يعد الغاز الطبيعي مصدرًا أساسيًا للطاقة في حياتنا اليومية. وهي شائعة في العديد من المنازل والصناعات، لكن القليل من الناس يعرفون حقًا من أين تأتي وكيف يتم تحويلها إلى طاقة مفيدة. في هذه المقالة سوف نستكشف ما هو الغاز الطبيعي وخصائصه واستخداماته وكيفية تأثيره على البيئة.
الغاز الطبيعي هو وقود أحفوري، مثل النفط والفحم. مكونه الرئيسي هو الميثان (CH4)، على الرغم من أنه يحتوي أيضًا على هيدروكربونات خفيفة أخرى مثل الإيثان والبروبان والبيوتان والبنتان. تتمتع هذه الهيدروكربونات بمستويات مختلفة من التطاير، مما يسمح بتخزينها ونقلها بعدة طرق. وباستخدام تقنيات جيولوجية وفيزيائية متقدمة، تعلمنا استغلال المكامن الجوفية الغنية بالغاز الطبيعي، مما يوفر مصدرا نظيفا للطاقة مقارنة بالبدائل الأحفورية الأخرى، وإن كان ذلك بتأثيرات بيئية معينة.
ما هو الغاز الطبيعي؟
يتكون الغاز الطبيعي في الغالب من الميثان، وهو هيدروكربون بسيط ذو تركيب كيميائي يتكون من ذرة كربون واحدة مرتبطة بأربع ذرات هيدروجين (CH4). ويمكن أن يشكل هذا الغاز ما يصل إلى 97% من الغاز الطبيعي، بينما يتكون الباقي من غازات أخرى مثل الإيثان (C2H6) والبروبان (C3H8) والبيوتان (C4H10) والنيتروجين بنسب صغيرة.
بشكل عام، يحتوي الغاز الطبيعي على 85% ميثان، 10% إيثان، 3% بروبان وآثار غازات أخرى، مما يجعله خليطًا شديد التقلب وذو قيمة طاقة عالية. تتميز الهيدروكربونات الموجودة في الغاز بنقاط غليان منخفضة جدًا، مما يسمح باستخلاص الطاقة منها عن طريق الاحتراق. خلال هذه العملية، يتفاعل الغاز مع الأكسجين، ويطلق الحرارة والطاقة التي يمكننا استخدامها في تطبيقات مختلفة.
القيمة الحرارية للغاز الطبيعي عالية بشكل ملحوظ، وتتراوح بين 6,6 و12 م.ت/م3. وهذا يجعلها خيارًا ممتازًا للطاقة للتدفئة وتوليد الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك، فإن كثافته النسبية المنخفضة (0.6 إلى 0.66 مقارنة بالهواء) تسمح بمجرد استخراجه بسهولة النقل عبر خطوط أنابيب الغاز وأنظمة التوزيع.
ما هو الغاز الطبيعي المستخدم ل؟
في البداية، تم استخدام الغاز الطبيعي لإضاءة المدن، وبشكل رئيسي في مصابيح الغاز، وهو الاستخدام الذي اختفى مع وصول الكهرباء. ومع ذلك، لم يبدأ استخدام الغاز الطبيعي على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة إلا في منتصف القرن العشرين.
الاستخدامات الحالية للغاز الطبيعي:
- إنتاج الطاقة الكهربائية: أحد التطبيقات الرئيسية للغاز الطبيعي هو في محطات توليد الطاقة، وخاصة في محطات الدورة المركبة التي تتمتع بكفاءة عالية.
- التدفئة: يستخدم الغاز الطبيعي في أنظمة التدفئة في المنازل والتطبيقات الصناعية.
- المواصلات: بدأ تنفيذ الغاز الطبيعي كما الوقود للحافلات والسيارات، مما يقلل من انبعاثات الغازات الملوثة مقارنة بأنواع الوقود الأخرى مثل البنزين أو الديزل.
- الاستخدام الصناعي: يُستخدم الغاز الطبيعي في مختلف الصناعات في الأفران والغلايات لعمليات التدفئة.
