Monetizing Natural Gas:GTW, GTL, LNG, and CNGProf. Michael Nikolaou

Nikolaou

GTW, GTL, LNG, CNG

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GTWGTW

GTLGTL

LNGLNG

CNGCNG

ComparisonsComparisons

Closing Closing ThoughtsThoughts

2

Gas Transportation & Storage:The Alphabet Soup

• Gas to wire (GTW)

• Gas to liquids (GTL)– Chemical reactions– 10 bcf/d ~ 1MMb/d

• Liquefied natural gas (LNG)– Freezing (-162ºC, -260ºF)

• Compressed natural gas (CNG) – Compression (150-250 atm)– Possibly chilling

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3

Gas to Wire (Electricity)

3

Combined Cycle Gas Turbine(CCGT) Efficiency ~ 60 %

Typical: 1000 MW power plant (CCGT) 

Minimum:   450 MW (~13 Bcf/y)

Source:  Int’l Gas Union

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4

Gas to Wire (Electricity):Setting the US Clock back to 1992

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5

A Long Time Coming

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6

GTLGTL

Gas to Liquids (GTL):  Gas to Chemicals & Fuels

Natural GasProcessing

Natural GasNatural Gas

MethaneMethane

SteamCracker

Ethane,Ethane,LiquidsLiquids

Refinery

Crude Oil Naphtha,Gas Oil

Olefins,Aromatics

Benzene,Toluene,Xylenes

Reforming

SyngasSyngas (H(H22 + CO)+ CO)

Fischer‐Tropsch,Upgrading

Naphtha,Diesel,Waxes,

Ammonia

Methanol

Steam, AirSteam, Air

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7

Gas to Liquids (GTL):  Very‐Large or Very‐Small Scale

•• Pearl integrated gas and GTL (Qatar)Pearl integrated gas and GTL (Qatar)–– 1600 1600 MMscfMMscf/d of gas resulting in:/d of gas resulting in:

•• 140 140 kbokbo/d of gas/d of gas‐‐toto‐‐liquids products (2 trains)liquids products (2 trains)•• 120 120 kbokbo/d of natural gas liquids and ethane/d of natural gas liquids and ethane

–– $19 billion$19 billion

Source:  shell.com

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8

Gas to Liquids (GTL):  Mini GTL & Compact GTL

• 2‐50 MMscf/d

Source:  T. H. Fleisch, Small Scale Gas Monetization via miniGTL Options, GGFR

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9

Mini GTL:  Evolving

Source:  T. H. Fleisch, Small Scale Gas Monetization via miniGTL Options, GGFR

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10

Gas to Chemicals:  Natural Gas Liquids vs. Naphtha Routes

0%

20%

40%

60%

80%

100%

US ME EU Asia

Steam Cracker Feedstock Breakdown

NaphthaGas Oil

Natural Gas Liquids

0%

20%

40%

60%

80%

100%

US ME EU Asia

Steam Cracker Feedstock Breakdown

NaphthaGas Oil

Natural Gas Liquids

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11

Gas to Chemicals vs. LNG:Export Potential in North America...

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12

…Complementing Global Gas Trade Flows 

Source:  BP Statistical Review (2011)

1 bcm/y (gas) ≈100 MMscf/d (gas) ≈ 

2 Mt/d (LNG) ≈0.7 MMt/y, MTPA (LNG)

1 bcm/y (gas) ≈100 MMscf/d (gas) ≈ 

2 Mt/d (LNG) ≈0.7 MMt/y, MTPA (LNG)

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13

The LNG Chain

EthanePropane

…

EthanePropane

…

DehydratorDehydrator

SweetenerSweetener

Source:  www.total.com

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14

Liquefaction Module = LNG Train:Size Matters

Sources:  Tusiani & Shearer, LNG:  A Nontechnical Guide (2007)Shively et al., Understanding Today’s Global LNG Business (2010)

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15

LNG Tanker…

Sources:  http://gazprom‐sh.nl, www.weaverscove.com

Moss tank

Membrane tank

Moss tank

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GTWGTW

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LNGLNG

CNGCNG

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16

…Size Matters

0

50

100

150

200

250

1960s

1970s

1980s

1990s

2000s

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

LNG Carriers Built and Scheduled for Delivery

Small (<100 kcm)

Standard (100 to 200 kcm)

Q‐Flex (200 to 250 kcm)

Q‐Max  (250 to 300 kcm)0

50

100

150

200

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1960s

1970s

1980s

1990s

2000s

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

LNG Carriers Built and Scheduled for Delivery

Small (<100 kcm)

Standard (100 to 200 kcm)

Q‐Flex (200 to 250 kcm)

Q‐Max  (250 to 300 kcm)

Sources:  http://shipbuildinghistory.com (updated 2/29/2012); IGU LNG Report 2010 

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The LNG Chain

EthanePropane

…

EthanePropane

…

DehydratorDehydrator

SweetenerSweetener

Source:  www.total.com

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Floating LNG:Liquefaction

Sources:  Shell;  BBC

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19

Floating LNG:Regasification

Source:  http://www.worldoil.com/November‐2011‐Energy‐Issues.html

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Mini LNG:Cost and Energy

• Capacity:  2,000‐500,000 tons/y (vs. MTPA)

Source:  Kunert and Larsen, Small is Beautiful –Mini LNG

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Compressed Natural Gas (CNG)

Sources:  Knutsen; SeaNG

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CNG:Compressing & Chilling

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LNG or CNG?

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GTWGTW

GTLGTL

LNGLNG

CNGCNG

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LNG or CNG?

• Both– Primary differentiator: Distance– Secondary differentiator: Scale-up/down differences

CNG Metal LNGCNG Metal LNG

Source:  Nikolaou et al., 2013

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GTWGTW

GTLGTL

LNGLNG

CNGCNG

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LNG or CNG?Effects of Scale

• LNG:  Scale‐up strong– Doubling liquefaction capacity -25% CAPEX

• CNG:  Scale‐down strong– Ship capacity increase: Modular

0 2 4 6 8 100

100

200

300

400

500

Distance , L�kmiles�

Gas

rate,

q�Bcf�y�

Lines of NPVCNG �NPVLNG

0 2 4 6 8 100

100

200

300

400

500

Distance , L�kmiles�

Gas

rate,

q�Bcf�y�

Lines of NPVCNG �NPVLNG

Source:  Nikolaou et al., 2013

Metal Containers

Composite Containers

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CNGCNG

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LNG or CNG?Effects of Uncertainty

• CNG:  No commercial project yet• LNG:  Cost variability

Sources:  Cheniere; Nikolaou et al., 2013

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Closing Thoughts

•Monetizing natural gas– Room for multiple technologies (pun intended!)

• Exploring new twists on old ideas– Pioneers vs. creative imitators