Перспективы природного газа как основного энергетического источника будущего Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»
МИРОВОЙ ЭНЕРГОБАЛАНС / GLOBAL POWER BALANCE / ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ / SOURCES OF POWER / ПРИРОДНЫЙ ГАЗ / NATURAL GAS / СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ / LIQUEFIED NATURAL GAS / ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ / ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЬ
Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Тарасенко Валерия Анатольевна
В статье раскрываются возможности использования природного газа в качестве одного из наиболее перспективных источников энергии , анализируются изменения в структуре мирового энергобаланса , представлены прогнозы по дальнейшему освоению месторождений и торговой политики ключевых стран-экспорте-ров.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Тарасенко Валерия Анатольевна
Перспективы развития мирового рынка природного газа
Проблемы и перспективы экспорта российского природного газа в страны АТР
Новые реалии европейского газового рынка
Тенденции и структурные изменения на рынке газа в современных условиях
Современный ландшафт мировой энергетики: обострение контрастов
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
The article discloses possibilities of using natural gas as one of the most promising sources of power and analyses changes in the structure of global power balance. The author provides forecasts for further development of fields and trade policy of the key exporting countries.
Текст научной работы на тему «Перспективы природного газа как основного энергетического источника будущего»
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИРОДНОГО ГАЗА КАК ОСНОВНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА БУДУЩЕГО
В статье раскрываются возможности использования природного газа в качестве одного из наиболее перспективных источников энергии, анализируются изменения в структуре мирового энергобаланса, представлены прогнозы по дальнейшему освоению месторождений и торговой политики ключевых стран-экспортеров.
Ключевые слова и словосочетания: мировой энергобаланс, источники энергии, природный газ, сжиженный природный газ, энергоэффективность, энергобезопасность.
За последние 40 лет потребление природных топливных ресурсов (нефти, газа и угля) увеличилось в 2,5 раза, и сегодня они составляют почти 90% мирового энергобаланса. В настоящее время появились различные прогнозы развития мировой энергетики из-за значительного истощения природных ресурсов. В связи с ограниченностью природных недр Земли и необходимостью обеспечения энергетической безопасности мирового сообщества на первый план выдвигается задача максимально эффективного использования всех источников энергии. Нужно заметить, что в последние годы достигнут значительный научно-технический прогресс в использовании как традиционных, так и нетрадиционных источников энергии для выработки тепла и электричества.
В России в середине 1990-х гг. произошло важное событие — впервые потребление природного газа для внутренних нужд превысило потребление нефти. Этот факт подтверждает актуальную тенденцию: природный газ в мире стал использоваться в настолько значительных масштабах, что потеснил нефть как основной энергоноситель, двигатель экономики и прогресса, как основу современной цивилизации.
Действительно, на сегодняшний день очевидно, что природный газ является эффективным видом топлива, экологически и экономически наиболее удобным энергоносителем и прекрасным технологическим сырьем в большинстве процессов в нефтегазохимии. В то же время доля природного газа в топливно-энергетическом балансе мира весьма скромная (24%), что не отвечает его преимуществам по сравнению с другими энергоносителями. Соответственно, темпы роста газовой промышленности в большинстве стран мира также невысокие. Исключение представляют такие страны, как Россия, Нидерланды, Норвегия и ряд других, в которых уже сегодня природный газ является основным энергоносителем и в которых, можно считать, на смену «эпохе нефти» пришла «эпоха природного газа», или «эпоха метана».
Мощное внедрение в XX в. на энергетическом рынке нефти и природного газа объясняется бурным развитием электроэнергетики, авиационного, автомобильного и морского транспорта, а также химической промышленности,
для которых нефть и природный газ оказались технически и экономически наиболее удобными энергоносителями и прекрасным технологическим сырьем. Анализ перспектив развития мировой энергетики приводит к выводу, что уголь достиг своего максимума в 1930-х гг., нефть — в 1980-х гг., и в ближайшие 20-25 лет добыча нефти в мире будет снижаться.
Вместе с тем за последние полвека суммарная доля трех главных природных энергоносителей (нефти, угля и природного газа) изменилась незначительно. Несмотря на политические инициативы, экономические усилия по экономии энергии, развитие атомной энергетики, а также непрекращающиеся попытки развития нетрадиционных источников получения энергии, доля нефти, угля и природного газа с 94% в 1965 г. к настоящему времени уменьшилась лишь до 88%1. Предположительно доля ископаемых энергоносителей будет постепенно снижаться, однако ожидается существенный рост доли природного газа, который согласно прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА) может выйти на первое место среди энергоносителей при условии, что он все-таки станет полноправным автомобильным топливом.