وفي إسبانيا، زاد استخدام الغاز الطبيعي بشكل ملحوظ. وفي عام 2008، بلغ استهلاك الغاز 450.726 جيجاوات/ساعة، وهو ما يمثل 24% من الطاقة الأولية في البلاد. وهذا يدل على الدور المتزايد للغاز الطبيعي كمصدر مهم للطاقة في الاقتصاد الإسباني.
كيف يؤثر الغاز الطبيعي على البيئة؟
للغاز الطبيعي، على الرغم من كونه وقودًا أحفوريًا، فوائد معينة مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى في نفس الفئة تنبعث منها كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون أثناء احتراقه من الفحم أو الزيت. وهذا يجعله خيارًا أقل ضررًا للاحتباس الحراري.
ومع ذلك، فهي ليست خالية من المشاكل البيئية. أثناء احتراق الغاز الطبيعي، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون، وهو أحد غازات الدفيئة. ومع ذلك، فإن إحدى ميزات الغاز الطبيعي مقارنة بالفحم أو النفط هي أنه لا ينبعث منه ثاني أكسيد الكبريت، وهو الغاز المسؤول عن الأمطار الحمضية. بالإضافة إلى ذلك، فإن احتراقه ينبعث منه عدد أقل من المواد الملوثة بشكل عام.
ومع ذلك، فإن المشكلة البيئية الأكثر خطورة مع الغاز الطبيعي تحدث أثناء استخراجه. الميثان هو غاز دفيئة أقوى بكثير من ثاني أكسيد الكربون، ويمكن أن يساهم تسرب الميثان أثناء الاستخراج والنقل بشكل كبير في تغير المناخ. وعلى الرغم من أن هذه الانبعاثات أقل مما هي عليه في الاستخدام المباشر للوقود مثل الفحم، إلا أنها مشكلة لا ينبغي الاستهانة بها.
لهذا السبب، على الرغم من أن الغاز الطبيعي يعتبر الطاقة الانتقاليةفمن الضروري، إلى جانب استخدامها، أن نسعى إلى استخدام الطاقات المتجددة التي لها تأثير بيئي أقل. وبينما نتحرك نحو اقتصاد خال من الكربون، يمكن أن يكون الغاز الطبيعي بمثابة رافعة داعمة بينما يتم تطوير تقنيات أنظف وأكثر كفاءة.
هناك جانب آخر يجب أخذه في الاعتبار وهو استخدام الغاز الطبيعي في بعض أنظمة النقل الجديدة. تنبعث من الحافلات والشاحنات التي تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط (CNG) عدد أقل بكثير من الجزيئات وملوثات الهواء، مثل الكبريت أو أكاسيد النيتروجين، مقارنة بتلك التي تستخدم الديزل.
وللغاز الطبيعي أيضًا تطبيقات في تطوير الوقود الاصطناعي، والذي يمكن أن يكون حلاً جديدًا في القطاعات التي يصعب كهربتها، مثل الطيران أو النقل البحري. يمكن أن يؤدي هذا، إلى جانب تقنيات احتجاز الكربون وتخزينه، إلى تقليل البصمة الكربونية لديك.
وأخيرًا، ساعد الغاز الطبيعي كوقود نظيف لتوليد الكهرباء على تقدم العالم إزالة الكربون من الشبكات الكهربائية في جميع أنحاء العالم. وقد أثبت استخدامه في محطات الطاقة الحرارية ذات الدورة المركبة أنه أحد أنظف الطرق وأكثرها كفاءة لتوليد الطاقة من الموارد الأحفورية.
ومع التزام البلدان بخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، تحول قطاع الطاقة إلى الغاز الطبيعي كوسيلة للاستعاضة عن استخدام الفحم. ومع ذلك، يجب تنفيذ هذه العملية بحذر، لأنه يظل موردًا غير متجدد ويظل تسرب غاز الميثان مصدر قلق كبير فيما يتعلق بتغير المناخ.
ومع أخذ كل ذلك في الاعتبار، يظل الغاز الطبيعي خيارًا قيمًا على المدى القصير لتلبية متطلبات الطاقة، مع التحرك نحو مستقبل يتمتع بطاقة أنظف، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.