Denne energibæreren utmerker seg med høy grad av tilgjengelighet på konkurransedyktige betingelser og lave utslipp sammenlignet med forbrenning av olje og kull. Ettersom den utvinnede og flytendegjorte naturgassen er meget brennbar (damp), må eksplosjonsbeskyttelsen være sikret over hele verdikjeden. Som ledende teknologiselskap med global kompetanse innen Ex-beskyttelse bistår R. STAHL bransjen med eksplosjonsbeskyttede produkter og systemer for alle prosesstrinn, fra naturgassutvinning til kondensering, transport, regassifisering og lossing.

I løpet av knapt 20 år har den årlige globale omsetningsmengden av LNG ("Liquefied Natural Gas", flytende naturgass) tredoblet seg til nesten 320 millioner tonn (2018), og ifølge bransjens vurderinger kan den utgjøre over 15 prosent av det samlede naturgassmarkedet i 2040. LNG, som fortsatt nesten utelukkende utvinnes fra naturgass, består overveiende av metan samt mindre andeler av andre gasser som etan, propan og nitrogen. Hovedeksportørene i dag er Australia og Quatar, mens Japan regnes som den største importøren. Naturgassen gjøres flytende ved å kjøles ned til under −160 °C, noe som gjør at volumet reduseres 600 ganger. Dermed kan den lagres kryogent med høy energitetthet og transporteres på skip eller lastebil. LNG-skip med opptil 265 000 m3 lastekapasitet sikrer gassforsyning over store distanser selv uten påkobling til eksisterende rørledningsnett. Dessuten kan produksjon av strøm ved forbrenning av naturgass både på kort og middels lang sikt være et mer miljøvennlig alternativ enn andre fossile kilder under overgangen til fornybar energi. Produksjon av gass fra biomasse utgjør et økologisk alternativ til fossil gassutvinning. Biogass – også kjent om biometan – oppstår ved fermentering av organiske substanser og kan tilføres gassnettet etter behandling og utskilling av CO2.

Gjennomgående Ex-beskyttelse for hele prosesskjeden

En av de sentrale utfordringene ved produksjon av naturgass og LNG er eksplosjonsvern. Fordi den transporterte gassblandingen er meget brennbar, regnes naturgass og LNG til eksplosjonsgruppe IIA, temperaturklasse T14,5 iht. ATEX og IECEx. Det er ikke bare risiko for antennelse under naturgasstransporten, men også under kondensering og regassifisering samt ved lekkasje av kryogen væske fra transport- og lagringstanker. Derfor må kravene til konstruksjonsmessig og elektrisk eksplosjonsvern oppfylles gjennom hele verdikjeden. Slike høye krav oppfylles av ledende leverandører som R. STAHL, som prosjekterer, produserer og installerer totalløsninger for anlegg og transportmidler med global sertifisering for alle Ex-soner. Som "one stop supplier" kan R. STAHL dekke alle etapper i LNG-verdikjeden, på en effektiv og pålitelig måte.

Ex-beskyttet prosess-styring i utvinningsanlegg

I flere tiår har R. STAHL utstyrt gassutvinningsanlegg over hele verden både on- og offshore med eksplosjonsbeskyttede produkter og systemer for prosess-styring, elektrisk infrastruktur og belysningsteknikk. Ved konvensjonell gassutvinning må det bores gjennom jord- og bergartlagene helt ned til det fossile gassreservoaret, og borehullet må med jevne mellomrom forsynes med rør, støpes og utstyres med sikkerhetsventiler. Disse tiltakene, som også er for å beskytte de omkringliggende bergarts- og grunnvannslagene, krever permanent måling av boreprosessen. Sikker overføring av måledataene til prosess-styringssystemet kan utføres med ISpac-isolatorer fra R. STAHL. Disse modulene er sertifisert globalt for sone 1 og 2 inklusive NEC Class 1/Division 2 og egner seg for egensikre punkt-til-punkt-nettverk for lave signalmengder. For overføring av større datamengder over forskjellige kommunikasjonsprotokoller utgjør IS1+ fra R. STAHL et ytterst effektivt remote-I/O-system med hot-swap. Den støtter også rask og egensikker kommunikasjon med fiberoptikk i sone 1, med overføringshastigheter på 100 Mbit/s, og den gjør det mulig med nettverk av feltenheter i alle Ex-soner. Systemene kan leveres i diverse styringsvarianter, alt etter kundens ønske, med hovedbryter, transformator, hoved- og styresikringer og kontroll- og signalutstyr i de fleste varianter.

