Custody transfer van LNG: hoe de nieuwste ultrasone meettechnologie de vereiste nauwkeurigheid ondersteunt

LNG wisselt verschillende keren van eigenaar binnen de waardeketen, zij het door een verkoop binnen een bedrijf, tussen twee bedrijven of zelfs tussen landen. Gezien het feit dat de nieuwste LNG-tankers van de Q-Max-klasse een capaciteit van maximaal 266.000 m³ LNG hebben, is de financiële waarde van een LNG-lading ca. € 50 miljoen per tanker (op basis van de gemiddelde waarden voor dichtheid, calorische waarde en gemiddelde toekomstige prijzen voor LNG verhandeld op de EEX European Energy Exchange in 2026). Deze LNG moet worden gemeten in hoeveelheden energie die van verkoper naar koper wordt overgebracht. Een onzekerheid van 0,1% in deze meting komt overeen met ca. € 50.000 aan LNG per tanker tijdens het laden of lossen. Deze onzekerheden kunnen niet volledig worden geëlimineerd, maar wél worden geminimaliseerd.

Omdat de grote overdracht van LNG plaatsvindt op een wereldschaal tussen grote bedrijven, zijn er geen lokale of mondiale voorschriften waar verkopers en kopers zich aan moeten houden. In plaats van wereldwijd bindende voorschriften toe te passen, is de huidige meetmethodologie afgeleid van andere koolwaterstofproducten zoals olie, LPG en andere en is opgenomen in de best practice guides zoals het GIIGNL Custody Transfer Handbook [3]. Bij state-of-the-art metingen wordt rekening gehouden met:

1. LNG-hoeveelheidsmeting (volume / massa) via LTD-meting (niveau, temperatuur, dichtheid) op de LNG-tankers met redelijke onzekerheden of 0,2 – 0,55% (k=2) voor het LNG-volume en aanvullende onzekerheden voor dichtheid en temperatuur
2. LNG-kwaliteitsmeting (verwarmingswaarde) via GC's en verdampersystemen (zie bv. [4] met redelijke onzekerheden van 0,04% en 0,07% (k = 2)).

De algemene onzekerheid van de overgebrachte LNG-energie staat in het handboek als 0,5 – 0,7% (k=2). Dit cijfer komt overeen met een financiële onzekerheid van ongeveer +/- € 250.000 – € 350.000 per grote transactie.

Voor beide meetgrootheden (hoeveelheid en kwaliteit) is technologie beschikbaar, waarmee bevredigende resultaten kunnen worden behaald bij goede meetomstandigheden. LNG zorgt echter voor enkele andere uitdagingen, waardoor het moeilijk kan zijn om onder alle omstandigheden goede meetomstandigheden te bereiken.

Onder andere de volgende punten moeten in aanmerking worden genomen en worden gecorrigeerd voor een nauwkeurige hoeveelheids- of volume-uitlezing van de LNG-tanker:

• Afzonderlijke tankgeometrieën (tanktabellen) van het schip, waarbij niveau-uitlezingen worden omgezet in volume-uitlezingen en correcties worden uitgevoerd voor het tankinterieur en door temperatuur veroorzaakte geometrieveranderingen.
• Beweging van de LNG-tank door bewegingen van het schip (list/trim) of door convectiestromen in de tank.
• Koken van LNG in de tank, waardoor de fasegrens tussen vloeistof en gas onduidelijk wordt
• Dode volumes tussen tanks op de LNG-tanker en de tanks in de terminal.
• Correcte kalibratie en afdichting van alle betrokken instrumenten en de controle door een deskundige dat alles correct en aanwezig is.
• Voldoende tankbezinktijd voor en na het laden voor stabiele uitlezingen, terwijl men aan de andere kant de kosten voor de aanligplaats wil beperken door een snelle LNG-overdracht.

Voor kwaliteitsmetingen in de liquefactie- of hervergassingsterminal:

• Typische LNG-verdamping en -bemonstering met een minimale vertraging.

De instrumentatie voor de hoeveelheidsmeting is doorgaans van het scheepsbedrijf of de scheepseigenaar, terwijl de instrumentatie voor de kwaliteitsmeting eigendom is van de fabriek (liquefactie/hervergassing), wat de complexiteit kan vergroten bij geschillen.

