Doğalgaz
Doğal gaz (fosil gaz veya basitçe gaz olarak da adlandırılır), doğal olarak oluşan, esas olarak metandan ve çeşitli küçük miktarlarda diğer yüksek alkanlardan oluşan gaz halindeki hidrokarbonların bir karışımıdır. Genellikle düşük seviyelerde karbondioksit, nitrojen, hidrojen sülfür ve helyum gibi eser gazlar da mevcuttur. Doğal gaz renksiz ve kokusuzdur, bu nedenle kükürt veya çürük yumurta gibi kokan merkaptan gibi kokulandırıcılar, sızıntıların kolayca tespit edilebilmesi için güvenlik amacıyla doğal gaz kaynaklarına yaygın olarak eklenir. ⓘ
Doğal gaz, organik madde katmanlarının (öncelikle deniz mikroorganizmaları) anaerobik koşullar altında ayrışması ve milyonlarca yıl boyunca yeraltında yoğun ısı ve basınca maruz kalmasıyla oluşan fosil bir yakıt ve yenilenemeyen bir kaynaktır. Çürümüş organizmaların başlangıçta fotosentez yoluyla güneşten elde ettiği enerji, metan ve diğer hidrokarbonların molekülleri içinde kimyasal enerji olarak depolanır. ⓘ
Doğal gaz ısınma, yemek pişirme ve elektrik üretimi için yakılabilir. Ayrıca plastiklerin ve ticari açıdan önemli diğer organik kimyasalların üretiminde kimyasal hammadde olarak ve daha az yaygın olarak da taşıtlarda yakıt olarak kullanılır. ⓘ
Doğal gazın çıkarılması ve tüketimi iklim değişikliğine büyük ve giderek artan bir katkıda bulunmaktadır. Hem gazın kendisi (özellikle metan) hem de doğal gaz yakıldığında açığa çıkan karbondioksit sera gazlarıdır. Isı veya elektrik için yakıldığında doğal gaz, diğer fosil ve biyokütle yakıtlara kıyasla daha az zehirli hava kirletici, daha az karbondioksit ve neredeyse hiç partikül madde yaymaz. Bununla birlikte, gazın havalandırılması ve alevlenmesi ile tedarik zinciri boyunca istenmeyen kaçak emisyonlar, doğal gazın genel olarak diğer fosil yakıtlara benzer bir karbon ayak izine sahip olmasına neden olabilir. ⓘ
Doğal gaz yeraltı jeolojik oluşumlarında, genellikle kömür ve petrol (petrol) gibi diğer fosil yakıtlarla birlikte bulunabilir. Doğal gazın çoğu ya biyojenik ya da termojenik süreçlerle oluşturulmuştur. Biyojenik gaz bataklıklar, bataklıklar, çöplükler ve sığ çökeltilerdeki metanojenik organizmaların anaerobik olarak ayrışması ancak yüksek sıcaklık ve basınca maruz kalmaması sonucu oluşur. Termojenik gazın oluşması çok daha uzun bir zaman alır ve organik madde yeraltının derinliklerinde ısıtılıp sıkıştırıldığında oluşur. ⓘ
Petrol üretimi sırasında doğal gaz bazen toplanıp kullanılmak yerine yakılır. Doğal gaz yakıt olarak yakılmadan veya üretim süreçlerinde kullanılmadan önce, su gibi safsızlıkların giderilmesi için neredeyse her zaman işlenmek zorundadır. Bu işlemin yan ürünleri arasında etan, propan, bütanlar, pentanlar ve daha yüksek moleküler ağırlıklı hidrokarbonlar bulunur. Hidrojen sülfür (saf sülfüre dönüştürülebilir), karbondioksit, su buharı ve bazen helyum ve nitrojen de uzaklaştırılmalıdır. ⓘ
Doğal gaz bazen, özellikle petrol veya kömür gibi diğer enerji kaynaklarıyla kıyaslandığında, gayri resmi olarak sadece "gaz" olarak adlandırılır. Bununla birlikte, özellikle Kuzey Amerika'da günlük kullanımda genellikle "gaz" olarak kısaltılan benzin ile karıştırılmamalıdır. ⓘ
| Doğal gaz ⓘ | |
|---|---|
 
| |
| Genel | |
| Diğer adlar | Gaz |
| Moleküler formül | |
| Görünüm | Renksiz gaz |
| Özellikler | |
| Yoğunluk ve faz | 0.717 kg/m³, gaz g/cm³ |
| Ergime noktası | −182.5 °C (90.6 K)'de 1 atm 25 °C (298 K)'de 1.5 GPa°C |
| Kaynama noktası | −161.6 °C (111.55 K) |
| Tehlikeler | |
| Malzeme güvenlik bilgi sayfası | Dış MGBS bağlantısı (İng.) |
| Ana tehlikeler | Oldukça yanıcı (F+) |
| NFPA 704 |   
|
| Parlama noktası | −188 °C |
| Kendiliğinden tutuşma noktası | 537 °C |
| Patlama limiti | %5–15 |
| İlgili bileşikler | |
| İlgili alkanlar | Etan Propan |
| İlgili bileşikler | Metanol klorometan |
| Ayrıca belirtilmemişse veriler malzemenin standart hali (25 °C, 100 kPa)) içindir Sorumluluk reddi ve kaynaklar | |
Doğal gazı oluşturan hidrokarbon bileşikleri, yeraltındaki petrolün de bileşenleridir. Doğal gaz geçmişte petrol üretimi esnasında ortaya çıkan yararsız bir atık olarak görülmüş ve petrol üretim tesislerinde yakılarak uzaklaştırılmıştır. Günümüzde ise değerli ve stratejik bir enerji kaynağı olarak sıklıkla evlerde ve endüstride kullanılmaktadır. ⓘ
Dünya üzerinde Antarktika dışında tüm kıtalarda doğal gaz üretilmektedir. Dünyadaki en büyük üretici Bağımsız Devletler Topluluğu'dur. ABD, Kanada ve Hollanda ve İran da önemli doğal gaz üreticileri ülkelerdendir. ⓘ
Doğal gazı en verimli ve en ucuz taşıma yöntemi boru hattı kullanımıdır. ABD'de büyük bölümü II. Dünya Savaşı sırasında döşenmiş yaklaşık 3,2 milyon km doğal gaz boru hattı vardır. ⓘ
Bunun yanında doğal gaz basınçlı tanklarda sıvılaştırılmış olarak da taşınabilir. Sıvılaştırılmış doğal gazın (LNG) taşıma sırasında çok yüksek basınç altında ve düşük sıcaklıklarda tutulması zorunluluğu, bu taşıma yöntemini boru hattı yöntemine göre daha verimsiz kılmaktadır. ⓘ
Tarihçe
Doğal gaz yerden çıkabilir ve uzun süre yanan bir yangına neden olabilir. Antik Yunan'da, Chimaera Dağı'ndaki gaz alevleri ateş püskürten yaratık Chimera efsanesine katkıda bulunmuştur. Antik Çin'de, tuzlu su sondajından kaynaklanan gaz ilk olarak MÖ 500'lerde (muhtemelen MÖ 1000'lerde) kullanılmıştır. Çinliler yerden sızan gazı bambudan yaptıkları boru hatlarıyla Sichuan'ın Ziliujing Bölgesi'ndeki tuzu çıkarmak için tuzlu suyu kaynatmakta kullandıkları yere taşımışlardır. ⓘ
Amerika'da doğal gazın keşfi ve tanımlanması 1626 yılında gerçekleşmiştir. 1821 yılında William Hart, Fredonia, New York, Amerika Birleşik Devletleri'nde ilk doğal gaz kuyusunu başarıyla kazdı ve bu da Fredonia Gas Light Company'nin kurulmasına yol açtı. Philadelphia şehri 1836 yılında belediyeye ait ilk doğal gaz dağıtım girişimini kurmuştur. 2009 yılı itibariyle, toplam 850.000 km3 (200.000 mi3) olduğu tahmin edilen geri kazanılabilir doğal gaz rezervinin 66.000 km3'ü (16.000 mi3) (veya %8'i) kullanılmıştır. 2015 yılı dünya tüketim oranının yılda yaklaşık 3.400 km3 (815 mi3) olduğu tahmin edildiğinde, ekonomik olarak geri kazanılabilir doğal gaz rezervlerinin mevcut tüketim oranlarıyla 250 yıl yeteceği tahmin edilmektedir. Kullanımda yıllık %2-3'lük bir artış, şu anda geri kazanılabilir rezervlerin önemli ölçüde daha az, belki de 80 ila 100 yıl kadar dayanmasına neden olabilir. ⓘ
Kaynaklar
Doğal gaz
