1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer
Drumski saobraćaj

Drumski saobraćaj (5)

ponedeljak, 22 april 2013 00:00

Uljni škriljci

Napisala

Uljni škriljci su stene sedimentno-orgogenog porekla sa različitim sadržajem organskih materija (kerogena), koje pri sagorevanju odaju značajne količine toplote, a pri termičkom razlaganju oslobađaju tečne proizvode i gas. Nastali su na dnu mirnih jezera, u izolovanim morskim basenima, koji nisu imali vezu sa otvorenim morem ili je ta veza bila  sasvim uska, kao i u mirnim vodama dubokomorskih regiona do kojih nije dopirao kiseonik.

Organska materija u škriljcima je fito ili zoo porekla, ili i jednog i drugog (alge, spore, praživotinje, larve, insekti itd.) i nije, kao u nafti, pretrpela u dalekoj prošlosti visoke pritiske, odnosno temperature, da bi prešla u tečno i gasovito stanje, već je samo neznatno izmenila svoj prvobitni sastav. Tek zagrevanjem u retorti bez prisustva  vazduha, tzv. pirogenom destilacijom, ona prolazi kroz slične uslove, koz koje je prošla organska materija nafte i iz nje nastaju sirovo ulje i gasovi, dok se višak ugljenika zadržava u prepađenom škriljcu (polukoksu) u vidu vezanog ugljenika.

U prirodi se sreći tri tipa uljnih škriljaca:

  1. bituminozni škriljci, čiji je postanak uslovljen time što je prirodna bitumina, migrirajući iz donjih slojeva Zemlljine kore natopila ili popunila pukotine i pore stenskih masa kroz koje je nadirala, stvarajući tako bituminozne stene sa bituminom sekundarnog porekla,
  2. pirobituminozni škriljci koji se u genetskom smislu karakterišu time što se organska materija taložila istovremeno s neorganskom (mineralnom) materijom, ili  što su se sezonski taložile jedna pa druga materija, što je uslovilo naizmeničnim smenjivanjem mikroslojeva uljnih škriljaca i slojeva glinaca, laporaca, peščara i drugih terigenih naslaga, koje u sebi sadrže neki procenat organske materije, i
  3. prelazni tip škriljca, koji, u suštini, predstavlja kombinaciju bituminoznih i pirobituminoznih škriljaca.

Pirobituminozni škriljci, koji se u literaturi često nazivaju uljnim, gorućim, parafinskim, bituminoznim i kerogenim, najrasprostranjeniji su i sa ekonomskog aspekta imaju najveći značaj.

Prema sastavu organske materije i stepenu njenog metamorfizma, uljni škriljci se mogu podeliti na dva osnovna tipa: sapropelski i sapropelsko-humusni. Sapropelski uljni škrijci odlikuju se jednorodnim (homogenim) sastavnom organske materije, čiji sadržaj u ukupnoj masi škriljaca dostiže i do 50 odsto. Škriljci tog tipa veoma su rasprostranjeni u svetu i sve više dobijaju tretman značajne kompleksne sirovine, koja se može upotrebiti ne samo za proizvodnju energije, već se može uspešno koristiti za dobijanje širokog spektra hemijskih proizvoda i građevinskog materijala. Za razliku od sapropelskih, uljni škriljci sapropelsko-humusnog tipa imaju manji sadržaj organske materije, koja je uz to i nehomogenog sastava.

U svim uljnim škriljcima organska materija se pri zagrevanju slično ponaša, pa bi se u odnosu na nju mogli konstruisati gotovo univerzalni uređaji za njeno prevođenje u tečna i gasovita goriva. Međutim, neorganski, tj. mineralni deo uljnih škriljaca veoma je različit, pa se na višim temperaturama i različito ponaša, što veoma otežava preradu i gotovo za svaki uljni škriljac zahteva specifične uslove rada, odnosno specifičnu instalaciju. Naime, uljni škriljci ne sadrže ulje već organsku materiju sličnu smoli, tzv. kerogen, dok neorganski deo nije škriljac, već škriljasti materijal koji se uglavnom sastoji od peska ili gline pomešane sa krečnjakom, pa je za odvajanje organskih od neorganskih sastojaka potrebna specijalna termička ili hemijska reakcija.

Mineralni deo je sa kerogenom dobro izmešan, tako da predstavlja jedinstven materijal. Sadržaj kerogena u različitim ležištima škriljca, pojedinim delovima i slojevima istog ležišta, pa čak i u pojedinim komadima može biti sasvim različit i veoma promenljiv. Najčešće se sadržaj organskih materija izražava u litrima ulja po toni škriljca. Kada se govori o kvalitetu uljnih škriljaca, misli se, pre svega, na procentualni sadržaj organske materije u ukupnoj masi škriljaca i na procenat sirovih ulja, koji se iz te organske materije može dobiti. Pored toga, za ocenu kvaliteta uljnih škriljaca bitna je njihova toplotna vrednost, sadržaj sumpora u sirovom ulju, sastav pepela i druge osobine, koje opredeljuju njihovu tehnološku i ekonomsku vrednost.

