はじめに
天然ガスは、現代社会において重要なエネルギー資源であり、その利用は家庭、工業、発電所に至るまで幅広い分野に広がっている。日本においては、都市ガスとして利用されているガスの主な原料が天然ガスである。しかし、日本は天然ガスの自給率が非常に低いため、ほとんどの天然ガスを海外から輸入している。そのため、天然ガスの輸送方法や、都市ガスへの変換プロセスが重要な役割を果たしている。本記事では、天然ガスの特性、都市ガスとの関係、そして日本への輸送に使用される技術について詳しく解説する。
天然ガスとは
天然ガスの成分
天然ガスは、主にメタン（CH₄）を含む気体状の化石燃料であり、少量のエタン、プロパン、ブタンなどの炭化水素類も含む。一般的に、メタンの割合は70～90％に達し、他の成分はその割合に応じて燃焼性や発熱量に影響を与える。これにより、天然ガスは燃焼効率が高く、環境にやさしいクリーンなエネルギーとされている。
天然ガスの産地
天然ガスは、主にインドネシア、オーストラリア、ロシア、カタールなどの国々で産出される。これらの国々から、日本や他の天然ガス消費国へ輸送され、様々な形で使用される。日本は地理的に資源が乏しいため、こうした産出国からの安定供給がエネルギー戦略上重要な要素となっている。
都市ガスとは
都市ガスの生成と供給
都市ガスは、私たちが日常的に利用するガスエネルギーであり、その主成分は天然ガスである。都市ガスは、ガス会社が供給する配管網を通じて各家庭や企業に供給され、家庭用コンロや給湯器、さらには暖房装置などに使用されている。
天然ガスを原料とする都市ガスは、かつての石炭ガスや液化石油ガス（LPG）に比べ、クリーンで安全性が高く、効率的なエネルギー供給手段として広く普及している。特に日本では、都市ガスの約90％が天然ガスを主成分として製造されている。
都市ガスの成分と特性
都市ガスは、地域によって成分や特性が若干異なるが、基本的にはメタンを主成分とする。メタンは、燃焼時に二酸化炭素（CO₂）と水（H₂O）を生成し、硫黄酸化物や窒素酸化物などの有害な物質をほとんど排出しない。そのため、環境負荷が少なく、地球温暖化の原因とされるCO₂の排出量も相対的に少ない。
都市ガスの主な成分
| 物質名 | 分子量 | 割合（%） |
| メタン | 16 | 89.60 |
| エタン | 30 | 5.62 |
| プロパン | 44 | 3.43 |
| ブタン | 58 | 1.35 |
天然ガスの輸送技術
液化天然ガス（LNG）の役割
天然ガスを産出国から日本のような消費国へ輸送する際には、天然ガスを気体のまま運ぶことは効率が悪い。これは、気体は体積が大きく、多くの輸送コストを伴うためである。そこで天然ガスを液体に変える技術が開発された。この液化天然ガス（LNG）は、体積が気体の約600分の1まで縮小され、より効率的に運搬できる。
LNGは、天然ガスをマイナス162°Cまで冷却し、液体状態にしてから輸送する。この超低温冷却技術により、巨大なLNGタンカーに大量のガスを詰め込み、長距離輸送が可能となっている。日本のようなエネルギー資源の乏しい国では、このLNG技術が不可欠であり、インフラの整備やタンカーの運用が重要な要素となっている。
LNG輸送の課題と技術
天然ガスの主成分であるメタンは、非常に低い沸点（-161.5°C）を持つため、これを液化するには特殊な冷却設備が必要となる。また、LNGを輸送する際には、温度管理を徹底し、液化状態を維持するための特殊なタンカーが使用される。このタンカーは「LNGタンカー」と呼ばれ、二重構造の断熱船体や、蒸発したガスを再液化するシステムを備えている。
さらに、LNG輸送には長距離の移動が伴うため、タンカーの航行ルートの安全確保や、受け入れ港での再ガス化設備の整備が重要である。これらのインフラは、高度な技術と設備投資を必要とし、天然ガスの安定供給を支えるための不可欠な要素となっている。
日本の天然ガス輸送インフラ
LNG受け入れ施設と再ガス化プロセス
日本には多くのLNG受け入れ施設があり、これらの施設ではLNGを再度気化させて都市ガスに変換する。LNGが日本に到着すると、まずは受け入れターミナルでタンクに貯蔵される。その後、LNGは加熱されて再び気体に戻され、そのガスが都市ガスの供給網に送られる。この再ガス化プロセスは、エネルギー効率や安全性を確保するために、慎重に管理されている。
日本の都市ガス供給網
日本の都市ガス供給網は、各都市を網羅する大規模なパイプラインシステムで構成されている。このパイプラインを通じて、再ガス化された天然ガスが各家庭や事業所に供給される。このインフラにより、安定したガス供給が実現し、私たちの生活を支えている。
天然ガスのメリットとデメリット
メリット
天然ガスは、他の化石燃料に比べて燃焼時に排出されるCO₂や有害物質が少なく、地球環境にやさしいクリーンエネルギーである。また、エネルギー密度が高く、発電効率も良いため、電力供給や暖房用途において非常に有用である。
デメリット
一方で、天然ガスの輸送には高度な技術とインフラが必要であり、コストがかかる点がデメリットである。また、LNG輸送に伴うエネルギー消費や、メタンの温室効果ガスとしての影響も環境問題として指摘されている。