В настоящее время доля природного газа в структуре мирового потребления энергоносителей составляет 24% (рис. 1), уступая нефти и незначительно углю. При этом доля природного газа в структуре энергобаланса развитых стран примерно такая же, как и в среднем по миру, — порядка 22-23%. В развивающихся странах, где пока еще в энергобалансе преобладают традиционные энергоносители (уголь, мазут), эта доля не превышает 18%, хотя достаточно быстро растет. Основными факторами, способствующими дальнейшему росту потребления природного газа, являются, во-первых, рост числа электростанций, работающих на газе, во-вторых, увеличение использования газа в жилом секторе, в-третьих, явное снижение в последнее десятилетие привлекательности ядерной энергетики и, наконец, дальнейшее повсеместное обострение экологических проблем.
Рис. 1. Баланс мирового потребления первичной энергии в 2009 г.
1 Energy Use in the New Millennium. Trends in IEA Countries. — International Energy Agency, 2009. — URL: http://www.iea.org/russian/pdf/Indicators_Millenium_russian.pdf
Несмотря на то, что добыча угля и нефти продолжается, очевидно, что в будущем доминирующее положение в энергобалансе стран они уже занимать, скорее всего, не будут. Поэтому ближайшая проблема состоит в выборе оптимальной с технической, экономической и экологической точек зрения стратегии использования наиболее дешевых и эффективных источников первичной энергии для производства тепла, электричества и моторного топлива.
Основной энергетический источник будущего должен в течение длительного времени обеспечить устойчивый экономический рост, потребности людей в энергетических услугах по объективно приемлемым ценам, надежное функционирование энергоснабжающих систем, гарантирующих энергетическую безопасность и здоровую окружающую среду. Указанным требованиям наилучшим образом отвечает природный газ как наиболее универсальный, достаточно экологически чистый при использовании современных технологий и наиболее надежный в части ресурсообеспеченности энергоноситель. Высокая эффективность использования природного газа позволяет существенно изменить взгляд на его возможную роль в энергобалансе будущего мира. Примечательно, что в России природный газ в топливно-энергетическом балансе уже занимает более 50%.
В последнее время наряду с таким распространенным термином, как «природный газ», все чаще используются термины «сжиженный природный газ» (СПГ), «компримированный природный газ», «сланцевый природный газ», «кристаллогидраты, или гидраты природных газов» и т. д. Благодаря геологическим достижениям стали известны и доступны новые так называемые нетрадиционные источники природного газа. По мнению специалистов, вслед за ресурсами свободного газа в будущем на очереди будет освоение огромных ресурсов природного газа, растворенного в пластовых водах, и твердого газа в виде гидратов, для которых требуется создание соответствующих технологий. Возможно комплексное использование газа, растворенного в воде, одновременно с извлечением ценных компонентов из минеральных рассолов и использование термальной энергии. Все это говорит о том, что природный газ прочно вошел в современную экономику и занял в ней одно из важных мест наряду с электричеством, бензином и другими явлениями современной цивилизации.
Вместе с тем повсеместное внедрение природного газа (не только в промышленности, но и в быту) требует бережного, экономного и осторожного обращения с ним. Одновременно с экономически обоснованным увеличением добычи газа в перспективе необходимо, во-первых, энерготехнологическое перевооружение газовой промышленности на базе современных энерго- и ресурсосберегающих технологий добычи, транспортировки и переработки природного газа, а во-вторых, значительное повышение энергоэффективности использования газа в промышленности, транспорте и быту. Для этого потребуется технологическое переустройство газового хозяйства с полной автоматизацией и компьютеризацией промыслов, газопроводов и потребителей природного газа.
Кроме того, природный газ становится одним из эффективных моторных топлив для автомобилей, локомотивов, самолетов и ракет, одновременно снижая интенсивность загрязнения атмосферы на 40-60%. В перспективе с
ростом научно-технологического прогресса должны появиться новые технологии, которые позволят еще больше расширить сферы применения природного газа.