Najveća ležišta uljnih škriljaca nalaze se u SAD, Rusiji, Kini i u Brazilu. Glavna ležišta u Srbiji su u Istočnoj (Timočka zona i južno-moravski basen kod Aleksinca), Južnoj (babušnički, vranjski i kosanički basen) i u Zapadnoj Srbiji (u kruševačkom, zapadnomoravskom i valjevskom basenu).

Eksploatacija uljnih škriljaca

U eksploataciji uljnih škriljaca, po pravilu, primenjuju se metode za masovno dobijanje, odnosno, metode koje pružaju mogućnost primene otkopne i transportne mehanizacije velikih kapaciteta. Taj zahtev za visokim kapacitetom rudnika proizilazi iz nužnosti da specifični troškovi proizvodnje budu što je moguće manji, jer je i vrednost uljnih škriljaca relativno niska. Moguća je površinska ili podzemna eksploatacija, a odlučujući faktor za izbor načina otkopavanja je najčešće koeficijent otkrivke, odnosno, dubina zaleganja i debljina sloja korisne supstance. Uljni škriljci su čvrste stene pa troškovi miniranja predstavljaju veliku stavku u ukupnim eksploatacionim troškovima. Prednost površinske u odnosu na podzemnu eksploataciju su višestruke, a to su: široke mogućnosti primene otkopne i transportne mehanizacije velikih jediničnih kapaciteta, manji specifični troškovi proizvodnje, veći stepen iskorišćenja rezervi iz ležišta, veća produktivnost, humaniji uslovi rada, itd. Eksploatacija uljnih škriljaca površinskim putem je opravdana. Međutim, kao nedostatak površinske u odnosu na podzemnu eksploataciju treba istaći znatnu degradaciju čovekove okoline i s tim u vezi složene uslove i velika ulaganja u njenu zaštitu.

Korišćenje uljnih škriljaca

Korišćenje uljnih škriljaca danas se uglavnom kreće u dva osnovna pravca: energetsko i tehnološko. Energetsko korišćenje podrazumeva direktno sagorevanje u kotlovima termoelektrana. To je najraniji, najprostiji, ali ne i najracionalniji način korišćenja uljnih škriljaca. Tehnološki pravac njihovog korišćenja daleko je perspektivniji, a sastoji se u tome što se uljni škriljac, prethodno usitnjen do potrebne granulacije, zagreva u specijalnim retortama pri čemu se iz organske materije (kerogena) dobijaju sirovo ulje i gas. Sagorevanje sirovog ulja u kotlovima termoelektrana, u odnosu na direktno sagorevanje uljnih škriljaca, ima niz prednosti: manja su specifična investiciona ulaganja po jedinici snage, moguća je izgradnja blokova veće snage, efikasnija je i jeftinija zaštita čovekove okoline. Daljom preradom sirovog ulja može se dobiti čitav niz korisnih proizvoda: benzin, dizel gorivo, lož ilje, maziva ulja, parafin, koks, gas za domaćinstvo i dr. Široke mogućnosti korišćenja uljnih škriljaca leže u oblasti proizvodnje građevinskih materijala. Polukoks koji ostaje posle termičke obrade uljnih škriljaca može služiti kao sirovina u procesu dobijanja cementa. Samleveni uljni škriljac u određenom odnosu sa ostalim komponentama (krečnjak, lapor, kvarcni pesak) u proizvodnji cementnog klinkera ima dvostruku ulogu, kao dopunsko gorivo i kao sirovina.

 

utorak, 23 april 2013 11:35

Nafta

Napisala

Sastav nafte

Sirova nafta je smeša različitih ugljovodonika, pretežno parafinskih, iz homologog niza alkana (zasićenih ugljovodonika sa linearnim nizom ugljenikovih atoma), zatim naftenskih ugljovodonika – cikloalkana (sa cikličnim nizom atoma ugljenika), aromatičnih ugljovodonika (sa benzolovim jezgrom – ugljovodonikom koje se sastoji od 6 atoma ugljenika ciklično povezanih, sa 3 jednostruke i 3 dvostruke veze, pri čemi je svaka druga veza između njih dvostruka) i drugih organskih jedinjenja kiseonika, sumpora i azota. U nafti su zastupljeni alkani i sa 50 i više ugljenikovih atoma u molekulu. Olefinskih ugljovodonika praktično i nema u sirovoj nafti, ali su zato prisutni u produktima njene prerade. U zavisnosti od zastupljenosti ugljovodonika sa većim ili manjim brojem ugljenikovih atoma, gustina nafte je veća ili manja. Nafta je žuta/zelena do crna viskozna tečnost gustine manje od vode (820-920 kg/m³). Redovni pratilac nafte u njenim nalazištima je prirodni gas.Postoji više tipova sirove nafte u zavisnosti od vrste ugljovodonika koje čine najveći udeo u njihovom sastavu: parafinske, naftenske i mešane.

