JA

O que há no pipeline para gás natural?

Salvo para Meu conteúdo salvo
Download Artigo
A crescente demanda por hidrogênio afetará as redes de transporte e distribuição de maneira diferente. Os jogadores devem planejar com antecedência se quiserem navegar com êxito na próxima interrupção. Mais crucialmente, como a energia limpa está definida para substituir os combustíveis fósseis nas próximas décadas, o que acontece com as empresas regulamentadas de oleodutos que fornecem a infraestrutura para transportar gás natural? Aqui está como vemos isso.

The energy transition raises questions for midstream gas players. Most crucially, since clean energy is set to replace fossil fuels in the coming decades, what happens to the regulated pipeline businesses that provide the infrastructure to carry natural gas? Here’s how we see it.

A crescente demanda por hidrogênio e outros combustíveis de baixo carbono criará oportunidades para operadores e proprietários de dutos. Mas como esses jogos variam, dependendo do tipo de rede. As empresas que operam oleodutos de transporte de longa distância que conectam pontos de fornecimento a áreas de demanda podem não ser afetados pela mudança em direção a alternativas mais limpas, pois seus oleodutos são reaproveitados para transportar hidrogênio. Mas o nível de interrupção em suas redes será desigual, com localização, mix de clientes e a disponibilidade de combustíveis de baixo carbono, todos desempenhando papéis importantes. Embora os efeitos completos do declínio da demanda de gás natural não possam ser sentidos por algum tempo, operadores de tubulação, proprietários e reguladores precisam se preparar agora. Operadores e proprietários terão que tomar decisões vitais sobre onde investir para crescimento futuro e quais partes de suas redes para AX. E eles precisarão trabalhar com formuladores de políticas e reguladores para redigir novas regras para suavizar a transição para combustíveis de baixo carbono. Por ser mais limpo do que outros combustíveis fósseis, o gás natural tem um papel importante a desempenhar como combustível de transição para um mundo de zero líquido. Consequentemente, é provável que a demanda global geral pelo combustível aumente nos próximos anos. Mas o crescimento será cada vez mais desigual. A demanda de gás natural em algumas regiões e em alguns segmentos de consumo atingirá um ponto de inflexão e começará a diminuir antes de 2030.

By contrast, operators of distribution networks that deliver natural gas to homes and smaller businesses could see a significant decline in volumes as a result of electrification and customer efficiency measures. But the level of disruption across their networks will be uneven, with location, customer mix, and the availability of low-carbon fuels all playing important roles.

Looking ahead, the previously safe and predictable midstream gas sector is set to experience significant change. Although the full effects of declining natural gas demand may not be felt for some time, pipeline operators, owners, and regulators need to prepare now. Operators and owners will have to make vital decisions about where to invest for future growth and which parts of their networks to ax. And they will need to work with policymakers and regulators to draft new rules to smooth the transition toward low-carbon fuels.

The Outlook for Natural Gas

In recent decades, demand for natural gas has grown faster than for any other fossil fuel, and natural gas now accounts for almost a quarter of the world’s total primary energy demand. Because it is cleaner than other fossil fuels, natural gas has an important role to play as a transitional fuel to a net-zero world. Consequently, overall global demand for the fuel is likely to increase for the next several years. But growth will be increasingly uneven. Natural gas demand in some regions and in some consumer segments will reach a tipping point and start to decline before 2030.

Despite its environmental benefits relative to other fossil fuels, natural gas faces gradual replacement by low-carbon solutions in all major gas segments as energy efficiency and decarbonization initiatives accelerate. In power generation, a combination of renewable energy and batteries will be the dominant technologies supplanting natural gas. In industrial uses, hydrogen and, to a lesser extent, other low-carbon fuels will take over. And in heat generation, decarbonized district heating and electrically powered heat pumps will play a major role in reducing demand for natural gas.

Europe and other regions with a strong commitment to decarbonizing their economies, including Australia and some parts of the US, will lead the way. Most forecasters predict that European gas consumption will peak around 2025, ahead of all other parts of the world. (See Exhibit 1.)