19. yüzyılda doğal gaz öncelikle petrol üretiminin bir yan ürünü olarak elde ediliyordu. Küçük, hafif gaz karbon zincirleri, çıkarılan sıvılar rezervuardan yüzeye doğru basınç düşüşüne uğradıkça, karbondioksitin fışkırdığı bir meşrubat şişesinin kapağını açmaya benzer şekilde çözeltiden çıktı. Gaz genellikle bir yan ürün, bir tehlike ve aktif petrol sahalarında bir bertaraf sorunu olarak görülüyordu. Üretilen büyük hacimler, gazı tüketici pazarlarına ulaştırmak için nispeten pahalı boru hattı ve depolama tesisleri inşa edilene kadar kullanılamadı. ⓘ
Yirminci yüzyılın başlarına kadar, petrolle ilişkili doğal gazın çoğu ya basitçe salınıyor ya da petrol sahalarında yakılıyordu. Gaz havalandırma ve üretim alevlendirmesi modern zamanlarda hala uygulanmaktadır, ancak bunların kullanımdan kaldırılması ve ticari olarak uygulanabilir ve faydalı diğer alternatiflerle değiştirilmesi için dünya çapında çabalar devam etmektedir. İstenmeyen gaz (veya pazarı olmayan karaya oturmuş gaz) genellikle gelecekte olası bir pazarı beklerken veya formasyonu yeniden basınçlandırmak için 'enjeksiyon' kuyuları ile rezervuara geri gönderilir, bu da diğer kuyulardan petrol çıkarma oranlarını artırabilir. Doğal gaz talebinin yüksek olduğu bölgelerde (ABD gibi), gazın bir kuyudan son tüketiciye taşınması ekonomik olarak mümkün olduğunda boru hatları inşa edilir. ⓘ
Enerji üretiminde kullanılmak üzere boru hatlarıyla gaz taşımanın yanı sıra, doğal gazın diğer nihai kullanım alanları arasında sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) olarak ihraç edilmesi veya gazdan sıvılara (GTL) teknolojileri aracılığıyla doğal gazın diğer sıvı ürünlere dönüştürülmesi yer almaktadır. GTL teknolojileri doğal gazı benzin, dizel veya jet yakıtı gibi sıvı ürünlere dönüştürebilir. Fischer-Tropsch (F-T), metanolden benzine (MTG) ve syngas to gasoline plus (STG+) dahil olmak üzere çeşitli GTL teknolojileri geliştirilmiştir. F-T, bitmiş ürünlere daha fazla rafine edilebilen sentetik bir ham petrol üretirken, MTG doğal gazdan sentetik benzin üretebilir. STG+ ise tek döngülü bir süreçle doğrudan doğal gazdan benzin, dizel, jet yakıtı ve aromatik kimyasallar üretebilir. Royal Dutch Shell'in günde 140.000 varil (22.000 m3) kapasiteli F-T tesisi 2011 yılında Katar'da faaliyete geçmiştir. ⓘ
Doğal gaz "ilişkili" (petrol sahalarında bulunur) veya "ilişkisiz" (doğal gaz sahalarında izole edilmiş) olabilir ve kömür yataklarında da (kömür yatağı metanı olarak) bulunur. Bazen önemli miktarda etan, propan, bütan ve pentan içerir - metan bir tüketici yakıtı veya kimyasal tesis hammaddesi olarak satılmadan önce ticari kullanım için çıkarılan daha ağır hidrokarbonlar. Karbondioksit, nitrojen, helyum (nadiren) ve hidrojen sülfür gibi hidrokarbon olmayan maddelerin de doğal gazın taşınmasından önce uzaklaştırılması gerekir. ⓘ
Petrol kuyularından çıkarılan doğal gaza muhafaza başı gazı (gerçekten halkadan yukarı ve muhafaza başı çıkışından üretilmiş olsun ya da olmasın) veya ilişkili gaz denir. Doğal gaz endüstrisi, ekşi gaz, sıkı gaz, şeyl gazı ve kömür yatağı metanı gibi zorlu kaynak türlerinden giderek artan miktarda gaz çıkarmaktadır. ⓘ
Hangi ülkenin kanıtlanmış en büyük gaz rezervlerine sahip olduğu konusunda bazı anlaşmazlıklar vardır. Rusya'nın açık ara en büyük kanıtlanmış rezervlere sahip olduğunu düşünen kaynaklar arasında ABD CIA (47.600 km3), ABD Enerji Bilgi İdaresi (47.800 km3) ve OPEC (48.700 km3) yer almaktadır. Ancak BP Rusya'nın sadece 32.900 km3'lük bir rezerve sahip olduğunu belirtmektedir ki bu da onu İran'ın (kaynağa bağlı olarak 33.100 ila 33.800 km3) biraz gerisinde ikinci sıraya yerleştirmektedir. ⓘ
.svg)
Kaya gazı gibi yaklaşık 900.000 km3 "konvansiyonel olmayan" gaz olduğu ve bunun 180.000 km3'ünün geri kazanılabilir olabileceği tahmin edilmektedir. Buna karşılık, MIT, Black & Veatch ve DOE tarafından yapılan birçok çalışma, doğal gazın gelecekte elektrik üretimi ve ısının daha büyük bir bölümünü oluşturacağını öngörmektedir. ⓘ
Dünyanın en büyük gaz sahası, İran ve Katar arasında paylaşılan açık deniz Güney Pars / Kuzey Kubbe Gaz-Kondensat sahasıdır. Bu sahada 51.000 kilometreküp (12.000 cu mi) doğal gaz ve 50 milyar varil (7,9 milyar metreküp) doğal gaz kondensatı olduğu tahmin edilmektedir. ⓘ
Doğal gaz saf bir ürün olmadığından, süperkritik (basınç/sıcaklık) koşullar altında bir sahadan asosiye olmayan gaz çıkarıldığında rezervuar basıncı düştüğünde, daha yüksek moleküler ağırlıklı bileşenler izotermik basınç düşürme sırasında kısmen yoğuşabilir - retrograd yoğuşma adı verilen bir etki. Bu şekilde oluşan sıvı, gaz rezervuarının gözenekleri tükendikçe sıkışabilir. Bu sorunla başa çıkmanın bir yöntemi, yeraltı basıncını korumak ve kondensatların yeniden buharlaşmasına ve çıkarılmasına izin vermek için kondensat içermeyen kurutulmuş gazı yeniden enjekte etmektir. Daha sık olarak, sıvı yüzeyde yoğunlaşır ve gaz tesisinin görevlerinden biri de bu yoğunlaşmayı toplamaktır. Elde edilen sıvıya doğal gaz sıvısı (NGL) denir ve ticari değeri vardır. ⓘ
Şeyl gazı
Şeyl gazı, şeylden üretilen doğal gazdır. Şeyl, gazın ekonomik miktarlarda akmasına izin vermeyecek kadar düşük matris geçirgenliğine sahip olduğundan, şeyl gazı kuyuları gazın akmasına izin vermek için kırıklara bağlıdır. İlk kaya gazı kuyuları gazın içinden aktığı doğal kırıklara bağlıydı; günümüzde neredeyse tüm kaya gazı kuyuları hidrolik çatlatma ile yapay olarak oluşturulan kırıklara ihtiyaç duymaktadır. 2000 yılından bu yana kaya gazı Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da önemli bir doğal gaz kaynağı haline gelmiştir. Artan kaya gazı üretimi nedeniyle Amerika Birleşik Devletleri 2014 yılında dünyanın bir numaralı doğal gaz üreticisi olmuştur. Amerika Birleşik Devletleri'nde kaya gazı üretimi "kaya gazı devrimi" ve "21. yüzyılın dönüm noktası olaylarından biri" olarak tanımlanmıştır. ⓘ
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki üretim artışının ardından Polonya, Çin ve Güney Afrika gibi ülkelerde de kaya gazı aramaları başlamıştır. Çinli jeologlar Sichuan Havzasını, ABD'de verimliliği kanıtlanmış olan şeyllere benzerliği nedeniyle kaya gazı sondajı için umut verici bir hedef olarak belirlediler. Wei-201 kuyusundan günde 10.000 ila 20.000 m3 arasında üretim yapılmaktadır. Çin Ulusal Petrol Şirketi, 2020'nin sonlarında Changning-Weiyuan gösteri bölgesinden günlük 20 milyon metreküp gaz üretildiğini iddia etti. ⓘ
Şehir gazı
