gas_ship_s
gas_ship_schema_s
gas_asda
gas_pipes_build
gas_map_s

 

הגז הטבעי ויתרונותיו

מהו גז טבעי

גז טבעי הוא מקור אנרגיה שמקורו במאובנים, בדומה לנפט, אשר נוצר בתהליך טבעי במעמקי האדמה. הגז מורכב בעיקר ממתאן

(CH4), גז דליק חסר ריח וצבע, וכמויות קטנות של אתאן, פרופאן, בוטאן ופנטאן. בשימוש מסחרי מוסיפים לגז כמות זעירה של אתאנתיול, חומר בעל ריח חריף המתריע על דליפה. הגז קל מהאוויר, ולכן מתנדף כאשר הוא נפלט.

גז טבעי נשאב משדות גז, וכן משדות נפט, שבהם הוא מופק כתוצר לוואי. מאגרי הגז הגדולים בעולם מצויים ברוסיה ובמדינות המפרץ הפרסי.

גז טבעי משמש כמקור אנרגיה יעיל ונקי בתחנות כוח, בתעשיות הכימיה והפטרוכימיה, במפעלי מתכת ונייר, במתקני התפלה ובתעשיות נוספות. גז טבעי משמש גם לצריכה ביתית ובעסקים קטנים, בעיקר לצרכי חימום ובישול, ובמספר מדינות גם לתדלוק כלי רכב פרטיים וציבוריים.

גז טבעי וגפ"מ: גז טבעי שונה מגז הבישול המוכר (גפ"מ, גז פחמימני מעובה). גפ"מ הוא תוצר של זיקוק נפט, בעוד שגז טבעי נשאב מבטן האדמה, עובר ניקוי וטיפול ומוכן לשימוש.

אונייה מגזזת

אונייה מגזזת (באנגלית: LNG Regasification Vessle, ר"ת LNGRV), היא מכלית גז טבעי נוזלי בעלת יכולת לגזז את הגז הטבעי הנוזלי במכליה. אונייה מגזזת היא התפתחות טכנולוגית של המאה ה-21. תוכניות ראשונות להסבת מכלית גז לאונייה מגזזת קיימות משנת 2002. בשנת 2009 החלה עבודה במספנה בדובאי להסבת האונייה המגזזת הראשונה, מכלית גז טבעי נוזלי בשם Golar Frost, לאונייה מגזזת, זאת בעזרת ציוד שנבנה ביפן‏[2]. האונייה יועדה לשימוש במסוף הגז בליבורנו, איטליה‏[3]. עוד בטרם הסתיים פרויקט הסבה זה, כבר בינואר 2005 הושלמה בנייתה של ה-Excellence, מכלית גז טבעי נוזלי בעלת טכנולוגית גיזוז במספנות דייהו בקוריאה הדרומית‏[4]‏[5]. הוספת טכנולוגיה המאפשרת יכולת גיזוז למכלית גז טבעי נוזלי מייקרת את בנייתה בכ-80 מיליון דולר אולם מנגד היא מקנה יתרונות בולטים ביכולת לנייד במהירות את מפעל הגיזוז לאתרים בהם קיימת דרישה לגז טבעי, וחוסכת את הזמן הרב הנדרש לקבלת אישורים ולבניית מתקן גיזוז על היבשה, או בסמוך לחוף.

מערכות להכלת הגז

במכליות גז טבעי הנבנות בתחילת המאה ה-21 בעולם נעשה שימוש בארבע מערכות הכלת גז אלטרנטיביות. שתיים מן המערכות הם מכלים קשיחים ואילו שתיים אחרות מבוססות על ממברנה סינתטית ומוגנות בפטנט הנמצא בבעלות חברת Gaz Transport & Technigaz. בתחילת המאה ה-21 קיימת מגמה של בניית יותר מכליות גז טבעי המבוססות על מבנה ממברנה כמערכת הכלת גז, ככל הנראה מכיוון שמערכת כזו מנצלת באופן יעיל יותר את חלל גוף האונייה ומותירה פחות חללים ריקים בין מכלי הגז למכלי הזבורית. הנצילות הגבוהה יותר של מכלים המבוססים על ממברנה מוזילים את עלויות התפעול של המכלית. יחד עם זאת, מכלים קשיחים עמידים יותר לכוחות שכשוך הנוזל במכל, בעת שהמכלית מטלטלת ומתנדנדת בתנועתה בים.

