LNG alım-satımı: En yeni ultrasonik ölçüm teknolojileri, gerekli doğruluğu nasıl sağlıyor?

LNG, değer zinciri boyunca şirket içi satışlarda, iki şirket arasında ve hatta ülkeler arasında olmak üzere birçok kez el değiştirir. 266.000 m³'e kadar LNG taşıma kapasitesine sahip en yeni Q-Max sınıfı LNG tankerleri dikkate alındığında, bir LNG yükünün mali değeri tanker başına yaklaşık 50 milyon avrodur (yoğunluk, kalorifik değer ve 2026 yılında EEX Avrupa Enerji Borsası'nda işlem görecek LNG'nin ortalama gelecekteki fiyatları temel alınarak hesaplanmıştır). Bu LNG, satıcıdan alıcıya aktarılan enerji açısından ölçülmelidir. Bu ölçümdeki %0,1'lik bir belirsizlik, yükleme veya boşaltma sırasında her bir tanker başına yaklaşık 50.000 € değerinde LNG'ye karşılık gelir. Bu belirsizlikler tamamen ortadan kaldırılamaz, ancak en aza indirilebilir.

LNG'nin büyük ölçekli transferi küresel düzeyde büyük şirketler arasında gerçekleştiği için, satıcıların ve alıcıların uymak zorunda olduğu yerel ya da küresel bir düzenleme yoktur. Mevcut ölçüm metodolojisi, küresel ölçekte bağlayıcı standartların bulunmaması nedeniyle petrol, LPG ve benzeri diğer hidrokarbon ürünlerinde kullanılan yöntemlerden türetilmiş olup, GIIGNL Alım-Satım El Kitabı gibi en iyi uygulama kılavuzlarında yer almaktadır [3]. En son teknolojiye sahip ölçümlerde şu unsurlar dikkate alınır:

1. LNG tankerlerinde LTD (seviye, sıcaklık, yoğunluk) ölçümü ile LNG miktarının (hacim/kütle) belirlenmesi ve LNG hacmi için erişilebilir %0,2–0,55 (k=2) belirsizlik değerleri ile yoğunluk ve sıcaklık için ek belirsizliklerin hesaba katılması
2. LNG kalitesinin (ısıl değerinin), GC’ler (gaz kromatografları) ve buharlaştırıcı sistemlerle ölçülmesi (bkz. örn. Liquefied Natural Gas – LNG, DVGW [4]); bu yöntemde erişilebilir belirsizlik değerleri %0,04 ve %0,07’dir (k = 2).

Transfer edilen LNG enerjisinin genel belirsizliği el kitabında %0,5 – %0,7 (k=2) olarak belirtilmiştir. Bu rakam, her büyük işlem başına yaklaşık +/- 250.000 – 350.000 avroluk bir mali belirsizliğe karşılık gelmektedir.

Her iki ölçüm öğesi (miktar ve kalite) için de, uygun ölçüm koşulları altında yeterli sonuçlar elde edilmesini sağlayan teknolojiler mevcuttur. Bununla birlikte, LNG bazı ek zorluklar ortaya çıkarmaktadır; bu da her koşulda uygun ölçüm koşullarının sağlanmasını zorlaştırabilir.

LNG tankerinde doğru miktar veya hacim ölçümleri elde etmek için (diğerlerinin yanı sıra) aşağıdaki hususların özellikle dikkate alınması ve düzeltilmesi gerekir:

• Seviye değerlerini hacim değerlerine dönüştüren ve tank iç yapıları ile sıcaklıktan kaynaklanan geometrik değişiklikleri düzelten gemiye özel tank geometri değerleri (tank tabloları).
• Geminin hareketi (yalpa/trim) veya tank içerisindeki konveksiyon akımları nedeniyle LNG tankındaki hareketlenme.
• Tank içerisindeki LNG’nin kaynaması ve bunun sonucunda sıvı ile gaz arasındaki faz sınırının belirsizleşmesi
• LNG tankeri üzerindeki tanklar ile terminaldeki tanklar arasındaki ölü hacimler.
• İlgili tüm enstrümanların doğru kalibrasyonu ve sızdırmazlığının sağlanması ile bir denetçi tarafından bunların geçerli ve yerinde olup olmadığının kontrol edilmesi.
• İstikrarlı ölçümler elde etmek için yüklemeden önce ve sonra tankın yeterli bir süre dinlenmesi gerekir, ancak diğer taraftan, rıhtım kullanım ücretlerinin düşürülmesi açısından LNG transferinin hızlı olması da gereklidir.