На данный момент одним из ключевых аспектов в решении проблемы выбора энергетического ресурса будущего является его энергообеспеченность в разных странах и регионах мира. Доказанные запасы газа в мире составляют около 187 трлн кубических метров, если к ним прибавить еще и неразведанные запасы, которые по предварительным расчетам составляют около 120 трлн кубических метров, в сумме получается около 300 трлн кубических метров. Такого количества газа хватит примерно на 65 лет. Кроме того, по оценкам МАГАТЭ, запасы в мире сланцевого газа составляют почти 500 трлн кубических метров; шахтного метана — 260 трлн кубических метров; гидратов метана — около 23000 трлн кубических метров1.
Важно также отметить, что темпы роста мировых разведанных запасов природного газа почти вдвое обгоняют темпы роста запасов нефти. Если до 1970 г. соотношение мировых разведанных запасов нефти и природного газа в пересчете на нефтяной эквивалент составляло примерно 70:30, то в 2010 г. -практически сравнялось до 50:50. Однако мировые запасы природного газа распределены неравномерно: наибольшая их часть приходится на территории бывшего СССР и ближневосточных стран. Наиболее обеспеченная запасами газа страна — Россия (23,7% от общемировых запасов), на втором месте находится Иран (15,8%), на третьем — Катар (13,5%). Также в первую десятку по доказанным запасам природного газа входят Туркменистан, Саудовская Аравия, США, Венесуэла, Нигерия; замыкает десятку Алжир.
Разведанных 50 трлн кубометров газа в России может хватить стране еще на 100 лет (с учетом неразведанных запасов). Кроме того, если учесть, что доказанные запасы газа примерно на 25% сжигаются впустую, то при рациональном использовании голубого топлива их может хватить еще дольше. По приблизительным расчетам, запасов для внутреннего использования Ирану хватит на 227 лет, а Катару — на целых 680 лет.
Конечно, эти показатели весьма оптимистичны. Ежегодно использование природного газа в качестве топлива в мире растет на 2,4%, к 2030 г. объемы его потребления удвоятся, и около 26% всего сжигаемого углеводородного сырья будет приходиться на газ2. Сегодня крупнейшими потребителями газа являются промышленность (45%) и электроэнергетика (33%).
Из десяти крупнейших газовых месторождений мира (рис. 2), начальные запасы которых на конец 2009 г. составляли не менее 63 трлн кубических метров, половина находится в России. Самое крупное, однако, находится в территориальных водах Катара и Ирана. Запасы этого месторождения оцениваются в 13,4 трлн кубических метров газа и 7 млрд тонн нефти. На втором месте в
1 Nuclear Safety Review for the Year 2010. — IAEA/NSR, 2010. — URL: http://www.iaea. org/About/Policy/GC/GC55/GC55InfDocuments/English/gc55inf-3_en.pdf
2 Перспективы энергетических технологий. В поддержку плана действий G8. Стратегии и сценарии до 2050 г. — Международное энергетическое агентство, 2008. — URL: http://www.iea.org/ techno/etp/ETP_2008_Exec_Sum_rus sian.pdf
мире — Уренгойское нефтегазоконденсатное месторождение с общими геологическими запасами 16 трлн кубических метров и остаточными запасами -10,2 трлн кубических метров. Самое молодое месторождение первой десятки Хейнсвиль открыто в США в 2008 г.
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Южный Парс/Северное ^ ^ ^ _^_ I
Южный Йолотань I
Рис. 2. Десятка крупнейших газовых месторождений мира (трлн м3)
В этой связи необходимо также отметить, что до последнего времени поиски газа носили ограниченный характер. В настоящее время произведены поиски лишь около 1/4 перспективных на газ территорий. Свыше 2/3 всех поисково-разведочных скважин на газ пробурено в США и Канаде, которые представляют лишь 1/7 всех перспективных на газ территорий. По сравнению с США остальные регионы слабо изучены, и в ряде районов можно ожидать открытие крупных запасов газа.
Что касается добычи природного газа, то здесь первое место занимают США (около 20% добываемого в мире газа), за ними с некоторым отрывом следует Россия (17,6%). Однако вследствие истощения запасов природного газа в США его добыча имеет тенденцию к снижению. Значительный уровень добычи газа сохраняется в Канаде, Иране и Норвегии, однако их общая доля в общемировой добыче газа не превышает 14%.
Если рассматривать динамику экспорта и импорта природного газа, то можно заметить, что последние 20 лет мировой рынок природного газа рос примерно на 6% в год и в 2010 г. почти 30% природного газа пересекло государственные границы. Основным и самым крупным экспортером трубопроводного газа в настоящее время является Россия, которая обеспечивает более 21% мирового экспорта. В 2010 г. десять крупнейших стран-экспортеров: Россия, Норвегия, Канада, Катар, Алжир, Нидерланды, Индонезия, Малайзия, США и Австралия (рис. 3) — поставили на мировой рынок более 76% природного газа.
