Lovende mobilteknologier finder hurtigt metanlækager, undersøgelse finder

På lastbiler, droner og fly, 10 lovende teknologier til at finde naturgaslækager hurtigt og billigt konkurrerede i Mobile Monitoring Challenge, den første uafhængige vurdering af bevægelige gaslækagedetektorer på brøndsteder. Arrangørerne af konkurrencen – Stanford University's Natural Gas Initiative og Environmental Defense Fund – beskriver resultaterne i en undersøgelse offentliggjort 10. september i Elementa af University of California Press.

Selvom det faktureres som en "udfordring, "Arrangørerne havde ingen intentioner om at erklære en vinder, da teknologierne fokuserede på forskellige aspekter af lækagedetektion, såsom nøjagtig placering eller størrelse af lækagen. Mens teknologierne stadig er under udvikling, samlet set, de fandt alle gaslækager ret godt.

Utætheder i produktionen, behandling og transport af naturgas udsender metan - hovedbestanddelen af ​​naturgas - til atmosfæren. En drivhusgas, metan er 36 gange stærkere end kuldioxid. I 2016 U.S. Environmental Protection Agency flyttede for at reducere metan-emissioner på tværs af naturgasindustrien, som ansporede udviklingen af ​​hurtigere, billigere detektionsteknologier. I slutningen af ​​sidste måned, imidlertid, EPA flyttede for at rulle disse metanregler tilbage.

"Teknologierne er generelt effektive til at opdage lækager, og kan fungere som en første forsvarslinje, sagde Adam Brandt, en lektor i energiressourceteknik og seniorforfatter til undersøgelsen. "Gassystemoperatører vil ofte gerne bekræfte lækager med konventionelle optiske gasbilledsystemer, men disse mobile teknologier fortæller dig normalt, hvor du skal lede efter lækager meget hurtigt."

En besætning på to personer, der bruger et konventionelt billedbehandlingssystem, kan besøge fire til seks brøndpuder om dagen. Alle mobile teknologier er betydeligt hurtigere end det, selvom deres hastigheder varierer meget. Flybaserede systemer fungerer hurtigere end lastbiler, som er hurtigere end droner. Fordi arbejdstiden er en stor del af detektionsomkostningerne, fremskyndelse af detektion giver olie- og gasselskaber mulighed for at finde flere lækager, mens de bruger færre penge.

Resultater

Som en del af Mobile Monitoring Challenge, ni virksomheder og et universitetsforskerhold deltog sidste år på kontrollerede testfaciliteter i Fort Collins, Colorado, og nær Sacramento, Californien. Alle teknologier var effektive til at opdage lækager. Otte af ni opdagede lækager korrekt 75 procent af tiden. (Én teknologi havde ikke nok flyvninger til at blive inkluderet i undersøgelsens resumé.) Fem ud af ni systemer opdagede 90 procent eller flere af lækagen, inklusive bittesmå emissioner på en kubikfod gas i timen.

Imidlertid, de fleste af de testede systemer skal forbedre deres evne til at kvantificere størrelsen af ​​lækagen. Også, teknologierne varierede i deres evne til at opdage den præcise placering af lækagen, selvom dette ofte er designet.

For eksempel, en startups dronebaserede system opdagede 100 procent af lækagen og havde ingen falske positiver. Yderligere, den identificerede nøjagtigt det utætte udstyr – i stedet for blot brøndpuden – 84 procent af tiden. Imidlertid, ved kvantificering af størrelsen af ​​lækager, systemets estimater var relativt tæt på kun 36 procent af tiden. For de andre otte systemer, med den samme relativt strenge foranstaltning, kvantificeringsnøjagtigheden varierede fra 18 til 53 procent.

"Dette er kun det første skridt til at demonstrere, at disse teknologier kan hjælpe med at reducere emissioner på et niveau svarende til eksisterende tilgange, " sagde Brandt. "Testene blev kørt i foråret 2018, og jeg er sikker på, at de fleste - hvis ikke alle - af disse teknologier er blevet forbedret siden da."

Yderligere fremskridt kan være i fare, imidlertid.

"Den nylige U.S. EPA-meddelelse om at rulle metanreglerne tilbage er ikke kun dårligt for miljøet, men fratager også olie- og gassamfund højbetalende, lokale job, som disse innovative teknologivirksomheder kunne skabe. Hvis reglerne rulles tilbage, kan det hæmme udviklingen af ​​disse teknologier, " sagde Arvind Ravikumar, hovedforfatter af undersøgelsen. Ravikumar var postdoc ved Stanford på tidspunktet for projektet og er nu assisterende professor ved Harrisburg University of Science &Technology.

En vurdering som denne kan hjælpe tilsynsmyndighederne med bedre at forstå disse systemer og give en mulig vej til storstilet vedtagelse til overholdelsesformål, sagde forskerne. Undersøgelsen undersøgte at finde utætheder ved produktionsudstyr, der kan findes i et gasfelt, ikke på at finde underjordiske utætheder, der kan opstå fra rør i byer.

Design til forskellige formål

Mobile Monitoring Challenge var ikke en head-to-head konkurrence, fordi de testede teknologier er designet til at udrette forskellige ting.

"Ingen enkelt teknologi kan opfylde alle kravene til lækagedetektion og kvantificering på tværs af naturgasforsyningskæden, " sagde Ravikumar. "Nøglen til storskala implementering er at matche styrken af ​​hver teknologi, som hastighed, nøjagtighed og pris, med den rigtige lækagedetektionsapplikation. Det, der fungerer for en kompleks behandlingsfacilitet, fungerer muligvis ikke for langdistancetransmissionsrørledninger."

Nogle deltageres systemer fokuserer kun på at identificere lækager som kommer fra en klynge af udstyr, som kunne omfatte et brøndhoved, en separator og en tank, for eksempel. I sådanne tilfælde, Operatører vil bruge optiske gasbilledsystemer eller lignende teknologi til at identificere den specifikke kilde til lækagen, før de påbegynder reparationer.

Tilsvarende to af de testede teknologier er designet til hurtigt at finde store lækager, frem for alle lækager. Mere end halvdelen af ​​den metan, der går tabt ved produktion og forarbejdning af naturgas, stammer fra kun 5 procent af lækagerne. At finde og reparere disse "super-emittere" er afgørende for at reducere metan-emissioner.

Selv uden strenge regler, naturgasselskaber kunne reducere emissionerne frivilligt. Billige detektorer kombineret med fokuseret brug af optiske gasbilledsystemer kunne betale sig selv ved at reducere tab af virksomhedens produkter. Dette gælder især i dele af verden, hvor naturgaspriserne er højere end i Nordamerika.