天然氣:下一個巨大的能源效率機遇

2014年,美國燒掉了價值約 6 億美元的天然氣。捕獲這些天然氣可以產生足夠的電力,為 350 萬戶家庭供電

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


能源效率被廣泛認為是降低能源生產成本和環境影響的最佳方法之一。眾所周知,諸如用緊湊型熒光燈泡或 LED 燈泡替換白熾燈泡之類的建築效率策略可以減少能源消耗和排放,並隨著時間的推移為消費者節省資金。

現在,水力壓裂技術的出現以及美國石油和天然氣產量隨之而來的激增,為能源效率創造了一個新的機遇:捕獲現場會被燒掉的廢棄天然氣。

最近的水力壓裂熱潮導致了在傳統上並非主要生產中心的地區石油和天然氣鑽探的激增。最值得注意的是,北達科他州的巴肯地區和德克薩斯州的伊格爾福特地區已發展到佔據美國石油總產量的近一半。


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雖然巴肯和伊格爾福特地區如今生產約佔美國石油供應總量的一半,但它們傳統上並非石油和天然氣的主要生產商。直到 2011 年之後,這些地區才開始在美國石油供應中佔據相當大的份額。

由於伊格爾福特和巴肯地區最近才成為主要的石油生產地區,因此它們沒有像德克薩斯州二疊紀盆地等更成熟的地區那樣的石油和天然氣管道基礎設施。這對石油來說不是一個大問題,石油可以透過卡車和火車的組合從井口運到市場。然而,如果沒有管道基礎設施,就沒有將天然氣運往市場的實用方法。這意味著伊格爾福特和巴肯地區的生產商通常被迫簡單地在現場燒掉作為石油生產副產品釋放的任何天然氣。請注意,燃燒天然氣是為了防止甲烷的釋放——甲烷是一種比二氧化碳更糟糕的溫室氣體。

有限的天然氣管道基礎設施導致巴肯和伊格爾福特地區大量燃燒作為石油生產副產品產生的天然氣。(來源:NASA地球觀測臺/NOAA NGDC,透過《地球雜誌》

所有這些天然氣燃燒的結果是大量能源的浪費。根據美國能源資訊署的最新資料,美國在 2014 年排放或燒掉了超過 2880 億立方英尺的天然氣。根據 2014 年美國天然氣的平均熱值,這大約是 2.96 億 MMBtu(MMBtu = 百萬英熱單位)的能量。即使按照目前每 MMBtu 約 2 美元的相對較低的天然氣價格計算,2014 年排放或燒掉的天然氣也相當於近 6 億美元的資源浪費。如果所有這些浪費的天然氣都在現代聯合迴圈發電廠中燃燒,它將產生超過 380 億千瓦時的電力,或者足夠為超過 350 萬戶美國家庭供電

幸運的是,解決燃燒天然氣問題的方案已經出現。石油和天然氣鑽探作業通常使用現場柴油發電機來產生照明和其他油田裝置所需的電力。許多公司已經開始提供天然氣發電機,這些發電機可以利用通常會被燒掉的井口天然氣執行,從而減少柴油消耗並減少淨排放。

燃燒的天然氣可以用於的另一個新興問題是現場處理水力壓裂廢水。如今,從水力壓裂油氣井流回的大部分廢水都在深井注入點處理。由於水力壓裂熱潮產生的大量廢水,深井注入導致了俄克拉荷馬州和俄克拉荷馬州德克薩斯州等地區的地震日益增多。燃燒的天然氣可以用作各種廢水處理方法的能源輸入,這些方法可以從水力壓裂廢水中產生淡水,這不僅有助於減少與石油和天然氣廢水相關的問題,還可以增加整體供水。

最終,解決燃燒形式的天然氣浪費的最佳解決方案是在巴肯和伊格爾福特地區擴大天然氣管道基礎設施。這樣,生產的天然氣就可以輸送到更廣泛的天然氣傳輸網路,並輸送到發電廠和家庭,而不是被浪費掉。

燃燒的天然氣浪費了大量的能源。天然氣燃燒的排放物和熱量直接流入環境,而沒有提供任何有用的功能。我們可以做得更好。讓我們實施改進天然氣供應鏈能源效率所需的解決方案和基礎設施。

 

議程圖片來源:Jared Garrison,經許可。

Robert Fares is a AAAS Science and Technology Policy Fellow at the U.S. Department of Energy Building Technologies Office. The views expressed are his own and do not necessarily reflect the views of the U.S. Department of Energy.

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