Análise exergética dos modais de transporte de gás natural por gasodutos e por GNL

Abstract

A disponibilidade de gás natural normalmente ocorre em regiões distantes dos centros consumidores. Para que seja possível o atendimento das demandas, é necessário prever formas de transporte que atendam de maneira confiável, eficiente e segura o abastecimento dos consumidores. No caso do gás natural é comum o transporte por longas distâncias através de gás comprimido em gasodutos ou liquefeito em navios.A escolha da melhor rota normalmente é baseada em critérios econômicos ou mesmo estratégicos. O que se discute ao longo desse trabalho é a aplicação de um modelo de análise exergética que contempla os principais modais atuais de transporte de gás natural. Nesse sentido são comparadas as rotas dos gasodutos com a alternativa de transporte por GNL, considerando as diferenças associadas à energia consumida e a exergia investida, destruída e perdida. O modelo considera a disponibilidade do gás natural na origem, analisando os custos exergéticos específicos relativos à massa e à distância considerados para deslocá-lo até o seu destino.Os resultados do modelo de gasoduto proposto apontam para uma exergia destruída da ordem de 0,81 kJ/km na estação de compressão, requerendo um investimento de 1,51 kJ/km para cada quilograma de gás natural transportado. Para o GNL a exergia investida equivale a 1,45 kJ/km para cada quilograma de gás natural transportado, incluindo os processos de liquefação, transporte marítimo e regaseificação, com uma exergia destruída correspondente a 0,89 kJ/km para cada quilograma de gás natural na distância equivalente ao raio de inversão. A exergia perdida vale 0,34 kJ/km para o gasoduto e 0,30 kJ/km para o GNL para cada quilograma de gás natural transportado.O raio de inversão, onde a exergia investida total no transporte por gasoduto torna-se superior à investida pelo GNL, situa-se em 9436 quilômetros, equivalendo a uma perda de 28% da exergia química presente no gás natural.Com o modelo proposto espera-se dispor de uma ferramenta de suporte para futuras tomadas de decisões, pautando a escolha da rota também pelo critério de melhor utilização da energia no processo de transporte.<br>

Abstract : The natural gas is often transported covering long distances from field to consumers. To make this supply possible, it's important to plan the transportation to provide a trustful, efficient and safe supply chain to the customers. In natural gas chain, one usually has two main different modes of transportation: gas pipelines or liquefied in LNG carriers.A natural gas pipeline uses pressure from compressors to move the gas through the pipeline. The Liquefied Natural Gas (LNG) reduces its volume for bulk transportation generally using LNG carriers from loading terminal to the receiving terminal, requiring storage and vaporization systems to fed natural gas into distribution systems. In both cases, energy supply is required in order to handle the losses and deliver the natural gas at required conditions to the consumer.The best transport choice is normally based on economic or strategic criteria. In this work an exergetic analysis is carried out in both modes of transportation, taking into account the exergy destruction, as well as the required exergy to restore the destroyed exergy and the exergy loss, and ensure the gas transportation and delivery under the required conditions by the customers. The models consider the availability of natural gas at the origin of both systems, and consider the transport chain up to the considered destine.A proposed radius of reversal is here called as the balance point, in which both modes present equal exergy cost to transport the natural gas. In case of gas pipelines the exergy destroyed is somewhat about 0,81 kJ/km, requiring 1,51 kJ/km at the compression station to each kilogram of transported natural gas. In case of LNG, the invested exergy is 1,45 kJ/km, including the liquefaction, maritime transportation and regasification, and the overall exergy destruction is 0,89 kJ/km to each kilogram of transported natural gas at the distance of the radius of reversal. The exergy loss is 0,34 kJ/km and 0,30 kJ/km for the gas pipeline and the LNG, respectively, for each kilogram of transported gas. The radius of reversal was matched in 9436 km, showing greater exergetic cost for the pipeline above this distance. At this point, the total loss in the chemical exergy of natural gas corresponds to 28%.