Styreenheter for LNG-anlegg

Naturgassen går først gjennom et anlegg hvor den renses for forurensninger og skadelige stoffer, slik at man får nesten ren metan. Deretter ledes den til et LNG-anlegg, også kjent som "LNG-Train", for å kondenseres. Kondensering med ett- til tretrinns kretsløp er forbundet med høyt energiforbruk grunnet dypkjøling og bortledning av varme. For å aktivere de pumpene og ventilatorene som trengs til varmevekslerne, er anleggene utstyr med spesielt kraftige og eksplosjonsbeskyttede motorstyringer og styreenheter. R. STAHL leverer tilsvarende Ex-beskyttelsesløsninger i forskjellige beskyttelsesarter alt etter kundepreferanser og dimensjonering – f.eks. eksplosjonssikker (Ex d), overtrykkskapsling (Ex p), tennsikker (Ex e) eller innstøpt (Ex m). Kabinetter med modulær struktur gjør det mulig å kombinere flere beskyttelsesarter med hverandre og konfigurere styringer og styreenheter i hvilken som helst størrelse, slik at det selv i eksplosjonsfarlige områder blir mulig med meget høy effekt og mange strømuttak. For å redusere vedlikeholds- og reparasjonskostnadene for hele LNG-anlegget lønner det seg å integrere sikringene og hjelpekontaktene i et remote-I/O-system, slik at feil på styreenheten kan avleses og overvåkes via prosess-styringssystemet. R. STAHL har utstyrt en rekke LNG-anlegg med Ex-beskyttet belysnings-, automasjons- og lavspenningsteknikk. Applikasjonene omfatter ikke bare landanlegg, men også "floating units", altså flytende LNG-anlegg, som fungerer som gassutvinningsanlegg eller LNG-lagerskip som utfører hele prosessen med utvinning, kondensering og lagring til havs. Verdens første og for tiden største flytende LNG-anlegg, som frakter 3,6 millioner tonn LNG i året utenfor Australia, er blant annet utstyrt med koblingsbokser for el-installasjon fra R. STAHL. Til andre prosjekter har selskapet levert for eksempel Ex-beskyttede remote-I/O-systemer, styringer, isolatorer, støpsler og stikkontakter.

Styringsteknikk minimerer lasttap

Til transport av LNG brukes det overveiende spesialtankskip med stadig større mål. I dag kan lastekapasiteten til nybygde LNG-skip komme opp i 265 000 m3. Til tross for tankisoleringen blir den flytende gassen oppvarmet under transport og ville kunne delvis fordampe om den ikke hadde blitt avkjølt av kompressorer om bord. Til styring av kompressorene bruker R. STAHL eksplosjonsbeskyttede remote-I/O-styringsstasjoner som overfører signaler fra sensorer og aktuatorer til det desentrale styringssystemet på en egensikker måte, f.eks. via PROFIBUS DP. Fordi installasjonen under dekk har lite plass til rådighet, må maskinene og RIO-stasjonene med I/O-moduler og digitale indikator- og varslingselementer ha svært kompakte mål. IS1+ med sine 8- eller 16-kanals Ex i-moduler gjør det mulig med en ekstremt kompakt stasjonsoppbygging med betydelige plass- og vektbesparelser. Dette systemet har over 12 forskjellige skipssertifiseringer som DNV GL, ABS og ClassNK og oppfyller kravene til sone 1. Det er robust og vibrasjonsfast og enkelt å installere. For å få beskyttelse mot den saltholdige atmosfæren integrerer R. STAHL kompressorstyringsstasjonene i Ex e-beskyttede kabinetter i rustfritt stål, med enkel-, dobbel- eller trippeldører og saltsvannsbestandige materialer av høy kvalitet.

Ex-beskyttelsesløsninger for regassifisering

På ankomststedet blir naturgassen tilbakeført til gasstilstand ved regassifiserings enheter. Alternativt kan regassifisering av mindre mengder også utføres på fleksibelt vis i flytende anlegg – "Floating Storage and Regasification Units" (FRSU). Regassifiseringen krever at LNG-en tilføres nødvendig fordampningsvarme, noe som av økonomiske grunner som oftest oppnås med varmevekslere matet med sjøvann. R. STAHL utstyrer pumpeenhetene som pumper sjøvann til varmevekslerne, med alarmsignalgivere, koblingsbokser, sikkerhetsbrytere og lastskillebrytere med AC3-koblingskapasitet. Sikkerhetsbryterne bryter strømtilførselen til maskiner og anleggsdeler ved rengjøring og reparasjoner. Ettersom de eksplosjonsfarlige sonene strekker seg over store anleggsområder, brukes Ex-beskyttelsesløsningene fra R. STAHL ikke bare i behandlingsprosessen, men også i hele infrastrukturen. Det som avgjør materialvalg og konstruksjon, ved siden av Ex-beskyttelse, er saltvannsbestandige kabinettmaterialer, tetningsmaterialer av høy kvalitet, vibrasjonsfast design og elektromagnetisk immunitet. Armaturer, lysrør og lyskastere fra R. STAHL dekker samtlige belysningsoppgaver både innendørs og utendørs. Eksplosjonsbeskyttede sikkerhetslykter med batteridrift sikrer belysning når det oppstår feil. Akustiske og/eller optiske alarmsignalgivere gir advarsler eller meldinger ved utstyrsfeil i eksplosjonsfarlige områder. I tillegg leverer og implementerer R. STAHL Ex-beskyttede kamerasystemer og nettverksteknikk med kablet eller trådløs overføring som gir ubegrenset kommunikasjon på alle anleggsområder, og tilbyr et bredt utvalg av egnede brytere, stikkontakter, rekkeklemmeskap og kontrollbokser.