Nastanak nafte

Smatra se da je nafta nastala od organskih materija (belančevina, ugljenih hidrata i masti) kao ostataka niskorazvijenih biljnih i životinjskih planktona i bakterija koje su živele u u moru. Ti organski ostaci su se geohemijskim procesima pretvorili u naftu i prirodni gas tokom dugog vremenskog perioda u uslovima povišene temperature i pritiska (koji su posledica naslaga sedimenata) uz dejstvo anaerobnih bakterija.

S druge strane postoji mišljenje da nafta potiče iz neispitanih i nedovoljno poznatih dubina Zemlje. Tome u prilog govore nalazi nafte u vulkanskim područjima (na Kamčatki), nagomilavanje nafte u velikim dubinama u mineralima kristalastog porekla (Venecuela) i nalazi nafte u pukotinama litosfere u dnu Indijskog okeana.

Nalazišta i vađenje nafte

Ležišta sirove nafte mogu se očekivati u sedimentnim slojevima područja na kojima je u davnim geološkim dobima bilo more. Dubina naftonosnih slojeva je različita i iznosi od nekoliko metara do više hiljada. Što je veća dubina, veći je i pritisak pod kojim se nafta nalazi. Najdublja do sada postignuta istražna bušotina od 9.169 metara i nalazi se u Oklahomi (SAD).

U Srbiji se nalazišta nafte najvećim delom nalaze na teritoriji AP Vojvodine, odakle se i eksploatiše oko 98% domaće proizvodnje sirove nafte. Preduzeće koje vrši istraživanje i eksploataciju nafte u Srbiji je Naftna industrija Srbije ad. (NIS) . Maksimalna proizvodnja sirove nafte u Srbije je nešto više od milion tona godišnje, a sa istraživanjem i eksploatacijom se počelo posle drugog svetskog rata. Prva naftna bušotina je počela sa radom 1949. godine, a nalazila se u Velikoj Gredi u Banatu. Trenutno su u toku istraživanja nafte i gasa kako na teritoriji Vojvodine, tako i na području centralne Srbije.

Nafta i prirodni gas mogu da izbijaju sami iz zemlje, ali takve pojave su beznačajne za proizvodnju nafte. Velike količine nafte dobijaju se danas u svetu iz dubljih slojeva zemlje izlivanjem (eruptiranjem) odnosno crpljenjem nafte iz bušotine. Prva bušenja obavljana su nasumice, a danas se pre postavljanja dubinske sonde sprovode geološka i geofizička istraživanja, koja daju podatke o geološkoj strukturi podzemnih slojeva, te se na taj  način znatno smanjuje broj jalovih bušenja. Savremena tehnika bušenja mašinama (bušaćim garniturama) razvila se iz tehnike ručnog bušenja, obavljanog u potrazi za solju i vodom.

Postoje dva načina bušenja: udarno i okretno. Kod udarnog bušenja dleto, pričvršćeno na donjem kraju alatki, diže se 30 do 40 cm, a zatim se pušta da padne na dno bušotine. Savremeno okretno bušenje gotovo je potpuno istisnulo starije udarno bušenje. Dleto, pričvršćeno na kraju cevi, svojim rotacionim struganjem mrvi tlo i prodire u dubinu. Kad cev uđe svojom celom dužinom u tlo na nju se, cevnom spojnicom, nadoveže druga cev i postupak se ponavlja sve dok bušotina ne dosegne naftonosni sloj. Iznad bušotine nalazi se toranj čelične konstrukcije, visok preko 50 metara, s dizalicama za pridržavanje i izvlačenje alatki i cevi, kao i s pogonskim i kontrolnim uređajima. Za vreme bušenja izdrobljeni materijal se neprestano ispire s dna bušotine, i to jakim mlazom retke suspenzije gline u vodi ("isplaka"), koja se utiskuje u cev. Da se bušotina ne zaruši, u nju se spuštaju zaštitne cevi. Od prodora podzemnih voda bušotine se zaštićuju cementiranjem.

Kad bušotina dopre do naftonosnog sloja, nafta i gas naviru u bušotinu pokretani prirodnim pritiskom, koji, ako je dovoljno velik, može izbaciti naftu na površinu zemlje. Kod vrlo visokih pritisaka nastaju snažne "erupcije", pri čemu se mlaz nafte diže desetak metara iznad površine zemlje. Ovakve divlje erupcije nekad su često izazivale katastrofalne požare, koje je vrlo teško, pa i nemoguće ugasiti. Danas se to sprečava posebnim uređajima koji zatvaraju sondu i regulišu pritisak pri izlazu nafte. Kod nedovoljnih pritisaka nafta se mora crpiti pomoću posuda ili crpki. Naftonosni sloj se nikada ne može potpuno iscrpiti. Kad se pritisak nafte naftonosnog sloja u susednom području izjednači s pritiskom u bušotini, nafta prestaje priticati. Velike količine nafte koje, uprkos svim savremenim metodama vađenja, ostaju u zemlji (više od 50%), mogle bi se izvaditi samo na rudarski način.