С другой стороны, десять других стран: США, Германия, Япония, Италия, Франция, Великобритания, Испания, Южная Корея, Турция и Россия (рис. 4) — импортируют 66% поставляемого на мировой рынок газа.
0 2 4 6 8 10 12 14 1
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 20С
Россия Норвегия Канада Катар Алжир Нидерланды Индонезия Малайзия США Австралия
— Y/JJ7/A X/7////A /sssJ/1 V/A 1
□ Трубопроводный газ □ СПГ
Рис. 3. Десятка стран-лидеров по экспорту природного газа в 2010 г. (млрд м3)
США Германия Япония Италия Франция Великобритания Испания Южная Корея Турция Россия
□ Трубопроводный газ □ СПГ
Рис. 4. Десятка стран-лидеров по импорту природного газа в 2010 г. (млрд м3)
Источник: Towards a More Energy Efficient Future. Applying Indicators to Enhance Energy Policy. — International Energy Agency, 2011. — URL: http://www.iea.org/ papers/2011/indicators_brochure.pdf
Как следует из представленных выше данных, значительную долю в экспорте, и особенно в импорте, некоторых стран составляет сжиженный природный газ. В сегменте СПГ основными экспортерами являются Катар, Малайзия, Индонезия, Австралия и Алжир, обеспечивающие 62% мирового экспорта. В то же время только две страны — Япония и Южная Корея — импортируют половину (50%) поставляемого на рынок СПГ. В целом мировой рынок СПГ почти на 70% является рынком стран АТР.
Оценив динамику и структуру международной торговли природным газом, можно сделать вывод, что единый мировой рынок природного газа как таковой еще не сформировался. Основные препятствия на пути создания глобальной газовой системы связаны с большими расстояниями поставок газа и высоким удельным весом транспортной инфраструктуры в экономических показателях природного газа. Так, в стоимости природного газа, поставляемого в Западную Европу из Норвегии, на долю магистральных и распределительных сетей приходится до 70% всех затрат. При сопоставимых мощностях перевозки транспортная часть стоимости газа в силу меньшей плотности потока оказывается почти в два раза выше, чем нефти, что, несомненно, является сдерживающим фактором.
Вместе с тем расширяются межгосударственные и межконтинентальные газопроводные сети, прогнозируется многократное увеличение производства и мирового рынка СПГ. Спрос на газ увеличивается так быстро, что уже к середине XXI в. по прогнозам МЭА значение газа будет так же велико, как и нефти. Производство жидких углеводородов непосредственно на месторождениях позволяет полностью утилизировать попутные нефтяные газы, успешно разрабатывать месторождения природного газа на море и в удаленных регионах.
Кроме того, в последнее время все более пристальное внимание уделяется сланцевому газу. Сланцевый газ представляет собой тот же метан, но он не сосредоточен в подземных ловушках, а распределен в порах породы на большой глубине. Выходу такого газа на поверхность мешают пласты глины и более плотные породы, лежащие выше.
Запасы сланцевого газа в мире, по оценкам МАГАТЭ, составляют почти 500 трлн кубических метров. Можно сказать, что сланцевый газ имеется во всех регионах мирах, и так как он сопутствует месторождениям нефти и природного газа, то, очевидно, что Россия не уступает другим странам мира. Если запасы природного газа в нашей стране оценивают на уровне более 48 трлн кубических метров, а метана угольных пластов — более 80 трлн кубических метров, то можно ожидать, что сланцевого газа в разы больше.
То, что в сланцевых пластах содержатся большие запасы природного газа, было известно достаточно давно, однако сейчас появились новые технологии, позволяющие извлекать его. Выделяют несколько приоритетных для его добычи регионов — это США, Европа и Китай. Тем не менее опыт разработок сланцевых месторождений, ведущихся уже несколько лет, показывает, что ситуация с добычей сланцевого газа отнюдь не так проста, в первую очередь из-за технологических трудностей.
Наиболее легкие для извлечения газа сланцы залегают на относительно малых глубинах и будут быстро выработаны. Бурить придется на 3 километра и глубже. При этом, по оценкам профессиональных европейских организаций,
объемы возможной добычи сланцевого газа в ЕС к 2030 г. составят 15 млрд кубометров в год. По прогнозам это составит лишь 3-5% прогнозируемого объема импорта природного газа. Очевидно, что рыночной картины такие незначительные добавки в ближайшем будущем не изменят. Вместе с тем производственные мощности традиционных газовых потоков по-прежнему будут загружены полностью.
