Undersøgelse forener vedvarende hul i målinger af naturgas -metanemissioner

En ny undersøgelse giver svar på spørgsmål, der har undret politikere, forskere og reguleringsagenturer gennem årtiers undersøgelser og videnskab i udvikling:Hvor meget totalt metan, en drivhusgas, udsendes der fra naturgasoperationer i hele USA? Og hvorfor have forskellige estimeringsmetoder, anvendt i forskellige amerikanske olie- og gasbassiner, syntes at være uenige?

Den Colorado State University-ledede undersøgelse, udgivet 29. oktober i Procedurer fra National Academy of Sciences , skyldes en stor, multiinstitutionel feltkampagne kaldet Basin Methane Reconciliation Study. Forskerne fandt ud af, at episodiske udslip af metan, der hovedsagelig forekommer under vedligeholdelsesoperationer kun i dagtimerne, på et par faciliteter på en given dag, kan forklare, hvorfor totalemissionskonti ikke er blevet enige i tidligere analyser.

Med uvurderlig bistand fra branchepartnere, forskerne har betydeligt avanceret metoder til kvantificering af emissioner på basin-niveau og kaster nyt lys over vigtige emissioner.

"Vores undersøgelse er det første af sin art, i dens omfang og tilgang, "sagde Dan Zimmerle, seniorforfatter af PNAS undersøgelse, og en senior forskningsassistent ved CSU Energy Institute. "Det udnyttede samtidige jord- og flymålinger og driftsdata på stedet, og som et resultat reducerer usikkerheden ved tidligere undersøgelser. "

Basin Methane Reconciliation Study omfattede forskere fra CSU, Colorado School of Mines, University of Colorado Boulder, National Oceanic and Atmospheric Administration, og National Renewable Energy Laboratory. Andre videnskabelige partnere var University of Wyoming, Aerodyne, AECOM, Videnskabelig luftfart og GHD. Feltkampagnen fandt sted i 2015 i Fayetteville -skifergasspillet i Arkansas 'Arkoma Basin.

Koordineret indsats

Kampagnen involverede mere end 60 forskere, der foretog koordinerede målinger på anlægs- og enhedsniveau af centrale naturgasemissionskilder. Kampagnen omfattede også en række flyoverflyvninger for at indsamle målinger i samme periode, hvor forskere foretog målinger på jorden. Flyvningerne fandt sted, da meteorologiske forhold tillod nøjagtige regionale emissionsestimater.

Forskergruppen satte sig for at undersøge den vedvarende kløft mellem to meget anvendte metoder til at estimere metanemissioner fra naturgasoperationer. "Bottom-up" estimater, såsom dem, der anvendes i EPA -fortegnelsen over amerikanske drivhusgasemissioner og -vaske, er udviklet ved at måle emissioner fra en repræsentativ prøve af enheder, opskaleret med antallet af enheder eller emissionsbegivenheder. I modsætning, "top-down" målinger kan udføres i regional skala, såsom at flyve et fly op og ned i et studieområde for at udlede de samlede emissioner fra metan, der kommer ind i eller forlader et bassin.

I fortiden, mest flybaserede, estimater for emissioner i bassinet har været statistisk højere end estimater baseret på bottom-up regnskab.

"Nøglen til vores indsats var at have alle ude i det samme felt, på samme tid, "sagde Gabrielle Petron, en forsker fra CIRES ved CU Boulder og NOAA, der var hovedforsker for top-down målingsteamet. "Ved at sammenligne fordele og faldgruber ved flere målemetoder, vi var i stand til at male en meget mere omfattende, og vi tror korrekt, billede af metanemissionslandskabet for naturgasinfrastruktur. "

Lead-up papers evaluerer flere metoder

PNAS-papiret udnyttede et omfattende sæt af resultater, der blev offentliggjort i føringspapirer, der vurderede emissioner fra naturgasanlæg, inklusive brøndpuder, samlingsstationer, indsamling af rørledninger, og transmissions- og distributionssektorer. Holdene foretog samtidige målinger ved hjælp af flere metoder på brøndpuder og kompressorstationer-de største emissionskilder identificeret i bassinet-hvilket fremhævede styrker og svagheder ved forskellige metoder på stedet og modvind. Naturgasdistributionssystemer var kun en lille brøkdel af de samlede naturgasemissioner. Teamet estimerede også metanemissioner fra biogene kilder, såsom landbrug og lossepladser.

Hele denne forskningsindsats kulminerede i det CSU-ledede PNAS-papir, der syntetiserede alle data taget af forskerholdene. Dette kapstenspapir sammenlignede et skøn nedefra og op, der tegnede sig for emissionernes placering og tidspunkt, med et top-down-estimat udviklet via flymåling-en analyse, der aldrig var foretaget før. En af undersøgelsens centrale indsigt var vigtigheden af ​​at forstå tidspunktet for målinger og daglige vedligeholdelsesaktiviteter, hvilket sandsynligvis forklarer den vedvarende kløft mellem tidligere top-down og bottom-up estimater.

Korte perioder med høje emissioner

Rutinemæssige vedligeholdelsesaktiviteter finder sted i dagtimerne og kan forårsage korte perioder med høje emissioner midt på dagen. En af disse aktiviteter kaldes "manuel losning af væsker, "som fjerner væskeophobning ved en naturgasbrønd for at genoprette gasproduktionsstrømme. Aflastningsprocessen kan midlertidigt aflede strømmen af ​​naturgas fra brønden til en atmosfærisk udluftning.

Disse aktiviteter sker typisk i løbet af dagen, på samme tid ville et forskningsfly foretage målinger. Denne daglige variation i metanemissioner, konkluderede forskerne, kan være med til at forklare, hvorfor estimater fra flymålinger tidligere har været højere end estimater baseret på årlige bottom-up-opgørelser.

I dette studie, for første gang, forskerne viste, at øst-til-vest variationen af ​​metanemissioner over bassinet, afledt af flymålinger, blev gengivet med høj opløsning, bottom-up emissionsmodel udviklet af CSU-teamet.

Industripartnerskaber og offentlig/privat finansiering

Arbejdet med branchens tekniske eksperter gav undersøgelsesteamet uvurderlig fuld adgang til stedet for bottom-up-målinger og timeløse og rumligt løste driftsdata. Dataene forbedrede forståelsen af ​​emissionernes størrelse og timing, især for episodiske begivenheder som vedligeholdelsesoperationer.

"Det, vi har fundet, er, at vi har to gode måttemetoder. Hvis du vil sammenligne dem, du skal tage højde for timing og placering af emissioner, "sagde PNAS hovedforfatter Tim Vaughn, en CSU -forsker.

Disse resultaters anvendelighed for andre produktionsbassiner vides ikke, siger forskerne, uden at forstå tidspunktet for emissioner i de andre bassiner.