Zkapalněný zemní plyn (LNG)

Zkapalněný zemní plyn (anglicky Liquefied Natural Gas, odtud zkratka LNG) je zemní plyn v kapalném skupenství. O LNG se v poslední době hodně mluví především v souvislosti s energetickou bezpečností v Evropské unii, která plánuje právě zvýšením dovozu LNG částěčně snížit svou závislost na dovozu zemního plynu z Ruska.

LNG jako takový je námětem na celou řadu článků. Tento článek bude zaměřen především na jeho vlastnosti, výhody a nevýhody a také na samotné využití.

Vlastnosti LNG

Jak je již uvedeno výše, LNG je zkapalněný zemní plyn, který má při atmosférickém tlaku (101 325 Pa) teplotu přibližně -162 °C. Je to namodralá, netoxická, nekorozivní, průzračná kapalina s minimální viskozitou. Zaujímá cca 600 krát menší objem než plynný zemní plyn, což představuje jejo hlavní výhodu při skladování a dopravě.

LNG je z 90-100 % tvořen metanem a v závislosti podle těžební lokality obsahuje dále zbytky etanu, propanu, vyšších uhlovodíků, dusíku a dalších plynů. Jeho výhřevnost se pohybuje kolem 55 MJ/kg, vyjádřeno v litrech je to cca 22 MJ/l. Zápalná teplota LNG je 540 °C.

Předtím, než je zemní plyn zkapalněn, je nutné odstranit nežádoucí příměsi. Co se týče přípustného množství těchto nečistot, jejich hodnoty musí být menší než hodnoty uvedené v následující tabulce.

Pozn. k tabulce:

• ppm obj. značí jednu objemovou část v milionu
• mg/Nm3 značí miligram na normální metr krychlový (při normálních podmínkách – 101 325 Pa a 0 °C)

Výhody a nevýhody LNG

Jak je již uvedeno výše, hlavní výhodou zkapalněného zemního plynu je cca 600 krát menší objem v porovnání se zemním plynem v plynném skupenství. Z toho vyplývá vyšší dojezd vozidla na LNG oproti CNG (Stlačený zemní plyn = Compressed Natural Gas), který je na srovnatelné úrovni s klasickými pohonnými hmotami – 1 litr LNG energeticky odpovídá cca 0,67 litru benzinu a 0,59 litru naftu.

Další výhodou je vysoká energetická hustota, která je srovnatelná s palivy získávanými z ropy. V porovnání s CNG mají navíc nádrže na LNG podstatně nižsí hmotnost a díky menšímu objemu palivových nádrží mají vozidla na LNG větší úložný prostor.

Pokud jde o nevýhody LNG, ty spočívají především v potřebě uchovávání zkapalněného plynu za velmi nízkých teplot, což je ekonomicky i technologicky velmi náročné. Při delší odstávce vozidla může docházet k odparu paliva z nádrže.

Celkově je LNG v porovnání se stlačeným zemním plynem složitější a nákladnější technologie. Samotný proces zkapalnování zemního plynu je energeticky velmi náročný a představuje jednu z hlavních nevýhod tohoto paliva.

Přeprava a zkapalňování

Zemní plyn se v kapalném skupenství v přírodě téměř nevyskytuje a pro získávání LNG musí být tedy vytěžený a nečistot zbavený zemní plyn zkapalněn ve zkapalňovacích stanicích. Následně je přeřerpán do tankerů a dopravován do odbytiště. Odbytištěm jsou tzv. terminály, kde se z tankerů LNG přečerpává do zásobníků, ze kterých se postupně odpařuje do plynovodního potrubí.

Co se týče samotného zkapalňování zemního plynu, technologií existuje celá řada. Nejvíce efektivními technologiemi jsou tzv. kaskádový cyklus (Cascade Cycle), který obsahuje více chladících smyček, díky čemuž se dosahuje co nejpreciznějšího přiblížení chladící křivce zemního plynu, a cyklus s mixovaným chladivem (Mixed-refrigerent cycle = MR), u kterého je použitím více typů chladiv dosahováno podobného efektu. V případě využití MR cyklu je časté spojení s předchlazením například pomocí propanu. Tento cyklus je označován také jako C3MR cyklus.

Zatímco zkapalňování použitím technologie MR a Cascade Cycle se používájí ve velké míře ve velkých zkapalňovacích stanicích, v menších aplikacích zkapalňování zemního plynu je využívána především technologie zvaná single-mixed-refrigerent (SMR) nebo tzv. dusíkový expanzní cyklus (Nytrogen Expansion Cycle).

Využití LNG v dopravě

První použití LNG v dopravě se datuje do 50. let 20. století, kdy byl zkapalněný zemní plyn použit v SSSR k pohonu zemědělškých traktorů. V současnosti je LNG v dopravě používaný především v USA a Kanadě pro dálkovou autobusovou a nákladní dopravu, kde se využívá toho, že LNG má mnohem menší objem než CNG.

Často je také zkapalněný zemní plyn používán jako palivo chladírenských aut, kdy slouží nejen jako pohonná látka, ale také jako dodavatel chladu při odpařování. Používán je také jako palivo pro osobní automobily.

Využití LNG je možné i v železniční a lodní dopravě, a to nejen u tankerů, které přepravují zkapalněný zemní plyn na dlouhé vzdálenosti, ale i u běžných lodí. Příkladem takového využití je první LNG trajekt pro přepravu osob a automobilů, který byl zprovozněn v Norsku před více než 15 lety.