LNGの商取引計量：最新の超音波測定技術が求められる正確度を支える仕組み

LNGは、社内取引、企業間取引、さらには国家間取引においても、バリューチェーン全体で複数回受け渡されます。最大26万6,000 m³のLNGを積載可能な最新のQ-MaxクラスLNG運搬船を例にすると、LNG積荷の金銭的価値は1隻あたり約5,000万ユーロに相当します（密度、発熱量および2026年のEEX European Energy ExchangeにおけるLNG平均先物価格に基づく平均値）。このLNGは、売り手から買い手へ移転されるエネルギー量として測定する必要があります。この測定で0.1%の不確かさが生じると、積込みまたは荷下ろし時に1隻あたり約5万ユーロ相当の影響となります。これらの不確かさを完全に排除することはできませんが、最小限に抑えることは可能です。

LNGの大規模な受け渡しは、大企業間で国境を越えて行われますが、売り手と買い手の双方に適用される統一的な地域規制や国際規制は存在しません。また、世界共通の拘束力を持つ規格も存在しませんが、現在広く採用されている測定手法は、石油、LPGなどの他の炭化水素製品向けの手法を基に発展してきたものであり、GIIGNL Custody Transfer Handbook [3]などのベストプラクティスガイドにまとめられています。最先端の測定では、以下が考慮されています。

1. LNG運搬船上でのLTD測定（Level、Temperature、Density）によるLNG数量測定（体積/質量）。LNG体積に対して0.2～0.55%（k=2）の達成可能な不確かさを持ち、さらに密度および温度に関する追加の不確かさを含む
2. GCおよび気化装置システムによるLNG品質測定（発熱量）（たとえばを参照。[4] 0.04%および0.07%（k=2）の達成可能な不確かさを持つ）

このハンドブックでは、受け渡されるLNGエネルギーの総不確かさは0.5～0.7%（k=2）とされています。この数値は、大規模取引1件あたり約±25万～35万ユーロの金銭的不確かさに相当します。

数量と品質の両方の測定対象について、良好な測定条件下では十分な結果を得られる技術が利用可能です。ただし、LNGには追加の課題もあり、あらゆる状況で良好な測定条件を達成することは難しくなる場合があります。

LNG運搬船で正確な数量または体積の読取り値を得るには、特に以下の点を考慮し、補正する必要があります。

• 各船舶のタンク形状（タンクテーブル）。レベルの読取り値を体積の読取り値に換算し、タンク内部構造物および温度に起因する形状変化を補正します。
• 船舶の動揺（横傾斜/縦傾斜）またはタンク内の対流によるLNGタンクの動き。
• タンク内でのLNGの沸騰。液体とガスの相境界が不明瞭になります。
• LNG運搬船のタンクとターミナルのタンク間に存在するデッドボリューム。
• 関連するすべての計器の適切な校正と封印、およびそれらが有効で所定の状態にあることを第三者検査員が確認すること。
• 安定した読取り値を得るために、積込み前後に十分なタンク静置時間を確保すること。一方で、LNGを迅速に受け渡してバース占有料金を削減する必要があります。

液化または再ガス化ターミナルでの品質測定について：

• 時間遅れを最小限に抑えた、代表性のあるLNG気化およびサンプリング。

通常、数量測定用の計装機器は海運会社または船主に属し、品質測定用の計装機器はプラント（液化/再ガス化）側に属するため、紛争が発生した場合に複雑さが増す可能性があります。

超音波流量計（UFM）およびコリオリ質量流量計（MFM）は、タンクゲージや計量（計量台による計量）などの静的測定方式に対して、いずれも動的インライン測定方式に分類されます。静的および動的LNG数量測定の基本概念、利点および課題を以下の表に示します。

静的測定方式から動的測定方式へ移行することで、以下の課題が解消されます。

• タンク形状：船舶の動揺やタンク内の流体の動きによるアプリケーション不確かさを考慮する必要がなくなります。
• LNG運搬船内（たとえば燃料ガス）またはプラント内（たとえばコンプレッサ）に存在するデッドボリュームや流体の流れ（LNG/BOG）を考慮する必要がなくなります。商取引計量ポイントの上流側は売り手、下流側は買い手に属します。
• 第三者検査員が適切な校正および封印を確認する必要がある計器数が大幅に削減され、さらにそれらの計器は互いに近接した場所に配置されます。
• 計装機器（数量および品質）を完全に一方の当事者が所有できるようになります。理論上は、システム全体をマスタ/デューティ構成にすることも可能です（船舶上に1つのスキッド、プラントの桟橋上に1つのスキッド）。

これに加えて、UFMは大量LNG計量において、以下のような特有の利点を提供します。

• 36インチ以上の大口径ラインサイズに対応
• 圧力損失なし（BOG/キャビテーションにつながる可能性）
• LNG品質監視のための追加プロセス診断機能（たとえば音速）
• ほぼメンテナンス不要、ドリフトもほぼ発生しない
• 商取引計量認証済みUFMに対応（たとえばOIML R117）

