Gazowiec – statek przeznaczony do transportu skroplonego gazu ziemnego – LNG (ang. Liquefied Natural Gas) lub skroplonego gazu porafinacyjnego – LPG (ang. Liquefied Petroleum Gas). Statki tego typu są w krajach anglojęzycznych nazywane LNG/LPG carrier, a w krajach frankofońskich odpowiednio Méthanier/Propanier.
Rola tego typu statków do transportu gazu ziemnego ciągle rośnie. Wpływ na to ma moda na to paliwo, globalny wzrost gospodarczy, a co za tym idzie, coraz większe zapotrzebowanie na surowce energetyczne. Wiele państw pragnie dywersyfikować dostawy tego surowca, aby nie uzależniać się od jednego kontrahenta. Gaz ziemny został też dostrzeżony jako realny konkurent dla ropy naftowej. Większość złóż tego paliwa kopalnego występuje daleko od potencjalnych konsumentów. Jednakże zastosowanie nowoczesnych technologii spowodowało, że zmniejszyły się koszty skraplania i regazyfikacji oraz obniżyły się koszty budowy gazowców. Transport gazu drogą morską dawniej był tylko technologią niszową, w obecnej chwili jest równie ważny, jak transport rurociągami. thumb|Gazowiec „Galea”
Charakterystyka przewożonych ładunków Statkami morskimi przewożone są tylko dwa rodzaje skroplonego gazu: LNG oraz LPG. LNG – skroplony gaz ziemny przygotowany do transportu i dalszej dystrybucji poprzez usunięcie niepożądanych zanieczyszczeń oraz skroplenie. Substancjami balastowymi i szkodliwymi są: dwutlenek węgla, azot, siarkowodór, dwusiarczek węgla oraz woda w postaci pary. Przeciętny skład procentowy LNG przedstawia się następująco: 91–92% metanu, 6–7% propanu, do 2% wyższych frakcji węglowodorowych. W normalnym ciśnieniu mieszanina ta wrze w temperaturze –163 °C i w takich warunkach jest transportowana. Z regazyfikacji 1 m³ LNG otrzymuje się 600 m³ bezwonnego gazu lżejszego od powietrza. Granica wybuchowości tego gazu wynosi od 5 do 15% w powietrzu, gaz w postaci cieczy nie jest palny. LPG – mieszanina płynnego propanu i butanu uzyskiwanego podczas tzw. odgazolinowania gazu ziemnego mokrego (wydobywanego z pól naftowych) zawierającego około 1/5 wyższych węglowodorów. Gaz ten otrzymuje się również w rafineriach podczas przetwarzania ropy naftowej. Mieszanina ta, w zależności od stosunku propanu i butanu, wrze w temperaturze od –42 do +6°C, daje się również skroplić w temperaturze normalnej pod ciśnieniem od 2,2 do 4 atm, jest cięższa od powietrza i ma wyczuwalny zapach (do mieszaniny celowo dodaje się Etanotiol, który nadaje LPG charakterystyczny zapach) Granica wybuchowości w powietrzu wynosi od 1,5% do 13,5%. Jako gaz LPG uznawane są także skroplone, jednorodne propan lub butan oraz transportowany drogą morską etylen lub etanMała Encyklopedia Techniki, PWN, Warszawa 1973..
Historia thumb|upright=1.7|Wykres przedstawiający liczbę wybudowanych gazowców W 1914 amerykański fizyk, przemysłowiec oraz właściciel pól gazowych i naftowych Godfrey Cabot opatentował barkę do przewozu LNG. Patent ten został wykorzystany po raz pierwszy na przebudowanym na gazowiec statku „Methane Pioneer” w 1959. Jednostka ta, w celu demonstracji możliwości transportu tak nietypowego ładunku, przewiozła pomiędzy Lake Charles w USA a Wielką Brytanią 5000 m³ skroplonego gazu ziemnego. W 1960 w Algierii uruchomiono pierwszą instalację do skraplania gazu przeznaczoną do wytwarzania LNG dla gazowca, którym był „Julius Verne” kursujący do Le Havre, a od 1964 uruchomiono pierwszą linię pomiędzy Wielką Brytanią a Algierią, obsługiwaną przez dwa komercyjne gazowce „Methane Progress” oraz „Methane Princess”. W następnych latach konstruowano nowe jednostki, wprowadzając w 1969 gazowce o zbiornikach membranowych (patrz niżej), w 1971 gazowce o zbiornikach kulistych, a w 1993 gazowce typu IHI. Do końca 2005 zbudowano w sumie 203 statki, a złomowano do tego roku tylko 10 (m.in. „Methane Princess” w 1998)Krzysztof Kubiak, Czesław Romanowski, Polskie zbiornikowce LNG, „Nasze Morze” 3/2006..
