Niższe od oczekiwanych emisje metanu na terenach eksploatacji gazu łupkowego w USA

Autor: Thorsten Warneke

Instytutu Fizyki Środowiskowej Uniwersytetu w Bremie

Data publikacji:          Październik 15, 2013
Ostatnia aktualizacja: Październik 24, 2013

Gaz ziemny stosowany przy produkcji energii cieplnej i elektryczności jest zwykle uważany za bardziej przyjazny środowisku niż ropa czy gaz. Byłoby to zdecydowanie prawdą, gdyby zostały wzięte pod uwagę wyłącznie emisje dwutlenku węgla podczas procesu spalania. Jednak emisje metanu podczas całego cyklu życiowego od odwiertu do konsumenta mogą potencjalnie zniwelować korzyści klimatyczne płynące z gazu naturalnego. Aby odpowiedzieć na pytanie dotyczące wpływu gazu naturalnego na klimat, potrzebny jest pełny zestaw pomiarów, który obecnie nie istnieje. W idealnym przypadku pomiary powinny nie tylko określać emisje ilościowo, ale również identyfikować intensywność poszczególnych źródeł. Ostatni artykuł autorstwa Allena i innych (2013) koncentruje się na emisjach metanu w fazie przed-produkcyjnej i produkcyjnej w odwiertach gazu łupkowego przy zastosowaniu szczelinowania hydraulicznego. Artykuł ten w znaczący sposób przyczyni się do poprawy zrozumienia emisji metanu z gazu naturalnego, a w szczególności z gazu łupkowego.

Emisje metanu z gazu naturalnego w USA oraz wkład studium Allena i innych

DATUM PNAS

Według Agencji Ochrony Środowiska USA (EPA, 2013) w roku 2011 systemy gazu naturalnego reprezentowały największą antropogeniczną (wywołaną przez człowieka) kategorię emisji metanu w Stanach Zjednoczonych, odpowiadającą liczbie 6893 Gg*. Odpowiada to liczbie około 25 % całkowitej sumy antropogenicznych emisji metanu w USA w roku 2011. W ciągu cyklu życiowego od odwiertu do konsumenta najwyższe emisje metanu z gazu naturalnego występują w fazie eksploatacji na polu (dane szacunkowe EPA: 2545 Gg w roku 2011). Na tej fazie eksploatacji na polu koncentruje się studium Allena i innych. (2013). Studium Allena i innych (2013) pogłębia nasze zrozumienie emisji metanu w fazie końcowej odwiertu z t.zw flow-backs, oraz z przecieków ze sprzętu i z pneumatycznych pomp i kontrolerów. Oto główne ustalenia studium Allena i innych (2013):

1. Emisje metanu w fazie końcowej odwiertu z t.zw flow-backs były niższe niż się spodziewano. Dane te oparte zostały na pomiarach pobranych w 27 przypadkach. Wyniki były bardzo zróżnicowane i sięgały od 0,01 do 17 Mg* w zależności od poszczególnego zdarzenia, ale wszystkie pomiary były znacznie niższe niż liczba szacunkowa 81 Mg metanu przypadająca na poszczególne zdarzenie podana przez EPA (2013 r.). Potencjalne emisje z odwiertów objętych badaniami wahały sie od 0,2 Mg do ponad 1 Gg metanu. Pomiary pobrane przez Allena i innych wykazały, że emisje metanu w 27 przypadkach były o 98 % niższe niż emisje potencjalne. Wykazuje to, że zastosowanie zasad dobrej praktyki może doprowadzić do niskich emisji z tej ważnej kategorii źródeł o potencjalnie wysokich emisjach.
2. Efekt obniżenia emisji w fazie końcowej odwietu z t.zw flow-backs jest częściowo niwelowany przez przecieki ze sprzętu. Szczególnie pomiary emisji metanu z urządzeń pneumatycznych wykazują wartości o 60 % wyższe niż dane szacunkowe EPA (2013). Wskazuje to na źródło emisji, które mogłoby być zredukowane w przyszłości.
3. Ogólnie mówiąc, emisje mierzone w tym studium są niskie w porównaniu do innych oszacowań. Dla porównania z EPA (2013) Allen i inni założyli, że czynniki emisji w ich pracy w odniesieniu do flow-backs w fazie końcowej odwiertu, a także z przecieków ze sprzętu oraz urządzeń pneumatycznych są reprezentatywne i obliczyli, że całkowite roczne emisje z tych kategorii źródeł wynoszą 957 Gg/r (margines błędu +200 Gg/r). Jest to liczba trochę niższa niż liczba szacunkowa EPA (2013).

Reprezentatywność studium oraz konsekwencje dla bilansu gazów cieplarnianych z gazu naturalnego

Studium Allena i innych posuwa do przodu wiedzę na temat emisji metanu spowodowanych eksploatacją gazu naturalnego. Pozwala ono w znaczący sposób lepiej zrozumieć emisje metanu z gazu naturalnego. Jednakże aby dokonać ogólnej oceny równowagi gazów cieplarnianych z następujących powodów wymagane są dodatkiwe badania:

1. Kategorie źródeł, którymi zajmują się Allen i inni reprezentują potencjalnie bardzo silne źródła emisji w łańcuchu eksploatacyjnym gazu łupkowego. Emisje z tych źródeł były dyskutowane w sposób kontrowersyjny, a pomiary Allena i innych są najbardziej wyczerpującym zestawem danych, który istnieje w chwili obecnej. Aby uzyskać całkowity bilans klimatyczny istnieje potrzeba określenia ilościowego emisji metanu z gazu naturalnego we wszystkich fazach cyklu życiowego od odwiertu do konsumenta. Mimo ich wagi, kategorie źródeł, którymi zajnują się Allen i inni stanowią zaledwie około 17 % całkowitej ilości emisji z systemów gazu naturalnego w USA (dane szacunkowe EPA, EPA, 2013).
2. Amerykański system gazu naturalnego obejmuje setki tysięcy szybów (EPA, 2013). Jest kwestią wątpliwą czy pomiary Allena i innych mogą być uważane za reprezentatywne dla wszystich lokalizacji. Firmy, które wzięły udział w tym studium były świadome prowadzonych pomiarów i najprawdopodobniej zastosawały zasady dobrej praktyki. Jednakże, pomiary te zdecydowanie wykazują, że emisje dla kategorii źródeł objętych badaniami nie muszą być wyższe jeśli stosuje się zasady dobrej praktyki.

*Gg = Gigagram = 1000 ton
*Mg = Megagram = 1 tona

Poprawka do oświadczenia na temat konfliktu interesów

Około 3 tygodni po publikacji artykułu jego autorzy skorygowali oświadczenie na temat konfliktu interesów. Nowe oświadczenie pokazuje powiązania pomiędzy autorami a przemysłem gazowym. Poprawiony tekst oświadczenia ma temat konfliktu interesów jest dostępny tutaj.