In these three regions, aggressive policy initiatives will affect—or already are affecting—gas consumption:

Natural gas pipeline players in Europe, Australia, and the West Coast of the US face the greatest near-term changes to their networks from falling consumption. Complicating matters, the rate of decline in natural gas consumption will not be the same in all segments. Residential usage will see the biggest impact, as a result of increased home insulation and of government policies that promote replacing natural gas boilers with electrically powered heating systems.

Power generation and industrial companies—especially those that use natural gas for high-grade heat and as chemical feedstock—will take longer to change to alternative fuels. But over time, only companies that can use carbon capture technologies to sequester the CO 2 Emissões da combustão de gás natural e melhoram sua posição financeira ao fazê-lo, provavelmente continuarão sendo clientes significativos de gás natural. A demanda por gás natural pode até aumentar temporariamente à medida que a eletrificação de transporte e aquecimento, combinada com a aposentadoria de usinas de carvão, aumenta a necessidade de usinas a gás. Mas, a longo prazo, a quantidade de geração de energia a gás deve cair se quisermos obter emissões líquidas de zero em todo o mundo em meados do século.

In power generation, natural gas will remain an important fuel because gas-fired plants can provide flexible backup power when renewable energy sources are down. Demand for natural gas might even rise temporarily as the electrification of transport and heating, combined with the retirement of coal plants, increases the need for gas-fired power plants. But in the long term, the amount of gas-fired power generation must drop if we are to achieve net-zero emissions worldwide by mid-century.

Como essas tendências afetarão as redes

The developments noted above will play out differently for different types of gas networks.

Transportation Networks. Em geral, embora o declínio dos volumes de gás natural afete os operadores de oleodutos de transporte de alta pressão, a transição energética criará oportunidades para essas empresas em duas áreas importantes. Em todos os casos em que as empresas têm uma escolha, elas acharão mais barato adaptar os oleodutos existentes para transportar hidrogênio do que construir novos. De acordo com a espinha dorsal européia de hidrogênio, uma iniciativa criada por 23 empresas de infraestrutura de gás, reaproveitando os pipelines de alta pressão, custa um terço da despesa de investimento única e 30% a 50% do custo de vida total de uma rede totalmente nova. (Consulte “Preparando redes de gás para hidrogênio.”)

First, transportation pipeline operators will play a crucial role in providing the midstream infrastructure for new low-carbon fuels such as hydrogen. In all cases where companies have a choice, they will find it cheaper to retrofit existing pipelines to carry hydrogen than to build new ones. According to the European Hydrogen Backbone, an initiative set up by 23 gas infrastructure companies, repurposing high-pressure pipelines costs one-third of the one-off investment expense, and 30% to 50% of the full-life cost of an entirely new network. (See “Preparing Gas Networks for Hydrogen.”)

Preparing Gas Networks for Hydrogen
Transportation pipeline networks have five main components: large-diameter, high-pressure steel pipes; valves and seals; compressor stations; exit stations (where gas is transferred to distribution networks); and metering equipment. Transportation pipeline operators must plan across all five if their retrofit is to succeed.

Pipelines. Hydrogen accelerates pipeline degradation by penetrating the metal content and reducing its ductility (a process called hydrogen embrittlement). Depending on the steel used and the pipeline’s condition, the pipeline’s inner surface may be protected with a special chemical coating so that it can transport or distribute hydrogen without embrittlement taking place. The cost of this process is from 10% to 40% of the cost of building a new natural gas pipeline. (See the exhibit.) One alternative is to reduce the pressure in existing steel pipelines and carry out diagnostic checks more frequently. Even with these measures in place, however, pipelines are likely to have a shorter useful life than refurbished or new hydrogen-specific pipelines. Operators can protect new hydrogen-carrying pipelines from embrittlement by using lower-grade, more-ductile steel, or by treating them with an inner coating. But such pipelines will be 10% to 50% more expensive than new untreated natural gas pipelines.