עיבוי ורתיחה

כדי לשנע גז טבעי הוא מקורר לטמפרטורה של C°‏163- לערך בלחץ אטמוספירי, בהגיעו לטמפרטורה זו הגז מתעבה והופך לנוזל. המכלים שעל

מכלית גז טבעי נוזלי משמשים למעשה כתרמוסים ענקיים כדי לשמור על כגז במצב נוזלי במהלך השינוע. כיוון שאין בידוד מושלם למכלים, הנוזל שבהם רותח לאורך כל המסע. בעת מסע טיפוסי של מכלית גז טבעי בין 0.1%-0.25% מתכולת המכלים הופכת לגז בכל יום, זאת בהתאם ליעילות בידוד המכלים ומידת הטלטול של האונייה בים. במסע של 20 יום בין מסוף ההטענה למסוף פריקת הגז, מתאדים בין 2%-6% מתכולת המכלים המקורית שהוטענה לאונייה.

בדרך כלל מערכת ההנעה של מכלית גז טבעי מורכבת מטורבינות קיטור ודוודי קיטור. את הדוודים ניתן לחמם באמצעות שני סוגי דלק: גז טבעי או תזקיק נפט וכן צירוף של שני אלה. הגז אשר נוצר במכלים במהלך הרתיחה מועבר בדרך כלל בצנרת אל הדוודים ומשמש כדלק לאונייה. בטרם נעשה שימוש בגז זה הוא חייב להיות מחומם לטמפרטורה של כ-20 מעלות באמצעות מחממי גז ייעודיים וכן הגז נאגר במכל אגירה בלחץ גבוה הנוצר באמצעות מדחס.

השיקולים באשר לסוג הדלק שבו תשתמש המכלית תלויים בין השאר במחירי הגז הטבעי לעומת תזקיק הנפט, אורך המסע, הרצון להותיר יתרה של גז נוזלי במכלים, ועוד.

קיימות שלוש אפשרויות עיקריות באשר לסוג הדלק שבו תשתמש האונייה.

צימצום הרתיחה למינימום/שימוש מקסימלי בתזקיקי נפט - אפשרות זו כרוכה בהעלאת הלחץ הפנימי במכלים כדי להפחית למינימום את תופעת רתיחת הגז ורוב הדלק הדרוש להנעת האונייה מגיעה מתזקיקי נפט (מזוט או סולר). בחירה באפשרות זו מביאה לידי מקסימום את כמות הגז הנוזלי שתובא לנמל הפריקה, אולם מאפשרת לטמפרטורה במכל לעלות בגלל העדר אידוי. הטמפרטורות הגבוהות עלולות להקשות על פריקת הגז הנוזלי ואיכסונו.

רתיחה מקסימלית/מינימום שימוש בתזקיקי נפט - באפשרות זו הלחץ הפנימי במכלים נותר נמוך ותופעת הרתיחה גדולה יותר, עדיין קיים שימוש משמעותי בדלק מתזקיקי נפט. בחירה באפשרות זו מפחיתה את כמות המטען שהאונייה תביא לנמל הפריקה, אולם מבטיחה טמפרטורה נמוכה יותר לגז הנוזלי, דבר שמסופי גז רבים מעדיפים.

100% גז - הלחץ במכלי הגז נשמר ברמה דומה לזו של אפשרות רתיחה מקסימלית, אולם גם ברמת רתיחה זו לא נוצר די גז לתדלוק דוודי האונייה ולכן יש "לאלץ" את הגז להיווצר. לצורך כך מופעלת משאבת התזה באחד המכלים הדוחסת גז למאדה ויוצרת אספקת גז מספקת לדוודי האונייה. באופן זה לא נעשה שימוש בדלק אחר.

פיתוחים טכנולוגיים בתחום מכליות הגז איפשרו הצבת מפעל קטן לעיבוי מחדש של גז טבעי הנוצר בתהליך הרתיחה והשבתו לתוך המכלים. פיתוח זה מאפשר לבעלי מכליות גז טבעי ולמספנות הבונות אותן, לשקול אפשרות של שימוש במנועי דיזל יעילים יותר למכליות גז טבעי (במקום טורבינות קיטור). בשלהי המאה ה-20 ובתחילת המאה ה-21 קיימות מכליות גז טבעי שלהן שתי מערכות הנעה מקבילות: טורבינת גז ומנוע דיזל.

