Gas naturala
Gas naturala hainbat hidrokarburo gaseoso aseren (metano, etano, propano, butano eta abarren) nahaste sukoia da. Nahastearen konposizioa gas natural batetik bestera alda daiteke, baina denetan osagai nagusia metanoa da (CH4). Lurpean egoten da metaturik, eta mundu osoan energia primarioaren iturritzat erabiltzen da.
Jatorria eta eraketa
Gas naturala lurrazaleko arroka porotsuen zirrikituetan egoten da, airerik gabe, 2.000-5.000 m bitarteko sakoneran. Eskuarki, petrolio gordinaren hobien aldamenean egoten da (gas natural asoziatua), baina bakarrik ere egon daiteke, beste hidrokarburo- edo gas-kantitate txikiekin batera, gas naturalaren hobi espezifikoa osatzen duela.
Ez dago teoria zehatzik gas naturalaren jatorriari buruz, baina petrolioaren eratze-prozesu beretik datorrela esan daiteke. Lurpean (toles tektonikoetan) harrapaturiko materia organikoaren (mikroorganismo eta landare-hondakinen) deskonposizioaren ondorioz eratu zen, orain dela dozenaka milioi urte (50 milioi urte inguru), Lurrean antropoideak eta Homo Sapiens agertu baino askoz lehenago.
Petrolioa edota gasa eratzeko oinarrizko baldintza lurpean zeuden mikroorganismoek airearekin kontakturik ez izatea izan zen.Horregatik, gas naturala bata bestearen gainean ezartzean oxigenoa igarotzea eragotzi zuten geruzak dauden tokietan egoten da, adibidez, basamortu edo itsas hondoaren azpian.
Metatuz joan ziren animalia-mikroorganismoen geruzek, harea- eta buztin-zatikiekin eta landare-gaien hondakinekin nahasirik arroka ama deritzon masa solidoa eratu zuten. Arroka hauetako koipe eta proteinak apurka-apurka deskonposatuz joan ziren eta, tokiko presio eta tenperaturen arabera, petrolioa edota gasa sortzen hasi ziren.
Petrolioak eta gas naturalak lur iragazkor eta porotsuaren geruzetatik bide egin zuten, lur iragazgaitzeko kupula baten azpian edo faila edo pitzadura arrokatsu baten kontra harrapatuta geratu arte. Hartara, metatzean, gaur egun aurkitu diren hobiak eratu ziren.
XXI. mendearen lehenengo hamarkadan, gas askeaz eta petrolioarekin asoziatuaz gain, arrakastaz ustiatzen hasi dira AEBn gas naturalaren ezohiko iturriak edo iturri berriak. Hauek dira ezohiko iturriak:
Harrikatz-hobiko metanoa, harea trinkoko gasa eta eskisto-gasa
Orain arte eskuraezinak ziren zenbait egitura geologikotatik erauzitako gasa da (ik. irudia). Arrakasta handia izan du AEBn, gas hori erauzteko behar den teknologia garatu baitute: zulatze horizontala eta hauste hidraulikoa (fracking-a). Adituen ustez, hurrengo 20 urteetan gas naturalaren munduko erreserbak % 40 handitu ahal izango lirateke.
Metano-klatratoak edo -hidratoak
Itsaso tropikalen hondoan eta kasko polarretako eremu izoztuen zorupean metano-kantitate handia dago, ur-molekulek eratzen dituzten kutxa itxurako konposatu solido batzuetan gordeta; kutxa horiei klatrato deritze. Egitura horietatik metanoa erauzteko teknologia heldu gabe dago oraindik, baina metano-erreserbak oso handiak dira; egindako kalkuluen arabera, gaur egungo erregai fosil guztien erreserben bikoitza baino gehiago dago.
