有了新工具,重点是城市甲烷泄漏

直到最近,人们对甲烷从城市气体分销管道泄漏及其对全球变暖的影响知之甚少。但是,发现这种有效的温室气体的最新进展正在促使美国各州开始解决这个长期以来的问题。

新泽西城市的天然气分销管道被风暴袭击并随着年龄的增长而削弱,长期以来一直需要维修。很长一段时间以来,该州最大的公用事业,公共服务和企业集团(PSE&G)一直希望取代它们。问题在于,管道的成本高达每英里130万美元,该公用事业公司拥有4,330英里。更换一切将耗资至少60亿美元,更不用说数十年的工作了。

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工人安装天然气管道。Jukka Isokoski

然而,2014年12月,环境防御基金(EDF)通过解决方案与该公用事业联系。研究人员可以使用可以将甲烷排放量追溯到其来源的新技术,研究人员可以乘坐最高风险的管道回家,从而使公用事业公司可以优先考虑沿最坏的有害线路维修。

EDF及其合作者来自科罗拉多州立大学和Google Earth Outreach,然后花了六个月收集公用事业可能使用的数据。

该州的公用事业委员会确定了PSE&G可以从客户那里筹集多少资金,以及它如何花费它,但早些时候拒绝了该公用事业公司的要求,要求筹集16亿美元,以筹集800英里的新管道。但是,在进行监测工作的结果之后,该公用事业公司的要求将其要求缩小到510英里的管道更换,三年内的耗资为9.05亿美元。该项目的工作将于本月开始。

在新泽西州的这种合作努力是美国众多举措之一,旨在大大减少城市环境中天然气基础设施中逃避甲烷排放的措施。公用事业公司希望减少这些排放,主要是出于安全的关注:美国运输部的管道和危险材料安全管理报告45起事件在过去的20年中,仅在新泽西州的天然气分销网络中,其中五个致命。但是泄漏也花费金钱。在波士顿市,有几项研究观察到大气中的天然气浓度很高,估计每年从故障管道中逃脱了价值9000万美元的天然气,费用当地公用事业将消费者传递给消费者。

但是,对于环保主义者来说,即使是天然气管道中的小裂缝也是引起警报的原因,因为甲烷是一种有效的温室气体。甲烷在大气中的持续时间不如二氧化碳持续数百年。但是在12到14年中,甲烷捕获的热量比二氧化碳高至少30倍。这意味着许多小型天然气泄漏(太小而无法引起安全问题)可能会对气候构成严重风险。

Those many otherwise minor leaks have been accumulating at an accelerating pace, not just in Newark, New Jersey — the most leaky city in PSE&G’s territory — but along gas distribution lines in Los Angeles, Boston, Baltimore, and all five boroughs of New York City.

天然气逸出进入下水道和建筑物,乘坐通风轴,并降落到地铁中。

最近的一项研究发现曼哈顿的泄漏发生率为每英里4.25,泄漏密度是俄亥俄州辛辛那提的同一研究,杜克能源公司通过最近完成的15年,10亿美元的项目来解决该问题,以替换该问题旧的铸铁管有钢筋钢。在一个地标街道分析在2012年发布的波士顿天然气泄漏中,研究人员发现,该市通过衰老管道的裂缝失去了近3%的供应量。随后的哈佛大学研究该研究的作者说,这是从2012年到2013年从波士顿地区的屋顶取样的,发现大气中的甲烷浓度比以前的估计高两到三倍,总计总计足以加热200,000户房屋。

气管道中的甲烷泄漏只是来自人类来源的全球甲烷排放的来源,这些来源越来越关注气候科学家。去年10月,在洛杉矶北部边缘的一个名为Aliso Canyon的地下天然气存储地点失败了,导致其内容释放。到2月18日封顶时,它已经喷出了105,822美国甲烷进入大气中,从9亿加仑汽油的气候等同于二氧化碳排放。在美国和世界各地,甲烷还从垃圾填埋场,压缩天然气填充站以及石油和天然气提取和传输过程中逃脱。

天然气分销管道始于工程师称为“城市大门”,并向房屋和企业运送天然气,与气体传输管道不同,这些天然气从生产场到分销中心都带有天然气。气体在相对较低的压力下流过分配管道,并且更靠近表面,只有两到三英尺深。他们的维护取决于拥有它们的公用事业,并由各州监管。因此,即使老年人的泄漏威胁要严重咬人以减缓气候变化步伐的努力,但联邦政府对此做出了太大的作用。问题是州也没有。像公用事业一样,监管机构和州立法机关尚未监测微小的泄漏,而是集中在直接的安全问题上,涉及较大的泄漏。

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波士顿每英里都有甲烷泄漏(黄色和橙色的点)。查看更多城市。EDF

EDF的监管事务专家西米·罗斯·乔治(Simi Rose George)说:“在大多数州,目前的监管框架并不认为分配泄漏是环境问题。”“这是我们认为需要改变的事情。”

朝着这一变化的第一步是找出城市管道和地点从城市管道中散发出多少天然气。斯坦福大学的环境科学家罗布·杰克逊(Rob Jackson)说,在城市中的甲烷量很难,他在波士顿大学的内森·菲利普斯(Nathan Phillips)与五年前在波士顿进行了第一次甲烷泄漏的甲烷泄漏城市分析。杰克逊说:“这不像是在石油和天然气生产设施中测量甲烷。”“您看不到红外摄像机在远处看到它。”天然气也四处移动。“当汽车驶过时,气体上下侧向侧向。”它逃入下水道,进入建筑物,骑行通风轴,然后降落到地铁中。