Najveći proizvođači sirove nafte

Nafta je danas u svetu jedan od najznačajnijih strateških proizvoda (obično se naziva "crno zlato"). Zbog toga zemlje proizvođači nafte imaju veliku moć u geopolitičkim odnosima, a kontrola nad izvorištima nafte jedan je od najznačajnijih uzroka kriza u svetu. Zemlje koje su najveći izvoznici nafte (ali ne uvek i proizvođači) grupisane su u interesnu organizaciju OPEK (Organizacija petroleumskih eksportnih zemalja).

Najveći proizvođači nafte su:

  1. Saudijska Arabija (10.37 miliona barela)
  2. Rusija (9,7 miliona barela)
  3. Sjedinjene Američke Države (8,69 miliona barela)
  4. Iran (4,09 miliona barela)
  5. Meksiko (3,83 miliona barela)

Cena sirove nafte

Cena nafte je na svetskom tržištu ušesterostručena u razdoblju od 2000. godine do danas. Pretpostavlja se da će u bliskoj budućnosti proizvodnja nafte doći do vrhunca, a do 2050. biće iscrpljene sve zalihe. Istovremeno se potražnja povećava, posebno zbog velikog privrednog rasta Kine i Indije, zbog čega bi vrlo brzo moglo doći do krize velikih razmera u svetskoj privredi.

 
utorak, 23 april 2013 10:35

Ugalj

Napisala

Ugalj je crna ili crno-smeđa sedimentna stena organskog porekla koja ima sposobnost gorenja, pa se koristi kao fosilno gorivo koje se vadi iz zemlje rudarskim metodama. Sastoji se primarno od ugljenika i ugljovodonika, ali i drugih supstanci. Veoma je važno gorivo za proizvodnju električne energije. Na primer, u SAD se sagorevanjem uglja dobija polovina potrebne električne energije, dok se u Srbiji dobija oko 70% električne energije (u termoelektranama). U finalnoj potrošnji ugalj (uz koks i sušeni lignit) učestvuje sa 14%. Proizvodnja uglja boljih kvaliteta u Srbiji je niska i sa trendom daljeg opadanja. Na teritoriji AP Vojvodine u Rudniku Kovin se podvodnom eksploatacijom proizvodi lignit u iznosu od oko 200 hiljada tona godišnje.

Klasifikacija uglja

Postoje razne metode za klasifikaciju uglja prema poreklu, nameni, starosti, toplotnoj moći i drugim osobinama uglja.

Prema klasifikaciji Ekonomske komisije OUN za Evropu postoji samo podela na kameni i mrki ugalj. Kameni ugalj ima gornju toplotnu moć, bez pepela, od najmanje 23,87 MJ/kg, a ispod te granice su različite vrste mrkog uglja u koje se ubraja i lignit. U nekim prikazima lignit se prikazuje odvojeno, a kao granica toplotne moći uzima se vrednost od  12,5 MJ/kg.

Lignit se odlikuje očuvanom drvenastom strukturom, bledo su mrke ili prljavo žute boje. Sadržaj ugljenika je 60 do 65%, izuzetno do 70%, sadržaj vodonika je do 5,5% u suvoj materiji, kiseonika 25 do 30%, pepela 7 do 14% i vlage 40 do 50%, a takođe sadrži i izvesnu količinu sumpora. Toplotna vrednost iznosi od 6 do 12,5 MJ/kg.

Mrki ugalj se odlikuje slabije održanom drvenastom strukturom, mrke je do crne boje. Sadržaj ugljenika je 65 do 80%, vodonika 3 do 5%, kiseonika 18 do 25%, pepela do 25%, isparljivih materija od 45 do 54%. Toplotna vrednost iznosi od 12,6 do 23,8 MJ/kg. Od kamenog uglja se razlikuje, što pored humusnih supstanci sadrži i izvesnu količinu humusnih kiselina.

Kameni ugalj se deli na više podgrupa. Kriterijum za klasifikaciju je količina isparljivih supstanci. Antracit ima 4 do 7% isparljivih supstanci, poluantracit 8 do 12%, mršavi kameni ugalj 12 do 18%, masni kameni ugalj 18 do 35%, gasni kameni ugalj 33 do 38% i gasnoplameni kameni ugalj sa 37 do 45% isparljivih supstanci. Sadržaj ugljenika je 80 do 98%, pepela 0,5 do 40%, kiseonika oko 5%, vodonika oko 5%, a toplotna moć se kreće od 25 do 36 MJ/kg.

Nastanak uglja

Proces nastanka uglja nije u potpunosti objašnjen. Konvencionalna teorija proces nastanka deli na dve faze:

  • pripremna faza ili faza humifikacije - u ovoj fazi se vrši akumulacija, izmena i transformacija organske supstance u treset, odnosno sapropel; ovo se ostvaruje na površini zemlje u vodenoj sredini, pod dejstvom mikrobiotičkog faktora i u anaerobnim uslovima; faza traje desetinama hiljada godina.
  • faza ugljenifikacije (karbonizacije) - ova faza obuhvata procese u kojima se treset, odnosno sapropel, putem dijageneze i metamorfizma pretvaraju u lignit, mrki ugalj, kameni ugalj i antracit. Ova faza se odvija u delovima zemljine kore gde postoje anaerobni uslovi i adekvatan pritisak i temperatura; u ovom procesu se ostvaruje povećanje procenta ugljenika u organskoj supstanci, uz smanjivanje procenta kiseonika, vodonika i azota.