Valves and Seals. To avoid hydrogen leakage, operators must change the network’s valves and seals. The standards and condition of gas network assets vary from one region to the next. For this reason, some operators will need to replace only a proportion of their valves and seals, while others will need to replace all of them.

Compressor Stations. Because hydrogen’s calorific value is about one-third that of methane (a primary component of natural gas), operators will have to increase volume flow by reducing and managing pressure levels at the exit point. This step can cause the amount of energy that a hydrogen pipeline transports to reach 80% of that of a natural gas pipeline. But doing so involves retrofitting or replacing equipment to increase compressor capacity. We estimate that, in the case of refurbished and new hydrogen-carrying pipelines, such investments add up to the equivalent of 40% to 80% more than the cost of installing compressors for a new natural gas pipeline.

Exit Stations and Meters. In networks that carry a lot of hydrogen, operators will have to replace natural gas meters with equipment calibrated for the new gas. For a gas pipeline refurbished to carry hydrogen, the cost of recalibrations and partial replacements is around 20% to 40% of that required for a new natural gas pipeline. But the corresponding cost is far higher for a new hydrogen-carrying pipeline—approximately 10% to 20% more than for a new natural gas pipeline. But costs related to metering and exit station components are still relatively small compared with total system costs.

Operadores de redes de distribuição precisam levar em consideração seis componentes: válvulas e focas, acessórios, reguladores de pressão, medidores, equipamentos de monitoramento e tubulações. Ao preparar os quatro primeiros componentes para uso no transporte de hidrogênio, as empresas devem substituir a infraestrutura existente ou executar adaptação para que os componentes atuais sejam adequados para sua nova finalidade. Sistemas e equipamentos inteiramente novos serão necessários para monitorar e detectar vazamentos em redes de baixa a baixa pressão. Com tubos de aço e ferro, é provável que a substituição seja a solução mais eficaz. Os tubos de polietileno, no entanto, não precisam de alterações para distribuir hidrogênio.

Se eles precisam construir de novo ou alterar suas redes atuais, os operadores de oleodutos existentes de transporte de gás têm uma experiência profunda e, consequentemente, são os favoritos claros para construir e executar a infraestrutura média do hidrogênio. Esses grandes players podem implantar tecnologias de captura de carbono para seqüestrar as emissões, para que alguns possam continuar sendo clientes de gás natural a longo prazo. A maioria deles receberá seu gás natural diretamente do transporte e não através de dutos de distribuição.

Second, remaining natural gas usage will be concentrated primarily among companies that require significant volumes of the fuel, such as power generation and industrial users. These large players can deploy carbon capture technologies to sequester emissions, so some could continue to be natural gas customers over the long term. Most of them will get their natural gas directly from transportation rather than through distribution pipelines.

Redes de distribuição. oleodutos que retiram o gás da rede de transporte e o entregam a menor pressão para áreas residenciais e empresas menores por meio de uma rede generalizada provavelmente verão seus volumes diminuirem mais abruptamente. Vários fatores -chave estão subjacentes a essa probabilidade. A eletrificação de aquecimento, medidas e políticas de eficiência de energia destinada a conter o uso de gás natural, e um clima mais quente contribuirá para a demanda reduzida. Para consumidores menores de gás, é menos provável que o hidrogênio seja um substituto eficaz para o gás natural. Em muitos casos, o aquecimento distrital ou o aquecimento individual à base de eletricidade oferece melhor economia a longo prazo. O aquecimento à base de hidrogênio é preferível apenas em situações em que essas outras abordagens são inviáveis, devido a fatores como falta de espaço ou recursos financeiros. O biometano pode oferecer outra utilização alternativa de redes de distribuição, mas seu uso será limitado a áreas próximas a fontes de oferta suficiente, como da agricultura. O impacto desses desenvolvimentos, no entanto, varia de um jogador para o outro - e mesmo nas redes. (Consulte Anexo 2.)