Biometanoa
Hondakin organikoetatik eratorritako biogasa gas naturalaren pareko kalitateko gas bihurtu nahi da. Adituen arabera, eskura izan dezakegun biometano-kantitatea oso handia izan daiteke, 2020rako gas natural kanalizatu guztia ordezkatzeko bestekoa. CO2-aren murrizketei dagokienez, biometanoa da aldeko aukera bakarra; berriztagarritzat jotzen den energia batetik eratorria da. Horri dagokionez, arau espezifikoak sortzen ari dira, gas naturalaren sareetan biometanoa injektatu ahal izateko.
baliabide naturalen geologiaren eskema
Konposizioa eta hobiak
Gas naturala hainbat hidrokarburo aseren multzoko lehen konposatuek osatzen dute (parafinek), bakarrik edo beste gas-erregai batzuekin nahasirik. Gas naturalaren konposizio kimikoa nabarmen aldatzen da hobi batetik bestera. Horregatik, gas gordina tratatu egin behar da, errekuntzarako beharrezkoak ez diren osagaiak kendu eta kontsumorako egokia den gasa lortzeko.
gas naturalak erauzte-putzuan duen konposizioa (% bolumenean)
Horretarako, errekuntza egokia kaltetu edo garraio-sareetan kondentsazioak edota korrosioak eragingo lituzketen gaiak bereizi egin behar dira gas naturalaren osagai nagusia den metano-gasetik. Geratzen den gas naturalari sareratzeko gas natural deritzo.
Sareratzeko ohiko gas naturala oso irakite-puntu baxuko hidrokarburoz osatuta dago. Metanoa (CH4), bolumenean, gas natural arruntaren % 85 inguru da. Etanoa (C2-H6) % 10 arte eta propanoa (C3-H8) % 3 arte; butano, pentano... eta oktanoak ez dute % 1 gainditzen. Beste gas batzuk ere izaten ditu (CO2, N2, He eta H2S), eta horien konposizioak muga batetik beherakoa izan behar du, sareratzeko gas natural komertzial gisa erabili ahal izango bada.
gas naturala ateratzeko plataforma (Gaviota, Bizkaia)
Erabileraren aurrekariak
Gas natural hodiratua lehenengoz Txinako Szechwan eskualdean erabili zela uste da, III. mendean. Gas naturala berez iragazten zen lurraren azaleraino, eta banbu-kanaberen bidez bideratzen zen. Hainbat mende geroago, 1821ean, New York estatuko Fredonia herrian, harrikatz-gasaren teknologia garatzen hasi eta urte gutxira, argiztapenera zuzendutako gas naturalaren lehenengo banaketa komertziala egiten hasi ziren zurezko hodien bidez. Hala ere, XIX. mende hasieran hirietarako (Londres, 1806) argiztapenerako erabiltzen hasi zen gasa, gerora etxeko beharrizanetarako ere erabiliko zena, fabrikatua zen; hau da, prozesu kimikoen bidez lortua zen, harrikatzaren distilazio lehorraren bidez eta, aurrerago, petrolio-naften cracking-aren bidez. Gas honek bidea ireki zion gas berri bati, gas naturalari hain zuzen ere. Gas natural izena aurreko gasaren aldean dituen abantailetatik datorkio; izan ere, ez da toxikoa, garbia da eta transformazio kimikorik egin gabe erabil daiteke, hau da, naturan eratu bezalaxe.
1930etik aurrera Estatu Batuetan lehenengo gas-hobiak ustiatzen hasi ziren petrolio-hobietatik aparte. Baina gas naturalaren industriaren benetako bultzada ez zen 1960 urtera arte hasi, beste leku batzuetan hobi handiak aurkitu eta gas naturalaren industria mundu osora zabaldu zen arte: Mendebaldeko Europako hobiak (Holandan Groningen eta Frantzian Lacq), SESBekoak eta Afrikako iparraldekoak (Libia eta Aljeria).
2009. urtera arte, Errusia izan zen munduko ekoizlerik handiena; urte hartan, ordea, AEBk tokia kendu zion, bere lurraldeetan dituen ezohiko gasaren hobi handien ustiapena dela eta. Urte hartan, 582,4 1012 m3 gas ekoitzi ziren.
Estatu espainolean 1969an hasi zen gas naturala erabiltzen, Bartzelona inguruan, eta ondoren Levante, Aragoi eta Euskal Herrira zabaldu zen gasbideen eta banaketa-sareen bidez.
