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環境への影響は?天然ガスの特徴・使用例と3つの安全管理

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環境への影響は?天然ガスの特徴・使用例と3つの安全管理

現在、世界中で環境保全についての取り組みが始まっています。SDGs(Sustainable Development Goals:持続可能な開発目標)においては「気候変動への対策」「エネルギーをみんなに、そしてクリーンに」という目標が掲げられており、二酸化炭素などの温室効果ガス削減の観点からエネルギー資源にも多くの関心が寄せられているのです。
 
数あるエネルギー資源の中でも、環境特性に優れた理想的なエネルギーと言われるのが「天然ガス」です。天然ガスは多くの場で活用されていますが、どんなガスなのか、安全なのか、安全管理はどう行うべきなのか知らないという方は少なくありません。
そこで今回は、天然ガスの特徴や環境への影響、身近な活用例、安全管理などについてご紹介します。
 

 

天然ガスとは


天然ガスとは、石油や石炭と同じ化石燃料のひとつ。動植物の死骸が地中深くに埋まり、長い年月をかけ地球の熱・圧力を受けることで出来上がる貴重なエネルギー資源です。
メタンを主成分としており、一酸化炭素をはじめとする不純物をほとんど含みません。また、燃焼時に硫黄酸化物が発生しない他、窒素酸化物や二酸化炭素の量も石炭や石油に比べると少ないという特徴があります。
 
天然ガスは人為的に作り出すことができないので、天然ガスの鉱床を見つけ、そこから採取しなくてはなりません。しかし、天然ガスの鉱床は地域的な偏在がないため世界各地に広く分布しており、日本国内にも北海道から沖縄まで鉱床があることが分かっています。日本ではごくわずかしか採取できないため、その多くを外国からの輸入に頼っています。
 
化石燃料には限りがあり、天然ガスは現在確認されている埋蔵量で50〜60年分ほどと言われています。新たな鉱床が見つかるなど、技術革新によって採取可能年数は変わるでしょうが、限りある資源として大切に使用しなくてはなりません。
 

 

LNG(液化天然ガス)とは


「LNG(Liquefied Natural Gas:液化天然ガス)」とは、天然ガスを冷却して液体化したものです。水が水蒸気に、水蒸気が水になるように、LNGを沸騰させると天然ガス(気体)に、天然ガス(気体)を沸点(-161.5℃)以下に冷却するとLNGになります。
 
先でも述べたように、日本は天然ガスを外国からの輸入に頼っていますが、周りを海で囲まれた日本では産出地からパイプラインを引くことは不可能です。そのため、輸入される天然ガスは液化してLNGタンカーで日本まで運ばれるのですが、これは天然ガス(気体)よりもLNGのほうが体積が少ないため(約600分の1)。液化したほうが、一度に多くの天然ガスを運搬・保存できるため効率的なのです。
 

 

天然ガスは環境に対してどんな影響があるのか?

化石燃料の中でも、天然ガスは「環境特性に優れた理想的なエネルギー」です。
以下は、化石燃料を燃やしたときに排出される各物質の排出量の比較表です(石炭を100と仮定した場合の数値)。

二酸化炭素(C02) 硫黄酸化物(SOx) 窒素酸化物(NOx)
石炭 100 100 100
石油 80 68 71
天然ガス 57 0 20~37

化石燃料といっても、石炭や石油、天然ガスなどの種類によって排出される物質量に大きな差があります。先でも述べたように、天然ガスは他の化石燃料と比べて地球温暖化の原因として知られる二酸化炭素、酸性雨の原因となる硫黄酸化物・窒素酸化物の排出量が少ないため、地球に優しいエネルギーと言えるのです。

 

天然ガスが使われている身近な例


天然ガスは、私たちの生活に身近なエネルギー資源です。
たとえば、以下のものに活用されています。

 

ガス空調

GHP(ガスヒートポンプエアコン)などのガス空調システムには、天然ガスが使用されています。一般的に、GHPは「液体が気化する際に周囲の熱を奪い、気体から液化する際に熱を発生させる」という性質を利用することで冷暖房システムを構築していますが、液体を加熱したり流したりする際に天然ガスが使用されているのです。
 
天然ガスを使用した冷暖房システムの消費電力は、電気エアコンの10分の1ほどと低コスト。小さくて場所を取らないという手軽さもあり、オフィスや店舗などに適した新築ビルではガス空調が使われることが多い傾向にあります。
 

 