Ultrasone flowmeters (UFM) en Coriolis-massaflowmeters (MFM) behoren beide tot dynamische inline-meetmethoden in vergelijking met statische meetmethoden zoals meten van het tankniveau of weging (via weegbruggen).  Basisconcepten, voordelen en uitdagingen van statische en dynamische LNG hoeveelheidsmeting worden weergegeven in onderstaande tabel:

Door te wisselen van een statische naar een dynamische meetmethode worden de volgende problemen opgelost:

• Individuele tankgeometrieën: beweging van het schip of van de vloeistof in de tank zorgt niet langer voor onzekerheid over de toepassing.
• Er hoeft geen rekening meer te worden gehouden met dode volumes of vloeistofstromen (LNG/BOG) in de LNG-tanker (bv. brandstofgas) of de installatie (bv. compressoren). Upstream van het custody transfer-punt is van de verkoper, downstream van de koper.
• Het aantal instrumenten dat moet worden gecontroleerd door een deskundige op correcte kalibratie en afdichting wordt aanzienlijk gereduceerd en de instrumenten zitten dicht bij elkaar.
• De instrumentatie (hoeveelheid en kwaliteit) kan helemaal van één partij zijn, theoretisch een master/duty-configuratie van de gehele setup mogelijk (één skid op het schip, één skid op de aanlegsteiger van de fabriek).

Bovendien bieden UFM de volgende voordelen met name voor LNG-metingen van grote hoeveelheden:

• Leverbaar in grote leidingdiameters tot 36 inch of groter.
• Geen drukverlies (wat kan leiden tot BOG/cavitatie).
• Aanvullende procesdiagnose (bv. geluidssnelheid) voor de LNG-kwaliteitsbewaking.
• Bijna onderhouds- en driftvrij.
• Custody transfer-goedgekeurde UFM beschikbaar (bv. OIML R117).

De FLOWSIC900-flowmeter is helemaal opnieuw ontworpen voor LNG-metingen en maakt gebruik van de jarenlange ervaring van Endress+Hauser en SICK op het gebied van aardgasmetingen. Deze is custody transfer-goedgekeurd volgens de nieuwste OIML R117:2019-norm voor de hoogste nauwkeurigheidsklasse 0.3 voor gebruik in “dynamisch meetsysteem voor vloeistoffen behalve water”. Gezien het feit dat dit een conservatieve benadering is, bereikt deze meting met UFM een systeemonzekerheid van slechts 0,3% volgens de OIML R117-norm, wat nog steeds een verbetering van de onzekerheid van 0,25% zou zijn voor het volume (0,55% verlaagd naar 0,3%) of ongeveer € 125.000 verlaagde financiële onzekerheid per LNG-tanker bij het laden resp. lossen.

Hoewel het nauwkeurigheidsvoordeel het gebruik van UFM stimuleert, blijven de bedenkingen over de geschiktheid bestaan. Deze bedenkingen worden kort behandeld in het volgende gedeelte.

Tijdens het metrologische typegoedkeuringsproces volgens de nieuwste OIML R117:2019-norm heeft Endress+Hauser – samen met keuringsinstantie NMi – de betrouwbaarheid en meetonzekerheid van de meter onder cryogene LNG-omstandigheden getest. [5]

Dit omvatte onder andere het testen van speciale transducers voor stabiele en nauwkeurige metingen onder cryogene omstandigheden op een speciaal ontwikkelde cryogene testbank alsmede de overdraagbaarheid van een kalibratievloeistof (bv. water of vloeibare koolwaterstoffen) naar de doelvloeistof LNG (met een lage viscositeit en daarmee hoog Reynolds-getal) beproefd op de VSL LNG testbank in Rotterdam, die traceerbaar naar SI-eenheden is. [6]

Kalibratieresultaten die de media-overdraagbaarheid alsmede de meterlineariteit en extrapolatie naar een hoger Reynolds-getal aangeven, worden weergegeven in onderstaande grafiek, wat aangeeft dat deze methode voor LNG meters kan worden gebruikt.

In het verleden en om diverse redenen is de LNG- of olie- & gasindustrie deze nieuwe technologie niet snel gaan gebruiken. Traditioneel waren de stappen voor het maken van technologie tot een industriestandaard als volgt: eerst wordt de technologie beschikbaar, dan worden mondiale, lokale en standaarden binnen bedrijven ontwikkeld en vervolgens wordt de technologie gebruikt en wordt deze een industriestandaard.

Hoewel dit de traditionele en veiligste manier is om nieuwe technologie toe te passen, belemmert deze innovaties wel enigszins. Aan de andere kant – er is geen regel die zegt dat bij LNG-transacties deze stappen gevolgd móeten worden. Endress+Hauser nodigt operators en EPC's uit, om uit te vinden welke technologie het beste past voor huidige en toekomstige LNG-installaties.