Şehir gazı, kömürün tahrip edici damıtılmasıyla elde edilen yanıcı bir gaz yakıttır. Hidrojen, karbon monoksit, metan ve diğer uçucu hidrokarbonların yanı sıra az miktarda karbon dioksit ve nitrojen gibi kalorifik olmayan gazlar da dahil olmak üzere çeşitli kalorifik gazlar içerir ve doğal gaza benzer şekilde kullanılır. Bu tarihi bir teknolojidir ve günümüzde genellikle diğer yakıt gazı kaynaklarıyla ekonomik olarak rekabet edememektedir. ⓘ
Doğu ABD'de 19. yüzyılın sonları ve 20. yüzyılın başlarında bulunan çoğu kasaba "gashhouse "u, hava geçirmez odalarda bitümlü kömürü ısıtan basit yan ürün kok fırınlarıydı. Kömürden çıkan gaz toplanır ve borular aracılığıyla konutlara ve diğer binalara dağıtılır, burada yemek pişirme ve aydınlatma için kullanılırdı. (Gazlı ısıtma 20. yüzyılın son yarısına kadar yaygın olarak kullanılmamıştır). Gazhane fırınlarının diplerinde biriken kömür katranı (ya da asfalt) genellikle çatı kaplaması ve diğer su yalıtımı amaçları için, kum ve çakılla karıştırıldığında ise sokakların asfaltlanmasında kullanılıyordu. ⓘ
Kristalleşmiş doğal gaz - klatratlar
Açık deniz kıta sahanlıklarında ve Sibirya'daki gibi donmuş toprakların bulunduğu kutup bölgelerinde karada tortu altında klatratlar şeklinde büyük miktarlarda doğal gaz (esas olarak metan) bulunmaktadır. Hidratların oluşması için yüksek basınç ve düşük sıcaklık kombinasyonu gerekir. ⓘ
2010 yılında, kristalleşmiş doğal gazdan doğal gaz çıkarmanın maliyetinin, geleneksel kaynaklardan doğal gaz çıkarmanın maliyetinin iki katı kadar olduğu ve açık deniz yataklarından daha da yüksek olduğu tahmin ediliyordu. ⓘ
2013 yılında Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC) metan hidrattan ticari olarak uygun miktarlarda doğal gaz elde ettiklerini duyurdu. ⓘ
İşleme
Aşağıdaki resim tipik bir doğal gaz işleme tesisinin şematik blok akış diyagramıdır. Ham doğal gazı son kullanıcı pazarlarına boru hattıyla taşınan satış gazına dönüştürmek için kullanılan çeşitli birim süreçlerini göstermektedir. ⓘ
Blok akış diyagramı ayrıca ham doğal gazın işlenmesiyle nasıl yan ürün sülfür, yan ürün etan ve doğal gaz sıvıları (NGL) propan, bütan ve doğal benzin (pentanes + olarak gösterilir) elde edildiğini de göstermektedir. ⓘ
Talep
2020 ortası itibariyle, ABD'deki doğal gaz üretimi üç kez zirve yapmıştır ve mevcut seviyeler önceki iki zirveyi de aşmaktadır. 1973'te yılda 24,1 trilyon fit küpe ulaşmış, ardından düşüşe geçmiş ve 2001'de 24,5 trilyon fit küpe ulaşmıştır. Kısa bir düşüşün ardından, 2006'dan bu yana (kaya gazı patlaması nedeniyle) çekilen miktar neredeyse her yıl arttı. 2017 üretimi 33,4 trilyon fit küp, 2019 üretimi ise 40,7 trilyon fit küp oldu. Aralık 2019'daki üçüncü zirvenin ardından, ABD'deki COVID-19 salgınının neden olduğu talep azalması nedeniyle üretim Mart ayından itibaren düşmeye devam etti. ⓘ
2021 küresel enerji krizi, dünya COVID-19'un neden olduğu ekonomik durgunluktan çıkarken, özellikle Asya'daki güçlü enerji talebi nedeniyle küresel bir talep artışından kaynaklandı. ⓘ
Depolama ve taşıma
Düşük yoğunluğu nedeniyle doğal gazı depolamak ya da araçla taşımak kolay değildir. Boru hattındaki sürtünme gazın ısınmasına neden olduğundan, gazın soğutulması ve sıkıştırılması gerektiğinden, doğal gaz boru hatları okyanuslar boyunca pratik değildir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki mevcut boru hatlarının birçoğu kapasitelerine ulaşmak üzeredir ve bu da kuzey eyaletlerini temsil eden bazı politikacıların potansiyel kıtlıklardan bahsetmesine yol açmaktadır. Büyük ticaret maliyeti, doğal gaz piyasalarının küresel olarak çok daha az entegre olduğu anlamına gelir ve ülkeler arasında önemli fiyat farklılıklarına neden olur. Batı Avrupa'da doğal gaz boru hattı ağı halihazırda yoğundur. Doğu Avrupa'da ve Rusya, Yakın Doğu ve Kuzey Afrika'daki gaz sahaları ile Batı Avrupa arasında yeni boru hatları planlanmakta ya da inşa edilmektedir. ⓘ
Gözetim transfer noktalarında gaz satın alındığında veya satıldığında, gaz kalitesine ilişkin kurallar ve anlaşmalar yapılır. Bunlar arasında izin verilen maksimum CO
2, H
2S ve H
2O. Genellikle kontaminasyonu gidermek için işlemden geçirilen satış kalitesindeki gaz "kuru gaz" bazında işlem görür ve ticari olarak sakıncalı kokulardan, malzemelerden ve tozdan veya diğer katı veya sıvı maddelerden, mumlardan, zamklardan ve sakız oluşturan bileşenlerden arındırılmış olması gerekir, bu da gözetim transfer noktasının aşağısındaki ekipmana zarar verebilir veya çalışmasını olumsuz etkileyebilir. ⓘ
LNG taşıyıcıları sıvılaştırılmış doğal gazı (LNG) okyanuslar boyunca taşırken, tank kamyonları sıvılaştırılmış veya sıkıştırılmış doğal gazı (CNG) daha kısa mesafelerde taşıyabilir. Şu anda geliştirilme aşamasında olan CNG taşıyıcı gemiler kullanılarak yapılan deniz taşımacılığı, belirli koşullarda LNG taşımacılığı ile rekabet edebilir. ⓘ
Gaz, bir sıvılaştırma tesisinde sıvı hale getirilir ve terminaldeki yeniden gazlaştırma tesisinde gaz formuna geri döndürülür. Gemi kaynaklı yeniden gazlaştırma ekipmanı da kullanılmaktadır. LNG, doğal gazın uzun mesafeli, yüksek hacimli taşınması için tercih edilen formdur; boru hattı ise karada 4.000 km'ye (2.500 mil) kadar olan mesafelerde ve açık denizde bu mesafenin yaklaşık yarısında tercih edilir. ⓘ
CNG yüksek basınçta, tipik olarak 200 barın (20.000 kPa; 2.900 psi) üzerinde taşınır. Kompresörler ve dekompresyon ekipmanları daha az sermaye gerektirir ve sıvılaştırma/gazlaştırma tesislerine göre daha küçük ünite boyutlarında ekonomik olabilir. Doğal gaz kamyonları ve taşıyıcıları doğal gazı doğrudan son kullanıcılara veya boru hatları gibi dağıtım noktalarına taşıyabilir. ⓘ
Geçmişte, petrolün geri kazanımı sırasında elde edilen doğal gaz karlı bir şekilde satılamazdı ve yakma olarak bilinen bir işlemle petrol sahasında yakılırdı. Yakma işlemi artık birçok ülkede yasadışıdır. Buna ek olarak, son 20-30 yılda artan talep, petrolle ilişkili gaz üretimini ekonomik olarak uygulanabilir hale getirmiştir. Diğer bir seçenek olarak, gaz artık bazen basınç bakımı ve karışabilir veya karışamaz taşma yoluyla geliştirilmiş petrol geri kazanımı için formasyona yeniden enjekte edilmektedir. Petrolle ilişkili doğal gazın korunması, yeniden enjekte edilmesi ya da yakılması öncelikle pazarlara (boru hatları) yakınlığa ve yasal kısıtlamalara bağlıdır. ⓘ
