeładunkowej gazu skroplonego LNG, w

skład której wchodzi pirs (pomost) rozładunkowy wyposażony w: urządzenia cumownicze, urządzenia odbojowe , ramiona przeładunkowe (łączące króćce tłoczne metanowca z rurociągami terminalu), instalację uziemiającą metanowiec i rurociągi przesyłowe, zdalnie sterowaną stałą instalację gaśniczą, oświetlenie, ostrzegawcze światła nawigacyjne, system łączności statek – przystań przeładunkowa, instalacje i urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym i iskrobezpiecznym.

WARSZTATY Stanisław Trzop, 28

6.0.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG c.d.

2. obrotnicy statków (w rejonie przystani przeładunkowej,3. falochronów, w przypadku usytuowania przystani

przeładunkowej na otwartym morzu4. systemu rurociągów przesyłowych,5. naziemnych lub częściowo podziemnych kriogenicznych

zbiorników magazynowych LNG,6. instalacji odparowania (regazyfikacji) skroplonego gazu

LNG,7. stacji kompresorów,8. pomp LNG,

WARSZTATY Stanisław Trzop, 29

6.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG c.d.

9. instalacji wody przeciwpożarowej oraz wody zasilającej odparowywacze,

10. instalacji skroplonego azotu,11. systemu nawaniania gazu i pomiaru przepływu,12. systemu sterowania terminalem i systemu

monitorowania,13. systemu zabezpieczania przeciwpożarowego terminalu,14. laboratorium kontrolnego,15. budynków administracyjnych,16. zaplecza technicznego terminalu,

WARSZTATY Stanisław 30

6.0.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG c.d.

17. biura urzędu celnego,18. biura Straży Granicznej,19. instalacji do wykorzystania zimna ,20. instalacji do utylizacji odparowanego ze zbiorników i

instalacji załadunku i rozładunku LNG,21. układu dróg wewnętrznych terminalu,22. gazociągu łączącego terminal z krajową siecią przesyłową i

odbiorcami lokalnymi z terminalu.

6.1.OBROTNICA

WARSZTATY Stanisław Trzop, 32

6.2.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW

WARSZTATY Stanisław Trzop, 33

6.3.ZBIORNIK LNG

6.4.Open Rack Seawater Vaporizer

6.5.REGAZYFIKATORY TYPU SCV

6.7.RAMIONA WYŁADOWCZE

7.0.Przykład terminala importowego

7.1.DANE LICZBOWE DOTYCZĄCE WYBRANEGO TERMINALU LNG:

• Roczna zdolność przesyłowa terminalu : • …………….m3 gazu rocznie.• Nominalna zdolność przesyłowa terminalu: …… m3/h.

Docelowe wartości:

7.1.DANE LICZBOWE DOTYCZĄCE WYBRANEGO TERMINALU LNG:

• 7.1.DANE LICZBOWE DOTYCZĄCE WYBRANEGO TERMINALU LNG cd.:

• Pojemność zbiorników LNG ogółem: ….. m3.

• Elastyczność dla nominalnej zdolności przesyłowej: 115%

• Terminal ma umożliwić przyjmowanie statków o pojemności od np..40 000 do 200 000 m3.

WARSZTATYStanisław Trzop,

41

8. Wariantowe lokalizacje terminala LNG w RP

• Wybór miejsca położenia terminalu poprzedzają analizy i studia koncepcyjne

• Oprócz analizy kosztów i opłacalności ekonomicznej, długotrwałych zobowiązań kontraktowych zapewniających stałe w sposób niezawodny dostawy LNG, podstawowymi determinantami wyboru miejsca terminalu są:

WARSZTATY Stanisław Trzop, 42

8.0.Wariantowe lokalizacje terminala LNG w RP c.d.

– odpowiednie właściwości toru morskiego dla przewidywanych wielkości gazowców o maksymalnej ekonomicznie opłacalnej pojemności,

– warunki nawigacji na podejściach do portu,– warunki metrologiczne, widoczność,

zlodowacenie, pływy itp.

