Technologie budowy i eksploatacja terminali LNG cz.2 Stanisław Trzop tel.kom. +48 605 090 519 e-mail :stanislaw.trzop@op.pl ST-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. Masa cząsteczkowa LNG wynosi: 16,4-19,0 (kg/mol) Granice wybuchowości: - graniczne stężenie gazu ziemnego w mieszaninie powietrza przy którym może nastąpić wybuch. Graniczne DGW: (5%) GGW: (15%) LNG to skoncentrowana energia: z 1 m3 LNG -ok. 600 Nm3 gazu z 1 tony LNG -ok. 1340 Nm3 gazu wartość kaloryczna w zależności od składu od 36 do 40 i powyżej MJ/m3

1.2.Typowy skład gazu ziemnego

1.2. c.d. WARSZTATY Stanisław Trzop

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

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 WARSZTATY Stanisław Trzop

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.

Całkowita wielkość magazynowa- 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

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 Współczesny rozwój cywilizacji jest limitowany w znacznym stopniu pokryciem zapotrzebowania na czynniki energetyczne, wśród których gaz ziemny z uwagi na swoje niekwestionowane walory zajmuje znaczącą pozycję pokrywając obecnie około 22% potrzeb energetycznych. Jak wykazują prognozy ( rys.1) gaz w nadchodzących dekadach będzie odgrywał rolę dominującą wśród podstawowych źródeł energii dostarczany zarówno w postaci naturalnej, jak również skroplonej, względnie sprężonej jak również jako paliwo pochodne wodorowe. WARSZTATY Stanisław Trzop,

Efektywność przesyłu gazu rurociągami przestaje być konkurencyjna 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 WARSZTATY Stanisław Trzop

1.6.Determinanty techniczne projektu LNG 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

Czynniki komercyjne mają znaczenie przy: 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 Rok 1975, W.Michal, Wł. Włodarczk, Przegląd tech. „Czekamy na LNG(SGZ), Do r.2006 pozostaliśmy w sferze dyskusji.Brak było woli ploitycznej.

Przykład błędnej lokalizacji terminala Terminale powinny znajdować się niedaleko od brzegu morskiego a warunki klimatyczne i nawigacyjne zapewniać winny możliwość dogodnego manewrowania tankowcom dostarczającym LNG. Projektowanie terminali należy zlecać firmom mającym doświadczenie w tym zakresie. Na etapie projektowania wyselekcjonowane powinny być najlepsze procesy wytwarzania, niezawodne wyposażenie oraz niezawodny system zapewnienia bezpieczeństwa. Dokładnie i wnikliwie należy przeanalizować ryzyko technologiczne i rozmiary możliwych wypadków i katastrof. Zgodnie z zaleceniami między innymi dyrektyw EU pracownicy zakładów zagrożonych wybuchem oraz lokalni mieszkańcy powinni być poinstruowani o stopniu zagrożenia oraz o sposobach sygnalizacji zagrożenia i zachowania się w warunkach krytycznych. Wszystkie instalacje stwarzające zagrożenie wybuchem lub katastrofą winny być wyposażone w niezbędne środki do kontroli, monitorowania, sygnalizacji i przeciwdziałania zaistniałym szkodom. Środki zapewnienia bezpieczeństwa terminali stanowią zawsze znaczny koszt budowy instalacji. Przykład błędnej lokalizacji terminali Stanisław Trzop, WARSZTATY

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 Aby skroplony gaz był dostępny dla konsumenta, to zainteresowane strony zmuszone są ponieść odpowiednie nakłady finansowe na zbudowanie infrastruktury łańcucha LNG od miejsca pozyskania gazu do jego odbiorcy. w skład którego wchodzą ogniwa podstawowych operacji wzajemnie powiązanych oraz współzależnych pod względem technologicznym i biznesowym WARSZTATY Stanisław Trzop

Determinanty powodzenia projektu LNG Date Determinanty powodzenia projektu LNG $ 0.4 - 0.6bn $ 1-2bn $ 0.6-1bn $ 1-2bn

ANALIZA EKONOMICZNA Regazyfikacja w terminalu odbiorczym to część łańcucha wartości LNG, należy jednak zwrócić uwagę na cały system: Należy zwrócić uwagę na cały system łańcucha wartości LNG. Cena i warunki importu LNG do Polski powinny być wystarczająco atrakcyjne aby: pokryć wszystkie koszty i ryzyka w łańcuchu wartości, uzyskać zwrot z inwestycji dla każdego ogniwa łańcucha wartości zaoferować atrakcyjną cenę netto dla producenta gazu Biznes LNG to długoterminowe zobowiązanie dlatego wymaga kontraktu odbiorczego do 25 lat, co oznacza całkowite zobowiązanie o wielkości15-20 mld USD. WARSZTATY Stanisław Trzop