Sıvılaştırma veya yeniden gazlaştırma terminalinde kalite ölçümü için:

• Minimum gecikme süresiyle temsili LNG buharlaştırma ve numune alma.

Genellikle, miktar ölçümüne yönelik enstrümantasyon nakliye şirketine veya gemi sahibine aitken, kalite ölçümüne yönelik enstrümantasyon tesise (sıvılaştırma/yeniden gazlaştırma) aittir; bu durumda, anlaşmazlık halinde ek sorunlar ortaya çıkabilir.

Ultrasonik akış ölçerler (UFM) ve Coriolis Kütlesel Akış Ölçerler (MFM), her ikisi de tank gauging veya tartım (kantarlar aracılığıyla) gibi statik ölçüm yöntemlerine karşın dinamik hat içi ölçüm yöntemleri arasında yer alır.  Statik ve dinamik LNG miktar ölçümünün temel kavramları, avantajları ve zorlukları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

Statik ölçüm yönteminden dinamik ölçüm yöntemine geçilmesiyle, aşağıdaki sorunlar çözülmüştür:

• Ayrı tank geometrileri: Geminin hareketi veya tank içindeki akışkan hareketi artık uygulama belirsizliğine yol açmamaktadır.
• Artık LNG tankeri (ör. yakıt gazı) veya tesis (ör. kompresörler) içindeki ölü hacimlerin veya sıvı akışlarının (LNG/BOG) dikkate alınmasına gerek kalmamıştır. Alım-satım noktasının öncesi satıcıya, sonrası ise alıcıya aittir.
• Bir denetçi tarafından doğru kalibrasyon ve mühürleme açısından kontrol edilmesi gerekebilecek enstrümanların sayısı önemli ölçüde azalır ve enstrümanlar birbirine yakın konumlandırılır.
• Enstrümantasyon (miktar ve kalite ölçümü), tamamen tek bir tarafın mülkiyetinde olabilir; teorik olarak tüm sistemin master/duty konfigürasyonunda kurulması mümkündür (gemide bir skid, tesisin iskele kısmında bir skid olacak şekilde).

Buna ek olarak, UFM özellikle büyük ölçekli LNG ölçümleri için aşağıdaki avantajları sunmaktadır:

• 36 inç ve üzerine kadar büyük boyutlar için kullanılabilir.
• Basınç kaybı olmaz (bu durum BOG/kavitasyona yol açabilir).
• LNG kalitesinin izlenmesi için ek proses hata teşhisi (ör. ses hızı).
• Neredeyse bakım gerektirmez ve sapma yapmaz.
• Alım-satım için onaylı UFM mevcuttur (örn. OIML R117).

FLOWSIC900 akış ölçer, LNG ölçümü için sıfırdan tasarlanmış olup, Endress+Hauser ve SICK’in doğal gaz ölçümü alanındaki uzun yıllara dayanan deneyiminden yararlanmaktadır. Bu cihaz, “su dışı sıvılar için dinamik ölçüm sistemleri”nde kullanılmak üzere, en yüksek doğruluk sınıfı olan 0,3 için en son OIML R117:2019 standardına göre onaylı bir alım-satım enstrümanıdır. İhtiyatlı bir yaklaşım göz önüne alındığında, UFM ile yapılan bu ölçüm, OIML R117 standardına göre yalnızca %0,3’lük bir sistem belirsizliği sağlamaktadır; bu da hacim açısından %0,25’lik bir belirsizlik azalmasını (yani %0,55’ten %0,3’e düşüş) veya her LNG gemisinin yükleme/boşaltma işlemi başına yaklaşık 125.000 €’luk bir finansal belirsizlik azalmasını ifade etmektedir.

UFM'nin doğruluk açısından sağladığı avantaj, bu yöntemin kullanımını desteklese de, bu yöntemin uygunluğuna dair endişeler hala yaygındır. Bu endişeler bir sonraki bölümde kısaca ele alınmaktadır.