Patentert beskyttelseskonsept for trykkavlastning

Før innmating i nettet blir den regassifiserte naturgassen komprimert i et komprimeringsanlegg. Med den patenterte EXpressure-kabinett-teknologien fra R. STAHL kan de motorstyringene og styreenhetene som trengs til aktivering av kompressorene samt mating av varmevekslerne og fordampningsanleggene, realiseres med betydelig lettere vekt og mer kompakt design enn med tradisjonelle Ex d-kabinetter. Det innovative beskyttelseskonseptet for trykkavlastning gjør det også mulig å konstruere Ex d-løsninger med store dimensjoner og lav vekt i klassisk koblingsskapformat for installasjon av elektriske og elektroniske standardkomponenter i eksplosjonsfarlige områder. Dermed kan det brukes samme prosjektering for sone 1 eller 2 som for sikkert område uten modifikasjoner. I EXpressure-kabinettene kan man i tillegg til styreenheter og styringsteknikk også installere større typer driftsutstyr som transformatorer eller frekvensomformere eksplosjonssikkert uten en krevende overtrykkskapsling. På grunn av den lette vekten, det store installasjonsrommet og den ukompliserte håndteringen, egner de seg også ideelt for installasjon under trange forhold, som i maritim sektor.

 LNG som fremtidens drivstoff om bord

LNG brukes hovedsakelig til produksjon av varme og strøm samt som energibærer i prosessindustrien. Fordi den er mer miljøvennlig og har en positiv virkning på CO2-utslippene, får den også stadig større betydning som drivstoff for skip og lastebiler. Ettersom de aktuelle kravene fra den internasjonale sjøfartsorganisasjonen IMO fastsetter at tillatt svovelinnhold i drivstoff skal være på maks. 0,5 %, er forbrenning av tungolje i skipsmotorer kun mulig med svært dyr avgassrens. Derfor utgjør drivstoff med lavt svovelinnhold, som LNG, et fremtidssikkert alternativ. Dette krever at det installeres "Fuel Gas Supply Systems" (FGSS) om bord, for å forsyne motorene med brennstoff. Ved siden av gasstanker omfatter disse systemene også evaporatorer, kompressorer, pumper og et sentralt automatiseringssystem. For å overvåke og videreformidle de målte verdiene for temperatur, trykk og gjennomstrømning, ventilstillinger og utstyrsstatus settes det opp et remote-I/O samt et HMI-system i eksplosjonssikker utførelse rett ved FGSS-systemet. De løsningene som R. STAHL har utviklet for prosessovervåkning og styring, er basert på RIO-systemene IS1+ og betjeningsstasjonene i serien ET‑598 for visualisering på stedet og FGSS-alarmstyring. Disse tynnklientene, som er sertifisert iht. ATEX, IECEx, ABS og DNV GL, er særlig rustet for sone 1 og ekstreme omgivelsesforhold. Betjeningssystemet består av et saltvannsbestandig IP66-kabinett og holder stand selv mot ekstreme vibrasjoner. Betjeningen gjøres på en kapasitiv berøringsskjerm som med sitt 21,5" display med herdet glass er motstandsdyktig mot mekanisk belastning. For kommunikasjon med de andre systemkomponentene brukes det fiberoptiske Ethernet-Multimode-kabler med Ex op is-beskyttelse. Overføring via fiberoptiske kabler er ikke utsatt for elektromagnetisk påvirkning fra komponenter som er installert i nærheten, som motorer og omformere. Den robuste systemutformingen sikrer høy grad av oppetid, slik at vedlikeholds- og reparasjonsbehovet holdes så lavt som mulig ute til havs.

Oppsummering

Betydningen av LNG som energibærer og drivstoff kommer til å øke de neste årene. På grunnlag av omfattende kompetanse innen Ex-beskyttelse og et bredt spekter av produkter og tjenester tilbyr R. STAHL pålitelige systemløsninger for hele LNG-verdikjeden samt for LNG som et mer miljøvennlig alternativ i forhold til forbrenning av tungolje. På denne måten bidrar R.STAHL til forsyningssikkerhet i overgangen til klimanøytral energiproduksjon.