天然氣是一種清潔而且源于美國本土的燃料，幾十年來，廣泛用于家庭供暖以及驅(qū)動(dòng)固定式發(fā)動(dòng)機(jī)，一直是美國走向更環(huán)保的燃料解決方案和能源獨(dú)立戰(zhàn)略的重要組成部分。隨著新的提取方法的研制，最近又發(fā)現(xiàn)了新的天然氣儲量，這使天然氣在大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上如采礦和鐵路等行業(yè)中應(yīng)用成為可行方案，有可能為車隊(duì)所有者節(jié)省數(shù)百萬美元的燃油費(fèi)用。
顯然，美國目前已進(jìn)入天然氣應(yīng)用的高速公路，并處于急速上升的過程。
關(guān)于頁巖氣開發(fā)的幾個(gè)重要的里程事件幾乎同時(shí)發(fā)生，主要與頁巖氣區(qū)比如馬塞勒斯、巴肯和鷹福特等相關(guān)。華盛頓DC美國能源部的統(tǒng)計(jì)和分析機(jī)構(gòu)，美國能源情報(bào)署預(yù)計(jì)美國天然氣產(chǎn)量將從2011年到2040年由23萬億立方英尺增加至33.1萬億立方英尺，增加幅度將達(dá)44%。其中大部分是由于頁巖氣產(chǎn)量的增加，預(yù)計(jì)從2011年起至2040年，將由7.8萬億立方英尺增加至16.7萬億立方英尺。
多年以來，原油和天然氣的價(jià)格都遵循類似的規(guī)律。“現(xiàn)在原油價(jià)格上漲、下跌波動(dòng)較大，天然氣則保持穩(wěn)定”，丹佛，科羅拉多州Ferus LNG公司，美市場開發(fā)部經(jīng)理杰德陶爾曼說，“據(jù)預(yù)測，天然氣價(jià)格會(huì)在相當(dāng)長的一段時(shí)間里保持較低水平。”
去年十二月，天然氣生產(chǎn)商EnCana公司和Ferus液化天然氣公司(均在加拿大阿爾伯塔省卡爾加里)宣布了一項(xiàng)合資興建日產(chǎn)量為50,192加侖液化天然氣(LNG)工廠的計(jì)劃，地點(diǎn)處于艾伯塔省大草原城附近，靠近能源產(chǎn)業(yè)區(qū)。預(yù)計(jì)2013年年底投入運(yùn)營，該工廠將成為加拿大第一個(gè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)LNG，專門為鉆機(jī)、重型公路及非公路用車上的大馬力(HHP)發(fā)動(dòng)機(jī)提供LNG的工廠。
液化天然氣加氣站也可以用于其它場地，包括鐵路、采礦、遠(yuǎn)程發(fā)電。 Ferus LNG公司將負(fù)責(zé)管理液化天然氣供應(yīng)鏈，包括從生產(chǎn)到輸送至終端客戶過程中涉及到的所有設(shè)備。
“LNG正在迅速成為在北美地區(qū)公路和非公路用車大馬力引擎可以選擇的燃料”，加拿大能源公司執(zhí)行副總裁、美國分部的高級副總裁，埃里克說：“這個(gè)項(xiàng)目說明LNG作為一種代用燃料廣泛應(yīng)用于工業(yè)中日益增加的可行性。依靠這個(gè)新的LNG工廠，加拿大能源公司和Ferus LNG公司將滿足日益增長的市場需求，并推動(dòng)加拿大北部和西部的柴油消費(fèi)者逐步轉(zhuǎn)向天然氣這種清潔燃料，不但能節(jié)省成本，還減少了排放量。”
以前，液化天然氣的應(yīng)用并沒有像壓縮天然氣(CNG)那樣普遍。而現(xiàn)在，頁巖氣快速發(fā)展，LNG高效的運(yùn)輸方式解決了在那些不便鋪設(shè)管路地方的供應(yīng)問題，使其便于在一些遠(yuǎn)程設(shè)備上應(yīng)用，這些變化讓LNG引起人們更多的重視。根據(jù)天然氣供應(yīng)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，LNG體積是氣態(tài)天然氣的1/600。天然氣在液化過程中，除去氧、二氧化碳、硫和水，幾乎為純甲烷。通常它的生產(chǎn)成本是很高的，而新技術(shù)將降低LNG液化和再氣化的成本。
