A földgáz néhány métertől több mint 5000 méteres mélységig található, nyomása némely esetben meghaladja a 300 bart, hőmérséklete pedig a 180 °C-ot, függően a lelőhely mélységétől. Hogy a fogyasztók számára szagról könnyen felismerhető legyen a földgáz, gyakran kellemetlen szagú etil-merkaptánt vagy más nevén etántiolt kevernek hozzá.
A kínaiak már időszámításunk előtt földgázt használtak templomaik megvilágítására. A gázt bambuszcsöveken vezették. Ez volt az első példája a földgáz szervezett kitermelésének és vezetésének. Az újkorban, a 19. században a földgázt az Amerikai Egyesült Államokban kezdték el alkalmazni Fredóniában, fűtési célokra. Nagyobb mértékben 1884 óta alkalmaznak földgázt, amikor 23 kilométeres vezetéken át juttatták el Pittsburghbe, ahol a fűtésen kívül világításra is használták. 1950-ig az USA volt a földgáz szinte egyedüli kitermelője, majd csatlakozott Oroszország, Kanada, Hollandia, Nagy-Britannia, Norvégia, Németország, Románia, Olaszország, Mexikó, Venezuela, Algéria, Nigéria, Indonézia, Malajzia, és nem olyan régen a Közel-Kelet országai.
A földgáz nem mérgező, a levegőnél könnyebb (sűrűsége megközelítőleg 0,68 kg/m³, míg a levegőé 1,293 kg/m³). A földgáz mennyiségét Magyarországon gáztechnikai normál köbméterben mérik (1 m³ megfelel annak a gázmennyiségnek, melynek térfogata 1,01325 bar nyomáson és 15 °C fokon 1 m³), de a fogyasztókkal való elszámolásnál a helyi légköri nyomást és az energiatartalmat (MJ) is alapul veszik. Az energiatartalom a gázösszetételtől függő fűtőérték (MJ/m³) és a mennyiség (m³) szorzata. Magyarországon ez az érték átlagosan 34−34,2 MJ/m³ között változik, tehát egy köbméter földgáz tökéletes elégetése hozzávetőleg 34-34,2 MJ energiát nyújt.[5]Kondenzációs gázkazánokban a földgáz égése során keletkező víz kicsapódási hőtartalma is hasznosítható, ezzel 37 MJ feletti hőmennyiséget is ki lehet nyerni.[6]
Fontos az, hogy megkülönböztessük a földgázt a cseppfolyósított gázoktól (LPG vagy propán, propán-bután gáz), amelyek főleg a kőolaj-feldolgozás termékei, tartályokban és palackokban tárolhatók. Ezek a cseppfolyósított gázok elpárologva is nagyobb sűrűségűek a levegőnél. A földgáz tökéletes égése során kék lánggal ég, káros égéstermékek, korom, hamu nélkül, igen kevés szén-monoxid és kén-dioxid kibocsátással – ezáltal környezetvédelmi szempontból a legtisztább energiahordozók egyike.
A földgáz robbanóképes elegyet alkot, ha a levegővel 5 és 15% közötti arányban elegyedik. Függően a gáz összetételétől, a nyomástól és az alsó robbanáshatártól a földgáz legalacsonyabb gyulladási hőmérséklete 595-645 °C.