Nova otkrića o nastanku uglja

Nova istraživanja su pokazala da za nastanak uglja nisu potrebni milioni godina delovanja toplote i pritiska, kao što se pretpostavljalo. Poslednjih godina, nekoliko laboratorija je otkrilo način kako da se ugalj ili ugljevite supstance napravi brzo, za sat ili najviše nekoliko dana. Ovakvi procesi čak ne zahtevaju veliki pritisak, ali je visoka temperatura neophodna (u idealnom slučaju, veoma topla voda). Zagrevanje mora izvršiti tako da se organski materijal izoluje od kiseonika, kako se ne bi zapalio. Proces zahteva toplotu da bi bio započet, ali kada se jedanput startuje, proces proizvodi sopstvenu toplotu i pritisak.

Ovakvoj hemijskoj reakciji potreban je katalizator, koji je potreban da bi se reakcija brzo odvijala. Taj katalizator je izvesni tip gline, obično dobijen od vulkanskog pepela. Interesantno je da skoro sva ležišta uglja imaju ispod sebe takav sloj gline. Tanki vulkanski slojevi gline, koje neki nazivaju "razdeljci",  pronađeni su i u uglju, i često materijal vulkanskog porekla sam izlazi iz organskog materijala, i formira "zamke" u kojima je ugalj formiran.

Glineni razdeljci su sami po sebi vrlo interesantni. Mnogo puta ovi tanki, ravni slojevi prekrivaju hiljade kvadratnih kilometara površina. Nasuprot ovim, slični prostrani tanki slojevi ne postoje u modernim tresetnim močvarama, gde su površine sasvim talasaste, sa mnogim kosim kanalima i mestima lokalnih uzvišenja. Ne postoji tako nešto u tresetnim močvarama kao što je ravna površina. Izgleda da bi se treset pre morao akumulirati rapidno pod odgovarajućim uslovima, a takvi odgovarajući uslovi se ne javljaju u tresetnim močvarama.

Godine 1980. osamnaestog maja, eksplozija planine Sveta Helena opustošila je 400 km2 šume, severno od ove planine. Za kratko vreme, preko milion stabala je plivalo u jezeru Spirit, opkoljeno velikom količinom organskog materijala i vulkanskog pepela. Za samo nekoliko godina, organski talog, sačinjen uglavnom od kore drveća i raspadnutog materijala drveća, zajedno sa vulkanskim pepelom, akumulirao se na dnu jezera. Ovaj "treset" je imao umnogome isti sastav i geometriju kao ugalj. Mnogi delovi kore su se nagomilavali jedni preko drugih međusobnim tarenjem plivajućih stabala i tonjenjem na dno. Od tada se zna da je tvrdi, crni pojas u uglju u stvari "mumificirana kora" i treset u Spirit jezeru izgleda kao veoma pogodan za nastanak uglja.

Ono što je još interesantnije jeste, da je mnogo plivajućih stabala tonulo u vodu, i kada su padali na dno, koren kao krajnji deo stabla se prvi ukopavao u organski mulj i raspadnutu koru drveća na dnu jezera. Kako se nastavljala akumulacija organskog materijala, i kako su se odvijali vulkanski i erozioni procesi, nagomilavali su se vulkanski pepeo i ostali sedimenti u jezero, ako bi se sedimentacija nastavila.

Ne samo da ovaj treset liči na savremene slojeve uglja po osobinama i geometriji, nego je i glina vulkanskog porekla obilno prisutna. Ako bi došlo do ponovne erupcije iz ove planine, sloj vrelog materijala, koji bi se nataložio preko slojeva treseta, učinio bi da brzo dođe do pretvaranja u ugalj, koji bi ličio na slojeve bituminoznog uglja, kojeg nalazimo danas u Kučevu i Kučajni.

Rezerve uglja

Najveće rezerve uglja su na severnoj hemisferi prvenstveno između 35 i 50 stepeni severne geografske širine. Rezerve uglja su dobro istražene, pogotovo u razvijenim zemljama. Sa trenutnom godišnjom potrošnjom od oko 3,7 milijardi tona godišnje (kamenog i mrkog uglja) i 0,9 milijardi tona lignita ima dovoljno uglja za nekoliko stotina godina eksploatacije.

Dokazane rezerve uglja izražene u milijardama tona su: Kameni ugalj 510, Mrki ugalj 279, Lignit 196, što ukupno iznosi 987 milijardi tona.

Raspodela rezervi ovog energenta je neravnomerna. Svega 6 zemalja raspolaže sa 75% svih svetskih rezervi. U poslednjih nekoliko godina su dodatna istraživanja još uvećala iznose rezervi.