Rodzaje gazowców oraz ich konstrukcja Gazowce są statkami bardzo złożonymi, na których mają zastosowanie najnowsze osiągnięcia inżynierii materiałowej, okrętownictwa, informatyki i elektroniki. Priorytetem jest tutaj zachowanie bezpieczeństwa jednostki, jak i otoczenia w promieniu wielu kilometrów, dopiero na drugim miejscu stawiane są wymogi prowadzenia ekonomicznej żeglugi. Przyczyniają się do tego również bardzo restrykcyjne przepisy towarzystw klasyfikacyjnych oraz międzynarodowe przepisy morskie m.in. SOLAS. Wymienione powyżej charakterystyki skroplonych gazów wymuszają naturalny podział gazowców na dwie klasy:
Gazowce LNG thumb|upright=1.5|Gazowiec LNG ze zbiornikami kulistymi Zwane są też zbiornikowcami kriogenicznymi. Ładownie tego typu statków są olbrzymimi termosami na wrzącą ciecz o temperaturze –163 °C. Zbiorniki na skroplony gaz muszą zachować swoją szczelność, mieć niską rozszerzalność cieplną, chronić przewożony ładunek przed nagrzewaniem oraz zachowywać odpowiednią wytrzymałość w bardzo niskich temperaturach. Zbudowanie samego gazowca jest też dużym wyzwaniem technicznym, stąd też tylko dziesięć krajów posiada odpowiednie technologie, bazę i doświadczenie. Zaliczają się do nich: Finlandia (stocznia – Kvaerner Masa), Francja (Atlantique, Dunkerque, La Ciotat, La Seine, Le Trait), Niemcy (HDW), Włochy (Italcantieri Genoa, Italcantieri Sistri), Japonia (IHI Chita, Imabari Higaki, Imamura, Kawasaki Sakaide, Kawasaki Kobe, Mistsubishi Nagasaki, Mitsubishi Chiba, NKK Tsu), Korea Południowa (Daewoo Hanjin, Hyundai, Samsung), Holandia (Bijlsma), Norwegia (Moss Moss, Moss Stavanger), Hiszpania (Astano, IZAR Puerto Real, IZAR Sestao), USA (GD Quincy, Newport News). Technologie wytwarzania odpowiednich materiałów, konstrukcji statków stały się przedmiotem patentów. W ten sposób posiadacze praw patentowych sprzedają licencje przyczyniając się do powstania następujących kategorii zbiornikowców LNG:
Posiadających zbiorniki kuliste wykonane w technologii norweskiej firmy Kvaerner – Moss. Zbiorniki te nie są częścią konstrukcji kadłuba statku. Ustawiane są i mocowane do specjalnych elementów przytwierdzonych do kadłuba wewnętrznego. Wewnętrzna warstwa zbiornika zbudowana jest z aluminium lub jego stopu, obłożona jest zewnątrz warstwą izolacji zamkniętej w stalowej sferycznej skorupie. Pomiędzy tą kulą a burtami znajdują się zbiorniki balastowe. W 2003 r. 51% całego tonażu gazowców wykonana była w tej technologii. Posiadających zbiorniki membranowe wykonane według francuskiej technologii nazwanej: Gas Transport, Technigas. Wewnętrzna ściana zbiornika jest cienką membraną wykonaną z niskowęglowej stali nierdzewnej lub stopu (inwar) z wysoką zawartością niklu spoczywającą na mocnej izolacji, która oparta jest z kolei na konstrukcji statku. Różnice w tej technologii polegają przede wszystkim na sposobie łączenia z kadłubem oraz strukturze podwójnych okładzin izolacyjnych z membranami: dla systemu Gas Transport zwanego też GT No 96 Membrane Containment System są to segmenty (ang. boxes) posiadające membranę z inwaru o grubości 0.7 mm oraz izolowane szkłem wulkanicznym (ang. Perlite) – udział w rynku gazowców w 2003 – 37%, dla systemu Technigas TG Mark III Membrane Containment System są to panele (ang. panels) posiadające membranę ze stali nierdzewnej, triplexu oraz tworzywa izolującego cieplnie – udział w rynku gazowców w 2003 – 11%. Posiadających zbiorniki systemu IHI (ang. prismatic tank), CS1 (nowy system łączący rozwiązania powyższych GT i TG) – technologie japońskie. System IHI bazuje na patencie amerykańskim zastosowanym na pierwszych gazowcach „Methane Progress” oraz „Methane Princess”. Te oraz inne rozwiązania posiadają udział w rynku gazowców na poziomie 1%. thumb|upright=1.3|Gazowiec LNG typu membranowego Cechą wspólną wszystkich gazowców LNG jest posiadanie własnych instalacji wyładunkowych wyposażonych w wysokowydajne pompy. Umożliwiają one przetłaczanie płynnego gazu w ilościach do 10 000 m³/godzinę. Każdy gazowiec musi posiadać wspomagane komputerowo instalacje balastowe, pozwalające zachować odpowiednią stateczność podczas za- i wyładunku. W razie najmniejszego odchylenia automatycznie zatrzymywane są pompy. Koszt produkcji gazowców zwiększa konieczność instalacji skomplikowanej aparatury pomiarowej i alarmowej, nie mówiąc o elektronice w maszynowni czy na mostku.