FLOWSIC900流量計は、LNG測定用として一から設計されており、天然ガス測定におけるEndress+HauserおよびSICKの長年の経験が活かされています。水以外の液体用動的測定システムで使用するため、最新のOIML R117:2019規格に準拠し、最高正確度クラス0.3の商取引計量認証を取得しています。保守的な見方をした場合、このUFMのみによる測定でも、OIML R117規格に基づくシステム不確かさ0.3%が達成されます。これは体積おける不確かさを0.25%改善すること（0.55%から0.3%へ低減）、またはLNG運搬船1隻の積込み/荷下ろしあたり約12万5000ユーロの金銭的不確かさを低減することに相当します。

正確度の面ではUFMの採用が有利ですが、一般には依然としてその適用性に対する懸念が残っています。これらの懸念について、以下で簡単に説明します。

最新のOIML R117:2019に基づく計量型式承認プロセスにおいて、Endress+Hauserは認証機関NMiと共同で、極低温LNG条件下での流量計の信頼性および測定不確かさの試験を重点的に行ってきました。[5]

これには、専用開発された極低温試験装置を使用した、極低温条件下で安定かつ正確な読取り値を実現するための特殊な変換器試験に加え、校正流体（水または液体炭化水素など）から対象流体であるLNG（低粘度かつ高レイノルズ数）への校正結果の適用性が含まれます。これは、SIにトレーサブルなRotterdamのVSL LNG試験設備で実証されています。[6]

媒体間の適用性、および流量計の直線性と高レイノルズ数領域への外挿を示す校正結果を以下の図に示します。これにより、この手法がLNG流量計に適用可能であることが示されています。

これまで、LNG業界や石油・ガス業界では、さまざまな理由から、この新技術をすぐに採用することは一般的ではありませんでした。従来、技術を業界標準にする手順は次の通りでした。最初に技術が利用可能になり、次にグローバル、ローカル、および企業の規格が開発され、その技術が使用され、業界標準になります。

これは、新しい技術を活用するための伝統的で最も安全な方法ですが、革新をわずかに妨げています。他方で、LNG取引において、このような一般的な手順に従うことを義務付ける規則は存在しません。Endress+Hauserは、事業者およびEPCに対し、現在および将来のLNGプラントに最適な技術を見極めるよう提案しています。

一般的に、UFM技術はドリフトフリーと見なすことができ、Endress+Hauserは通常運転中のLNG流量計に対して定期的な再校正を行う技術的必要性はないと考えています。そのため、重要なのは現場で流量計をどのように信頼し、その測定結果の信頼性をどのように証明するかという点です。本稿執筆時点では、最大4500 m³/hの容量を持つLNG用プローバが利用可能であり、最大24インチの積込み/荷下ろしライン、または検証結果の外挿を考慮すれば、それ以上のラインにも対応可能です [7]。ただし、検証には、検証システムを流量計設置場所（たとえば桟橋）へ輸送すること、計量安定性を確立すること、検証システム用の適切なプロセス接続を確立することなど、実務上の課題が伴います。

水または油による再校正は一般的に可能ですが、（おそらく断熱された）配管から流量計を取り外す必要があります。製造元の観点では、現在の天然ガスおよび石油測定で標準的に使用されている手法を再利用することが最も適切な方法です。この手法では、異なる設計の2台のUFM（場合によっては異なるベンダー製）をマスタ/デューティ構成で使用します。デューティ流量計を定期的にマスタ流量計と比較し、完全なLNGラインを停止することなく、マスタ流量計のみを再校正に送ることが可能です。言い換えれば、事業者はマスタ流量計とデューティ流量計が同じ読取り値を示している限り、初期工場校正は有効であると見なすことができます。

超音波流量計は、質量流量計と同様に、単相測定条件下で理想的に動作します。これらの条件は、計量ラインの予冷や、計量ライン全体にわたる信頼性の高い断熱など、適切な運転上の対策によって実現可能です。

FLOWSIC900の設計は、測定部への熱侵入の可能性を最小限に抑え、流量計の迅速な冷却を可能にします。ドイツのHZDRで実施された二相流試験では、最大5%のガス体積分率（GVF）まで測定可能であることが確認されています。

LNG商取引計量におけるUFMの普及を妨げていた課題や懸念は、大部分が解消されており、技術は実用段階に達しています。近い将来、LNGプラントでUFMがますます利用されるようになると予想されます。まず、LNGポンプ監視やLNGランダウン測定用の積込み/荷下ろしラインのプロセス流量計として使用され、その後、レベル測定の参照用チェック流量計として使用され、最終的にはLNG商取引計量における業界標準になる可能性があります。国際規格は今後も発展を続け、小規模から大規模までのLNG取引において、UFMまたはコリオリ方式LNG計量システムの利用をさらに容易にしていくでしょう。最終的には、測定不確かさはさらに低減され、LNG事業者は今後も残り続ける可能性が高い経済的および政治的不確かさへの対応に集中できるようになります。

1. ‘GIIGNL Annual Report 2025’, International Group of Liquefied Natural Gas Importers (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), 6th edn.
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, Germany, (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 June 2024).
7. ‘Cryogenic Meter Provers for LNG Service’, Flow Management Devices, https://flowmd.com/application-specific-meter-provers/cryogenic-meter-provers-for-lng-service/