Zemalje sa najvećim rezervama uglja izražene u procentima su: SAD 25%, Rusija 16%, Kina 12%, Australija 9%, Indija 7,5%, Nemačka 6%.

 
utorak, 23 april 2013 09:58

Prirodni gas (zemni gas)

Napisala

Karakteristike i sastav prirodnog gasa

Prirodni gas je prirodno gasovito fosilno gorivo, sa velikim udelom metana (hemijska formula je CH4-ugljovodonik sa jednim atomom ugljenika). To je gas bez boje, ukusa i mirisa, neotrovan je i gori plavim plamenom.

Zahvaljujući tome što mu je glavni sastojak metan, u poređenju sa ostalim fosilnim gorivima ima najmanji koeficijent emisije ugljen-dioksida (CO2) po jedinici oslobođene energije. Zato se smatra da je prirodni gas ekološko gorivo.

Sastav prirodnog gasa znatno varira u zavisnosti od mesta gde se javlja. Tamo gde se javlja zajedno sa naftom, obično ima veći udeo gasova sa više ugljenikovih atoma (sa 2,3 i 4 atoma ugljenika: etana, propana i butana). Od ugljevodonika, zemni gas sadrži metan, etan, propan, butan (n-butan i izo-butan), a javlja se i prvi u nizu tečnih ugljovodonika-pentan (n-pentan i izo-pentani).

Kada se prirodni gas javlja samostalno tada je učešće metana oko 98%, pa i do skoro 100%. Primese koje se javljaju u prirodnom gasu su: vodonik, ugljen-monoksid, ugljen-dioksid, kiseonik, a ponekad ima i azotnih i sumpornih jedinjenja, koja se uklanjaju u procesu prečišćavanja prirodnog gasa (rafinacije) i pre isporuke u gasovodni sistem.

Toplotna vrednost prirodnog gasa se menja u zavisnosti od sastava: ukoliko je veći udeo gasovitih ugljovodonika sa većim brojem ugljenikovih atoma, raste i toplotna vrednost prirodnog gasa. Toplotna vrednost prirodnog gasa iznosi 31-37 hiljada kilo-džula po kubnom metru (KJ/m3).

Ostala svojstva prirodnog gasa su:
Gustina: ρ = 0,7 kg/m3 (gasovit); ρ = 400 kg/m3 (u tečnom stanju)
Temperatura paljenja: T = 650 °C
Temperatura plamena: 1957 °C
Oktanski broj: 120 – 130
Granice eksplozivnosti smeše: 4,4 ÷ 15%

S obzirom da je prirodni gas stišljiv fluid i da njegove karakteristike zavise od pritiska, temperature i hemijskog sastava, radi izražavanja količine prirodnog gasa sa određenim sadržajem energije (što se koristi u svim proračunima, kao i u iskazivanju potrošnje prirodnog gasa na računima koji se isporučuju kupcima prirodnog gasa) primenjuje se postupak svođenja zapremine gasa na standardno stanje, pri čemu se za sadržaj energije uzima vrednost donje toplotne moći.prirodnog gasa, tako da ''svedeni standardni kubni metar'' prirodnog gasa (Sm3) ima sledeće karakteristike: temperatura 15°C, pritisak 1013,25 mbar i donja toplotna moć Hd=33.338,35 KJ/m3.

Nalazišta i proizvodnja (eksploatacija) prirodnog gasa

Podzemna nalazišta prirodnog gasa su utvrđena na dubinama od nekoliko metara pa do više od 5 hiljada metara, pod pritiskom nekad višim i od 300 bara i temperaturama višim i od 180 °C, zavisno od dubine nalazišta.

Prirodni gas se najčešće  nalazi kao gasna kapa u naftnim ležištima, ali nisu retka ni čista gasna polja, bez prisutnosti nafte. Široko je rasprostranjen u sedimentnim, a nalazi se i u eruptivnim stenama.

Najveća nalazišta prirodnog gasa su u Rusiji, SAD, Iranu, Holandiji, Alžiru i na Bliskom istoku. U Srbiji se najvažnija nalazišta nalaze u Vojvodini (Elemir, Kikinda i Plandište).

Nakon što se crpljenjem dovede na zemljinu površinu, prirodni gas se čisti od primesa kao što su voda, drugi gasovi, ostaci nafte i mehaničke nečistoće, da bi se doveo u granice propisanog kvaliteta.

Rafinacija prirodnog gasa eksploatisanog iz domaćih nalazišta Mokrin, Kikinda, Crnja i Rusanda, vrši se u rafineriji gasa u Elemiru, a gas iz ostalih nalazišta prečišćava se (suši) direktno na gasnim poljima i šalje se u gasovodni sistem.

Obezbeđenje prirodnog gasa za potrošnju

U Evropi se uglavnom koristi ruski gas, tako da je cela Evropa zavisna od količina prirodnog gasa koji isporučuje Rusija. Srbija se takođe snabdeva ruskim gasom, gasovodom preko Mađarske. Izgradnja drugog kraka gasovoda (iz Bugarske), planira se već više desetina godina. Izgradnja transnacionalnog gasovoda ''Južni tok'' započela je decembra 2012. godini u Ruskoj Federaciji. Gasovod će u dužini od oko 400 kilometara prolaziti i kroz Srbiju na putu za Zapadnu Evropu. Kapacitet gasovoda ''Južni tok'' će biti preko 60 milijardi kubnih metara godišnje.