Como a demanda por combustíveis mais limpos cresce, a mistura de baixo carbono e a distribuição de transição de baixo carbono. A mistura também permitirá que eles desenvolvam capacidades valiosas no manuseio e acesso a combustíveis futuros, como o hidrogênio. Estudos da indústria e projetos piloto indicam que as redes de gás natural existentes podem até acomodar misturas que contêm 20% a 25% de hidrogênio, com investimentos moderados nos lados do usuário e do operador, antes das considerações de integridade de segurança, operacional e ativo se tornam questões significativas. (Consulte “Os desafios da mistura de hidrogênio com gás natural”.) Também estão em andamento estudos para examinar a viabilidade da tecnologia de desbleendimento, que separaria o hidrogênio e o gás natural em riachos homogêneos quando o gás combinado chegasse ao seu destino. Não há limite comparável à porcentagem de biometano que pode ser misturado com gás natural. Mas é provável que as restrições de oferta impedam que o biometano seja um candidato viável para misturas de gás natural de alta razão. O uso de hidrogênio e gás metano combinado não é novo. Até o final da década de 1950 nos EUA e até a década de 1970 na Europa e na Austrália, praticamente todo gás para combustível e iluminação era feito de carvão. Chamado

Several countries already allow pipeline operators to carry blends that are up to 6% (by volume) hydrogen—and up to 10% under specific conditions. Industry studies and pilot projects indicate that existing natural gas networks can even accommodate blends containing as much as 20% to 25% hydrogen, with moderate investments on the user and operator sides, before safety, operational, and asset integrity considerations become significant issues. (See “The Challenges of Blending Hydrogen with Natural Gas.”) Studies are also underway to examine the feasibility of deblending technology, which would separate blended hydrogen and natural gas into homogeneous streams once the blended gas arrived at its destination. There is no comparable limit to the percentage of biomethane that can be blended with natural gas. But supply constraints are likely to prevent biomethane from being a viable candidate for high-ratio natural gas blends.

The Challenges of Blending Hydrogen with Natural Gas
Using blended hydrogen and methane gas is not new. Until the late 1950s in the US, and until the 1970s in Europe and Australia, virtually all gas for fuel and lighting was made from coal. Called Gas da cidade, era principalmente uma combinação de hidrogênio, metano e monóxido de carbono. O gás natural de hoje substituiu o gás da cidade porque era mais barato, mais limpo e mais seguro. Considerações de segurança, limitações operacionais e integridade de ativos conduzem os limites de mistura atuais. (Veja a exposição.) O hidrogênio é inodoro e produz uma chama quase invisível quando combustível. Ele precisa de apenas um décimo da energia que o metano acende para acender, e pode acender mesmo em concentrações muito pequenas quando misturadas com o ar. Também se dilui rapidamente no ar, aumentando os riscos associados ao vazamento. Embora alguns desses atributos tenham vantagens, eles criam preocupações de segurança.

Blending will be an essential first step toward increasing the share of hydrogen in natural gas networks, but it poses some challenges. Considerations of safety, operational limitations, and asset integrity drive current blending limits. (See the exhibit.) Hydrogen is odorless and produces a nearly invisible flame when combusted. It needs just one-tenth of the energy that methane does to ignite, and it can ignite even in very small concentrations when mixed with air. It also dilutes rapidly in air, increasing the risks associated with leakage. Although some of these attributes have advantages, they create safety concerns.