Euskal Herrian, azpimarratu behar da 1964an Arabako Gaztelu herrian gas naturalaren hobi txiki bat aurkitu zela. Hobi honek Gasteizko bi industria gasez hornitu zituen 1980ra arte, Bartzelona-Tivisa-Euskal Herria gasbidearen bidez Gasteiza gas natural aljeriarra iritsi zen arte hain zuzen. Harrezkero, 1982ko maiatzean Sociedad de Gas de Euskadi, S.A. (EVE taldea) eratu eta lau urte geroago Bermeoko Gaviota hobia ustiatzen hasi ondoren, gas natural hodiratuaren kontsumoa EAE osora zabaldu da.
Propietate fisiko, kimiko eta energetikoak
Sareratzeko gas naturala, presio atmosferikoan eta giro-tenperaturan, gas kolorge eta usaingabea da (nahiz eta banatu aurretik usaina eransten zaion, ihesa gertatuz gero usaimenaren bidez igarri ahal izateko), ez da toxikoa (konposizioan ez du karbono monoxidorik), aireak baino dentsitate txikiagoa du (honek segurtasuna ematen dio; ihesa gertatuz gero, gasak goranzko joera du eta atmosferan diluitzen da) eta, ingurumenari dagokionez, garbia da, konposizioan ez baitu ia sufrerik.
Hona hemen sareratzeko ohiko gas natural tipiko baten konposizioa:
sareratzeko gas naturalaren konposizioa (% molarra)
Gas-egoeran dagoela, hauek dira gas natural horren propietate fisikokimiko eta energetikoak:
sareratzeko gas naturalaren propietate fisikokimiko eta energetikoak
Nm3 gas naturalak kondizio normaletan betetzen duen bolumena da, hau da, atmosfera bateko presioan eta 0 °C-ko tenperaturan.
Gas naturalak badu propietate bat beste bi propietateren ondorioa dena. Wobberen zenbakia deritzo eta bolumen-unitateko duen berotze-ahalmenaren eta, erreferentzia-kondizio beretan, gasak airearekiko duen dentsitate erlatiboaren arteko zatiduraren erro karratua da. Gas-erregaiak familiatan sailkatzeko eta erregailuetan duten erabilera errazteko erabiltzen da. Hartara, familia bereko gasak trukagarriak izan daitezke, hau da, familia bereko edozein gas erabil daiteke erregailuaren ezaugarriak aldatu barik. Hori ezin daiteke egin familia desberdinekoak diren gasekin.
Sareratzeko gas naturala Erregai Gaseosoen Bigarren Familia deritzon familiakoa da. Familia honetan, gas naturalez gain, 39,1-54,7 MJ/m3 bitarteko Wobberen zenbakia duten hidrokarburo-aire nahasteak ere sartzen dira. Gorago aipatutako sareratzeko gas naturalaren Wobberen zenbakia hauxe da: W[15 °C, V(kn)] = 52,6 MJ/m3.
Gas naturalaren beste propietate bat barne-errekuntzako motorretan erregaitzat erabiltzean detonazioaren kontrako ahalmena baldintzatzen duena da. Metano-zenbakia deitzen zaio, eta gas naturalaren kalitatea neurtzeko balio du. Pistoidun motor mota bakoitzak metano-zenbaki minimo bat du ezaugarri, eta horretatik behera —eskuarki 65 izan ohi da— ez du behar bezala funtzionatzen, bat-bateko eztanda-arazoengatik. Azaldu dugun sareratzeko gas naturalaren metano-zenbakia 75 da.
Gas natural konprimitua (GNK)
Erabilera batzuetan, motordun ibilgailuetan adibidez, gas naturala giro-tenperaturan konprimituta gordetzen da. Hori eginda, bolumen-unitateko energia handitu eta birkargen artean autonomia egokia lortzen da. Sareratzeko gas natural arruntak giro-tenperaturan (15 °C) eta presio atmosferikoan (1 bar) duen dentsitate molarra 0,042 kmol/m3 da; 200 bar-etan konprimitzean, berriz, giro-tenperatura berean, dentsitate molarra 11,093 kmol/m3-raino handitzen da. Beraz, bolumen berean 260 aldiz energia gehiago gordetzea lortzen da. Presio eta tenperatura hauetan, gas natural arruntaren konprimigarritasun-zenbakia Z(200 bar, 15 °C) = 0,758 da; giro-kondizioetan, ostera, gas naturalak gas idealaren portaera du kasik, hau da, Z(1 bar, 15 °C) = 0,997 da.