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

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,

4.TERMINAL IMPORTOWY LNG Pomiędzy tymi obiektami musza być zachowane bezpieczne odległości wymagane np. amerykański system przepisów lokalnych oraz analiz oceny zagrożenia i oddziaływania inwestycji na środowisko. Wielkość terenu zajmowanego w granicach ogrodzenia zależy od pojemności magazynowej terminala, przyjętych rozwiązań technicznych, złożoności infrastruktury i konieczności zachowania bezpiecznych odległości miedzy poszczególnymi obiektami. Przykładowo terminal z 4 zbiornikami LNG pojemności 85 tys.m3 każdy zajmuje obszar około 100 ha. Schematyczny plan zagospodarowania terminalu importowego LNG WARSZTATY Stanisław Trzop,

5.SCHEMAT TECHNOLOGICZNY ROZŁADUNKU WARSZTATY Stanisław Trzop,

6.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG Typowy terminal rozładunkowy składa się z: 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,

6.0.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG c.d. obrotnicy statków (w rejonie przystani przeładunkowej, falochronów, w przypadku usytuowania przystani przeładunkowej na otwartym morzu systemu rurociągów przesyłowych, naziemnych lub częściowo podziemnych kriogenicznych zbiorników magazynowych LNG, instalacji odparowania (regazyfikacji) skroplonego gazu LNG, stacji kompresorów, pomp LNG, WARSZTATY Stanisław Trzop,

6.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG c.d. instalacji wody przeciwpożarowej oraz wody zasilającej odparowywacze, instalacji skroplonego azotu, systemu nawaniania gazu i pomiaru przepływu, systemu sterowania terminalem i systemu monitorowania, systemu zabezpieczania przeciwpożarowego terminalu, laboratorium kontrolnego, budynków administracyjnych, zaplecza technicznego terminalu, WARSZTATY Stanisław Trzop,

6.0.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG c.d. biura urzędu celnego, biura Straży Granicznej, instalacji do wykorzystania zimna , instalacji do utylizacji odparowanego ze zbiorników i instalacji załadunku i rozładunku LNG, układu dróg wewnętrznych terminalu, gazociągu łączącego terminal z krajową siecią przesyłową i odbiorcami lokalnymi z terminalu. WARSZTATY Stanisław

6.1.OBROTNICA

6.2.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW WARSZTATY Stanisław Trzop,

6.3.ZBIORNIK LNG Widok takiego terminalu importowego LNG w Marmara Ereglisi w Turcji, z czterema zbiornikami (każdy o pojemności 85.000 m3), przy budowie którego autor niniejszego artykułu pracował WARSZTATY Stanisław Trzop,

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 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.

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: Stanisław Trzop, WARSZTATY

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. WARSZTATY Stanisław Trzop,

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,

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 WARSZTATY Stanisław Trzop,

8.2.PRACE POPRZEDZAJĄCE PODJĘCIE DECYZJI O LNG Studium lokalizacyjne obejmuje kompleksową analizę całego wybrzeża CCpolskiego pod kątem możliwego zlokalizowania Morskiego Terminalu LNG, Koncepcja Terminalu LNG zawierająca wariantowe zagospodarowanie wraz z włączeniem do krajowej sieci przesyłowej,

8.2.PRACE POPRZEDZAJĄCE PODJĘCIE DECYZJI O LNG c.d. Studium ochrony środowiska zawierające analizy i uwarunkowania oraz wnioski dotyczące wariantów lokalizacyjnych, Wstępne studium wykonalności Studium oceny oddziaływania na środowisko dotyczące Kawernowego Podziemnego Magazynu Gazu w Mechelinkach i połączenia z terminalem rozładowczym,

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 Stanisław Trzop, WARSZTATY

8.4.LOKALIZACJA TERMINALU LNG Przykładowa lokalizacja w Świnoujściu WARSZTATY Stanisław Trzop,

LOKALIZACJA TERMINALU LNG Przykład lokalizacji terminalu LNG w Porcie Północnym WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko

LOKALIZACJA TERMINALU LNG Przykład lokalizacji terminalu LNG w Porcie Północnym WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko

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. Stanisław Trzop, WARSZTATY

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,

9.0.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW Pirs WARSZTATY Stanisław Trzop,

9.1.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW Pirs WARSZTATY Stanisław Trzop,

WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW Fundamenty i orurowanie WARSZTATY Stanisław Trzop,

Terminal odbiorczy-Marmara Eregelisy

TERMINAL ODBIORCZY LNG W TURCJI WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko

10.0.Plan zagospodarowania terminala LNG (strefy zagrożenia wybuchem) WARSZTATY Stanisław Trzop,