對于發(fā)動(dòng)機(jī)而言，無法分辨進(jìn)入氣缸的是LNG燃料還是CNG燃料，因?yàn)樗鼈儗?shí)質(zhì)上是相同的燃料，具有相同的英制熱量單位以及相同的組成。“不同的是能量密度的差異”，塔爾曼說，“你手頭上可能有一個(gè)油箱，這個(gè)油箱如果用LNG燃料能堅(jiān)持八天，而用CNG燃料卻只能用一天。這就是顯著的差異。”
塔爾曼說，使用LNG存在一些不足，LNG是低溫液體，操作過程需要進(jìn)行專門的培訓(xùn)和處理。“液化天然氣冷卻到-260°F，需要經(jīng)過特殊訓(xùn)練的操作人員和專門的卡車。而另一方面，液化天然氣(LNG)也提高了安全性，因?yàn)長NG是作為液體來儲存和運(yùn)輸?shù)?，它不?huì)像柴油，汽油或煤油一樣燃燒。如果發(fā)生泄漏，它會(huì)擴(kuò)散到大氣中，而不會(huì)滯留在周圍成為危險(xiǎn)隱患。”
如果在阿爾伯塔省的天然氣液化設(shè)施一旦投入使用，塔爾曼說，“Ferus將使用部分LNG滿足自己的運(yùn)輸需求，而EnCana公司將把LNG用于鉆井和水力壓裂。均衡分配LNG出售給其他用戶。 Ferus的目標(biāo)客戶一般都使用大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備，如鉆機(jī)。”
通常情況下，鉆機(jī)將有3個(gè)12缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如果用戶采用天然氣燃料取代一半柴油燃料，會(huì)迅速節(jié)省很多資金。僅在2011年，EnCana公司在鉆機(jī)和公司的卡車上使用天然氣代替柴油，節(jié)省了1200萬美元的燃料成本。
北美處于天然氣資源豐富的地區(qū)，能夠持續(xù)供應(yīng)天然氣而且價(jià)格相比柴油較低，為客戶從柴油燃料轉(zhuǎn)換至天然氣提供較好的經(jīng)濟(jì)保障。更重要的是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展，也促進(jìn)了天然氣在這些大型設(shè)備上的應(yīng)用。
“天然氣燃料對于采礦行業(yè)極具吸引力，因?yàn)樗梢詾楣竟?jié)省燃料費(fèi)用，”塔爾曼說，“經(jīng)濟(jì)效益顯而易見，這些設(shè)備所要消耗的柴油燃料數(shù)量巨大。而在采礦業(yè)應(yīng)用天然氣燃料面臨的挑戰(zhàn)處于技術(shù)層面。但在最近發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)折，大馬力引擎公司正在將天然氣在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的技術(shù)納入計(jì)劃。”
去年，卡特彼勒和康明斯已經(jīng)宣布，他們將增加天然氣資源在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的力度，使天然氣能夠盡早的在大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。在2012年9月，拉斯維加斯舉辦的MINExpo展覽中，卡特彼勒公司展示的一部分產(chǎn)品也表明了其LNG產(chǎn)品開發(fā)動(dòng)向。
“天然氣是一種清潔燃料，燃油經(jīng)濟(jì)好，適用于我們分布置世界各地的大多數(shù)采礦業(yè)客戶，” Chris Curfman，卡特彼勒副總裁，主要負(fù)責(zé)采礦業(yè)的銷售和技術(shù)支持，他說，“以液化天然氣為燃料的動(dòng)力具有減少客戶燃料成本的極大潛力。因此，我們期待能夠?yàn)槿虻V業(yè)界提供這種產(chǎn)品。”
