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Gas Naturale

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COME SI FORMA IL GAS? E QUALI SONO I SUOI CAMPI D'IMPIEGO?

Gas Naturale per produrre Energia Il gas, detto anche gas naturalegas naturale
Idrocarburo che ha un'origine simile al petrolio, che si forma a partire dalla decomposizione anaerobica (cioè in assenza di ossigeno (O2) di microorganismi, attraverso processi biologici avvenuti nel corso delle ere geologiche. La composizione del gas naturale varia notevolmente a seconda del sito di formazione, ma in genere presenta un'alta percentuale di metano (dal 70 al 95 %), anidride carbonica (CO2CO2
Gas inodore, incolore e non infiammabile, la cui molecola è formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È uno dei gas più abbondanti nell'atmosfera, fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali (fotosintesi e respirazione).

), azoto (N2) e idrogeno solforato (H2S).
, ha un’origine simile al petroliopetrolio
Combustibile di colore da bruno chiaro a nero, costituito essenzialmente da una miscela di idrocarburi. Si è formato per azioni chimiche, fisiche e microbiologiche da resti di microorganismi (alghe, plancton, batteri) che vivevano in ambiente marino addirittura prima della comparsa dei dinosauri sulla terra. I principali composti costituenti del petrolio appartengono alle classi delle paraffine, dei nafteni e degli aromatici, che sono composti organici formati da carbonio e idrogeno e le cui molecole sono disposte secondo legami di varia natura.
(i giacimenti sono spesso accoppiati), cioè si forma a partire dalla decomposizione anaerobica (cioè in assenza di ossigeno - O2) di microorganismimicroorganismi
Organismi viventi visibili solo al microscopio che intervengono nella decomposizione delle sostanze organiche per trasformarle in composti inorganici utili per le piente o il terreno.
, attraverso processi biologici avvenuti nel corso delle ere geologiche. Insieme al petrolio, il gas naturale può essere intrappolato all’interno di rocce permeabili, chiuse in alto da uno strato barriera impermeabile e poiché tende a sovrastare il petrolio per la sua minore densità, lo si ritrova nella parte alta dei giacimenti.

La composizione del gas naturale varia notevolmente a seconda del sito di formazione, ma in genere presenta un’alta percentuale di metanometano
Idrocarburo che rappresenta il costituente principale del gas naturale.
(dal 70 al 95%), un gas altamente infiammabile di densità minore di quella dell’aria (questo significa che è più leggero dell’aria e molto volatile). Contiene inoltre anche altre sostanze gassose, come per esempio l’anidride carbonica (CO2), l’azotoazoto
Elemento chimico costituente il 78% dell'aria in volume. L'uso commerciale più diffuso dell'azoto è nella produzione di ammoniaca, sostanza costituente dei fertilizzanti. L'azoto liquido è impiegato anche come refrigerante per il trasporto di alimenti.
(N2), l’idrogeno solforatoidrogeno solforato
Gas incolore, infiammabile e altamente tossico. Le sorgenti di idrogeno solforato possono essere sia naturali (per esempio emissioni nelle zone vulcaniche, degradazione di proteine animali e vegetali da parte di batteri, ...) che antropiche (numerosi processi industriali tra cui raffinazione del petrolio e produzione di fertilizzanti). Questa sostanza risulta particolare mentre aggressiva anche nei confronti di materiali metallici.
(H2S) - che è un gas estremamente tossico e corrosivo - ed in certi casi anche l'elioelio
Gas incolore, inodore e non tossico impiegato nell'industria come gas inerte in virtù del fatto che è l'elemento chimico meno reattivo. È il secondo elemento più diffuso nell'universo, dopo l'idrogeno.
.

Questi elementi “indesiderati, sono abitualmente separati dal flusso del gas in fase di estrazione dai giacimenti e spesso liberati (vented) all’atmosferaatmosfera
Involucro di gas e vapori che circonda la Terra, costituito prevalentemente da ossigeno e da azoto, che svolge un ruolo fondamentale per la vita delle specie, perché fa da schermo alle radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole. Essa si estende per oltre 1000 km al di sopra della superficie terrestre ed è suddivisa in diversi strati: troposfera (fino a 15-20 chilometri), stratosfera (fino a 50-60 chilometri), ionosfera (fino a 800 chilometri) ed esosfera.
nei luoghi di estrazione. E’ noto che un terzo dei giacimenti mondiali di gas naturale contiene elevate percentuali di anidride carbonica (C02).

Nelle miscele con aria il metano è infiammabile se la sua concentrazione è compresa tra il 5 e il 15%; al di sotto di una concentrazione del 5% la quantità di gas naturale non è sufficiente ad innescare la combustionecombustione
Processo chimico esotermico (ovvero che comporta sviluppo di calore) in cui il combustibile si combina con l'ossigeno presente nell'aria oppure appositamente separato (comburente). La reazione di combustione avviene previo innesco localizzato (accensione).
, mentre al di sopra del 15% non c’è abbastanza ossigeno per sostenerla.

