Department of energy office of fossil energy

 
102 
 
Using this framework, NETL developed four study scenarios, identified below.  To 
compare scenarios, NETL used a common denominator as the end result for each scenario:  one 
megawatt-hour (MWh) of electricity delivered to the consumer, representing the final 
consumption of electricity.  Additionally, NETL considered GHG emissions from all processes 
in the LNG supply chains—from the “cradle” when natural gas or coal is extracted from the 
ground, to the “grave” when electricity is used by the consumer.  This method of accounting for 
cradle-to-grave emissions over a single common denominator is known as a life cycle analysis, 
or LCA.
237
   
 
Using this LCA approach, NETL’s objective was to model realistic LNG export 
scenarios, encompassing locations at both a medium and long distance from the United States, 
while also considering local fuel alternatives.  The purpose of the medium and long distance 
scenarios was to establish likely results for both extremes (i.e., both low and high bounds). 
2.
 
Study Scenarios  
NETL identified four modeling scenarios to capture the cradle-to-grave process for both 
the European and Asian cases.  The scenarios vary based on where the fuel (natural gas or coal) 
comes from and how it is transported to the power plant.  For this reason, the beginning “cradle” 
of each scenario varies, whereas the end, or “grave,” of each scenario is the same because the 
uniform goal is to produce 1 MWh of electricity.  The first three scenarios explore different ways 
to transport natural gas; the fourth provides an example of how regional coal may be used to 
generate electricity, as summarized in Table 9 below:  
                                                 
237
 The data used in the LCA GHG Report were originally developed to represent U.S. energy systems.  To apply the 
data to this study, NETL adapted its natural gas and coal LCA models.  The five life cycle stages used by NETL, 
ranging from Raw Material Acquisition to End Use, are identified in the LCA GHG Report at 1-2. 

---

 
103 
Table 9:  LCA GHG Scenarios Analyzed by NETL
238
 
                                                 
238
 The four scenarios are set forth in the LCA GHG Report at 2. 
239
 Yamal, Siberia, was chosen as the extraction site because that region accounted for 82.6% of natural gas 
production in Russia in 2012. 
Scenario 
Description 
Key Assumptions 
1 
•
 
Natural gas is extracted in the United States 
from the Marcellus Shale.   
•
 
It is transported by pipeline to an LNG 
facility, where it is cooled to liquid form, 
loaded onto an LNG tanker, and transported 
to an LNG port in the receiving country 
(Rotterdam, Netherlands, for the European 
case and Shanghai, China, for the Asian 
case).   
•
 
Upon reaching its destination, the LNG is 
re-gasified, then transported to a natural gas 
power plant.  
 
The power plant is located near the 
LNG import site. 
2 
•
 
Same as Scenario 1, except that the natural 
gas comes from a regional source closer to 
the destination.  
•
 
In the European case, the regional source is 
Oran, Algeria, with a destination of 
Rotterdam. 
•
 
In the Asian case, the regional source is 
Darwin, Australia, with a destination of 
Osaka, Japan. 
 
Unlike Scenario 1, the regional gas 
is produced using conventional 
extraction methods, such as 
vertical wells that do not use 
hydraulic fracturing.  The LNG 
tanker transport distance is 
adjusted accordingly. 
3 
•
 
Natural gas is produced in the Yamal region 
of Siberia, Russia, using conventional 
extraction methods.
239
 
•
 
It is transported by pipeline directly to a 
natural gas power plant in either Europe or 
Asia. 
The pipeline distance was 
calculated based on a “great circle 
distance” (the shortest possible 
distance between two points on a 
sphere) between the Yamal district 
in Siberia and a power plant 
located in either Rotterdam or 
Shanghai. 
 
4 
•
 
Coal is extracted in either Europe or Asia.  
It is transported by rail to a domestic coal-
fired power plant.  
This scenario models two types of 
coal widely used to generate 
steam-electric power:  surface 
mined sub-bituminous coal and 
underground mined bituminous 
coal.  Additionally, U.S. mining 
data and U.S. plant operations 

---

 
104 
   
In all four scenarios, the 1 MWh of electricity delivered to the end consumer is assumed to be 
distributed using existing transmission infrastructure. 
3.
 
GHGs Reported as Carbon Dioxide Equivalents 
Recognizing that there are several types of GHGs, each having a different potential 
impact on the climate, NETL normalized GHGs for the study.  NETL chose carbon dioxide 
equivalents (CO
2
e), which convert GHG gases to the same basis:  an equivalent mass of CO
2
.  
CO
2
e is a metric commonly used to estimate the amount of global warming that GHGs may 
cause, relative to the same mass of CO
2
 released to the atmosphere.  NETL chose CO
2
e using the 
global warming potential (GWP) of each gas from the 2013 Intergovernmental Panel on Climate 
Change (IPCC) Fifth Assessment Report (AR5) (IPCC, 2013).  The LCA GHG Report applied 
the respective GWPs to a 100-year and a 20-year time frame. 
4.
 
Natural Gas Modeling Approach 
 
NETL states that its natural gas model is flexible, allowing for the modeling of different 
methods of producing natural gas.  For Scenario 1, all natural gas was modeled as 
unconventional gas from the Marcellus Shale, since that shale play reasonably represents new 
marginal gas production in the United States.  For Scenarios 2 and 3, the extraction process was 
modeled after conventional onshore natural gas production in the United States.  This includes 
both the regional LNG supply options that were chosen for this study (Algeria for Europe and 
Australia for Asia) and extraction in Yamal, Siberia, for pipeline transport to the power plants in 
Europe and Asia. 
were used as a proxy for foreign 
data.   
 

---