גז טבעי בעולם

בזכות יתרונותיו הסביבתיים ויעילותו הרבה בייצור חשמל, הגז הטבעי תופס מקום מרכזי בשוק האנרגיה הראשונית והפך למקור האנרגיה המועדף בעולם. בשנים 2005-2030 צפויה צריכת הגז הטבעי כמקור אנרגיה ראשוני באירופה לצמוח ב-6% (מ-24% ל-30%), אך היא מייצגת 60% מהעלייה הכוללת בצריכת האנרגיה.

באירופה משמש הגז הטבעי בעיקר לחימום ביתי, לתעשייה ולייצור חשמל. עיקר הגידול בצריכת הגז הטבעי באירופה הוא בתחום ייצור החשמל. נכון לשנת 2010, כ-20% מייצור החשמל מקורו בגז טבעי והיקף זה צפוי לגדול באופן ניכר.

התפלגות השימוש בגז טבעי באירופה לפי ענף - שנת 2011:

התפלגות השימוש בגז טבעי באירופה לפי ענף

​שיעור הגז הטבעי מסך שוק האנרגיה הראשונית באירופה

שיעור הגז הטבעי מסך שוק האנרגיה הראשונית באירופה

התפלגות צריכת גז טבעי חזויה באירופה, בערכי שווה ערך טון נפט (שעט"ן)

התפלגות צריכת גז טבעי חזויה באירופה, בערכי שווה ערך טון נפט (שעט"ן)

מחירי הגז הטבעי בעולם

בעשורים האחרונים נמצאים מחירי הדלקים במגמת עלייה, אך העלייה במחיר הגז הטבעי מתונה מאוד יחסית לנפט, ומחירי הגז הטבעי נותרו ברמה נמוכה בהרבה ממחירי הנפט, מאז שנת 2005. תעריפי הגז משתנים ממקום למקום ומושפעים בין השאר מביקוש והיצע, ממקור הגז (מאגר מקומי, LNG, CNG), ממחירי דלקים תחליפיים ומאופן הובלת הגז.

מחירי נפט וגז טבעי בארה"ב (דולר ארה"ב למיליון BTU)

​מחירי נפט וגז טבעי בארה"ב (דולר ארה"ב למיליון BTU)

הנתונים מתוך BP Statistical Review of World Energy 2012 ומתייחסים למחירי הדלקים ללא מחירי התשתית. המחירים המצוינים בגרף הינם מחיר Henry Hub עבור גז טבעי, שהינו מחיר מייצג עבור גז טבעי בארה"ב, ומחיר WTI לנפט.

מחירי דלקים בארץ לתקופה *2013 - 2005 (דולר ארה"ב למיליון BTU)

מחירי דלקים בארץ לתקופה 2005-2013

*בשנת 2013 מדובר על ממוצע חודשי ינואר-מאי בלבד.

LNG (גט"ן, גז טבעי נוזלי)

הובלת גז טבעי בצורתו הגזית בצינורות אפשרית וכדאית כלכלית עד למרחקים קצרים יחסית. להובלת הגז למקומות מרוחקים יותר, נדרש תהליך קירור (מינוס 162 מעלות) במתקן הנזלה, אשר הופך אותו לגז במצב נוזלי המכונה LNG - Liquefied Natural Gas. נפח הגז המונזל קטן משמעותית ומאפשר לאחסן כמות גדולה בנפח קטן יחסית (1 מ"ק LNG = 615 מ"ק גז טבעי). הגז משונע במיכליות בדרך הים, ועם הגיעו ליעד הוא מחומם במתקן גיזוז אשר הופך אותו שוב לגז, ומוזרם לצנרת ההולכה.

שוק עולמי LNG

השימוש ב-LNG החל לפני כ-50 שנה ביפן, שהיא עדיין יבואנית גדולה של LNG (כ-116 BCM  בשנת 2011), כשאחריה דרום קוריאה ומדינות מערב אירופה, שייבאו בשנת 2011 כ-90 BCM. ספקיות ה-LNG העיקריות לאירופה הן אלג'יריה, ניגריה, קטר ומצרים.

בסוף שנת 2011 פעלו בעולם 96 מתקני הנזלה ב-18 מדינות, בקיבולת כוללת של כ-405 BCM, בשנת 2016 צפויה קיבולת כוללת של כ-470 BCM.