Doğal gaz, diğer fiziksel çıktılardaki emilim yoluyla dolaylı olarak ihraç edilebilir. Yakın zamanda yapılan bir çalışma, ABD'de kaya gazı üretiminin artmasının fiyatların diğer ülkelere göre düşmesine neden olduğunu öne sürmektedir. Bu durum enerji yoğun imalat sektörü ihracatında bir patlamaya neden olmuş ve ABD imalat ihracatının ortalama dolar birimi 1996-2012 yılları arasında enerji içeriğini neredeyse üç katına çıkarmıştır. ⓘ
1970'lerin sonlarında Suudi Arabistan'da bir "ana gaz sistemi" icat edilmiş ve böylece gaz yakma zorunluluğuna son verilmiştir. Ancak uydu ve yakın kızılötesi kamera gözlemleri, bazı ülkelerde gaz yakma ve havalandırma işlemlerinin hala devam ettiğini göstermektedir. ⓘ
Doğal gaz, tuzdan arındırma için elektrik ve ısı üretmek amacıyla kullanılmaktadır. Benzer şekilde, metan gazı deşarj eden bazı çöp sahaları da metanı yakalamak ve elektrik üretmek için kurulmuştur. ⓘ
Doğal gaz genellikle önceki gaz kuyularından, tuz kubbelerinden veya sıvılaştırılmış doğal gaz olarak tanklardan gelen tükenmiş gaz rezervuarlarının içinde yeraltında depolanır. Gaz, talebin düşük olduğu bir zamanda enjekte edilir ve talep arttığında çıkarılır. Son kullanıcıların yakınında depolama, değişken taleplerin karşılanmasına yardımcı olur, ancak bu tür bir depolama her zaman uygulanabilir olmayabilir. ⓘ
Dünya çapındaki çıkarımın %84'ünü 15 ülkenin gerçekleştirmesi nedeniyle doğal gaza erişim uluslararası politikada önemli bir konu haline gelmiş ve ülkeler boru hatlarının kontrolü için yarışır hale gelmiştir. Rusya'nın devlete ait enerji şirketi Gazprom, 21. yüzyılın ilk on yılında Ukrayna ve Belarus ile doğal gaz fiyatı konusunda anlaşmazlığa düşmüş ve bu durum Avrupa'nın bazı bölgelerine doğal gaz sevkiyatının siyasi nedenlerle kesilebileceği endişesini yaratmıştır. Amerika Birleşik Devletleri doğal gaz ihraç etmeye hazırlanıyor. ⓘ
Yüzen sıvılaştırılmış doğal gaz
Yüzer sıvılaştırılmış doğal gaz (FLNG), şu anda kara tabanlı bir LNG operasyonu yoluyla geliştirilmesini pratik kılmayan çevresel veya ekonomik faktörler nedeniyle başka türlü kullanılamayacak olan açık deniz gaz kaynaklarının geliştirilmesini sağlamak için tasarlanmış yenilikçi bir teknolojidir. FLNG teknolojisi aynı zamanda bir dizi çevresel ve ekonomik avantaj da sağlamaktadır:
- Çevresel - Tüm işleme gaz sahasında yapıldığından, kıyıya uzun boru hatları, gazı kıyıya pompalamak için sıkıştırma üniteleri, tarama ve iskele inşaatı ve çevresel ayak izini önemli ölçüde azaltan bir LNG işleme tesisinin karada inşa edilmesine gerek yoktur. İnşaattan kaçınmak deniz ve kıyı ortamlarının korunmasına da yardımcı olur. Buna ek olarak, tesis yenilenmeden ve başka bir yerde yeniden konuşlandırılmadan önce kolayca sökülüp kaldırılabileceğinden, hizmetten çıkarma sırasında çevresel rahatsızlık en aza indirilecektir.
- Ekonomik - Kıyıya gaz pompalamanın çok pahalı olabileceği yerlerde FLNG, geliştirmeyi ekonomik olarak uygulanabilir hale getirir. Sonuç olarak, Doğu Afrika açıklarında olduğu gibi, aksi takdirde karaya oturacak olan açık deniz gaz sahalarının geliştirilmesi için ülkelere yeni iş fırsatları sunacaktır. ⓘ
Birçok gaz ve petrol şirketi yüzer sıvılaştırılmış doğal gazın (FLNG) ekonomik ve çevresel faydalarını değerlendiriyor. Halihazırda beş FLNG tesisinin inşasına yönelik projeler devam etmektedir. Petronas, Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering'de FLNG-1 projesini tamamlamak üzeredir ve Samsung Heavy Industries'de FLNG-2 projesi devam etmektedir. Shell Prelude'un 2017'de üretime başlaması bekleniyor. Browse LNG projesi 2019'da FEED'e başlayacaktır. ⓘ
Kullanım Alanları
Doğal gaz öncelikle kuzey yarımkürede kullanılmaktadır. Kuzey Amerika ve Avrupa başlıca tüketicilerdir. ⓘ
Orta akım doğal gaz
Genellikle kuyu başı gazları, gaz içinde bulunan çeşitli hidrokarbon moleküllerinin giderilmesini gerektirir. Bu gazlardan bazıları heptan, pentan, propan ve moleküler ağırlıkları metanın (CH
4). Doğal gaz iletim hatları doğal gaz işleme tesisine ya da ünitesine uzanır ve burada daha yüksek molekül ağırlıklı hidrokarbonlar temizlenerek fit küp başına 950-1.050 İngiliz ısı birimi (35-39 MJ/m3) arasında enerji içeriğine sahip doğal gaz üretilir. İşlenmiş doğal gaz daha sonra konut, ticari ve endüstriyel kullanımlar için kullanılabilir. ⓘ
Dağıtım hatlarında akan doğal gaz orta akım doğal gaz olarak adlandırılır ve genellikle kompresörleri döndüren motorlara güç sağlamak için kullanılır. Bu kompresörler, gaz ilerlerken orta akım doğal gazını basınçlandırmak ve yeniden basınçlandırmak için iletim hattında gereklidir. Tipik olarak, doğal gazla çalışan motorlar, dönme isim plakası özelliklerinde çalışmak için 950-1.050 BTU/cu ft (35-39 MJ/m3) doğal gaza ihtiyaç duyar. Doğal gaz motoru tarafından kullanılmak üzere bu yüksek moleküler ağırlıklı gazları çıkarmak için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Birkaç teknoloji aşağıdaki gibidir:
- Joule-Thomson kızağı
- Kriyojenik veya soğutucu sistem
- Kimyasal enzimoloji sistemi ⓘ
Evsel kullanım
Konutlarda kullanılan doğal gaz 1.100 °C'yi (2.000 °F) aşan sıcaklıklar üreterek güçlü bir evsel pişirme ve ısıtma yakıtı haline gelebilir. Gelişmiş dünyanın büyük bir kısmında borular aracılığıyla evlere tedarik edilir ve burada ocak ve fırınlar, gazla ısıtılan çamaşır kurutucular, ısıtma/soğutma ve merkezi ısıtma dahil olmak üzere birçok amaç için kullanılır. Evlerdeki ve diğer binalardaki ısıtıcılar kazanları, fırınları ve su ısıtıcılarını içerebilir. Hem Kuzey Amerika hem de Avrupa büyük doğal gaz tüketicileridir. ⓘ
Ev aletleri, fırınlar ve kazanlar düşük basınç kullanır, genellikle 6 ila 7 inç su (6" ila 7" WC), bu da yaklaşık 0,25 psig'dir. Besleme hatlarındaki basınçlar ya kullanım basıncı (UP, yukarıda bahsedilen 6" ila 7" WC) ya da 1 psig ila 120 psig arasında herhangi bir yerde olabilen yüksek basınç (EP) olarak değişir. EP kullanan sistemlerde basıncı UP'ye düşürmek için servis girişinde bir regülatör bulunur. ⓘ
Binaların içindeki Doğal Gaz Boru Sistemleri genellikle 2 ila 5 psi (13,8 ila 34,5 kPa) basınçla tasarlanır ve gerektiğinde basıncı düşürmek için aşağı akış basınç regülatörlerine sahiptir. Bir bina içindeki doğal gaz boru sistemleri için izin verilen maksimum çalışma basıncı, Kamu Güvenliği Kurumu tarafından onaylanmadıkça veya sigorta şirketlerinin daha katı gereklilikleri olmadıkça, NFPA 54: Ulusal Yakıt Gazı Koduna dayanmaktadır. ⓘ
Genel olarak, aşağıdaki koşulların tümü karşılanmadığı sürece doğal gaz sistemi basınçlarının 5 psig (34,5 kPa) değerini aşmasına izin verilmez:
- AHJ daha yüksek bir basınca izin verecektir.