Ad una temperatura di 15°C e alla pressione atmosferica, 1 metro cubo di metano sviluppa oltre 33 500 kJ, più o meno il contenuto energetico di 1,2 kg di carbonecarbone
Il carbone è una roccia sedimentaria composta prevalentemente da carbonio, idrogeno e ossigeno. La sua origine, risalente a circa 300 milioni di anni fa, deriva dal deposito e dalla stratificazione di vegetali preistorici originariamente accumulatisi nelle paludi. Questo materiale organico nel corso delle ere geologiche ha subito delle trasformazioni chimico-fisiche sotto alte temperature e pressioni. Attraverso il lungo processo di carbonizzazione questo fossile può evolvere dallo stato di torba a quello di antracite, assumendo differenti caratteristiche che ne determinano il campo d'impiego.
I carboni di formazione relativamente più recente (ovvero di basso rango) sono caratterizzati da un'elevata umidità e da un minore contenuto di carbonio, quindi sono 'energeticamente' più poveri, mentre quelli di rango più elevato hanno al contrario umidità minore e maggiore contenuto di carbonio.
e 0,83 kg di petrolio.

Grazie alla “depurazione” che ne viene fatta in fase di estrazione dai giacimenti (che consente di eliminare quasi del tutto la presenza di residui con emissioni specifiche di CO2 minori in fase di combustione), il gas naturale a partire dagli anni ’80 è diventato il combustibile preferito nella generazione termoelettrica nei paesi occidentali, soprattutto nell’ultimo decennio, grazie all’avvento delle nuove tecnologie cicli combinati (NGCC) e turbogas (TG). Per maggiori approfondimenti: sezione dedicata alle tecnologie di produzione elettrica.

Il gas naturale è molto importante nell’industria chimica ed è impiegato anche come combustibile domestico per scopi di riscaldamento, produzione di acqua calda sanitaria e nelle cucine a gas.

Attualmente l’Italia produce circa il 40% dell’elettricità con gas naturale importato prevalentemente da Russia e Algeria: questo ha importanti ripercussioni politico-strategiche e ha aperto la strada ad accesi dibattiti sulla necessità del nostro Paese di diversificare le fonti di approvvigionamentoapprovvigionamento
Insieme di attività finalizzate al reperimento dei quantitativi materie prime necessarie allo svolgimento delle attività economico-produttive di un Paese consumatore.
-tramite anche ad un maggiore ricorso al gas naturale liquefatto (GNL)- ed il mix energetico
. Inoltre, il suo significativo maggiore costo come fonte energetica per produrre elettricità (il prezzo del gas naturale in Europa è sostanzialmente legato al prezzo del petrolio), è uno dei fattori che influenza la bolletta elettrica in Italia, che in media è più elevata rispetto ad altri paesi UE.

LE OPERAZIONI DI ESTRAZIONE E TRASPORTO DEL GAS NATURALE

Gas Naturale per produrre EnergiaLe operazioni di estrazione del gas naturale sono ‘abbastanza’ semplici, perché una volta accertata la presenza di idrocarburiidrocarburi
Composti chimici formati da carbonio e idrogeno che costituiscono il petrolio e il gas naturale. Esistono diverse classificazioni degli idrocarburi a seconda dei legami chimici presenti nelle molecole.
nel sottosuolo, date le condizioni di elevata pressione, non appena termina la fase di trivellazione del pozzo, il gas ‘schizza’ fuori da solo.

A questo punto, dopo un'opportuna “depurazione” per rimuovere gli elementi indesiderati quali l’anidride carbonica (CO2), l’azoto (N2) e l’idrogenoidrogeno
Primo elemento della tavola periodica, presente sulla Terra in forma combinata, soprattutto nell'acqua e nei composti organici. Esso è costituito da 3 isotopi: prozio (cioè l'idrogeno propriamente detto) per più del 99.9 %, il deuterio e il trizio. La forma molecolare dell'idrogeno (H2) dà origine ad un gas inodore, incolore, altamente infiammabile e molto più leggero dell'aria (ecco perché lo si trova in bassissime concentrazioni in atmosfera).
solforato (H2S), lo si convoglia nelle tubazioni per l’invio agli utilizzatori finali.

