Zkapalněný zemní plyn
Obsah boxu
Zkapalněný zemní plyn, běžně označovaný zkratkou LNG (z anglického Liquefied Natural Gas), je zemní plyn (převážně methan, CH₄), který byl zchlazen na kryogenickou teplotu přibližně −162 °C, při níž přechází do kapalného skupenství. Hlavním účelem tohoto procesu je dramatické snížení objemu plynu (přibližně 600krát), což umožňuje jeho efektivní a ekonomickou přepravu a skladování na dlouhé vzdálenosti, zejména tam, kde není možné nebo rentabilní vybudovat plynovody, například přes oceány.
LNG je bezbarvá, netoxická a nekorozivní kapalina. Po opětovném převedení do plynného stavu (regasifikaci) má stejné vlastnosti jako běžný zemní plyn a používá se jako fosilní palivo pro výrobu elektrické energie, vytápění v průmyslu i domácnostech a stále častěji také jako palivo v nákladní a lodní dopravě. Globální trh s LNG se v posledních desetiletích stal klíčovou součástí světové energetické bezpečnosti.
⚙️ Vlastnosti a složení
Zkapalněný zemní plyn není chemicky čistá látka, ale směs. Jeho přesné složení se liší v závislosti na zdroji zemního plynu a na procesu úpravy před zkapalněním.
- Hlavní složka: Dominantní složkou je methan (CH₄), který obvykle tvoří 85–99 % objemu.
- Vyšší uhlovodíky: V menším množství obsahuje ethan (C₂H₆), propan (C₃H₈) a butan (C₄H₁₀). Tyto těžší uhlovodíky jsou často před zkapalněním částečně nebo úplně odstraněny a prodávány samostatně (např. jako LPG).
- Neuhlovodíkové složky: Před zkapalněním musí být odstraněny nečistoty jako voda (H₂O), oxid uhličitý (CO₂), sirné sloučeniny a rtuť, protože by při nízkých teplotách zamrzly a poškodily technologická zařízení. Malé množství dusíku (N₂) může v LNG zůstat.
Klíčovou fyzikální vlastností je jeho extrémně nízká teplota varu, která se pohybuje kolem −162 °C při atmosférickém tlaku. Jeho hustota je zhruba 450 kg/m³, což je méně než polovina hustoty vody, proto by na vodě plaval. Energetická hustota LNG je vysoká, přibližně o 60 % vyšší než u nafty na jednotku objemu.
🏭 Výrobní a distribuční řetězec
Celý proces od těžby plynu až po jeho dodání konečnému spotřebiteli je známý jako "LNG řetězec" a skládá se z několika technologicky náročných kroků.
⛏️ Těžba a úprava
Na začátku je klasická těžba zemního plynu z ložisek. Vytěžený plyn prochází úpravárenským zařízením, kde jsou odstraněny nežádoucí příměsi, jako je voda, sirovodík, oxid uhličitý a těžší uhlovodíky. Tento proces je nezbytný pro zajištění čistoty finálního produktu a pro ochranu zkapalňovací technologie.
🧊 Zkapalňování (Liquefaction)
Očištěný zemní plyn je veden do zkapalňovacího závodu (LNG terminal), který se skládá z jedné nebo více výrobních linek (tzv. trains). Zde je plyn postupně ochlazován v několika cyklech pomocí chladicích směsí v obřích tepelných výměnících. Po dosažení teploty přibližně −162 °C plyn zkapalní. Tento proces je energeticky velmi náročný a spotřebuje přibližně 8–12 % energetického obsahu zpracovávaného plynu.
📦 Skladování
Zkapalněný plyn je skladován ve velkoobjemových, speciálně izolovaných kryogenických nádržích při atmosférickém tlaku. Tyto nádrže mají dvojitý plášť s vakuovou izolací, aby se minimalizoval odpar (tzv. boil-off gas). Odpařený plyn se obvykle znovu zkapalňuje nebo se využívá jako palivo pro provoz terminálu.
🚢 Přeprava
Pro přepravu LNG přes oceány se používají specializované tankery, tzv. LNG carriers. Tyto lodě jsou vybaveny kryogenickými nádržemi, které udržují LNG v kapalném stavu po celou dobu plavby. Existují dva hlavní typy nádrží:
- Membránové nádrže: Mají hranatý tvar, který lépe využívá prostor lodi. Jsou integrovány do trupu lodi.
- Sférické (kulové) nádrže (Moss): Velké, viditelné koule na palubě lodi. Jsou konstrukčně nezávislé na trupu lodi.
Moderní LNG tankery mohou přepravit více než 200 000 m³ LNG.
🔥 Zpětné zplyňování (Regasification)
Po dopravení do cílového importního terminálu je LNG přečerpáno do skladovacích nádrží. Odtud je postupně čerpáno do regasifikačních jednotek, kde je řízeně ohříváno, nejčastěji pomocí mořské vody nebo spalováním malého množství plynu. Tím se LNG vrací zpět do plynného skupenství. Následně je plyn odorizován (je mu přidán charakteristický zápach pro detekci úniků) a vtlačen do vnitrostátní plynovodní sítě pro distribuci koncovým zákazníkům.
📜 Historie
Koncept zkapalňování plynů je znám již od 19. století, ale komerční využití LNG začalo až ve 20. století.
- 1915: V USA byl patentován první proces na zkapalňování zemního plynu.
- 1941: V Clevelandu, Ohiu, byl postaven první komerční zkapalňovací závod. V roce 1944 však došlo k tragické havárii, která na mnoho let utlumila rozvoj LNG v USA.