UFM-technologie kan in het algemeen worden beschouwd als driftvrij en Endress+Hauser ziet geen technische noodzaak voor regelmatige herkalibratie van zijn LNG-meter tijdens de normale werking. Het is dus meer een kwestie van vertrouwen in de meter in het proces en hoe deze meetresultaten betrouwbaar blijven. Op het moment van publicatie zijn LNG-testers met capaciteit tot 4500 m³/h beschikbaar, geschikt voor flowsnelheden tot 24 inch (ont)laadleidingen of – met extrapolatie van de tests – zelfs groter [7].  Het testen gaat gepaard met praktische obstakels zoals het transport van het testsysteem naar de meter (bv. op een aanlegsteiger), het creëren van metrologische stabiliteit alsmede de juiste procesaansluitingen voor het testersysteem.

Herkalibratie in water of olie is doorgaans mogelijk, maar betekent dat de meter uit een (waarschijnlijk) geïsoleerde pijpleiding moet worden getrokken. Vanuit het perspectief van de producent is de meest geschikte methode het opnieuw gebruiken van methoden, die tegenwoordig standaard zijn bij aardgas- en oliemetingen. Bij deze methode worden twee UFM's gebruikt met verschillende uitvoeringen (mogelijk ook verschillende fabricaten) in een master/duty-configuratie, waarbij de duty-meter regelmatig wordt vergeleken met de master-meter en de master-meter opnieuw kan worden gekalibreerd zonder de hele LNG-leiding te stoppen.  Met andere woorden, operators kunnen een initiële fabriekskalibratie nog als geldig beschouwen – zolang als de master- en duty-meter dezelfde waarden laten zien.

Ultrasone flowmeters werken net als massaflowmeters ideaal bij één-fase meetomstandigheden. Deze omstandigheden kunnen worden bereikt met de juiste voorzorgsmaatregelen door de operator, bv. het voorkoelen van de meetleiding en betrouwbare thermische isolatie van de volledige meetleiding.

Door de uitvoering van de FLOWSIC900 is de invloed van warmte op het meetgedeelte nauwelijks mogelijk en koelt de meter snel af. In twee-fase flowtests bij de HZDR in Duitsland is vastgesteld dat de meetbeschikbaarheid tot 5% gasvolumepercent (GVF) bedraagt.

Uitdagingen en zorgen bij het algemeen gebruik van UFM in LNG-custody transfers zijn grotendeels verdwenen – de technologie is klaar. In de nabije toekomst zijn UFM's naar verwachting steeds vaker te zien in LNG-installaties. Op de eerste plaats zullen ze worden gebruikt als procesmeters bij (ont)laadleidingen voor LNG-pompbewaking of voor LNG-rundown-metingen, en tevens als controlemeters als referentie bij niveaumetingen, voordat ze uiteindelijk een industriestandaard voor de LNG-custody transfer worden. Mondiale standaarden zullen zich blijven ontwikkelen en het gebruik van UFM of Coriolis-gebaseerde LNG-meetsystemen voor LNG-transacties van klein tot groot vergemakkelijken. Uiteindelijk zullen meetonzekerheden verder afnemen, waardoor LNG-operators zich kunnen richten op de economische en politieke onzekerheden die waarschijnlijk blijven bestaan.

1. ‘GIIGNL-jaarverslag 2025’, Internationale Groep van LNG-importeurs (GIIGNL), (2025), www.giignl.org/annual-report
2. ‘Shell LNG Outlook 2025’, Shell, (2025), www.shell.com/what-we-do/oil-and-natural-gas/liquefied-natural-gas-lng/lng-outlook-2025.html
3. ‘Custody Transfer Handbook’, GIIGNL, (2021), 6e uitgave
4. ‘Liquefied Natural Gas – 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., and EHRLICH, A., ‘113 A Cryogenic Test Setup for Characterization of Ultrasonic Flow Measurement’, 17th Cryogenics 2023 IIR Conference and Exhibition, Duitsland, (24 april 2023).
6. GUGOLE, F., SCHAKEL, M. D., DRUZHKOV, A., and BRUGMAN, M., ‘Assessment of alternative fluid calibration to estimate traceable liquefied hydrogen flow measurement uncertainty’, International Journal of Hydrogen Energy, (21 juni 2024).
7. ‘Cryogenic Meter Provers for LNG Service’, Flow Management instruments, https://flowmd.com/application-specific-meter-provers/cryogenic-meter-provers-for-lng-service/