בסוף שנת 2011 פעלו ב-27 מדינות 89 מתקני גיזוז בקיבולת כוללת של כ-857 BCM, בערך פי 2 יותר מקיבולת מתקני ההנזלה. למרות הפער, ממשכים לתכנן ולהקים מתקנים ברחבי העולם.

נתוני ייצוא הגט"ן בעולם לפי מדינות - סוף שנת 2011

נתוני ייצוא הגטן בעולם לפי מדינות - סוף שנת 2011

נתוני ייבוא הגט"ן בעולם לפי מדינות - סוף שנת 2011

נתוני ייבוא הגטן בעולם לפי מדינות - סוף שנת 2011

LNG: שרשרת האספקה

מתקן ניזול: במתקן ממירים את הגז הטבעי לנוזל באמצעות קירור, מאחסנים ומעבירים את הנוזל אל מיכליות ההובלה. מתקני ניזול פועלים, בין היתר, בקטאר, ניגריה, אלג'יריה, מצרים, טרינידד, אינדונזיה, אוסטרליה, תימן, עומאן, פרו ורוסיה.

מיכליות הובלה

בעולם פועלות כ-360 מיכליות גז, רובן בעלות קיבולת של 125,000 עד 154,000 מ"ק. השוק מצוי במגמה של הגדלת הנפח, וקטאר, לדוגמה, מפעילה מיכליות בנפח של 266,000 מ"ק. הגז נשמר בטמפרטורה של מינוס 162 מעלות. חלק מהמיכליות כוללות מתקן גיזוז (הפיכת הנוזל לגז), המסוגל לספק גז ישירות למערכת ההולכה ללא צורך במתקן קבלה.

קליטת הגז

הגז מוזרם מהמיכליות למתקן קליטה יבשתי או ימי. מתקן יבשתי כולל מזח פריקה, מתקני פריקה, מיכלי אחסון מיוחדים מחומרים עמידים במיוחד ומאיידים. מרבית מתקני קליטת גט"ן בעולם הם יבשתיים. מתקנים ימיים מותקנים על אסדה או מצוף (Buoy), שאליהם מוזרם גז מגוזז ממיכלית בעל מתקן גיזוז. הקמת מצוף מצטיינת במהירות ובעלות הקמה נמוכות יחסית. ישראל היא אחת המדינות הבודדות בעולם שהקימה מתקן לקליטת LNG בטכנולוגיה מתקדמת זו.

CNG (גט"ד, גז טבעי דחוס)

גז טבעי דחוס, המכונה CNG - Compressed Natural Gas, משמש בעיקר לתחבורה ציבורית וכבדה הגז נדחס ללחץ גבוה מאד של 250 בר לפני הזרמתו למיכל הרכב, והטיפול בו כולל היבטים מורכבים של לוגיסטיקה ובטיחות, ולכן הוא מתאים יותר לענפי התחבורה הכבדה והציבורית, אשר מתאפיינים במרכזי שירות ותדלוק ייעודיים.

בעולם משמש CNG למטרות אלו מזה שנים רבות ועומד כיום על כ-3% מסך צריכת האנרגיה לתחבורה בעולם. כ-16 מיליון כלי רכב מסוגים שונים מונעים בגז טבעי, והמדינות המובילות בתחום זה הן פקיסטן (כ-3 מיליון רכבים), הודו (1.5 מיליון רכבים), ארגנטינה (1.2 מיליון רכבים) וסין (1.2 מיליון רכבים). בישראל לא קיים עדיין שימוש מסחרי ב-CNG, אך בשנים הקרובות מתוכנן שילובו במערכת התחבורה הציבורית העירונית.

CNG נדחס למיכליות ומשונע לצרכנים אשר מסיבות גיאוגרפיות ואחרות אינם יכולים להתחבר אל צנרת הגז הטבעי. דרך זו מאפשרת לספק גז לאזורים מרוחקים שאינם מחוברים לצנרת הגז. שרשרת הובלת ה-CNG כוללת את מתקן האחסון, שבו נדחס הגז ונשמר עד להעמסתו על מיכליות לצורך שינועו, ואת אמצעי השינוע והמיכלים המשווקים לצרכן.

בשל ההיבטים הבטיחותיים המורכבים של הטיפול ב-CNG, יידרשו בעל מתקן האחסון והמשווק לרישיון מתאים ולעמידה בתנאי בטיחות מחמירים שקבע משרד האנרגיה והמים בשנת 2010 בצו הגז – גז טבעי דחוס.