Endress+Hauser, en son OIML R117:2019 standardına uygun metrolojik tip onayı sürecinde, onay kurumu NMi ile birlikte, sayacın kriyojenik LNG koşulları altında güvenilirliğini ve ölçüm belirsizliğini test etmeye özel önem verdi. [5]

Bu testler, özel olarak tasarlanmış bir kriyojenik test tezgahında kriyojenik koşullar altında istikrarlı ve doğru ölçümler elde etmek için yapılan özel sensör testlerini ve Rotterdam'daki VSL LNG test tezgahında kanıtlanmış, kalibrasyon sıvısından (ör. su veya sıvı hidrokarbonlar) hedef sıvı olan LNG'ye (düşük viskoziteli ve dolayısıyla yüksek Reynolds sayısına sahip) geçiş uyumluluğunu kapsamaktadır ve SI birimlerine izlenebilir niteliktedir. [6]

Ortam aktarılabilirliğini, ölçüm cihazı doğrusallığını ve daha yüksek bir Reynolds sayısına doğru yapılan ekstrapolasyonu gösteren kalibrasyon sonuçları aşağıdaki grafikte sunulmuştur; bu da söz konusu yöntemin LNG ölçüm cihazlarına uygulanabileceğini göstermektedir.

Geçmişte ve çeşitli nedenlerle, LNG veya petrol ve gaz endüstrisi genellikle bu yeni teknolojiyi hızlı bir şekilde benimsememiştir. Geleneksel olarak, bir teknolojinin endüstri standardı haline gelmesi için izlenen adımlar şunlardır: önce teknoloji piyasaya sunulur, ardından küresel, yerel ve kurumsal standartlar geliştirilir, son olarak da teknoloji yaygınlaşır ve endüstri standardı haline gelir.

Bu yöntem, yeni teknolojileri kullanmanın geleneksel ve en güvenli yolu olsa da, inovasyonları bir ölçüde engellemektedir. Öte yandan, LNG işlemlerinde bu tipik adımların izlenmesinin zorunlu olduğunu belirten herhangi bir kural yoktur. Endress+Hauser, işletmecileri ve atık su arıtma tesislerini, mevcut ve gelecekteki LNG tesislerine en uygun teknolojinin hangisi olduğunu keşfetmeye davet ediyor.

Genel olarak UFM teknolojisi sapmasız olarak değerlendirilebilir ve Endress+Hauser, normal çalışma koşullarında LNG ölçüm cihazının düzenli olarak yeniden kalibre edilmesi için teknik bir gereksinim olmadığı görüşündedir. Dolayısıyla, asıl mesele sahada ölçüm cihazına karşı duyulan güven ve bu ölçüm sonuçlarının güvenilirliğinin kanıtlanmasıdır. Yayın tarihi itibarıyla, 4500 m³/saate kadar ile donatılmış LNG test cihazları mevcuttur; bu cihazlar, 24 inçlik yükleme/boşaltma hatlarındaki akış hızlarını karşılayabilir veya – doğrulama sonuçlarının ekstrapolasyonu dikkate alındığında – daha da büyük hatları kapsayabilir [7].  Bununla birlikte doğrulama işlemi; doğrulama sisteminin ölçüm cihazına taşınması (örneğin jetty üzerinde), metrolojik kararlılığın sağlanması ve doğrulama sistemi için uygun proses bağlantılarının kurulması gibi pratik zorluklar içerir.

Su veya yağ içinde yeniden kalibrasyon genellikle mümkündür, ancak bu işlem için ölçüm cihazının (muhtemelen) yalıtımlı boru hattından çıkarılması gerekir. Üretici açısından en uygun yöntem, günümüzde doğal gaz ve petrol ölçümünde standart olarak kullanılan yaklaşımların yeniden uygulanmasıdır. Bu yaklaşım, master/duty konfigürasyonunda farklı tasarımlara sahip iki UFM’nin (muhtemelen farklı üreticilerden) kullanılmasını içerir. Bu yapıda duty ölçüm cihazı düzenli olarak master metre ile karşılaştırılır ve master metre, tüm LNG hattını durdurmadan yeniden kalibrasyona gönderilebilir.  Başka bir deyişle, master ve duty ölçüm cihazı aynı ölçüm değerlerini gösterdiği sürece, operatörler ilk fabrika kalibrasyonunun hala geçerli olduğunu kabul edebilir.

