ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХОЛОДНОЙ ЭНЕРГИИ СПГ

USE OF LNG COLD ENERGY

Drugoveyko Maksim Aleksandrovich

2nd year student, direction 03/21/01 “Oil and Gas Business”, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Kononenko Yuri Romanovich

2nd year student, direction 03/21/01 “Oil and Gas Business”, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Bakst Semen Yakovlevich

2nd year student, direction 03/21/01 “Oil and Gas Business”, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена холодная энергия сжиженного природного газа (СПГ), которая образуется в процессе его сжижения и может быть использована на этапе регазификации. Показаны основные направления ее применения, включая выработку электроэнергии, промышленное охлаждение и интеграцию с установками разделения воздуха. Сделан вывод о том, что использование холодной энергии СПГ позволяет повысить энергетическую эффективность терминалов, снизить эксплуатационные затраты и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

ABSTRACT

The article examines the cold energy of liquefied natural gas (LNG), which is formed during liquefaction and can be used at the regasification stage. The main areas of its application are shown, including power generation, industrial cooling, and integration with air separation units. It is concluded that the use of LNG cold energy improves the energy efficiency of terminals, reduces operating costs, and decreases environmental impact.

Ключевые слова: СПГ, холодная энергия, регазификация, ORC, криогенные технологии, энергоэффективность.

Keywords: LNG, cold energy, regasification, ORC, cryogenic technologies, energy efficiency.

Сжиженный природный газ занимает важное место в современной энергетике, так как позволяет транспортировать большие объемы газа на значительные расстояния. Для получения СПГ природный газ охлаждают до температуры около -162°C, вследствие чего его объем уменьшается примерно в 600 раз. [1] Однако вместе с преимуществами транспортировки возникает и важная техническая задача: как рационально использовать ту холодную энергию, которая сохраняется в СПГ после его сжижения.

Проблема состоит в том, что на этапе регазификации этот энергетический потенциал часто просто сбрасывается в окружающую среду. Согласно данным научного исследования, энергетический потенциал холодной энергии СПГ составляет около 250–260 кВт·ч/т, при этом более 99 % этого ресурса в мировой практике теряется/ Это приводит не только к экономическим потерям, но и к дополнительным экологическим рискам.

Под холодной энергией СПГ понимают часть энергии, которая сохраняется в сжиженном газе после процесса охлаждения и может быть использована для выполнения полезной работы. На сжижение газа затрачиваются большие энергетические ресурсы: общая энергия процесса может достигать 2900 кДж/кг, из которых примерно 830–860 кДж/кг сохраняется в виде криогенной энергии в самом СПГ. [2] С термодинамической точки зрения данный холод представляет собой высокое состояние эксергии, которое целесообразно использовать в промышленности.

Наиболее часто процесс регазификации осуществляется на береговых терминалах. Одним из самых распространенных способов является использование испарителей открытого типа Open Rack Vaporizer (ORV), где в качестве теплоносителя применяется морская или речная вода. [4] При таком подходе СПГ нагревается и испаряется за счет прямого теплообмена, однако этот метод сопровождается большим расходом воды, высокими капитальными затратами и негативным воздействием на окружающую среду из-за сброса охлажденной и хлорированной воды.

Несколько основных направлений применения холодной энергии СПГ:

1. Выработка электроэнергии. Наиболее распространенным вариантом считается использование органического цикла Ренкина (ORC). В таких системах применяются низкокипящие рабочие тела, например пропан, R-142b, R-134a или смеси углеводородов. Рабочее тело циркулирует по замкнутому контуру, испаряется, приводит в движение турбину, а затем снова конденсируется, благодаря чему холодная энергия СПГ преобразуется в электрическую.[3]
2. Промышленное охлаждение и заморозка. Холодная энергия СПГ может напрямую использоваться на промышленных объектах, в том числе на рыбоперерабатывающих предприятиях, при производстве искусственного льда и в холодильных складах. По сравнению с механической рефрижерацией такое решение позволяет снижать потребление электроэнергии на 30–40%.
3. Интеграция с установками разделения воздуха. Одним из наиболее зрелых и экономически эффективных направлений считается совместное использование СПГ с криогенными установками разделения воздуха (ASU). [4] Холод СПГ позволяет предварительно охлаждать и конденсировать воздух, тем самым снижая энергопотребление установки и повышая общую экономическую эффективность терминала.
4. Другие специализированные технологии. Холодная энергия СПГ может использоваться для криогенного захвата CO₂, криогенной обработки материалов и в составе многоцелевых комплексов, которые одновременно производят электроэнергию, холод, тепло и другие полезные продукты. Такие решения особенно перспективны для крупных промышленных узлов. [3]

Отдельного внимания заслуживает отпарной газ BOG (Boil-Off Gas), который образуется при хранении, транспортировке и перевалке СПГ из-за теплопритоков. Этот газ может использоваться как топливо, как хладагент или повторно сжижаться и возвращаться в технологическую схему, что также повышает общую эффективность СПГ-инфраструктуры.

Несмотря на высокий потенциал, технологии использования холодной энергии пока внедрены ограниченно. Только около 1 % мировых регазификационных терминалов используют этот ресурс, что указывает на наличие экономических, технологических и организационных барьеров. Тем не менее развитие таких решений рассматривается как перспективное направление для повышения энергоэффективности и экологичности газовой отрасли.

Таким образом, холодная энергия СПГ представляет собой ценный энергетический ресурс, который пока используется недостаточно. Наиболее перспективными направлениями являются выработка электроэнергии в ORC-системах, промышленное охлаждение и интеграция с установками разделения воздуха. Комплексное использование холодной энергии СПГ позволяет сократить потери, повысить экономическую эффективность терминалов и снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Список литературы:

1. Global LNG Fundamentals [Электронный ресурс]. – Washington, DC : U.S. Department of Energy, Office of Fossil Energy, 2017. – Режим доступа: https://www.energy.gov/sites/prod/files/2017/10/f37/Global%20LNG%20Fundamentals_0.pdf (дата обращения: 01.06.2026).
2. Le S., Lee J.-Y., Chen C.-L. Waste cold energy recovery from liquefied natural gas (LNG) regasification including pressure and thermal energy // Energy. – 2018. – Vol. 152. – P. 770–787. – DOI: 10.1016/j.energy.2018.03.076.
3. Lan W., Liu X., Ye K., Xie M. et al. Review on Utilization Methods of LNG Cold Energy [Электронный ресурс]. – 2024. – Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/396863317_Review_on_Utilization_Methods_of_LNG_Cold_Energy (дата обращения: 03.06.2026).
4. Zonfrilli M., Facchino M., Serinelli R., Chesti M., De Falco M., Capocelli M. Thermodynamic analysis of cold energy recovery from LNG regasification // Journal of Cleaner Production. – 2023. – Vol. 420. – Art. 138443. – DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.138443.