ייצור חשמל זול יותר

ייצור חשמל באמצעות גז טבעי מפחית את העלויות הישירות והעקיפות ומוזיל את מחיר החשמל, הן לצרכן הביתי והן לעסקים ולתעשייה, ותורם לשמירה על כוח הקנייה של האזרח, צמצום הגרעון המסחרי בסעיף יבוא אנרגיה, ומיתון לחצים אינפלציוניים עקב עליית מחירי הנפט והפחם בעולם. בנוסף, קיים כמובן יתרון סביבתי משמעותי. רוב תחנות הכוח המתוכננות ומוקמות כיום בארה"ב הן במחזור משולב (מחז"מ, CCGT).

עלות הקמה נמוכה: הקמת תחנת כוח המופעלת בגז עולה כמחצית מעלות תחנת כוח פחמית, כשליש מעלות תחנת כוח גרעינית וכ-15% מתחנה המונעת באנרגיית רוח.

זמן הקמה קצר

תחנה מודרנית מוקמת תוך 24-28 חודשים לעומת 52-60 חודשים להקמת תחנה פחמית או גרעינית.

פחות משאבי קרקע: תחנה המופעלת בגז מצריכה כשליש משטח תחנה פחמית. בניגוד לפחם או מזוט, הגז הטבעי מגיע בצינור היישר לתחנה ונצרך מייד, ואינו דורש הקצאת שטח ומשאבי אחסון.

מיקום: בעוד שתחנת כוח פחמית חייבת להיבנות על חוף הים, משאב קרקע מוגבל ויקר, ניתן להקים תחנת כוח המבוססת על גז טבעי כמעט בכל שטח פנוי.

יתרונות תפעוליים

תפעול תחנה המופעלת בגז מצריך פחות כוח אדם, והשימוש בגז טבעי מפחית משמעותית את שחיקת הציוד בהשוואה למזוט, ומביא לחיסכון ניכר בתחזוקה השוטפת לאורך השנים. יתרון נוסף הוא הגמישות - תחנה במחזור משולב מאפשרת מעבר בין דלקים בעת הצורך.

יעילות, ניצולת אנרגטית ואיכות הסביבה

ערכו הקלורי (כמות האנרגיה המופקת מ-1 ק"ג של דלק) של גז טבעי גבוה במיוחד: 11,800 קילו-קלוריות לעומת פחם - 6,150, מזוט - 9,700, וסולר - 10,200. לצורך הפקת מיליון BTU (יחידת מדידה לחום ואנרגיה, המשמשת לחישוב מחיר הגז הטבעי) נדרשים 27.5 מ"ק גז טבעי לעומת 28.7 ליטר סולר, 26 ק"ג מזוט או 22.5 ק"ג גפ"מ.

להסבר מפורט אודות מונחי אנרגיה, מומלץ לעיין באתר מילון האנרגיה.

שימוש בגז טבעי לייצור חשמל מנצל את האנרגיה בצורה יעילה יותר ומפחית את עלות הייצור. תחנות כוח המופעלות בפחם או במזוט, מנצלות רק כ-40% מהאנרגיה הראשונית המופנית לייצור חשמל. תחנת כוח בעלת מחזור משולב (מחז"מ), המשלבת טורבינת גז וטורבינת קיטור, יעילה יותר ומנצלת 55% מהאנרגיה. ייצור חשמל המבוסס על גז טבעי במחז"מ וקוגנרציה (ניצול האנרגיה התרמית המופקת בתהליך הייצור) מגדיל את ניצולת האנרגיה לכ-80% ומביא לחיסכון משמעותי בעלויות.

תרומה לאיכות הסביבה

​נוסף למחיר הכלכלי הגבוה, גובה ייצור החשמל באמצעות תוצרי נפט ופחם גם מחיר סביבתי: פליטת מזהמים לאוויר, רעש, זיהום הקרקע ופגיעה בנוף. גז טבעי הוא מקור אנרגיה אשר מזהם פחות, צורך פחות משאבי קרקע ומפחית משמעותית את הפגיעה בבריאות הציבור. המדיניות הממשלתית לקידום השימוש בגז הטבעי צפויה להפחית במידה רבה את הנזק הסביבתי והציבורי.

בשנים 2012-2004 נעשה במשק הישראלי שימוש בכ- BCM 30 של גז טבעי, אשר חסכו צריכה של כ- 18.3 מיליון טון מזוט וכ- 7.4 מיליון טון סולר