Ultrasonik akış ölçerlerde ideal çalışma, tıpkı kütlesel akış ölçerlerdeki gibi tek fazlı ölçüm koşullarında sağlanır. Bu koşullar, operatörün uygun önlemleri almasıyla sağlanabilir; örneğin, ölçüm hattının önceden soğutulması ve tüm ölçüm hattı boyunca güvenilir bir ısı yalıtımı sağlanması gibi.

FLOWSIC900’ün tasarımı, ölçüm bölümüne girebilecek ısıyı en aza indirir ve ölçüm cihazının hızlı bir şekilde soğumasını sağlar. Almanya’daki HZDR’de yapılan iki fazlı akış testlerinde, ölçümün sürekliliğinin %5 gaz hacim fraksiyonuna (GVF) kadar korunduğu tespit edilmiştir.

LNG alım-satımında UFM'nin yaygın kullanımını engelleyen zorluklar ve endişeler büyük ölçüde aşılmıştır – teknoloji hazır durumdadır. Yakın gelecekte, UFM'lerin LNG tesislerinde giderek daha yaygın hale gelmesi bekleniyor. Bu cihazlar öncelikle LNG pompalarının izlenmesi veya LNG seviye düşüşünün ölçülmesi için yükleme/boşaltma hatlarında proses ölçüm cihazı olarak, ikinci olarak da seviye ölçümüne referans teşkil eden kontrol ölçüm cihazı olarak kullanılacak ve nihayetinde LNG alım-satımı için endüstri standardı haline gelebilecektir. Küresel standartlar gelişmeye devam edecek ve küçük ölçekli işlemlerden büyük ölçekli işlemlere kadar tüm LNG işlemleri için UFM veya Coriolis tabanlı LNG ölçüm sistemlerinin kullanımını kolaylaştıracaktır. Sonuç olarak, ölçüm belirsizlikleri daha da azalacak ve bu da LNG işletmecilerinin muhtemelen devam edecek olan ekonomik ve siyasi belirsizliklere odaklanmalarına olanak sağlayacaktır.

1. ‘GIIGNL 2025 Yıllık Raporu’, Uluslararası Sıvılaştırılmış Doğal Gaz İthalatçıları Grubu (GIIGNL), (2025), www.giignl.org/annual-report
2. ‘Shell LNG Genel Görünümü 2025’, Shell, (2025), www.shell.com/what-we-do/oil-and-natural-gas/liquefied-natural-gas-lng/lng-outlook-2025.html
3. ‘Alım-Satım El Kitabı’, GIIGNL, (2021), 6. baskı.
4. ‘Sıvılaştırılmış Doğal Gaz – LNG’, DVGW, www.dvgw.de/themen/gas/gase-und-gasbeschaffenheit/liquefied-natural-gas-lng
5. WINKLER, T., BODENDORFER, K., KLUPSCH, M., RACKOW, S., KADE, A., FRIEDRICH, S., WESER, R. ve EHRLICH, A., ‘113 Ultrasonik Akış Ölçümünün Karakterizasyonu için Bir Kriyojenik Test Düzeni’, 17. Cryogenics 2023 IIR Konferansı ve Fuarı, Almanya, (24 Nisan 2023).
6. GUGOLE, F., SCHAKEL, M. D., DRUZHKOV, A. ve BRUGMAN, M., ‘İzlenebilir sıvılaştırılmış hidrojen akış ölçüm belirsizliğini tahmin etmek için alternatif sıvı kalibrasyonunun değerlendirilmesi’, Uluslararası Hidrojen Enerjisi Dergisi, (21 Haziran 2024).
7. ‘LNG Uygulamaları için Kriyojenik Ölçüm Cihazı Doğrulama Cihazları’, Akış Yönetimi Cihazları, https://flowmd.com/application-specific-meter-provers/cryogenic-meter-provers-for-lng-service/