Наиболее активно разведка и добыча сланцевых пород идут сегодня в США. В 2010 г. в США было добыто около 300 млн кубометров сланцевого газа. Согласно отчету, проведенному по заказу департамента энергетики США, этот объем увеличится более чем в четыре раза к 2040 г. и составит до 50% добычи газа в США к 2030-м гг. Рост объемов добычи сланцевого газа сократит потребность в импорте природного газа, что приведет к геополитическим последствиям, сделав США крупным поставщиком сжиженного газа в страны ЕС. Кроме того, в феврале 2011 г. между Украиной и США был подписан двусторонний договор о проведении геологоразведочных исследований месторождений сланцевого газа. Прогнозируется, что потребность европейских потребителей в российских углеводородах снизится, а доля России на рынке ЕС сократится с 27% в 2009 г. до 13% к 2040-м гг. В отчете также подчеркивается, что развитие технологий добычи сланцевого газа будет способствовать снижению экономической конкуренции между США и Китаем.
В заключение хотелось бы отметить, что в XXI в. традиционные виды топлива, такие, как нефть, газ и уголь, останутся основными источниками мировой энергетики. Высокая эффективность этих источников энергии имеет большое значение для устойчивого развития человечества. Вместе с тем стратегия развития мировой энергетики должна учитывать перспективы использования новых технологий, что позволит гарантировать энергобезопасность нашего мира. Природный газ, учитывая его потенциал и энергоэффективность, способен стать одним из ключевых источников энергии в мире уже в середине века.
Новости
Газ как эффективный инструмент достижения экологических целей глобальной экономики
Роль газа в мировом энергобалансе растет — как наиболее экологически чистого и доступного топлива
«За последние 20 лет потребление первичных энергоресурсов в мире выросло почти в 1,5 раза, а электроэнергии — почти на 80%. Доля газа в мировом топливно-энергетическом балансе — около 22%, газ уступает и нефти, и углю. Целеполагание — на период до 2035 года сравняться с долей нефти — является абсолютно реалистичным», — Алексей Миллер, председатель правления, заместитель председателя совета директоров ПАО «Газпром».
«Когда мы говорим о том, что газ в абсолютных объемах в мировом топливно-энергетическом балансе будет расти то мы говорим о том, что этот рост будет обеспечен в первую очередь за счет электроэнергетики и за счет транспорта. Если мы говорим об электроэнергетике, без сомнения, это более чистая электроэнергетика, более безопасная электроэнергетика и энергетика, в которую интересно инвестировать. Внутренняя норма доходности в среднем по проектам парогазового цикла — где-то 14–15%. В транспорте газ по углеводородному следу где-то на 20–30% ниже, чем традиционные виды топлива», — Алексей Миллер.
«Политики поняли, что если они действительно хотят улучшить свою экологическую обстановку, то они должны делать ставку на газ, потому что он есть, он доступен, вы можете использовать технологии, которые уже доступны для решения всех вопросов и проблем», — Марио Мерен, главный исполнительный директор Wintershall Holding GmbH.
Поставки российского газа на международные рынки имеют большой потенциал роста
«Для РФ газ будет в ближайшее десятилетие стратегическим ресурсом развития. А на нашу газовую отрасль будет в первую очередь оказывать влияние близость двух самых крупных, самых динамичных рынков — это рынок Европы и рынок Китая. Европейский рынок демонстрирует рост спроса 5%. В Европе есть и другая очень важная для нас тенденция, которая обеспечивает повышение спроса на российский газ, — это снижение собственных объемов добычи. Это значит, что открывается ниша для новых объемов импорта, открывается ниша для объема поставок российского газа на экспорт на европейский рынок», — Алексей Миллер.
«К 2035 году собственная добыча в Европе снизится еще в 2 раза, а дополнительные возможности для поставок газа составят около 200 млрд куб. м. Значительная доля из этих 200 млрд куб. м будет приходиться на российский газ», — Алексей Миллер.
«К 2020 году абсолютно реалистичными представляются цели, которые перед собой ставит Китай, — объем потребления газа 360 млрд куб. м и увеличение его доли в энергобалансе Китая с 7% до 10%. По нашим оценкам, 80–110 млрд куб. м будет приходиться на российский трубопроводный газ», — Алексей Миллер.