Gas natural likidotua (GNL)
Gas naturala ezin da giro-tenperaturan likidotu, ezta presioa asko handituta ere. Aldiz, giro-presioan tenperatura jaitsiz lor daiteke. -165 °C eta -175 °C inguruko tenperatura txikietan egiten da, tratamendu- eta likidotze-instalazio berezietan. Gas natural arrunta -171 °C-tan likidotzen da, eta kondizio horietan dentsitate molarra 26,385 kmol/m3-raino handitzen da. Hau da, bolumen berean giro-kondizioetan baino ia 630 bider energia gehiago meta daiteke gas natural berean, eta gas bera 200 bar-eraino konprimituta baino 2,5 bider gehiago. Propietate hau garrantzitsua da batez ere gas naturala hobietatik harrera-gune edo birgasifikazio-instalazioetara garraiatzeko.
Gas naturalaren garraioa eta banaketa
Gas naturalaren garraioa eta banaketa hobietatik kontsumo-guneetara bi modu desberdin eta osagarriren bidez egiten da.
Gas-egoeran, hodien bidez (garraioa eta banaketa)
Likido-egoeran (GNL), metano-itsasontzien (garraioa) eta birgasifikazio-instalazioen (garraioa edota banaketa) edo GNLaren instalazio sateliteen bidez (banaketa).
Hodi bidezko garraio eta banaketa
Gas natural hodiratua gas-egoeran iristen zaio azken kontsumitzaileari, presio desberdineko hodietan zehar. Irizpide orokortzat honako hauek eman daitezke (estatu espainoleko araudiari dagozkie, eta beste herrialde batzuetarako desberdinak dira):
Garraio-sarea: gas naturala hobitik edo birgasifikazio-instalaziotik 72 bar-eko presio maximoan eta 16 bar-eko presio minimoan banatzen da gasbide izeneko hodi-sistemetan zehar.
Goi-presioko banaketa-sarea: garraio-saretik irteten den gas naturala 16 bar-eko presio maximoan eta 4 bar-eko presio minimoan banatzen du. Sare hau gas naturala banatzen duten enpresek eta industria handiek erabiltzen dute.
A presio ertaineko banaketa-sarea: goi-presioko banaketa-saretik irteten den gas naturala 4 bar-eko presio maximoan eta 0,4 bar-eko presio minimoan banatzen du. Sare hau gas naturala banatzen duten enpresek erabiltzen dute, etxeko, saltokietako eta industria ertainetako kontsumorako.
B presio ertaineko banaketa-sarea: B presio ertaineko banaketa-saretik irteten den gas naturala 0,4 bar-eko presio maximoan eta 0,005 bar-eko presio minimoan banatzen du. Sare hau gas naturala banatzen duten enpresek erabiltzen dute, etxeko, saltokietako eta industria txikietako kontsumorako.
Behe-presioko banaketa-sareak: A presio ertaineko banaketa-saretik irteten den gas naturala 0,05 bar-eko presio maximoan banatzen da. Sare hau gas naturala banatzen duten enpresek erabiltzen dute, etxeetan eta saltoki txikietan kontsumitzeko.
Gas naturalaren presioa txikitzen den instalazioei Erregulazio-estazio (EE) deritze. Emaria ere neurtzen dutenak Erregulazio- eta neurketa-estazioak dira (ENE). Hauek guztiak hainbat eratakoak izan daitezke (Ik. erregulazio-estazio).