- Dağıtım borusu kaynaklıdır. (Not: 2. Bazı yetki alanları, sürekliliği doğrulamak için kaynaklı bağlantıların radyografisinin çekilmesini de gerektirebilir).
- Borular koruma için kapatılır ve gaz birikimine izin vermeyen havalandırmalı bir alana yerleştirilir.
- Boru, endüstriyel süreçler, araştırma, depolama veya mekanik ekipman odaları için kullanılan alanlara monte edilir. ⓘ
Genel olarak, binanın özellikle endüstriyel veya araştırma amaçlı kullanılması ve NFPA 58: Sıvılaştırılmış Petrol Gazı Kodu, Bölüm 7'ye uygun olarak inşa edilmesi koşuluyla, maksimum 20 psig (138 kPa) sıvılaştırılmış petrol gazı basıncına izin verilir. ⓘ
Sismik deprem vanası 55 psig (3,7 bar) basınçta çalışarak doğal gazın saha genelindeki doğal gaz dağıtım boru ağına (açık havada yeraltında, bina çatılarının üstünde veya bir kanopi çatısının üst destekleri içinde) akışını durdurabilir. Sismik deprem vanaları maksimum 60 psig'de kullanılmak üzere tasarlanmıştır. ⓘ
Avustralya'da doğal gaz, gaz işleme tesislerinden regülatör istasyonlarına İletim boru hatları aracılığıyla taşınır. Gaz daha sonra dağıtılan basınçlara göre düzenlenir ve gaz, gaz şebekesi yoluyla bir gaz şebekesi etrafında dağıtılır. Şebekeden gelen ve servis olarak adlandırılan küçük kollar, bireysel konutları veya çok konutlu binaları şebekeye bağlar. Şebekelerin basınçları tipik olarak 7 kPa (düşük basınç) ile 515 kPa (yüksek basınç) arasında değişir. Gaz daha sonra ölçülmeden önce 1,1 kPa veya 2,75 kPa'ya kadar ayarlanır ve evsel kullanım için tüketiciye iletilir. Doğal gaz şebekeleri çeşitli malzemelerden yapılır: tarihsel olarak dökme demir, ancak daha modern şebekeler çelik veya polietilenden yapılır. ⓘ
ABD'de sıkıştırılmış doğal gaz (CNG), kırsal gazın baskın kaynağı olan daha ucuz ve daha bol LPG'ye (sıvılaştırılmış petrol gazı) alternatif olarak bazı kırsal alanlarda mevcuttur. Kamu hizmetleri tarafından sağlanan gaza doğrudan bağlantısı olmayan evlerde veya taşınabilir ızgaralara yakıt sağlamak için kullanılır. Doğal gaz ayrıca Amerika Birleşik Devletleri genelinde Doğal Gaz Seçimi programları aracılığıyla bağımsız doğal gaz tedarikçileri tarafından da sağlanmaktadır. ⓘ
Ulaşım
CNG, benzin gibi diğer otomobil yakıtlarına göre daha temiz ve aynı zamanda daha ucuz bir alternatiftir. 2014 yılı sonu itibariyle, İran (3.5 milyon), Çin (3.3 milyon), Pakistan (2.8 milyon), Arjantin (2.5 milyon), Hindistan (1.8 milyon) ve Brezilya (1.8 milyon) başta olmak üzere dünya genelinde 20 milyonun üzerinde doğal gazlı araç bulunmaktadır. Enerji verimliliği genellikle benzinli motorlara eşittir, ancak modern dizel motorlara kıyasla daha düşüktür. Doğal gazla çalışmak üzere dönüştürülen benzinli/petrollü araçlar, motorlarının düşük sıkıştırma oranı nedeniyle sıkıntı yaşamakta, bu da doğal gazla çalışırken verilen gücün kırpılmasına neden olmaktadır (%10-15). Ancak CNG'ye özgü motorlar, bu yakıtın 120-130 gibi daha yüksek oktan sayısı nedeniyle daha yüksek bir sıkıştırma oranı kullanmaktadır. ⓘ
CNG, karayolu taşıtlarında kullanılmasının yanı sıra uçaklarda da kullanılabilir. Aviat Aircraft Husky 200 CNG ve Chromarat VX-1 KittyHawk gibi bazı uçaklarda sıkıştırılmış doğal gaz kullanılmıştır ⓘ
LNG uçaklarda da kullanılıyor. Örneğin Rus uçak üreticisi Tupolev, LNG ve hidrojenle çalışan uçaklar üretmek için bir geliştirme programı yürütmektedir. Program 1970'lerin ortalarından beri devam etmekte olup Tu-204 ve Tu-334 yolcu uçaklarının ve Tu-330 kargo uçağının LNG ve hidrojen varyantlarını geliştirmeyi amaçlamaktadır. Jet yakıtı ve LNG için mevcut piyasa fiyatına bağlı olarak, LNG ile çalışan bir uçak için yakıt, karbon monoksit, hidrokarbon ve nitrojen oksit emisyonlarında önemli azalmalarla birlikte ton başına 5.000 ruble (100 ABD Doları) daha ucuza, yani yaklaşık %60 daha ucuza mal olabilir. ⓘ
Jet motoru yakıtı olarak sıvı metanın avantajları, standart gazyağı karışımlarından daha fazla özgül enerjiye sahip olması ve düşük sıcaklığının, motorun daha yüksek hacimsel verimlilik için sıkıştırdığı havanın soğutulmasına yardımcı olabilmesi, yani bir ara soğutucunun yerini alabilmesidir. Alternatif olarak egzoz sıcaklığını düşürmek için de kullanılabilir. ⓘ
Gübreler
Doğal gaz, gübre üretiminde kullanılmak üzere Haber süreci yoluyla amonyak üretimi için önemli bir hammaddedir. Sentetik azotlu gübrenin geliştirilmesi küresel nüfus artışını önemli ölçüde desteklemiştir - şu anda Dünya'daki insanların neredeyse yarısının sentetik azotlu gübre kullanımının bir sonucu olarak beslendiği tahmin edilmektedir. ⓘ
Hidrojen
Doğal gaz hidrojen üretmek için kullanılabilir, yaygın yöntemlerden biri de hidrojen reformeridir. Hidrojenin birçok uygulaması vardır: kimya endüstrisi için birincil hammadde, bir hidrojenleme maddesi, petrol rafinerileri için önemli bir emtia ve hidrojenli araçlarda yakıt kaynağıdır. ⓘ
Hayvan ve balık yemi
Ticari ölçekte Methylococcus capsulatus bakterisine doğal gaz verilerek proteince zengin hayvan ve balık yemi üretilmektedir. ⓘ
Diğer
Doğal gaz aynı zamanda kumaş, cam, çelik, plastik, boya, sentetik yağ ve diğer ürünlerin üretiminde de kullanılmaktadır. Doğal gaz bileşenlerinin değerlendirilmesinde ilk adım genellikle alkanın olefine dönüştürülmesidir. Etanın oksidatif dehidrojenasyonu etilene yol açar, bu da etilen epoksit, etilen glikol, asetaldehit veya diğer olefinlere dönüştürülebilir. Propan propilene dönüştürülebilir veya akrilik asit ve akrilonitrile oksitlenebilir. ⓘ
Çevresel etkiler
Doğal gaz salınımının sera gazı etkisi
İnsan faaliyetleri, tüm metan emisyonlarının yaklaşık %60'ından ve bunun sonucunda atmosferik metanda meydana gelen artışın çoğundan sorumludur. Doğal gaz, fosil yakıtların çıkarılması, depolanması, taşınması ve dağıtımı sırasında kasıtlı olarak salınır veya başka bir şekilde sızdığı bilinmektedir. Küresel olarak metan, insan kaynaklı sera gazı ısınmasının tahmini %33'ünü oluşturmaktadır. Kentsel katı atıkların (çöp sahası gazı kaynağı) ve atık suyun ayrışması, bu tür emisyonların %18'ini daha oluşturmaktadır. Bu tahminler, yakın gelecekte MethaneSAT için planlananlar gibi gelişmiş uydu ölçümleri ile azaltılması gereken önemli belirsizlikler içermektedir. ⓘ
Atmosfere salındıktan sonra metan, hidroksil radikalleri (OH-) tarafından kademeli olarak karbondioksit ve suya oksidasyon yoluyla uzaklaştırılır.
