Op vrachtwagens, drones en vliegtuigen, 10 veelbelovende technologieën om snel en goedkoop aardgaslekken op te sporen, namen deel aan de Mobile Monitoring Challenge, de eerste onafhankelijke beoordeling van bewegende gaslekdetectoren op boorputlocaties. De organisatoren van de wedstrijd – het Natural Gas Initiative van de Stanford University en het Environmental Defense Fund – beschrijven de resultaten in een studie die op 10 september in Elementa door University of California Press.

Hoewel gefactureerd als een "uitdaging, " de organisatoren waren niet van plan een winnaar uit te roepen, aangezien de technologieën gericht waren op verschillende aspecten van lekdetectie, zoals de exacte locatie of grootte van het lek. Terwijl de technologieën nog in ontwikkeling zijn, algemeen, ze hebben allemaal vrij goed gaslekken gevonden.

Lekkages in de productie, bij de verwerking en het transport van aardgas komt methaan, het hoofdbestanddeel van aardgas, in de atmosfeer terecht. Een broeikasgas, methaan is 36 keer krachtiger dan koolstofdioxide. in 2016, de U.S. Environmental Protection Agency is verhuisd om de methaanemissies in de aardgasindustrie te verminderen, die de ontwikkeling van snellere, goedkopere detectietechnologieën. Eind vorige maand, echter, de EPA is verhuisd om deze methaanvoorschriften terug te draaien.

"De technologieën zijn over het algemeen effectief in het opsporen van lekken, en kan fungeren als een eerste verdedigingslinie, " zei Adam Brandt, een universitair hoofddocent van energiebronnen engineering en de senior auteur van de studie. "Exploitanten van gassystemen zullen vaak lekken willen bevestigen met conventionele optische gasbeeldvormingssystemen, maar deze mobiele technologieën vertellen je meestal heel snel waar je moet zoeken naar lekken."

Een team van twee personen dat een conventioneel beeldvormingssysteem gebruikt, kan vier tot zes well-pads per dag bezoeken. Alle mobiele technologieën zijn aanzienlijk sneller dan dat, hoewel hun snelheden sterk variëren. Vliegtuiggebaseerde systemen werken sneller dan vrachtwagens, die sneller zijn dan drones. Omdat arbeidstijd een groot deel van de opsporingskosten is, Door de detectie te versnellen, kunnen olie- en gasbedrijven meer lekken vinden en minder geld uitgeven.

Resultaten

Als onderdeel van de Mobile Monitoring Challenge, negen bedrijven en een universitair onderzoeksteam namen vorig jaar deel aan gecontroleerde testfaciliteiten in Fort Collins, Colorado, en in de buurt van Sacramento, Californië. Alle technologieën waren effectief in het opsporen van lekken. Acht van de negen ontdekten lekken 75 procent van de tijd correct. (Eén technologie had niet genoeg vluchten om in de samenvatting van het onderzoek te worden opgenomen.) Vijf van de negen systemen ontdekten 90 procent of meer van de lekken, inclusief kleine uitstoot van een kubieke voet gas per uur.

Echter, de meeste geteste systemen moeten beter in staat zijn om de omvang van de lekken te kwantificeren. Ook, de technologieën varieerden in hun vermogen om de precieze locatie van de lekken te detecteren, hoewel dit vaak door het ontwerp is.

Bijvoorbeeld, het op drones gebaseerde systeem van een startup detecteerde 100 procent van de lekken en had geen valse positieven. Verder, het identificeerde nauwkeurig het lekkende apparaat - in plaats van alleen het putkussen - 84 procent van de tijd. Echter, bij het kwantificeren van de omvang van lekken, de schattingen van het systeem lagen in slechts 36 procent van de gevallen relatief dicht bij elkaar. Voor de andere acht systemen door dezelfde relatief strikte maatregel, kwantificeringsnauwkeurigheid varieerde van 18 tot 53 procent.

"Dit is slechts de eerste stap om aan te tonen dat deze technologieën kunnen helpen de emissies te verminderen op een niveau dat gelijkwaardig is aan bestaande benaderingen, Brandt zei. "De tests werden uitgevoerd in het voorjaar van 2018, en ik weet zeker dat de meeste, zo niet alle, van deze technologieën sindsdien zijn verbeterd."

Verdere vorderingen kunnen in gevaar komen, echter.

"De recente aankondiging van het Amerikaanse EPA over het terugdraaien van de methaanregelgeving is niet alleen slecht voor het milieu, maar berooft ook olie- en gasgemeenschappen van hoogbetaalde, lokale banen die deze innovatieve technologiebedrijven zouden kunnen creëren. Het terugdraaien van de regelgeving zou de ontwikkeling van deze technologieën kunnen belemmeren, " zei Arvind Ravikumar, hoofdauteur van de studie. Ravikumar was ten tijde van het project een postdoctoraal onderzoeker aan Stanford en is nu een assistent-professor aan de Harrisburg University of Science &Technology.

Een beoordeling als deze kan regelgevers helpen deze systemen beter te begrijpen en een mogelijk pad te bieden voor grootschalige acceptatie voor nalevingsdoeleinden, aldus de onderzoekers. In het onderzoek is gekeken naar het vinden van lekken bij productieapparatuur die zich in een gasveld bevinden, niet op het vinden van ondergrondse lekken die kunnen optreden bij leidingen in steden.

Ontwerpen voor verschillende toepassingen

De Mobile Monitoring Challenge was geen onderlinge competitie omdat de geteste technologieën zijn ontworpen om verschillende dingen te bereiken.

"Geen enkele technologie kan voldoen aan alle vereisten voor lekdetectie en kwantificering in de aardgasvoorzieningsketen, " zei Ravikumar. "De sleutel tot grootschalige implementatie is om de kracht van elke technologie te evenaren, zoals snelheid, nauwkeurigheid en kosten, met de juiste lekdetectietoepassing. Wat werkt voor een complexe verwerkingsfaciliteit, werkt misschien niet voor langeafstandstransmissiepijpleidingen."

De systemen van sommige deelnemers richten zich alleen op het identificeren van lekken als afkomstig van een cluster van apparatuur, die een putmond zou kunnen omvatten, een afscheider en een tank, bijvoorbeeld. In dergelijke gevallen, operators zouden optische gasbeeldvormingssystemen of vergelijkbare technologie gebruiken om de specifieke bron van het lek te identificeren voordat reparaties worden gestart.

evenzo, twee van de geteste technologieën zijn ontworpen om snel grote lekken te vinden, in plaats van alle lekken. Meer dan de helft van het methaan dat verloren gaat bij de productie en verwerking van aardgas is afkomstig van slechts 5 procent van de lekken. Het vinden en oplossen van deze "superstralers" is van cruciaal belang om de methaanemissies te verminderen.

Ook zonder strikte regels, aardgasbedrijven zouden de uitstoot vrijwillig kunnen verminderen. Voordelige detectoren in combinatie met gericht gebruik van optische gasbeeldvormingssystemen kunnen zichzelf terugbetalen door het verlies van bedrijfsproduct te verminderen. Dit geldt met name in delen van de wereld waar de aardgasprijzen hoger zijn dan in Noord-Amerika.