- 1959: První zkušební transoceánská plavba tankeru Methane Pioneer z Louisiany do Velké Británie dokázala, že námořní přeprava LNG je technicky proveditelná.
- 1964: Zahájení první dlouhodobé komerční linky z Alžírska do Velké Británie a Francie.
- 70. a 80. léta 20. století: Rozvoj trhu, zejména díky poptávce z Japonska, které nemělo vlastní zdroje a potřebovalo nahradit ropu v energetice.
- 21. století: Prudký růst globálního trhu díky novým technologiím, břidlicové revoluci v USA a rostoucí poptávce v Asii a Evropě. Po roce 2022 se LNG stalo klíčovým zdrojem pro Evropu, která se snažila nahradit dodávky ruského plynu z plynovodů.
🌍 Globální trh
Trh s LNG je globální a dynamický, ovlivňovaný geopolitickými událostmi, ekonomickým růstem a energetickou politikou.
Hlavní exportéři
K roku 2025 patří mezi největší světové vývozce LNG:
Spojené státy americké: Díky břidlicové revoluci se staly jedním z největších světových producentů a exportérů.
Katar: Dlouhodobě dominantní hráč s obrovskými zásobami a masivními zkapalňovacími kapacitami.
Austrálie: Významný dodavatel především pro asijské trhy.- Dalšími významnými exportéry jsou Rusko, Malajsie a Nigérie.
Hlavní importéři
Největší poptávka po LNG je v zemích s vysokou spotřebou energie a omezenými vlastními zdroji:
Japonsko: Tradičně největší světový importér.
Čína: Poptávka rychle roste v souvislosti s přechodem od uhlí k plynu.
Jižní Korea: Třetí největší importér.
Evropská unie: Po omezení dodávek z Ruska v roce 2022 se import LNG do Evropy skokově zvýšil, zejména do zemí jako Španělsko, Francie, Nizozemsko a Německo, které rychle vybudovaly nové importní terminály.
💡 Využití
Po regasifikaci se LNG používá stejně jako běžný zemní plyn:
- Výroba elektřiny a tepla: Spalování v paroplynových elektrárnách, které jsou účinnější a produkují méně emisí než uhelné elektrárny.
- Průmysl: Jako zdroj tepla a surovina v chemickém, sklářském a ocelářském průmyslu.
- Domácnosti: Vytápění, ohřev vody a vaření.
- Doprava: Stále více se prosazuje jako alternativní palivo pro těžkou nákladní dopravu (kamiony) a zejména pro lodní dopravu, kde pomáhá plnit přísnější emisní limity na oxidy síry.
✅ Výhody a nevýhody ❌
Výhody
- Flexibilita a diverzifikace: Umožňuje dovoz plynu z jakékoliv země s exportním terminálem, čímž snižuje závislost na konkrétních plynovodech a dodavatelích.
- Nižší emise: Při spalování produkuje zhruba o 40 % méně CO₂ než uhlí a o 25 % méně než ropa. Neobsahuje téměř žádnou síru ani prachové částice.
- Vysoká energetická hustota: V kapalném stavu zabírá málo místa, což je výhodné pro skladování a dopravu.
Nevýhody
- Vysoké kapitálové náklady: Výstavba zkapalňovacích a regasifikačních terminálů i LNG tankerů je extrémně drahá a vyžaduje investice v řádu miliard dolarů.
- Energetická náročnost: Proces zkapalňování a přepravy spotřebuje značné množství energie, což snižuje celkovou energetickou účinnost řetězce.
- Environmentální dopady: Přestože je LNG čistší než uhlí, stále je to fosilní palivo produkující skleníkové plyny. Problémem jsou také úniky methanu (tzv. methane slip) během těžby, zpracování a přepravy, jelikož methan je mnohem silnější skleníkový plyn než CO₂.
- Bezpečnostní rizika: LNG je hořlavý a při úniku může rychle vytvořit velký hořlavý mrak. Kryogenická teplota představuje riziko popálení mrazem. Moderní terminály a lodě jsou však vybaveny pokročilými bezpečnostními systémy.
🌱 Environmentální aspekty
Role LNG v kontextu změny klimatu je předmětem diskusí. Zastánci ho označují za "přechodové palivo", které může pomoci nahradit špinavější uhlí na cestě k plně obnovitelným zdrojům. Spalování plynu skutečně produkuje méně lokálního znečištění a CO₂.
Kritici však upozorňují na emise methanu v celém životním cyklu LNG. Úniky methanu, ať už při těžbě, přepravě nebo zpracování, mohou výrazně snížit nebo dokonce vymazat klimatickou výhodu oproti uhlí. Celková uhlíková stopa LNG je proto vyšší než u zemního plynu dodávaného plynovody, a to kvůli energii spotřebované na zkapalnění a dopravu.
💡 Pro laiky
Představte si, že máte obrovský nafukovací balónek naplněný vzduchem (to je zemní plyn v plynném stavu). Je tak velký, že ho nemůžete nikam přenést. Co s tím?
Proces výroby LNG je jako kdybyste ten balónek vzali, silně ho zmáčkli a zároveň prudce ochladili, až by se vzduch uvnitř změnil na malou kapičku ledové tekutiny. Tato kapička (LNG) je 600krát menší než původní balónek.
Tuto malou kapičku můžete snadno naložit do speciální termosky (LNG tanker) a poslat ji lodí přes oceán. Když dorazí na místo určení, kapičku jednoduše ohřejete a ona se opět změní na obrovský balónek plný vzduchu (zemní plyn), který můžete pustit do potrubí a používat k topení nebo vaření. LNG je tedy způsob, jak "zabalit" plyn do kompaktní formy pro snadnou přepravu.