Kitermelése, előkészítése
„Karácsonyfa” egy ukrajnai gázmezőn
A földgázlelőhelyek kitermeléséhez szükséges fúrásokat különböző termelő platformokról végzik el. A telepek feltárása magába foglalja a kitermeléshez szükséges valamennyi műszaki létesítmény tervezését és megépítését. Ide tartozik a termelő platformok felállítása, a mélyfúrások kivitelezése, a gyűjtővezetékek kiépítése, a mérőállomások és gáztisztító-berendezések üzembe helyezése, valamint a szállításhoz szükséges létesítmények megépítése. A kitermelés gazdaságossága érdekében egy platformról több fúrást is mélyítenek ugyanabba a telepbe, függőlegesen vagy kisebb-nagyobb hajlásszöggel. Egy földgázlelőhelyet ily módon több furat segítségével tárnak fel. A kitermelés érdekében a furatba egy hosszú acélcsövet vezetnek, a termelőcsövet. Ez a teleptől egészen a felszínig ér, ahol egy speciális szelepcsoporttal, az úgynevezett karácsonyfával zárható le. Ez a szelepcsoport a földgáz elszállítására szolgáló vezetékek csatlakoztatására és a gáz nyomásának szabályozására szolgál.[7]
A földgáz minőségét ronthatja a vízgőz, a kén-hidrogén és más kénvegyületek, a nitrogén, a szén-dioxid, valamint a tárolókőzetből távozó, homok, por és víz formájában jelenlevő szennyeződés. A kitermelt földgázt ezért a lelőhelyről gyűjtővezetékeken keresztül a földgázkezelő rendszerbe juttatják, ahol a minőségétől függően további nemkívánatos összetevőktől tisztítják meg. Ehhez különböző fizikai és vegyi eljárásokat alkalmaznak.[8]
Tárolás
Földgáztárolóra telepített kút
Magyarországon a gáztároló létesítmények régen földgáztermelő mezők voltak, melyek porózus geológiai szerkezetűek. A legtöbb esetben a kőzet homokkő, egy kivétellel, ahol mészkő. Ezen geológiai képződményeket a termelés befejezését követően átalakították földalatti gáztárolókká.
Jelenleg négy földalatti földgáztároló létesítmény üzemel: Pusztaederics, Kardoskút, Hajdúszoboszló és Zsana.[9]
A tisztítást (gázelőkészítést) követően a földgáz jellemzően nagy átmérőjű, nagy nyomású, nemzetközi gázszállító vezetékrendszeren, kisebb hányadban folyékony halmazállapotban speciális tartályhajókon jut el a nemzeti gázszállító rendszerekig, majd kereskedők közvetítésével, különböző nyomásfokozatú gázszállító- és gázelosztó vezetékeken, nyomáscsökkentő, nyomásszabályzó állomásokon át jut el egészen az ipari és háztartási fogyasztókig, ahol gázmérővel mérve adják át a fogyasztóknak. A földgáz mint energiahordozó legfontosabb előnye az elektromos árammal szemben, hogy a szállítása nagy távolságra sokkal hatékonyabb (kisebb hálózati veszteség), valamint tárolni is lehet.
A távvezeték-hálózat sok ezer kilométeren keresztül szállítja a földgázt a lelőhelytől – például Szibériából – a nagy európai gázszolgáltatók regionális hálózataiba. A gázvezetékek építéséhez speciális acélcsöveket használnak, melyek átmérője hálózattól függően eltérő lehet. A nagy távolságokat áthidaló távvezetékekhez különösen nagy csőátmérőket szoktak választani. Az itt használt csövek átmérője elérheti a 160 centimétert, falvastagságuk pedig a 16 millimétert.
A távvezeték-hálózatba betáplált földgáz hozzávetőlegesen 80 baros nyomással indul útjára. Ez a távvezeték-hálózat úgynevezett üzemi nyomása. Csak a tengerfenéken lefektetett gázvezetékeket tervezik még ennél is nagyobb – maximum 200 baros – nyomásra.
A távvezeték-hálózatban történő optimális szállítás érdekében a földgáz utazási sebességének minél magasabbnak kell lennie, és állandónak kell maradnia. Ezt a célt szolgálják a kompresszorállomások. A távvezeték-hálózatban 100–200 kilométerenként találhatók ezek a létesítmények.[10]
LNG, cseppfolyósított földgáz szállítás
LNG-szállító hajó metszetrajza
A földgázt elsősorban csővezetéken továbbítják a felhasználás helyére, de az utóbbi időben terjed a cseppfolyósított szállítás is. A cseppfolyósított földgáz elterjedt angol rövidítése LNG (Liquefied Natural Gas). Ez a megoldás lényegesen drágább, mint a csővezetékes szállítás.
A cseppfolyósított földgáz (LNG) olyan földgáz, amelyet – jellemzően –162 °C hőmérséklet alá – folyadék halmazállapotúra hűtöttek a nyomás nélküli tárolás vagy szállítás megkönnyítése és biztonsága érdekében.