) troposfer veya stratosferde oluşur ve genel kimyasal reaksiyon CH
4 + 2O
2 → CO
2 + 2H
2O. Atmosferik metanın ömrü, yaklaşık 7 yıllık yarı ömrü ile karbondioksite kıyasla nispeten kısa olsa da, atmosferdeki ısıyı hapsetmede daha etkilidir, böylece belirli bir miktar metan, 20 yıllık bir süre içinde karbondioksitin küresel ısınma potansiyelinin 84 katına ve 100 yıllık bir süre içinde 28 katına sahiptir. Dolayısıyla doğal gaz, kısa vadede metanın güçlü radyatif zorlaması ve uzun vadede karbondioksitin devam eden etkileri nedeniyle güçlü bir sera gazıdır. ⓘ
İnsan kaynaklı metan emisyonlarını azaltarak ısınmayı hızla düşürmeyi hedefleyen çabalar, Küresel Metan Girişimi tarafından desteklenen bir iklim değişikliği azaltma stratejisidir. ⓘ
Sera gazı emisyonları
Rafine edilip yakıldığında doğal gaz, petrolden joule başına %25-30, kömürden ise %40-45 daha az karbondioksit üretebilir. Ayrıca diğer hidrokarbon yakıtlara göre potansiyel olarak daha az toksik kirletici üretebilir. Bununla birlikte, diğer başlıca fosil yakıtlarla karşılaştırıldığında, doğal gaz yakıtın üretimi ve nakliyesi sırasında göreceli olarak daha fazla emisyona neden olur; bu da yaşam döngüsü sera gazı emisyonlarının tüketim alanından kaynaklanan doğrudan emisyonlardan yaklaşık %50 daha yüksek olduğu anlamına gelir. ⓘ
Doğal gaz üretimi ve kullanımı, 100 yıllık ısınma etkisi açısından, insan kaynaklı sera gazı emisyonlarının yaklaşık beşte birini oluşturmaktadır ve bu katkı hızla artmaktadır. Küresel olarak, doğal gaz kullanımı yaklaşık 7,8 milyar ton CO
2 (alevlenme dahil), kömür ve petrol kullanımı ise sırasıyla 14,4 ve 12 milyar ton salım yapmıştır. IEA, enerji sektörünün (petrol, doğal gaz, kömür ve biyoenerji) insan kaynaklı metan emisyonlarının yaklaşık %40'ından sorumlu olduğunu tahmin etmektedir. IPCC Altıncı Değerlendirme Raporuna göre, petrol ve petrol ürünleri tüketimindeki %5'lik artışa kıyasla, doğal gaz tüketimi 2015 ve 2019 yılları arasında %15 oranında artmıştır. ⓘ
Yeni doğal gaz boru hatlarının finanse edilmeye ve inşa edilmeye devam edilmesi, fosil sera gazlarının büyük miktarda emisyonunun 40 ila 50 yıl boyunca geleceğe kilitlenebileceğini göstermektedir. Sadece ABD'nin Teksas eyaletinde, ilki 2019'da hizmete girecek ve diğerlerinin 2020-2022 yıllarında faaliyete geçmesi planlanan beş yeni uzun mesafeli gaz boru hattı inşa edilmektedir. ⓘ
Hollanda, sera gazı emisyonlarını azaltmak için 2050 yılına kadar ülkedeki tüm evlerde doğal gazdan uzaklaşmayı sübvanse ediyor. Amsterdam'da 2018'den bu yana yeni konut gaz hesaplarına izin verilmiyor ve şehirdeki tüm evlerin 2040 yılına kadar bitişikteki endüstriyel binalardan ve operasyonlardan gelen fazla ısıyı kullanacak şekilde dönüştürülmesi bekleniyor. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bazı şehirler yeni evler için gaz bağlantılarını yasaklamaya başladı ve elektrifikasyonu zorunlu kılan ya da yerel gereklilikleri yasaklayan eyalet yasaları kabul edildi ve değerlendiriliyor. Birleşik Krallık hükümeti de iklim hedeflerine ulaşmak için alternatif ev ısıtma teknolojilerini denemektedir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki doğal gaz şirketleri işlerini korumak için yerel elektrifikasyon yönetmeliklerini engelleyen yasalar için lobi faaliyetleri yürütmekte ve yenilenebilir doğal gaz ve hidrojen yakıtını teşvik etmektedir. ⓘ
Diğer kirleticiler
Doğal gaz, diğer fosil yakıtlara göre çok daha düşük miktarda kükürt dioksit ve nitrojen oksit üretir. ⓘ
Radyonüklidler
Doğal gaz çıkarımı ayrıca radyoaktif polonyum (Po-210), kurşun (Pb-210) ve radon (Rn-220) izotopları üretir. Radon, metre küp gaz başına 5 ila 200.000 becquerel arasında başlangıç aktivitesine sahip bir gazdır. Hızla bozunarak Pb-210'a dönüşür ve bu da gaz çıkarma ekipmanında ince bir film olarak birikebilir. ⓘ
Güvenlik endişeleri
Doğal gaz çıkarma iş gücü benzersiz sağlık ve güvenlik zorluklarıyla karşı karşıyadır. ⓘ
Üretim
Bazı gaz sahaları hidrojen sülfür (H
2S), solunduğunda zehirli bir bileşiktir. Asidik gaz bileşenlerini gideren endüstriyel ölçekli bir işlem olan amin gazı arıtımı, genellikle doğal gazdan hidrojen sülfürü gidermek için kullanılır. ⓘ
Doğal gazın (veya petrolün) çıkarılması rezervuardaki basıncın düşmesine neden olur. Basınçtaki bu azalma da çökmeye, yani yerin üstüne çökmeye neden olabilir. Çökme ekosistemleri, su yollarını, kanalizasyon ve su tedarik sistemlerini, temelleri vb. etkileyebilir. ⓘ
Çatlatma
Doğal gazın yeraltındaki gözenekli kaya oluşumlarından çıkarılması hidrolik çatlatma veya "fracking" adı verilen bir işlemle gerçekleştirilebilir. Hidrolik çatlatma işleminin Kuzey Amerika'daki doğal gaz gelişiminin yaklaşık %70'ini oluşturacağı tahmin edilmektedir. 1949'daki ilk ticari hidrolik çatlatma işleminden bu yana Amerika Birleşik Devletleri'nde yaklaşık bir milyon kuyu hidrolik olarak çatlatılmıştır. Hidrolik olarak çatlatılmış kuyulardan doğal gaz üretimi, sıkı kaya oluşumlarında doğal gaza erişimi iyileştiren yönlü ve yatay sondajın teknolojik gelişmelerinden yararlanmıştır. Hidrolik olarak çatlatılmış kuyulardan geleneksel olmayan gaz üretiminde 2000 ve 2012 yılları arasında güçlü bir büyüme meydana gelmiştir. ⓘ
Hidrolik çatlatma işleminde, kuyu operatörleri çeşitli kimyasallarla karıştırılmış suyu kuyu deliği muhafazasından kayaya doğru itmektedir. Yüksek basınçlı su kayayı parçalar ya da "çatlatır", bu da kaya oluşumundan gazı serbest bırakır. Kayadaki çatlakları açık tutmak için suya proppant olarak kum ve diğer parçacıklar eklenir, böylece gazın muhafazaya ve oradan da yüzeye akması sağlanır. Sürtünmeyi azaltmak ve korozyonu engellemek gibi işlevleri yerine getirmek için akışkana kimyasallar eklenir. "Çatlatma" işleminden sonra petrol veya gaz çıkarılır ve çatlatma sıvısının, yani su, kimyasallar, kum vb. karışımının %30-70'i yüzeye geri akar. Gaz içeren birçok oluşumda su da bulunur ve bu su hem hidrolik olarak çatlatılmış hem de hidrolik olarak çatlatılmamış kuyularda gazla birlikte kuyu deliğinden yüzeye akar. Üretilen bu su genellikle yüksek oranda tuz ve formasyonda bulunan diğer çözünmüş mineraller içerir. ⓘ