AP Vojvodina (i Srbija) se snabdeva prirodnim gasom iz sopstvenih izvora  i iz uvoza. Prirodni gas se, na osnovu višegodišnjih ugovora, uvozi iz Rusije, transportuje kroz Mađarsku i preko prijemne stanice u Horgošu ulazi u našu zemlju.

Transport i distribucija prirodnog gasa

Nakon prečišćavanja, prirodni gas se transportuje gasovodima velikih prečnika u čijem sastavu su kompresorske stanice, skladišta, merne i regulacione stanice do primopredajnih stanica, a zatim se sistemima distribucije dovodi do krajnjih korisnika. Za označavanje gasnih instalacija koristi se žuta boja.

Transportni sistem prirodnog gasa u Srbiji ima kapacitet od 6,1 milijardi m3 godišnje, od čega je deo kapaciteta od 760 miliona m3 godišnje rezervisan za tranzit za Bosnu i Hercegovinu. Dnevna potrošnja prirodnog gasa u Srbiji kreće se do 16 miliona m3 u uslovima najnižih spoljnih  temperatura.

Prirodni gas je gas bez mirisa. Prilikom distribucije vrši se njegova odorizacija, tj. dodaju mu se gasovi sa neprijatnim mirisom (npr. etil-merkaptan - jedinjenje koje sadrži sumpor), tako da se njegovo prisustvo može osetiti čulom mirisa, kada se javi u koncentracijama iznad 1%, čime se upozoravaju korisnici na potencijalnu opasnost od eksplozije zbog isticanja prirodnog gasa iz gasnih instalacija, odnosno trošila.

U AP Vojvodini u svakoj od 45 jedinica lokalne samouprave (opštine/gradovi) ili je urađena ili je u toku gasifikacija, a prirodni gas troši preko 200 hiljada domaćinstava.  Veći deo prirodnog gasa u AP Vojvodini se troši u industriji i za proizvodnju toplotne energije u toplanama za sisteme daljinskog grejanja, kao i u kotlarnicama. Godišnja potrošnja prirodnog gasa u AP Vojvodini se kreće oko 1,5 milijardi m3.

Distribuciju prirodnog gasa u AP Vojvodini trenutno obavlja JP Srbijagas i 22 preduzeća za distribuciju prirodnog gasa.

Procenjuje se da je na izgrađenoj distributivnoj gasnoj mreži u AP Vojvodini, ukupne dužine oko 6.000 km, broj projektovanih priključaka oko 280.000,  pa navedeni podaci ukazuju na mogućnost priključenja velikog broja novih korisnika, čime bi se postigla bolja efikasnost gasovodnog sistema, viši nivo zaštite životne sredine, kao i rasterećenje elektroenergetskog sistema, jer bi se smanjila potrošnja električne energije i uglja za zagrevanje objekata.

Primena prirodnog gasa

Primena prirodnog gasa se može podeliti na njegovu primenu u energetske svrhe kao goriva (za grejanje ili pokretanje motora sa unutrašnjim sagorevanjem) i u neenergetske svrhe kao sirovina u hemijskoj industriji (pri proizvodnji azotnih đubriva, metanola, sirćetne kiseline i drugih hemijskih jedinjenja).

Prirodni gas se koristi u domaćinstvima, kao energent za grejanje i hlađenje (male kotlarnice za celu kuću, etažno grejanje, grejanje raznim gasnim pećima), pripremu tople potrošne vode i pripremu hrane, kao i u poljoprivredi (u povrtarstvu, cvećerstvu, stočarstvu) i za proizvodnju toplotne energije i tehnološke pare u toplanama i u industrijskim energanama.

Prednosti prirodnog gasa kao energenta:

  • direktno je dostupan korisniku u svakom trenutku i za svaki vid korišćenja
  • nema potrebe za ulaganjem u interne skladišne prostore
  • instalacije prirodnog gasa pružaju jednostavnost upotrebe i regulacije svih vrsta uređaja na gas
  • ekonomičan je-postiže se daleko veći stepen iskorišćenja u odnosu na druge energente
  • dokazane rezerve prirodnog gasa u svetu garantuju njegovu raspoloživost za dug period
  • ekološki najpogodnije gorivo je zato što:
  1. je čisto gorivo-pri sagorevanju ne ostavlja pepeo
  2. njegovim sagorevanjem nema emisije produkata koji bi uzrokovali aerozagađenje emisijom gasova koji izazivaju efekat staklene bašte (oslobađa se voda i malo CO2, bez primesa sumpora, azota i dr. štetnih elemenata)

Svetski prioriteti u potrošnji gasa:

  • široka potrošnja u naseljenim sredinama
  • korišćenje gasa za centralnu proizvodnju toplotne energije
  • korišćenje gasa za proizvodnju električne energije
  • korišćenje gasa kao hemijske sirovine

Ekonomičnost:

