天然ガスの設計について知るには

クレイグ・ギフォード:
「Ask Swagelok」へようこそ。本日は私クレイグ・ギフォードとクリーン・エネルギー・グローバル技術主幹のチャック・ヘイズがお届けします。今回のテーマは天然ガスです。

クレイグ・ギフォード:
まずは天然ガスにはどのような種類があり、なぜ異なる形態が存在するのか教えてください。

チャック・ヘイズ:
天然ガスの主成分はメタン（CH₄）で、炭素1個と水素4個が結合しています。天然ガスにはさまざまな種類があり、それぞれに名前があります。

一般的な天然ガスはパイプラインを通じて家庭に供給され、炉や温水タンク、ストーブなどに使用されますが、その他の形態もあります。例えば圧縮天然ガス（CNG）です。CNGは圧縮することで移送や使用時により多くの分子を得ることができ、圧力は3,600 psi（249 bar）です。1 barは1気圧に相当し、体積は約1/250になります。

次に液化天然ガス（LNG）です。大量の天然ガスを長距離移送する場合、液化して液体として移送します。液体は加圧して圧縮することはできませんが、より多くの分子が含まれています。圧力は約600 barで、容器に入る容量は他のガス600 kg分に相当します。

最後に再生可能天然ガス（RNG）です。これは比較的新しい形態で、北米ではRNG、他の地域ではバイオ・ガスと呼ばれます。廃棄物から生成されるガスで、家畜の飼育場などから出る廃棄物をバイオ・ダイジェスターで分解し、硫黄やシロキサンなどの不純物を除去して精製します。ステージ4まで精製すれば天然ガスとして使用可能になります。

クレイグ・ギフォード:
チャック、天然ガスの流通と充填のインフラにはどのような種類があり、どのような課題がありますか？

チャック・ヘイズ:
まず充填インフラから説明します。CNGとRNGは化学的には同じCH₄で、加圧されたガスとしてトラックや配送車、バスなどの燃料に使用されます。充填はステーションで行い、長距離輸送の場合は道路脇のトラック・ステーションで充填します。企業は施設内にステーションを設置することもあります。

高速充填ステーションでは10〜20分で満充填可能です。LNGは液体で非常に低温のため、凍傷や負傷のリスクがあり、特別な保護具と訓練が必要です。

船舶では港や沿岸水域で重油燃料が禁止されているため、LNGに切り替えて使用します。LNGはガス化してCNGとしても使用されます。大型タンカーで海上移送する際には圧縮と温度管理が課題となります。

クレイグ・ギフォード:
設計時に知っておくべきLNGとCNGの関連規格とは何ですか？

チャック・ヘイズ:
地域によって異なります。北米ではカナダ規格協会（CSA）が規格を定めており、NGV 3.1などの車載向け部品の規格があります。LNGも同様に「3」で始まる規格があります。

ヨーロッパではECE R110が車載用の規格で、試験方法は地域団体が統一を図っているためほぼ共通です。ステーション用にはNGV 4.Xシリーズの規格があります。インドではISOをベースに独自要素を加えた国内規格を運用しています。

クレイグ・ギフォード:
ではチャック、CNGとLNGの貯蔵に関して安全面での注意事項を教えてください。

チャック・ヘイズ:
CNGは燃焼室で燃焼させて使用するため、爆発性・可燃性があり、漏れがあってはなりません。LNGは液体のままでは使用せず、ガスに戻して使用します。ガスを封止するためには規格に適合した高品質の製品が必要です。

低リーク・レートのバルブや継手など、用途に合った製品を選びましょう。LNGは非常に低温で、凍傷や肺の凍結のリスクがあります。急激に膨張すると600倍になり、強力なエネルギーとなるため、漏れや放出は非常に危険です。

クレイグ・ギフォード:
ありがとう、チャック。ご視聴ありがとうございました。