Kuyuları hidrolik olarak çatlatmak için kullanılan su hacmi hidrolik çatlatma tekniğine göre değişir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, hidrolik kırılma başına kullanılan ortalama su hacmi 1953'ten önce dikey petrol ve gaz kuyuları için yaklaşık 7.375 galon, 2000 ve 2010 yılları arasında dikey petrol ve gaz kuyuları için yaklaşık 197.000 galon ve 2000 ve 2010 yılları arasında yatay gaz kuyuları için yaklaşık 3 milyon galon olarak bildirilmiştir. ⓘ
Kuyu verimliliği için hangi fracking tekniğinin uygun olduğunun belirlenmesi büyük ölçüde petrol veya gaz çıkarılacak rezervuar kayanın özelliklerine bağlıdır. Eğer kaya düşük geçirgenlik özelliğine sahipse, yani içinden gaz gibi maddelerin geçmesine izin veriyorsa, o zaman kaya sıkı gaz kaynağı olarak kabul edilebilir. Şu anda konvansiyonel olmayan gaz kaynağı olarak da bilinen şeyl gazı için kırma işlemi, yanal bir şeyl kaya oluşumuna ulaşana kadar dikey olarak bir sondaj deliği açmayı içerir, bu noktada matkap yatay olarak yüzlerce veya binlerce fit boyunca kayayı takip etmek için döner. Buna karşılık, geleneksel petrol ve gaz kaynakları daha yüksek kaya geçirgenliği ile karakterize edilir ve bu da doğal olarak petrol veya gazın sıkı gaz üretiminin gerektirdiğinden daha az yoğun hidrolik çatlatma teknikleriyle kuyu deliğine akmasını sağlar. Konvansiyonel ve konvansiyonel olmayan petrol ve gaz üretimi için sondaj teknolojisinin geliştirilmesinde geçen on yıllar, sadece düşük geçirgenlikli rezervuar kayalarında doğal gaza erişimi iyileştirmekle kalmamış, aynı zamanda çevre ve halk sağlığı üzerinde önemli olumsuz etkiler yaratmıştır. ⓘ
ABD EPA, yüksek hacimli yatay çatlatma (HVHF) için su ve kimyasal karışımlarda jelleştirici olarak benzen ve etilbenzen gibi toksik, kanserojen kimyasalların kullanıldığını kabul etmiştir. HVHF'deki hidrolik kırılmayı takiben, kuyu yüzeyine geri dönen ve geri akış veya üretilen su olarak adlandırılan su, kimyasallar ve çatlatma sıvısı, şeyl kaya oluşumlarında doğal olarak bulunan radyoaktif maddeler, ağır metaller, doğal tuzlar ve hidrokarbonlar içerebilir. Kuyu operatörleri tarafından HVHF kuyusundan çıkarılan fracking kimyasalları, radyoaktif maddeler, ağır metaller ve tuzların karıştırıldıkları sudan çıkarılması o kadar zordur ve su döngüsünü o kadar kirletir ki, geri akış suyunun çoğu ya diğer fracking operasyonlarına geri dönüştürülür ya da derin yeraltı kuyularına enjekte edilerek HVHF'nin hidrolojik döngüde ihtiyaç duyduğu su ortadan kaldırılır. ⓘ
Tarihsel olarak düşük gaz fiyatları nükleer rönesansın yanı sıra güneş termal enerjisinin gelişimini de geciktirmiştir. ⓘ
Eklenen koku
Doğal gaz doğal haliyle renksiz ve neredeyse kokusuzdur. Tüketicilerin sızıntıları tespit etmesine yardımcı olmak için, çürük yumurtaya benzer bir kokusu olan tert-Butylthiol (t-butyl mercaptan) adlı bir koku verici eklenir. Bazen karışımda ilgili bir bileşik olan tiyofan da kullanılabilir. Doğal gaza eklenen bir koku maddesinin analitik cihazlarla tespit edilebildiği, ancak normal koku alma duyusuna sahip bir gözlemci tarafından düzgün bir şekilde tespit edilemediği durumlar doğal gaz endüstrisinde meydana gelmiştir. Bu durum, bir koku maddesinin diğerinin hissini bastırdığı koku maskelemesinden kaynaklanmaktadır. Sektör 2011 yılı itibariyle koku maskelemesinin nedenleri üzerine araştırmalar yürütmektedir. ⓘ
Patlama riski
Doğal gaz sızıntılarının neden olduğu patlamalar her yıl birkaç kez meydana gelmektedir. Bireysel evler, küçük işletmeler ve diğer yapılar en sık olarak iç sızıntının yapının içinde gaz biriktirmesinden etkilenmektedir. Sızıntılar genellikle müteahhitlerin boru hatlarını kazması ve çarpması gibi kazı çalışmalarından kaynaklanır, bazen de herhangi bir hasar meydana geldiğini bilmeden. Sıklıkla, patlama bir binaya önemli ölçüde zarar verecek kadar güçlüdür ancak binayı ayakta bırakır. Bu durumlarda, içerideki insanlar genellikle hafif ila orta derecede yaralanır. Nadiren, gaz ölümcül bir patlamaya neden olacak kadar yüksek miktarlarda toplanabilir ve bu süreçte bir veya daha fazla binayı tahrip edebilir. Birçok bina yönetmeliği artık bu riski azaltmak için gaz borularının boşluklu duvarların içine veya döşeme tahtalarının altına yerleştirilmesini yasaklamaktadır. Gaz genellikle açık havada kolayca dağılır, ancak akış hızları yeterince yüksekse bazen tehlikeli miktarlarda birikebilir. Bununla birlikte, bu yakıtı kullanan on milyonlarca yapı düşünüldüğünde, doğal gaz kullanmanın bireysel riski düşüktür. ⓘ
Karbon monoksit soluma riski
Doğal gazlı ısıtma sistemleri havalandırılmadığı veya yetersiz havalandırıldığı takdirde karbon monoksit zehirlenmesine neden olabilir. Doğal gazlı fırın tasarımlarındaki iyileştirmeler CO zehirlenmesi endişelerini büyük ölçüde azaltmıştır. Karbon monoksit veya metan ve propan gibi patlayıcı gazlara karşı uyarı veren dedektörler de mevcuttur. ⓘ
Enerji içeriği, istatistikler ve fiyatlandırma
Doğal gaz miktarları normal metreküp ("normal" 0 °C (32 °F) sıcaklıkta ve 101,325 kPa (14,6959 psi) basınçta metreküp gaz) veya standart fit küp ("standart" 60,0 °F (15,6 °C) sıcaklıkta ve 14,73 psi (101,6 kPa) basınçta fit küp gaz) olarak ölçülür, bir metreküp ≈ 35,3147 cu ft. Ticari kalitede doğal gazın brüt yanma ısısı 39 MJ/m3 (0,31 kWh/cu ft) civarındadır, ancak bu yüzde birkaç oranında değişebilir. Bu yaklaşık 49 MJ/kg'dır (6,2 kWh/lb) (yaklaşık bir değer olan 0,8 kg/m3 (0,05 lb/cu ft) yoğunluk varsayılırsa). ⓘ
Avrupa Birliği, ABD ve Kanada dışında, doğal gaz gigajoule perakende birimlerinde satılmaktadır. LNG (sıvılaştırılmış doğal gaz) ve LPG (sıvılaştırılmış petrol gazı) spot teslimatlar olarak metrik ton (1.000 kg) veya milyon BTU cinsinden işlem görmektedir. Uzun vadeli doğal gaz dağıtım sözleşmeleri metreküp cinsinden, LNG sözleşmeleri ise metrik ton cinsinden imzalanmaktadır. LNG ve LPG, gaz kriyojenik sıcaklıklarda sıvılaştırıldığı için özel nakliye gemileriyle taşınır. Her bir LNG/LPG kargosunun spesifikasyonu genellikle enerji içeriğini içerir, ancak bu bilgi genel olarak kamuya açık değildir. ⓘ
Rusya Federasyonu'nda Gazprom 2008 yılında yaklaşık 250 milyar metreküp (8,8 trilyon fit küp) doğal gaz satmıştır. 2013 yılında 487,4 milyar metreküp (17,21 trilyon fit küp) doğal gaz ve ilişkili gaz üretmiştir. Gazprom 2013 yılında Avrupa'ya 161.5 milyar metreküp (5.70 trilyon fit küp) gaz tedarik etti. Avrupa Birliği 2022 yılında Rusya'ya olan gaz bağımlılığını üçte iki oranında azaltmayı hedefliyor. ⓘ