Na frente de operações, o baixo valor de hidrogênio significa que a mesma energia é transportada para atender aos mesmos, requerendo a mesma energia, a necessidade de alteração de gemidos para atender às mesmas pessoas que se altera. Os maiores volumes de gás transportado e o pequeno tamanho das moléculas de hidrogênio também criam problemas para os equipamentos de medição existentes e aumentam o risco de vazamentos. A capacidade do hidrogênio de abraçar os tubos de metal é outro fator na configuração dos limites de mistura. Mas alcançar essa proporção de conteúdo de hidrogênio provavelmente exigirá operadores de pipeline e seus clientes para modificar ou substituir o equipamento. (Veja a exposição.) Hoje, os aparelhos de gás residenciais podem operar com segurança com misturas de até 10% de hidrogênio. Mas, para que os aparelhos atuais trabalhem com misturas de 20% de hidrogênio, seus queimadores existentes devem ser substituídos. Gerenciar o processo de substituição será caro e logisticamente desafiador. reaproveitados para se tornar tubos dedicados para hidrogênio ou outros combustíveis gasosos de baixo carbono ou serem fechados inteiramente. Embora o reaproveitamento seja uma opção viável para muitas seções de rede, é provável que a economia seja desafiadora para empresas que operam oleodutos que atendem grandes áreas com populações dispersas, pois essas circunstâncias aumentam o custo do investimento em comparação com as receitas de usuário alcançáveis. Decisões de financiamento, a disponibilidade e os benefícios de tecnologias alternativas e comportamentos relacionados ao clima dos clientes podem mudar de um bairro para o outro na mesma rede de gás, tornando inviejáveis ​​seções de pipeline diferentes em momentos diferentes e em diferentes locais. Estimamos que em bairros onde considerações políticas,

Studies suggest that existing natural gas networks can carry blends that are 20% to 25% hydrogen. But achieving this proportion of hydrogen content is likely to require pipeline operators and their customers to modify or replace equipment. (See the exhibit.) Residential gas appliances today can operate safely with blends of up to 10% hydrogen. But for current appliances to work with blends of 20% hydrogen, their existing burners must be replaced. Managing the replacement process will be both costly and logistically challenging.


Important Decisions Ahead

When the proportion of natural gas in blended mixes falls below specific limits, pipelines typically must either be repurposed to become dedicated pipes for hydrogen or other low-carbon gaseous fuels or be shut down entirely. Although repurposing will be a viable option for many network sections, the economics are likely to be challenging for companies that operate pipelines that serve large areas with dispersed populations, since those circumstances make the cost of investment high in comparison with achievable user revenues.

Economic and operational factors can justify decommissioning pipelines before gas usage reaches zero. Funding decisions, the availability and benefits of alternative technologies, and customers’ climate-related behaviors may change from one neighborhood to the next within the same gas network, making different pipeline sections unfeasible at different times and in different locations.

For example, neighborhoods containing a larger proportion of proactive customers or a relatively high share of house refurbishments may switch more rapidly to heat pumps. We estimate that in neighborhoods where political considerations, Preocupações climáticas e os comportamentos do cliente permitem uma mudança mais rápida do gás natural, e até 80% da rede de distribuição de gás natural existente-além de até dois terços dos futuros gastos com Capex se as empresas investirem nas áreas erradas-podem estar em risco de se tornar os ativos presos. Precisa pensar várias décadas pela frente. Os dutos de gasolina podem durar 50 anos ou mais, o que significa que as empresas enfrentam a possibilidade real de ficarem sobrecarregadas com ativos presos se não fizerem as escolhas certas agora e aproveitar novas oportunidades da transição energética. Aqui estão algumas das etapas que os diferentes jogadores devem considerar.

Actions for Key Players to Take

Given the long-term investment horizons that typify the sector, companies in the midstream gas industry need to think several decades ahead. Gas pipelines can last for 50 years or more, which means that companies face the very real possibility of being encumbered with stranded assets if they don’t make the right choices now and leverage new opportunities from the energy transition. Here are some of the steps that different players must consider.

Operadores de pipeline. Os operadores de pipeline devem se concentrar em três tópicos principais:

Pipeline Business Owners and Investors. As oportunidades de expansão para novas áreas de negócios podem diferir significativamente de uma empresa - e de uma seção de rede - para a próxima, assim como os desafios que o acompanham. Proprietários e investidores em empresas de pipeline também enfrentam maiores requisitos de risco e investimento do que no passado. Em resposta a essas forças, as empresas de rede estão adotando uma série de respostas. Alguns se afastaram da distribuição de gás, investindo em eletricidade. Outros incentivaram proativamente a eletrificação de áreas onde o gás natural tradicionalmente dominado. Muitas empresas estão experimentando hidrogênio, mistura de hidrogênio e co 2 Tecnologias. E vários jogadores estão seguindo uma estratégia de espera e ver. They should prioritize investments in companies that will benefit from future energy transportation routes (for example, connecting hydrogen supply with demand), that have a robust position in areas with more concentrated customer segments (for example, power or centralized heat generation), and that operate in a supportive regulatory environment (for example, one where regulators have adopted a clear and fair approach to guiding the energy transition and are willing to adjust tariffs to reflect changing volumes, costs, and Riscos). Pelo mesmo motivo, as avaliações da empresa podem ser relativamente pegajosas, embora todas as empresas de energia estejam sob crescente pressão dos acionistas ativistas climáticos. No entanto, os empresários e investidores devem monitorar de perto as mudanças no uso de energia.

We recommend that players keep the energy transition in mind when reviewing their pipeline investments. They should prioritize investments in companies that will benefit from future energy transportation routes (for example, connecting hydrogen supply with demand), that have a robust position in areas with more concentrated customer segments (for example, power or centralized heat generation), and that operate in a supportive regulatory environment (for example, one where regulators have adopted a clear and fair approach to guiding the energy transition and are willing to adjust tariffs to reflect changing volumes, costs, and risks).

Because regulatory periods typically last four to six years in most jurisdictions, a company may not immediately feel the impact of cost and volume challenges. For the same reason, company valuations can be relatively sticky, though all energy companies are under increasing pressure from climate activist shareholders. Nevertheless, business owners and investors should monitor changes in energy usage closely.

Regulators and Policymakers. Os reguladores em breve enfrentarão um desafio difícil das mudanças que a transição energética trará para as empresas de oleodutos intermediários. À medida que os operadores lidam com volumes de gás natural mais baixos, maior risco e aumento do investimento em tubos novos ou reaproveitados, os clientes que continuam a usar suas redes para gás natural podem acabar pagando mais. O aumento dos custos de rede pode acelerar a mudança para combustíveis alternativos: à medida que mais e mais clientes deixam a rede de gás natural, os clientes restantes ficam com contas mais altas e, portanto, têm maior probabilidade de sair. (Já vimos esse fenômeno no impacto da geração de energia solar distribuída nas grades de eletricidade.) Para entender o impacto potencial das mudanças regulatórias na demanda por gás e eletricidade, que estão cada vez mais interligadas, os reguladores devem usar ferramentas de modelagem e simulação mais sofisticadas. Três áreas de tópicos são particularmente importantes:

Regulators must factor this scenario into their plans to ensure that midstream pipeline companies are properly compensated and remain financially strong in readiness for the energy transition, and to prevent customers from being left behind and exposed to steep price rises if, for example, an alternative technology is not available in their area. To understand the potential impact of regulatory change on demand for both gas and electricity, which are increasingly interlinked, regulators should use more sophisticated modeling and simulation tools. Three topic areas are particularly important:


Midstream players need to act now to plan for a net-zero future, with declining natural gas demand and a widespread switch to hydrogen. Although some of the developments outlined above will happen sooner than others, it would be a mistake for companies to dither and postpone making suitable preparations. The energy transition has shown that global shifts away from fossil fuels can happen unexpectedly quickly. And the midstream gas market is likely to be no exception to this rule.

Authors

Partner & Associate Director

Mate Gerecs

Parceiro e diretor associado
Budapeste

Parceiro e Diretor Associado

Balázs Kotnyek

Parceiro e diretor associado
Budapeste

Alumnus

Riccardo Bertocco

Alumnus

Advisor sênior

Christophe Brognaux

Consultor sênior
Bruxelas

Senior Advisor

Philip Hirschhorn

Consultor sênior
Sydney

Diretor Gerente e Parceiro

Anita Oh

Diretor Gerente e Parceiro
Sydney

Diretor Gerente e Parceiro Sênior

= Ferdinand Varga

Diretor Gerente e Parceiro Sênior
Dubai

Conteúdo relacionado

Salvo para Meu conteúdo salvo
Baixar Salvo para
Saved To Meu conteúdo salvo
Download Artigo