Garraioa egoera likidoan (GNL)
Gas natural likidotua (GNL) garraiatzeko, hurrengo kate hau da beharrezkoa:
Gas naturala tratatu eta likidotzeko instalazioa
GNLaren garraioa metano-itsasontzietan
Harrera-, biltegiratze- eta birgasifikatze-terminala
Garraio- eta banaketa-sareak
Birgasifikazioa terminalean egin beharrean, gasa zisterna-kamioi kriogenikoen bidez garraia daiteke. Horiek GNLeko zentral sateliteak hornitzen dituzte (Ik. gas natural likidotua birgasifikatzeko instalazio; gas naturala likidotzeko instalazio; instalazio satelite; metano-itsasontzi)
Erabilera
Dituen ezaugarriei esker (aireak baino dentsitate txikiagoa, toxikoa ez izatea, masa-unitateko berotze-ahalmen handia, errekuntza-tenperatura handia eta errekuntza garbi eta errendimendu handikoa), gas naturala energia primario bikaina da airearen poluzioaren aurkako ahaleginean. Horregatik, gas naturalaren erabilerak askotarikoak (substantzia kimikoak lortzeko lehengai gisa, energia termikoa ekoizteko erregai gisa eta energia termomekanikoa edota termoelektrikoa ekoizteko erregai gisa erabiltzea) etazabalak dira (etxe, saltoki zein hirugarren sektorean, industrian, garraio-sektorean eta zentral termikoetan elektrizitatea ekoizteko).
Etxeko erabilera
Etxean gas naturala nagusiki janaria prestatzeko, iturriko ura berotzeko eta berokuntzarako erabiltzen da. Garbigailu eta ontzi-garbigailuetako ura berotzeko ere erabiltzen da, baita arropa-lehorgailu, hozkailu, hondakin-errauskailu eta abarretan. Gaur egun, etxerako energia termoelektrikoa ekoizteko erak eta aire girotua ekoizteko klimatizazio-instalazioak garatzen ari dira.
Zerbitzuetako eta hirugarren sektoreko erabilera
Oinarrizko zerbitzuetako eta beste zenbait zerbitzuetako erabilerak dira, hala nola ospitale, hotel, eskola, bulego, eliza, kiroldegi, jatetxe, supermerkatu, eta abarretakoak. Sektore honetan gas naturala energia termoelektrikoa produzitzeko (gas-turbina eta -motorren bidezko baterako sorkuntza) eta hotza ekoizteko instalazioetan (konpresioko bero-ponpak eta xurgatze-teknologiak) ere erabil daiteke. Baterako sorkuntzako sistemen eta xurgapenezko hozte-sistemen konbinazioari trigenerazio deritzo.
Industriako erabilera
Gas naturala errendimendu handiko erregaia izateak erabilera industrialeko teknologiak garatzea bultzatu dute (labe eta galdarei aplikatuak batez ere). Teknologia horiek produkzio-prozesu bakoitzari (urtze, berotze, mantentze-lan, tratamendu termiko, lehortze eta abarri) egokituta daude, bai bero-transmisiorako metodo jakinen lagungarri diren gailuen bidez (abiadura handiko erregailuak, sugar zapaleko erregailuak, hodi eta panel erradiatzaileak, etab.) bai beroa berreskuratzen duten sistema berrien bidez (berreskuratze- eta birsortze-erregailuak, erregailu berreskuratzaile eta birsortzaileak, kondentsazio-sistemak, etab.). Industria kimikoan, gas naturala hidrogenoa, amoniakoa, metanola, azetilenoa, karbono sulfuroa eta abar lortzeko lehengaitzat ere erabiltzen da. Gaur egun dituen beste erabilera batzuk baterako sorkuntza termoelektrikoa eta konpresioko bero-ponpen bidez hotz industriala ekoiztea dira.
Garraio-sektoreko erabilera
Petroliotik lortutako erregaien aldean, gas naturalak ingurumenaren gaineko eragin txikiagoa du. Arrazoizkoa da oso, orduan, gas naturala erretzen duten ibilgailuen teknologia garatzen hastea. Gaur egun, badira gas natural konprimitua (GNK) darabilten hiri-autobusak, zabor-bilketarako kamioiak, ibilgailu pribatuak, banaketa-ibilgailuak, garraio-eskorgak eta itsasontziak. Gas natural likidoa (GNL) garraio-sektorean erabiltzea etorkizuneko aukera interesgarria da.