  • 1 kWh dobijen iz gasa u Evropi i svetu je 4 puta jeftiniji od  1 kWh električne energije; kod nas to nije slučaj zato što ne postoji odgovarajući paritet cena energenata/energije
  • izgradnja gasne mreže je jeftinija od izgradnje toplovoda-manja raskopavanja ulica, brža izgradnja, dugotrajnije cevi (oko 50 godina), gasni priključak ne zahteva poseban tehnički prostor
  • obračun potrošnje gasa je objektivan, svaki potrošač odlučuje kada i koliko će trošiti

Podzemno skladište gasa

U AP Vojvodini je izgrađeno podzemno skladište gasa u Banatskom Dvoru kapaciteta oko 300 miliona m3, čiji je dnevni kapacitet utiskivanja gasa 2.9 miliona m3 u letnjim mesecima, a dnevni kapacitet eksploatacije je 5 miliona m3. Prednosti podzemnog skladišta:

  • uskladištenje viška gasa iz gasovodnog sistema u letnjem periodu,
  • pokrivanje vršne potrošnje gasa u zimskom periodu,
  • održavanje kontinuiteta uvoza gasa u toku cele godine,
  • neprekidnu i ravnomernu proizvodnju gasa iz sopstvenih ležišta,
  • dalje širenje i optimalno korišćenje gasovodnog sistema.

Komprimovani i tečni prirodni gas

U poslednje vreme se sve više koristi komprimovani prirodni gas za pogon motornih vozila, kao alternativno gorivo pre svega motornim benzinima, ali i dizel gorivu, a eventualno se koristi i kao utečnjeni prirodni gas. Prirodni gas je jedno od najperspektivnijih i ekološki prihvatljivih goriva, sa najmanjom emisijom ugljen-dioksida.

Komprimovani prirodni gas se označava kao KPG kod nas, a internacionalna oznaka je CNG (Compressed Natural Gas). Potreba za komprimovanjem prirodnog gasa nametnula se zbog zahteva da se prirodnom gasu smanji specifična zapremina. KPG je prirodni gas na pritisku od 200 bara, a koristi se kao alternativno gorivo za pokretanje automobila: napajanje motora sa unutrašnjim sagorevanjem, ili za generisanje vodonika i napajanje gorivih ćelija, koje proizvode električnu energiju za pogon elektromotora, a rezultat je smanjena emisija štetnih gasova u odnosu na slučaj kada se koristi konvencionalno gorivo.

KPG se najčešće upotrebljava na vozilima kao što su gradski autobusi i kamioni, a ređe na putničkim vozilima, s obzirom da se KPG, za razliku od tečnog naftnog gasa (TNG-a), može  primeniti i na dizel motorima. Mana upotrebe KPG sistema je retka prodajna mreža tj. nepostojanje kompresorskih KPG stanica.

Prirodni gas se, radi lakšeg transporta, prevodi u tečno stanje hlađenjem na temperaturu ispod njegove tačke ključanja. Oznaka tečnog prirodnog gasa u našoj državi je TPG, a internacionalna oznaka je oznaka LNG ( liquified natural gas). Osim parametara koji su kontrolisani (temperatura je ispod minus 160°C, pritisak mora biti manji od 2,5 bara, gustina se kreće u rasponu 410÷500 kg/m³ - u zavisnosti od pritiska, temperature i sastava), ostala svojstva tečnog prirodnog gasa su ista kao kod gasovitog stanja prirodnog gasa.

Pre prevođenja u tečno stanje prirodni gas se prečišćava (odstranjuju se mehaničke nečistoće, helijum i komponente koje mogu izazvati probleme na niskim temperaturama - npr. voda i teški ugljovodonici), a zatim se na približno atmosferskom pritisku rashlađuje na oko minus 163°C i time kondenzuje. Njegovim pretvaranjem u tečnost, zapremina mu se smanjuje 614 puta u odnosu na zapreminu pri normalnim uslovima. Prevođenje u tečno stanje je relativno opasan i energetski vrlo zahtevan proces, a za njegovo skladištenje potrebna infrastruktura koja obezbeđuje potrebno hlađenje rezervoarima.

Tečni prirodni gas se u tom obliku 'koristi' uglavnom samo za transport (i to specijalnim hlađenim TPG tankerima, eventulano drumskim autocisternama) i skladištenje (takođe u hlađenim rezervoarima). Praktično, on omogućava transport prirodnog gasa (TPG tankerima, kao zamenom za gasovode), tamo gde gasovoda nema (ili bi bilo  neisplativo graditi ih). Na LNG-terminalima se vrši utečnjavanje prirodnog gasa, a nakon njegovog transporta do željenog LNG-terminala vrši se njegovo prevođenje u gasoviti stanje.

Izuzetno se TPG koristi i za pokretanje automobila (po pravilu teških vozila), mada se zbog niza tehničkih prednosti prirodni gas na vozilima daleko najčešće koristi u komprimovanom stanju.

Najveći uvoznik LNG-a u Evropskoj uniji je Španija, gde se LNG dovozi LNG tankerima - tzv. metanizerima.

 

Studije