Ağustos 2015'te, muhtemelen tarihin en büyük doğal gaz keşfi yapılmış ve İtalyan gaz şirketi ENI tarafından bildirilmiştir. Enerji şirketi, Akdeniz'de yaklaşık 40 mil karelik (100 km2) bir alanı kapsayan "süper dev" bir gaz sahası ortaya çıkardığını belirtti. Zohr gaz sahası olarak adlandırılan bu alanın potansiyel olarak 30 trilyon feet küp (850 milyar metreküp) doğal gaz barındırabileceği belirtiliyor. ENI, enerjinin yaklaşık 5.5 milyar varil petrol eşdeğeri [BOE] (3.4×1010 GJ) olduğunu söyledi. Zohr sahası Mısır'ın kuzey kıyısı açıklarındaki derin sularda bulundu ve ENI bunun Akdeniz'in ve hatta dünyanın en büyüğü olacağını iddia ediyor. ⓘ
Avrupa Birliği
Son kullanıcılar için gaz fiyatları AB genelinde büyük farklılıklar göstermektedir. AB'nin temel hedeflerinden biri olan tek bir Avrupa enerji piyasası, tüm AB üye ülkelerindeki gaz fiyatlarını dengelemelidir. Ayrıca, arz ve küresel ısınma sorunlarının çözümüne yardımcı olacak, diğer Akdeniz ülkeleriyle ilişkileri güçlendirecek ve bölgedeki yatırımları teşvik edecektir. ABD, Rusya-Ukrayna krizinde arz kesintileri yaşanması durumunda Katar'dan AB'ye acil gaz tedarik etmesini istedi. ⓘ
Amerika Birleşik Devletleri
ABD birimleriyle, bir standart fit küp (28 L) doğal gaz yaklaşık 1.028 İngiliz termal birimi (1.085 kJ) üretir. Oluşan su yoğunlaşmadığında gerçek ısıtma değeri net yanma ısısıdır ve %10 kadar daha az olabilir. ⓘ
Amerika Birleşik Devletleri'nde perakende satışlar genellikle term (th) birimindedir; 1 term = 100.000 BTU. Evsel tüketicilere gaz satışları genellikle 100 standart fit küp (scf) birimindedir. Gaz sayaçları kullanılan gaz hacmini ölçer ve bu hacim, o dönemde kullanılan gazın enerji içeriği ile çarpılarak term'e dönüştürülür, bu da zaman içinde biraz değişir. Tek ailelik bir konutun tipik yıllık tüketimi 1.000 term veya bir Konut Müşterisi Eşdeğeridir (RCE). Toptan satış işlemleri genellikle dekaterm (Dth), bin dekaterm (MDth) veya milyon dekaterm (MMDth) cinsinden yapılır. Bir milyon desaterm bir trilyon BTU, yani kabaca bir milyar fit küp doğal gazdır. ⓘ
Doğal gazın fiyatı, yere ve tüketici türüne bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Doğal gazın tipik kalori değeri, gaz bileşimine bağlı olarak fit küp başına yaklaşık 1.000 BTU'dur. Amerika Birleşik Devletleri'nde doğal gaz, New York Ticaret Borsası'nda vadeli işlem sözleşmesi olarak işlem görmektedir. Her kontrat 10.000 milyon BTU veya 10 milyar BTU (10.551 GJ) içindir. Dolayısıyla, NYMEX'te gaz fiyatı 10 $/milyon BTU ise, kontrat 100.000 $ değerindedir. ⓘ
Kanada
Kanada, petrokimya ürünlerinin iç ticareti için metrik ölçü kullanmaktadır. Sonuç olarak, doğal gaz gigajoule (GJ), metreküp (m3) veya bin metreküp (E3m3) ile satılmaktadır. Dağıtım altyapısı ve sayaçlar neredeyse her zaman hacim ölçer (ayak küpü veya metre küp). Saskatchewan gibi bazı yargı bölgeleri gazı sadece hacme göre satmaktadır. Alberta gibi diğer bölgelerde gaz enerji içeriğine (GJ) göre satılır. Bu bölgelerde, konut ve küçük ticari müşteriler için neredeyse tüm sayaçlar hacmi (m3 veya ft3) ölçer ve fatura beyanları, hacmi yerel gaz kaynağının enerji içeriğine dönüştürmek için bir çarpan içerir. ⓘ
Bir gigajoule (GJ) yaklaşık olarak yarım varil (250 lbs) petrole veya 1 milyon BTU'ya ya da 1.000 cu ft veya 28 m3 gaza eşit bir ölçüdür. Kanada'daki gaz arzının enerji içeriği, kuyu başı ile müşteri arasındaki gaz tedarikine ve işlemeye bağlı olarak 37 ila 43 MJ/m3 (990 ila 1.150 BTU/cu ft) arasında değişebilir. ⓘ
Adsorbe doğal gaz (ANG)
Doğal gaz, sorbent adı verilen gözenekli katı maddelere adsorbe edilerek depolanabilir. Metan depolaması için en uygun koşul oda sıcaklığı ve atmosferik basınçtır. 4 MPa'ya (atmosfer basıncının yaklaşık 40 katı) kadar olan basınçlar daha yüksek depolama kapasitesi sağlayacaktır. ANG için kullanılan en yaygın sorbent aktif karbondur (AC) ve başlıca üç formu vardır: Aktif Karbon Fiber (ACF), Toz Aktif Karbon (PAC) ve aktif karbon monolit. ⓘ
Doğal gaz tesisatı
Doğal gazın kaynağından alınıp son kullanılacağı yere kadar taşınmasında kullanılan boru, birleştirme parçası ve ekipmanların tümüne birden doğal gaz tesisatı denir. Tesisatta hesaplamalar basınç kaybı ve hız faktörleri göz önüne alınarak tesisat elemanları ve boru çapları belirlenmektedir. ⓘ
Doğal gaz patlama ve boğulma yönüyle insan hayatını tehdit eder. Bu iki tehdide karşı en büyük koruma, ocağın bulunduğu mahale açılan menfezdir. LPG patlamaları ise bilinenin aksine tüp patlamaları değildir. LPG tüpleri 27 bar basınca dayanıklı olarak üretilir, bu basıncın üstüne geçildiğinde emniyet sistemi otomatik olarak basınç dengelenene kadar içerideki gazı dışarı tahliye eder. Yangın veya kaçaklarda patlama nedeni tüp değil, kaçak gazın sıkışarak veya tutuşarak patlamasıdır. ⓘ
İnsan sağlığına etkisi
Doğal gaz hidrojenle doymuş karbon molekülü ve bunun katlarıdır. Doğada serbest halde ve gaz fazında, genellikle yer altında ve eser miktarda havada bulunur. Renksizdir, kokusuzdur. Kaçakların insan burnu tarafından fark edilmesi için dağıtımdan önce yapay bir kimyasalla (kokarca kokusu) harman edilir. Bilinenin aksine doğal gaz insan için zehirleyici bir gaz değildir. Solunduğunda kısa süre içinde baş dönmesi ve denge kaybı, bir süre sonra da bayılma ve ölüm gerçekleşir. Bunun nedeni ise zehirlenme değil oksijen solunumunun durmasıdır. Doğal gazın havadan hafif olması sonucu solunduğunda ciğerlerde ince bir film tabakası oluşturup alveol yüzeylerini kaplar ve havayla teması keser. Nefes alıp verme devam etse de oksijen ciğerler tarafından emilemez ve beyindeki oksijen miktarının azalması sonucu önce baş dönmesi ve baygınlık, ardından da ölüm gerçekleşir. Medyada ve halk arasında doğal gaz zehirlenmesi olarak geçen vakalar aslında boğulma vakalarıdır. Kişi doğal gaza maruz kalmışsa hemen temiz havaya çıkarılmalı, yere sırtüstü yatırılıp gövde 45 derece yana çevrilerek derin soluma yaptırılarak ciğer içindeki gazın dışarı çıkarılması sağlanmalıdır. ⓘ
Doğal gaz doğada sıvı fazında bulunmaz, kaynama noktası -161.6 °C'dir. 254 litrelik doğal gaz yüksek basınç ile sıvı hale getirilerek 22 litreye kadar sıkıştırılabilir. Bu sıvı fazı ile temas oluşursa deride ciddi soğuk yanıkları oluşur. ⓘ