Sui camion, droni e aeroplani, 10 tecnologie promettenti per trovare perdite di gas naturale in modo rapido ed economico hanno partecipato alla Mobile Monitoring Challenge, la prima valutazione indipendente dei rilevatori di fughe di gas in movimento nei siti dei pozzi. Gli organizzatori del concorso, la Stanford University's Natural Gas Initiative e l'Environmental Defense Fund, descrivono i risultati in uno studio pubblicato il 10 settembre in Elementa dalla University of California Press.

Sebbene sia classificato come una "sfida, "gli organizzatori non avevano alcuna intenzione di dichiarare un vincitore, poiché le tecnologie si sono concentrate su diversi aspetti del rilevamento delle perdite, come la posizione esatta o la dimensione della perdita. Mentre le tecnologie sono ancora in fase di sviluppo, globale, tutti hanno trovato abbastanza bene le perdite di gas.

Perdite nella produzione, la lavorazione e il trasporto del gas naturale emettono metano, il principale costituente del gas naturale, nell'atmosfera. Un gas serra, il metano è 36 volte più potente dell'anidride carbonica. Nel 2016, l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti si è mossa per ridurre le emissioni di metano nell'industria del gas naturale, che ha stimolato lo sviluppo di un più veloce, tecnologie di rilevamento meno costose. Alla fine del mese scorso, però, l'EPA si è mossa per annullare queste normative sul metano.

"Le tecnologie sono generalmente efficaci nel rilevare perdite, e può fungere da prima linea di difesa, " ha detto Adam Brandt, professore associato di ingegneria delle risorse energetiche e autore senior dello studio. "Gli operatori dei sistemi di gas vorranno spesso confermare le perdite con i tradizionali sistemi di imaging ottico del gas, ma queste tecnologie mobili di solito ti dicono dove cercare le perdite molto rapidamente."

Un equipaggio di due persone che utilizza un sistema di imaging convenzionale può visitare da quattro a sei pozzi al giorno. Tutte le tecnologie mobili sono notevolmente più veloci di così, anche se le loro velocità variano molto. I sistemi basati sull'aereo funzionano più rapidamente dei camion, che sono più veloci dei droni. Poiché il tempo del lavoratore è una parte importante del costo di rilevamento, l'accelerazione del rilevamento consente alle compagnie petrolifere e del gas di trovare più perdite spendendo meno denaro.

Risultati

Nell'ambito della sfida di monitoraggio mobile, nove aziende e un team di ricerca universitario hanno partecipato lo scorso anno a strutture di test controllate a Fort Collins, Colorado, e vicino a Sacramento, California. Tutte le tecnologie erano efficaci nel rilevare le perdite. Otto su nove perdite rilevate correttamente il 75% delle volte. (Una tecnologia non aveva voli sufficienti per essere inclusa nel riepilogo dello studio.) Cinque dei nove sistemi hanno rilevato il 90% o più delle perdite, comprese le minuscole emissioni di un piede cubo di gas all'ora.

Però, la maggior parte dei sistemi testati necessita di migliorare la propria capacità di quantificare l'entità delle perdite. Anche, le tecnologie variavano nella loro capacità di rilevare la posizione precisa delle perdite, anche se questo è spesso di progettazione.

Per esempio, il sistema basato su droni di una startup ha rilevato il 100% delle perdite e non ha avuto falsi positivi. Ulteriore, ha identificato con precisione il pezzo di attrezzatura che perde, piuttosto che solo il pad del pozzo, l'84% delle volte. Però, quando si quantifica la dimensione delle perdite, le stime del sistema erano relativamente vicine solo il 36% delle volte. Per gli altri otto sistemi, con la stessa misura relativamente rigorosa, l'accuratezza della quantificazione variava dal 18 al 53 percento.

"Questo è solo il primo passo per dimostrare che queste tecnologie potrebbero aiutare a ridurre le emissioni a un livello equivalente agli approcci esistenti, " Brandt ha detto. "I test sono stati eseguiti nella primavera del 2018, e sono sicuro che la maggior parte, se non tutte, di queste tecnologie sono state migliorate da allora."

Ulteriori progressi potrebbero essere a rischio, però.

"Il recente annuncio dell'EPA degli Stati Uniti sull'annullamento delle normative sul metano non è solo negativo per l'ambiente, ma priva anche le comunità petrolifere e del gas degli alti salari, posti di lavoro locali che queste aziende tecnologiche innovative potrebbero creare. Il rollback delle normative potrebbe soffocare lo sviluppo di queste tecnologie, " disse Arvind Ravikumar, autore principale dello studio. Ravikumar era uno studioso post-dottorato a Stanford all'epoca del progetto ed è ora assistente professore presso la Harrisburg University of Science &Technology.

Una valutazione come questa può aiutare le autorità di regolamentazione a comprendere meglio questi sistemi e fornire un possibile percorso per l'adozione su larga scala ai fini della conformità, hanno detto i ricercatori. Lo studio ha esaminato la ricerca di perdite su apparecchiature di produzione che possono essere trovate in un giacimento di gas, non sulla ricerca di perdite sotterranee che potrebbero verificarsi dai tubi nelle città.

Disegni per usi diversi

La Mobile Monitoring Challenge non è stata una competizione testa a testa perché le tecnologie testate sono progettate per realizzare cose diverse.

"Nessuna singola tecnologia può soddisfare tutti i requisiti per il rilevamento e la quantificazione delle perdite lungo la catena di approvvigionamento del gas naturale, " Ha detto Ravikumar. "La chiave per l'implementazione su larga scala è abbinare la forza di ogni tecnologia, come la velocità, precisione e costo, con la giusta applicazione di rilevamento delle perdite. Ciò che funziona per una struttura di elaborazione complessa potrebbe non funzionare per le condutture di trasmissione a lunga distanza".

I sistemi di alcuni partecipanti si concentrano sull'identificazione delle perdite solo come provenienti da un gruppo di apparecchiature, che potrebbe includere una testa di pozzo, un separatore e un serbatoio, Per esempio. In tali casi, gli operatori utilizzerebbero sistemi di imaging ottico del gas o tecnologia simile per identificare la fonte specifica della perdita prima di iniziare le riparazioni.

Allo stesso modo, due delle tecnologie testate sono progettate per trovare rapidamente grosse perdite, piuttosto che tutte le perdite. Più della metà del metano perso nella produzione e lavorazione del gas naturale proviene da appena il 5% delle perdite. Trovare e riparare questi "super-emettitori" è fondamentale per ridurre le emissioni di metano.

Anche senza regole rigide, le compagnie di gas naturale potrebbero ridurre le emissioni volontariamente. I rilevatori economici combinati con l'uso mirato di sistemi di imaging ottico dei gas potrebbero ripagarsi riducendo le perdite di prodotto dell'azienda. Ciò è particolarmente vero in parti del mondo in cui i prezzi del gas naturale sono più alti che in Nord America.