Dotychczas najpopularniejszym silnikiem głównym stosowanym na zbiornikowcu kriogenicznym była turbina parowa. Stale wrzący ładunek (ang. BOG – Boil Off Gas) dostarczał nadmiaru par metanu, który nie był poddawany ponownemu skropleniu. Logicznym zastosowaniem BOG stało się napędzanie tego typu tankowca. Specyfika przewozu, polegająca na stałej utracie ładunku podczas podróży morskiej, wymuszała skrócenia jej czasu do minimum. Należało więc wyposażyć frachtowiec w napęd o dużej mocy gwarantujący wysoką prędkość. Te dwie przesłanki spowodowały, że idealnym rozwiązaniem w tym przypadku stała się siłownia turboparowa, dodatkowym jej atutem jest możliwość spalania w trakcie podróży bez ładunku taniego oleju opałowego.
Najnowsze osiągnięcia technologiczne umożliwiły stosunkowo proste i niezawodne skraplanie BOG. Z tego też powodu zaczęto rozważać zastosowanie bardziej ekonomicznego napędu od stosowanych dotychczas turbin. Trudno tu zastosować klasyczne wolnoobrotowe silniki okrętowe, ponieważ to rozwiązanie przyczynia się do wydłużenia czasu transportu. Alternatywą może stać się wykorzystanie średnioobrotowych silników okrętowych, do zasilania których można zastosować BOG, jak i olej napędowy o gorszych charakterystykach (tzw. średni). Ostatnią teoretyczną możliwością jest zastosowanie siłowni okrętowej kombinowanej paro-gazowej (ang. COGAS).
Gazowce LPG thumb|upright=1.3|Gazowiec LPG wychodzący z portu Rostock Właściwości fizyczne LPG powodują, że gazowce tego typu nie są tak trudne do skonstruowania i zbudowania jak gazowce LNG. Tego typu statki buduje między innymi Stocznia Gdyńska – oznaczone są następującymi numerami projektowymi: 8185, 8189, 8226. Jednostki te mogą być przeznaczone tylko do przewozu LPG, niektóre z nich pełnić funkcję też tzw. produkto-chemikaliowców. Wszystkie wyposażone są w instalacje do ponownego skraplania parującego ładunku. Z tego też powodu uważa się, że ich eksploatacja jest bardziej skomplikowana od zbiornikowców kriogenicznych. Regułą jest również, że napędzane są przez ekonomiczne siłownie spalinowe tłokowe. Także i w tym przypadku można rozróżnić wśród nich klasy: Zbiornikowce przewożące skroplony gaz przy niewielkim nadciśnieniu (0,1 MPa) w temperaturach od –5 do –104 °C. W tym przypadku stosowane są zbiorniki membranowe podobne do stosowanych na gazowcach LNG. Również one są wsparte wraz z otaczającą izolacją na konstrukcji wewnętrznej kadłuba. Jako izolację stosuje się w tym przypadku spieniony twardy poliuretan, zbiorniki są wykonywane z aluminium (stopy) lub stali wysokoniklowej (5–9% Ni). Zbiornikowce przewożące skroplony gaz w zbiornikach ciśnieniowych (do 8 MPa). W tym przypadku wstawiane są i mocowane do specjalnych elementów przytwierdzonych do kadłuba wewnętrznego.
Gazowce PNG Skrót PNG oznacza Pressurised Natural Gas, czyli sprężony gaz ziemny i jest terminem dotyczącym większej ilości gazów niż tylko CNG (ang. Compressed Natural Gas – sprężony gaz ziemny). Statki typu PNG przewożą obecnie sprężony dwutlenek siarki, siarkowodór, dwutlenek węgla. Zaproponowano również, aby w ten sposób transportować CNG z pól gazowych znajdujących się na Morzu Północnym. Wykorzystanie tego typu frachtowca byłoby uzasadnione ekonomicznie w miejscach, gdzie gaz jest wydobywany „przy okazji” na polach naftowych, ze złóż w początkowej fazie eksploatacji lub będącym na wyczerpaniu. Statek ten przewóz gazu ziemnego sprężonego realizowałby w pakietach składających się z pionowych rur o wymiarach np.: długość 12, m średnica 1,12 m, wykonanych ze stali, kompozytów (szklanych, węglowych) lub aramidowych pod ciśnieniem ok. 245 atm, umieszczonych wewnątrz kadłuba statku.
Bezpieczeństwo