A földgázt gazdaságilag jelentéktelennek tekintették, ahol a gáztermelő olaj- vagy gázmezők távol voltak a gázvezetékektől, vagy olyan tengeri helyeken helyezkedtek el, ahol a csővezetékek nem voltak életképesek. A múltban ez általában azt jelentette, hogy a termelt földgázt jellemzően elégették, főleg, hogy az olajtól eltérően a csővezetékeken kívül nem létezett életképes módszer a földgáz tárolására vagy szállítására.
A termelési folyamatok, a kriogén tárolás és a szállítás fejlődése hatékonyan hozta létre azokat az eszközöket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a földgázt egy globális piacra értékesítsék, amely ma más tüzelőanyagokkal versenyez. Ezenkívül az LNG-tárolók fejlesztése olyan megbízhatóságot is bevezetett a hálózatokban, amelyet korábban lehetetlennek tartottak.
LNG szállítására speciálisan kriogén tengeri hajókat (LNG-hordozókat) vagy kriogén közúti tartálykocsikat használnak. Az LNG-t elsősorban a földgázpiacokra történő szállításra használják, ahol folyadékból visszaalakítják gáz halmazállapotúvá és elosztják csővezetékes földgázként.
Gázelosztás, vezetékes földgázellátás
A földgáz az egyik legáltalánosabban elterjedt és legsokoldalúbb fűtőanyag, üzemanyag és vegyészeti alapanyag.
Amennyiben lakossági gázellátásra használják, egyéb gázokkal, a tetrahidrotiofén (THT, (CH2)4S) és a terc-butil-merkaptán (TBM, (CH3)3CSH) 50-50 arányú keverékével (közhasználatú, de pontatlan nevén merkaptánnal) keverik, szagosítják – ettől kapja a jellegzetes „záptojás-szagot”.[11] Így az egyébként szagtalan földgáz észlelhető szivárgás esetén.
Magyarország
Magyarország helyileg nagyon jelentős, világméretekben közepes földgázkészletekkel rendelkezik. Kitermelése már az 1910-es évektől folyik, az 1945-ös visszaeséstől eltekintve az 1990-es évekig folyamatosan növekvő ütemben. Ettől kezdve a kutatásra fordítandó összegek csökkenésével és külföldi vásárlási kötelezettségek vállalásával a termelés ismét visszaesett. Ma már Magyarország egyoldalú importfüggőségéről beszélnek. Az ország sosem volt önellátó földgázból, pedig lehetett volna. 1979-ben például az éves földgázkitermelés 6,5 milliárd m3 volt, miközben az az évi fogyasztás 7 milliárd m3. Mégis 1,5 milliárd m3 földgázt vásároltunk abban az évben a Szovjetuniótól.[12] 2021-től kezdve megnyílt egy újabb importlehetőség a magyar-horvát határon felállított összekötőrendszeren keresztül.[13]
A magyar energiatermelés 1988–1990-től stagnál, a 2010-es évek vége felé évente 2,5-2,6 milliárd m³ volt a kitermelés üteme,[14] amely a hazai földgázfogyasztásnak kb. 25%-át fedezi. A Nemzetközi Energiaügynökség felmérése szerint Magyarországon mind a lakossági, mind az ipari szektorban jelentős megtakarítási potenciálok rejlenek (2030-ig akár 1,5-2 milliárd köbméter takarítható meg), viszont 2030-ban a földgázalapú energiatermelés akár 3,4-4 milliárd köbméterrel növelheti a fogyasztást a jelenlegi szinthez képest. Ennek következtében a földgáztalapú energiatermelésnek előreláthatóan 40%-os részesedése lesz Magyarország elektromos energiaigényének fedezésére.
Jelentős készleteink vannak energiahordozókból. Magyarország még ki nem aknázott földgázkészletét mintegy 120 milliárd m³-re becsülik.[15] Ennek egy része nem konvencionális készlet, amelynek feltárása és kitermelése megoldásra vár.[14]
Az Eurostat felmérése szerint 2020-ban a magyarországi lakossági ár a második legalacsonyabb volt az EU-ban (3,19 eurócent kilowattóránként).[16]