Zentral termikoetako elektrizitate-sorkuntza
Gas naturalak, fuel-olioa eta harrikatza darabilten zentral termikoekin konparatuta, hainbat abantaila ditu eta zentral termiko konbentzionaletan zein ziklo konbinatuko zentraletan termoelektrizitatea produzitzeko erabiltzea aukera egokia da, bakarrik edo beste erregai batekin batera (Ik. gas-turbina; ziklo konbinatuko zentral elektriko).
Erreserbak, produkzioa eta kontsumoa
Erreserbak
Erreserba frogatuak dira gaur egungo teknologien bidez eta merkatu-egoeran ziurtasunez (% 90 baino ziurtasun handiagoz) ustia daitezkeen lurpeko baliabideak. Oil & Gas Journal aldizkarian 2010. urte amaieran argitaratutako datuen arabera, gas naturalaren erreserba frogatuak % 0,6 hazi ziren urte batean, balio historikoekin bat eginez. Balio hori Cedigaz erakundeak 2009. urte amaierarako egindako kalkuluei aplikatuz gero, 2011. urtean 190,7 1012 m3 gas egongo lirateke, hau da, energia-mota horrek historian inoiz izan duen baliorik handiena.
Produkzioa
Gas naturalaren produkzioa dela eta, badaude argitzea komeni den zenbait kontzeptu. Lehenik, hobitik zuzenean ateratzen den kantitateari produkzio gordina esaten zaio. Merkaturatutako produkzioa, bestalde, kontsumora zuzenduta dagoen sareratzeko gas naturala da. Azken hau gas naturalak balantze energetikoan energia primario gisa duen ekarpena kalkulatzeko nazioartean erabiltzen den kontzeptua da, eta produkzio gordinari hainbat balio kenduta lortzen da: putzura itzulitako gas-bolumena (lortzen den balioa produkzio erauzia da), zuzian erretako gas-bolumena (produkzio erabilia), kondentsatuen lermen bolumena eta, batzuetan, tratamendu-lanetan kontsumitutako gas-bolumena (balio horiek guztiak produkzio gordinari kenduta, merkaturatutako produkzioaren balioa kalkulatzen da). Merkaturatutako produkzioaren eta produkzio erauziaren arteko erlazioa 0,9 ingurukoa izaten da. Bestalde, frogatutako erreserben eta produkzio erauziaren arteko erlazioak gas naturalaren hobien bizitzaren nondik norakoa ematen digute. Gaur egun, gas naturalari 60 urteko bizitza kalkulatzen zaio; petrolioari, berriz, 40 urte inguru baino ez. Hortik dator gas naturalak munduko energiaren testuinguruan duen garrantzia. Gas naturala produzitzen duten konpainia nagusiak Gazprom (Errusia), RD/Shell (Herbehereak/EB), Exxon (AEB), Sonatrach (Aljeria) eta Mobil (AEB) dira.
Kontsumoa
Herrialde edo eskualde geografiko bateko gas naturalaren kontsumoa adierazpen honen bidez kalkulatzen da:
Kontsumoa = Merkaturatutako produkzioa + Inportazioak – Esportazioak
Munduan inportazioek eta esportazioek, guztira, berdindu egin behar dute eta, beraz, urtebetean mundu osoan kontsumitutakoak urte berean munduan merkaturatutako produkzio guztiaren berdina izan behar du. Hala ere, stock-trukean eta unitateen definizio, neurketa eta bihurketan gerta daitezkeen aldaketek kontsumoa merkaturatutako produkzioa baino txikiagoa izatea ekar dezakete.
petrolioaren eta gas naturalaren erreserben bilakaera (Iturria: Sedigasen Gas 2010 urtekaria eta berariaz landutako datuak)
gas naturalaren eta petrolioaren erreserbak/produkzioa ratioa (Iturria: Sedigasen Gas 2010 urtekaria eta berariaz landutako datuak)
Angel Mª Gutiérrez (Naturgas)