都市ガス

家庭で使用される都市ガスは、1970年代ごろまでは石炭を原料にした石炭ガスが使用されていましたが、現在では天然ガス・LNGが大半を占めています。道路の下に設置したガス管を通って各家庭へ供給される仕組みになっており、ガス栓をひねればすぐに燃料として利用できるため、いまや生活になくてはならないものになっているのです。
 
天然ガスは無色で匂いもほとんどありませんが、あえて匂いをつけることでガス漏れ時にすぐに対処できるようにしています。また、天然ガスは空気よりも軽く、万が一ガス漏れが起きても地上に滞留しません。天井に向かって拡散するため、ガスによる事故の防止・軽減になります。
 
この他、天然ガスは爆発下限値(燃焼が起こるのに必要な空気中のガス濃度の下限)が高いため、仮にガス漏れしても濃度範囲にあたらなけば燃焼しません。加えて、自然発火温度も高いため安全性に優れたエネルギーと言えるでしょう。
 

 

火力発電所

火力発電所では化石燃料を燃やして発電しており、中でもLNGは燃焼しても二酸化炭素などの排出量が少ないことから重宝されています。また、世界各地で算出されており、安定的に入手できることもLNGが多用される理由のひとつです。

<火力発電の仕組み>
1.空気を圧縮する
2.圧縮した高圧空気によってLNGを燃焼機に送り、燃焼する
3.発生したガスでタービンを回転させて発電する

さらに、ガスコージェネレーションシステム(Co-Generation System:CGS ※1)を利用すれば発電時に発生した熱を別の電力源として使用できるため、より効率よく発電することが可能です。
 
なお、天然ガスは火力発電だけでなく、水素製造にも使用されています。天然ガスの主成分であるメタン(炭化水素)を水蒸気と反応させ、水素と二酸化炭素に分離するのです。
昨今は、環境保全の観点から水素エネルギーの重要性が叫ばれています。水素を作り出せるという意味でも、天然ガスは貴重な資源と言えるでしょう。
※1:都市ガスを燃料に電気を作り、発生する熱を冷暖房や給湯、蒸気などに利用するシステムのこと。東日本大震災以降、防災性の観点から分散型電源が重要視されており、CGS普及の促進が進んでいる。
 
水素製造については、こちらのブログ記事をご参照ください。
水素エネルギーのメリットと水素の貯蔵・輸送方法について

 

天然ガスの安全管理

 

酸素濃度の計測

天然ガスのような可燃性ガスを使用する現場では、ガス漏えいの危険性を考慮しなくてはなりません。工場・現場の作業員の安全確保のためにも、定期的に酸素濃度計などを用いて計測を行い、漏えい箇所の発見・防止につとめることが大切です。
 
酸素濃度計について詳しく知りたい方は、こちらのブログ記事をご参照ください。
工業用酸素計とは。酸素計の種類と特長を解説, MIL21-04

 

火気取扱いの配慮

天然ガスは、炭素と水素が含まれている“炭化水素”であり可燃性ガスの一種です。仮にガス漏れが発生してしまうと、火災の原因になってしまいます。万が一の事態を引き起こさないためにも、火気取扱いには充分に配慮しなくてはなりません。
 
 
 
 
 

 

寒冷地ではガスタンク内の露点調整を

寒冷地にて供給される天然ガスは、外気温の低下によってガス管・ガスタンク内部が凍結したり、内部と外部の温度差によって結露が生じたりする可能性があります。凍結による損傷や水分によるLNGの劣化を防ぐためにも、天然ガスの含有水分量チェックはもちろん、天然ガス精製時に水分が吸着しないように除去作業を行う必要があるでしょう。
 
露点計・水分計について詳しく知りたい方は、こちらのブログ記事がお勧めです。
水分から品質を守る。湿度と露点と水蒸気の基本を解説
露点測定の代表的なトラブル事例, MIL21-03
露点とは。露点計の種類と測定原理を簡単に解説, MIL21-05

 

環境に優しい天然ガスを安全に使おう

天然ガスは、都市ガスや火力発電などに利用されている他、未来のエネルギーとして期待されている水素製造にもなくてはならないものです。しかし、可燃性ガスであることから火災などには注意しなくてはなりません。ガス漏れや凍結のチェックなどを徹底し、安全管理に努めることが大切です。
 
露点計測・酸素濃度計測などでお困りの際は、ミッシェルジャパン株式会社までご相談ください。

 

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