Un’altra caratteristica del gas naturale è che, se compresso e raffreddato fino a -160°C, esso diventa liquido (il suo volume si riduce di ben 600 volte rispetto a quando lo si trova in forma gassosa). Pertanto, alternativamente, il gas naturale viene compresso e raffreddato a -162°C per portarlo allo stato liquido (GNL-Gas Naturale Liquefatto) e quindi poterlo caricare a bordo di speciali navi - “gasiere” - che lo trasportano ai Paesi di destino, dove il gas dovrà poi subire l’operazione inversa, in specifici impianti cosiddetti di “rigassificazionerigassificazione
Operazione grazie alla quale è possibile riportare il GNL (gas naturale liquefatto) allo stato fisico di gas. Il gas, infatti, per essere trasportato su lunghe distanze, con le navi metaniere, viene raffreddato fino a -161 C°, temperatura alla quale si presenta liquido. Una volta giunto a destinazione viene ri-trasformato in gas ed immesso nella rete di distribuzione fino agli utenti finali.
” per riportarlo allo stato gassoso, da dove viene quindi immesso nei gasdotti che lo trasportano agli impianti di utilizzo o ai depositi di stoccaggiostoccaggio
Attività di raccolta e deposito di una determinata risorsa. 
.

Oggigiorno, circa un quarto del gas naturale viene trasportato nel Mondo sotto forma di GNL ed importanti investimenti sono richiesti in diversi Paesi per ridurre il rischio strategico della “rigidità” di provenienza del gas (quando legato a certe provenienze che lo trasferiscono a destino via lunghissimi metanodotti, es. da Russia ed Algeria) ed aumentare così la diversificazione delle fonti di approvvigionamento.

UN PO' DI STORIA...

Gas Naturale per produrre EnergiaIn un manoscritto dello storico cinese Chang Qu, datato 347 a.C., viene descritto uno strano gas che può essere usato per illuminare.

Circa 200 anni fa, Alessandro Volta "riscoprì" il potenziale energetico del gas naturale, notando le piccole bolle gassose che si formavano sulla superficie del lago Maggiore smuovendone i fondali. Avvicinando un fiammifero acceso, infatti, il gas contenuto nelle bolle alimentava una fiamma bluastra.

In Italia il metano è stato valorizzato come risorsa energetica fin dai primi anni della scoperta dei giacimenti in Val Padana e nel Mare Adriatico. Il metano, come fonte di energiaenergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
nazionale, ha dato un notevole contributo allo sviluppo industriale del Paese negli anni Cinquanta e Sessanta.

Lo sfruttamento del gas naturale è cominciato solo pochi decenni fa: certo, nella metà dell’Ottocento esso veniva impiegato per l’illuminazione stradale delle città (soprattutto nei centri vicini ai giacimenti), ma è soltanto a partire dagli anni ’60 che si è sviluppata una rete di metanodotti e impianti di stoccaggio per favorire una più agevole distribuzionedistribuzione
Attività di trasporto (di elettricità o di gas) agli utilizzatori finali attraverso le reti di distribuzione.
di gas nei luoghi di utilizzo.

IL GAS NEL MONDO ED IN ITALIA

Il gas naturale è principalmente prodotto negli Stati Uniti, Russia e Medio Oriente.

 

PRINCIPALI PRODUTTORI DATI AL 2017

(Fonte: Key World Energy Statistics - IEA - 2018 Edition) 

Paese

produttoreproduttore
Secondo quanto stabilito dal decreto legislativo n. 79/99, il produttore è la persona fisica o giuridica che produce energia elettrica indipendentemente dalla proprietà dell'impianto.

MC

(in miliardi)

     %     

 

USA 760 20,20
Russia 694 18,40
Iran 214 5,70
Canada 184 4,90
Qatar 169 4,50
Cina 142 3,80
Norvegia 128 3,40
Australia 105 2,80
Algeria 94 2,50
Arabia Saudita 94 2,50
Altri 1.184 31,30
Totale mondiale       3.768

 

Il gas ha un ruolo importante nel mondo sia come fonte primaria energetica che specificatamente nella generazione elettrica, coprendo il 22-23% dei relativi bisogni.

 

CONSUMO MONDIALE DI ENERGIA PRIMARIAENERGIA PRIMARIA
Energia riferita direttamente al combustibile impiegato nelle centrali di produzione elettrica. È definita primaria perché deriva direttamente dallae caratteristiche della fonte, così come si trova in natura, senza trasformazioni in nessun'altra forma.
2016 (13.761 Mtoe)

CONSUMO MONDIALE DI ENERGIA PRIMARIA 2016

 

FONTI PER LA GENERAZIONE ENERGIA ELETTRICAENERGIA ELETTRICA
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W.
MONDO 2016 (25.082 TWh)

FONTI PER LA GENERAZIONE ENERGIA ELETTRICA MONDO 2016

 

Nel fuel mix elettrico italiano il ruolo del gas naturale è molto superiore al livello mondiale, attenstandosi intorno al 40%

 

FUEL MIX 2016 - 2017 ITALIA

(Fonte: TERNA)

FUEL MIX 2016-2017 ITALIA

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