WARSZTATYStanisław Trzop,

43

8.0. Wariantowe lokalizacje terminala LNG w RP c.d.

– możliwość usytuowania mola wymaganych wymiarów,

– wolny teren pod terminal– właściwości geologiczno-sejsmiczne terenu,– możliwości otrzymania decyzji o ustaleniu

warunków zabudowy i zagospodarowania terenu oraz pozwolenia na budowę

WARSZTATY Stanisław Trzop, 44

8.1.LOKALIZACJA TERMINALU LNG

• Lokalizacja terminali LNG wymaga głębokich studiów i analiz różnych czynników dla zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania terminali.

• Terminale winny być zlokalizowane tak, aby nie zagrażały okolicznym mieszkańcom oraz nie były zbytnio narażone na działanie ruchów tektonicznych, czynników atmosferycznych takich jak silne wiatry czy powodzie

8.2.PRACE POPRZEDZAJĄCE PODJĘCIE DECYZJI O LNG

1. Studium lokalizacyjne obejmuje kompleksową analizę całego wybrzeża CCpolskiego pod kątem możliwego zlokalizowania Morskiego Terminalu LNG,

2. Koncepcja Terminalu LNG zawierająca wariantowe zagospodarowanie wraz z włączeniem do krajowej sieci przesyłowej,

8.2.PRACE POPRZEDZAJĄCE PODJĘCIE DECYZJI O LNG c.d.

3. Studium ochrony środowiska zawierające analizy i uwarunkowania oraz wnioski dotyczące wariantów lokalizacyjnych,

4. Wstępne studium wykonalności5. Studium oceny oddziaływania na środowisko

dotyczące Kawernowego Podziemnego Magazynu Gazu w Mechelinkach i połączenia z terminalem rozładowczym,

WARSZTATY

Stanisław Trzop,

47

8.3.. LOKALIZACJA TERMINALU LNG C.D.

• Na polskim wybrzeżu morskim jako miejsca lokalizacji portów rozładowczych brane były pod uwagę do dalszych analiz: – Świnoujście, – Gdańsk– Szczecin

WARSZTATY Stanisław Trzop, 48

• Przykładowa lokalizacja w Świnoujściu

8.4.LOKALIZACJA TERMINALU LNG

WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko 49

LOKALIZACJA TERMINALU LNG

Przykład lokalizacji terminalu LNG w Porcie Północnym

WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko 50

LOKALIZACJA TERMINALU LNG

Przykład lokalizacji terminalu LNG w Porcie Północnym

WARSZTATYStanisław Trzop,

51

LOKALIZACJA TERMINALU LNG

• Ważnym determinantem lokalizacyjnym jest przychylność społeczna, zaangażowanie się władz lokalnych w procesy wprowadzania inwestycji w miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego i wydania decyzji lokalizacyjnej oraz decyzji zezwalającej na budowę terminala.

WARSZTATY Stanisław Trzop, 52

WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW

• Podstawowe urządzenia rozładowcze do wymiarowania , to:– nadbrzeże pomostowe (molo),– ilość stanowisk i ramion rozładowczych,– przepustowość rurociągów odbiorczych – przepustowość rurociągów powrotnych produktu i

oparów – ilość i wielkość sprężarek do przemieszczenia gazu

w kierunku statku

WARSZTATY Stanisław Trzop, 53

9.0.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW

Pirs

WARSZTATY Stanisław Trzop, 54

9.1.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW

Pirs

WARSZTATY Stanisław Trzop, 55

WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW

Fundamenty i orurowanie

Terminal odbiorczy-Marmara Eregelisy

WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko 57

TERMINAL ODBIORCZY LNG W TURCJI

WARSZTATY Stanisław Trzop, 58

10.0.Plan zagospodarowania terminala LNG (strefy zagrożenia wybuchem)