公用事业本身通常已经将城市门口的实际交付与消费者进行了比较,以获得损失的汽油的数字。部分原因是您不需要精确的测量来检测空气中的天然气数量。由于在城门口添加了气味剂,因此只需鼻子。但这也是因为直到最近,还没有在市场上量化泄漏的技术。长期以来,该行业的标准甲烷探测器一直是一个手持式盒子,上面有一个魔杖,您可以在空中挥舞着,就像《幽灵般的电影》中的幽灵检测道具一样。菲利普斯说:“这只是半定量的。”“您不会看它,说,‘我们在这个地方有4.1份。’您只能说,‘我们正在加油。’”

在2010年发生了变化,当时位于加利福尼亚州圣塔克拉拉的技术公司Picarro,Inc.推出了一种特殊的传感器,称为“空腔响起的光谱仪”,以检测比以往任何时候都更细节的大气浓度的温室气体浓度。

如果公用事业出于环境原因解决了气体泄漏,则可以在有机会爆炸之前捕获数十年的泄漏。

Picarro仪器将空气吸入部分真空中,并用激光脉冲揭示其精确的化学化妆,从而使镜子脱落。该过程会减慢或衰减,具体取决于腔室中的气体。

菲利普斯说:“这就像一个乒乓球在四处弹跳。”如果它在纯空气中弹跳,它会持续一会儿。“但是,如果它在糖蜜中弹跳,它将放慢脚步。”

菲利普斯(Phillips)是一名树木生理学家,对这项技术及其作为移动设备的可能性着迷,该设备可以与汽车相连并产生可能的管道腐蚀的空间效果。菲利普斯说:“当我在某个地方行走时,闻到泄漏是一回事,并向汽油公司报告。”“那只是一个轶事。”看到所有这些轶事映射的是另一回事。“那么每个人都可以看到问题的范围。”

菲利普斯(Phillips)认为他和杰克逊(Jackson)开创的工作可能是不可避免的。如果他们没有这样做,其他人会。他说:“这是移动网络和传感器以及空间信息的自然结果。”尽管如此,它已成为其他几个地图项目的典范,包括EDF与Google Earth Outrach和Colorado State University的合作。

现在,这项工作已经绘制了洛杉矶大都会地区的部分,以及波士顿,芝加哥和印第安纳波利斯,配备了带有Picarro传感器,风力计和GPS的Google Street View Cars。它揭示了可能被认为是一个明显的趋势,但是尽管如此,它还是证明了一个观点:在过去的半个世纪中,基础设施尚未在其管道中损失天然气的城市比具有新的管道基础设施的城市更高。

从马萨诸塞州的管道逃脱的天然气占该州温室气体排放的10%。

EDF的乔治说:“我们认为这是一种令人信服的工具,可帮助监管机构评估管道替换计划的需求。”她指出,如果公用事业出于环境原因解决了气体泄漏,那么在他们有机会点燃和爆炸之前,它们可能会捕获数年甚至数十年的泄漏。

五年前,在加利福尼亚州圣布鲁诺的一次爆炸炸死了8人,并升级了38套房屋,可追溯到Pacific Gas&Electric拥有的一条钢天然气管道中,这是一个大型营利性公用事业公司,该公司为中部的部分地区提供服务和北加州。除了丧生的悲剧和遭到摧毁的社区的悲剧外,事故还付出了罚款和法律费用:加利福尼亚州监管机构以16亿美元的罚款造成了造成事故,以16亿美元的罚款。加利福尼亚公用事业公司后来成为美国第一个使用Picarro传感器来检测其管道中最小的甲烷排放的人。

南加州天然气公司也可能受益于其洛杉矶地下储藏井领域更好的泄漏检测技术,在那里四个月的泄漏比美国历史上的任何其他此类事件都向气氛发出更多的甲烷。仅仅将居民带出与存储场相邻的波特牧场社区的费用将陷入数千万美元。洛杉矶县地方检察官已针对该公用事业提起刑事指控,而事件的人身伤害律师才刚刚开始。

更积极地,Picarro传感器的详细发现,加上街头汽车项目产生的生动地图,已经开始移动某些更环保状态的立法者,以考虑天然气分配系统问题的气候影响。

新泽西州立法者于2月提出了一项法案,该法案要求公用事业以环境原因量化和修复泄漏,以2014年通过的马萨诸塞州法律为蓝本。

加利福尼亚州立法者在同年通过了一项类似的法律,因为担心该州促进可再生能源的努力正在被天然气管道削弱,因为他们在为州的消费者提供供应时,将甲烷输入了大气中。3月下旬,州监管机构正在考虑如何实施拟议法律,要求所有公用事业使用安装在汽车上的移动传感器监视其天然气分配线。

内森·菲利普斯(Nathan Phillips)认为,加利福尼亚州官员担心是正确的。他说,在马萨诸塞州,从管道中逃脱的天然气数量可能是该州的温室气体排放量多达10%。“百分之十,”他说。“对我来说,这是一个很大的数字。因为这是我们甚至还没有包括的东西。这是饼图的完整元素,从未在分类帐中。现在它是。”