«Достаточно газа у России, чтобы поставлять газ в Европу и экспортировать его во многие другие страны. Индия, наверное, могла бы стать одной из целей таких поставок», — Хемант Канория, председатель, управляющий директор Srei Infrastructure Finance Limited.
Геополитические ограничения на поставки газа
«Было бы важным прекратить кампанию против или за какие-то источники газа. Необходимо не обсуждать, хороший газ или плохой газ. Сегодня в Европе складывается впечатление, что газ, который поступает из России, — это плохой газ. А газ, который поступает, например, из США, сжиженный газ, — он хороший. Странная какая-то дискуссия», — Марио Мерен.
«Рынок будет решать, какой газ будет потребляться в Европе. Европа должна подготовить рынок к диверсификации и позволить российскому газу быть поставленным туда», — Райнер Зеле, председатель правления, гендиректор OMV AG; президент Российско-германской внешнеторговой палаты.
Делать ставку на газ как экологически чистое топливо
«Парижское соглашение хочет больше газа, а не меньше, потому что только если будет больше газа, мы сможем достигнуть действительно реального уменьшения по выбросам», — Марио Мерен.
«Нет причин недооценивать тот факт, что газ является эффективным инструментом решения задач охраны окружающей среды», — Хемант Канория.
«Природный газ — это самый лучший источник энергии в будущем. Мудрые европейские политики сегодня готовятся к тому, чтобы отойти от угля. Это огромный потенциал для энергетики Таким образом, мы сможем снизить выбросы углекислого газа в энергетике на 40%. Это великолепная цель», — Райнер Зеле.
«Машины, работающие на КПГ [компримированном природном газе], намного более эффективны по сравнению с бензиновыми. А если посмотреть на выхлопы, то они очень чистые. Да, есть углекислый газ, но частиц там нет, это стопроцентно чистые выхлопы, и на самом деле это намного дешевле», — Марко Альвера, главный исполнительный директор Snam SPA.
Не переоценивать значимость возобновляемых источников энергии для мирового энергобаланса и экологии
«Установка исключительно на возобновляемые источники энергии не работает. А целеполагание на тотальную декарбонизацию мировой экономики — это вообще просто-напросто утопия. Мы должны понимать, что следующие 20 лет роль ископаемых источников останется значительной», — Алексей Миллер.
«Огромные деньги вложены в солнечную и ветровую энергию. Но мы также фиксируем, что в новом ключе, в новом ракурсе возникли вопросы безопасности. И, в частности, речь идет о том, что солнечная и ветровая энергия требуют практически стопроцентного резервирования мощностей по традиционным топливам. Это совершенно новые вызовы в области безопасности энергетики. Эти модели являются не очень экономически эффективными, а может, даже совсем экономически неэффективными», — Алексей Миллер.
«Вы не улучшаете климат, если вы занимаетесь только возобновляемыми источниками энергии. Вы должны избавиться от угля, и только тогда у вас получится», — Марио Мерен.
Подробнее – на сайте информационно-аналитической системы Фонда Росконгресс.
Читайте также
Европейский бизнес приспосабливается к новым реалиям
В Москве состоялась встреча советника Президента России Антона Кобякова с генеральным директором Ассоциации европейского бизнеса (АЕБ) Тадзио Шиллингом.
В Москве обсудили продвижение потенциала Республики Калмыкии для развития региона
В Москве состоялась встреча советника Президента Российской Федерации Антона Кобякова и главы Республики Калмыкии Бату Хасикова, посвященная реализации ряда ключевых проектов и программ, призванных создать долгосрочную основу структурного развития экономики Республики Калмыкии и Прикаспийского региона.
Первая регата выдающихся людей парусного спорта состоится в рамках ПМЭФ-2024
Регата имени Председателя Президиума, Первого Вице-президента Всероссийской Федерации Парусного спорта Игоря Викторовича Ченцова включена в спортивную программу Петербургского международного экономического форума и пройдет с 30 мая по 2 июня 2024 года.
Энергетика будущего и СПГ-бункеровка
Чем более труднодоступными становятся углеводороды и чем более очевидной исчерпаемость их запасов, тем более активно человечество думает над тем, как использовать их более экономно и где искать альтернативу.
Доля возобновляемых источников энергии к 2040 г. вырастет с 15 до 23% к 2040 г. Уже сегодня, по оценке А. Текслера, инвестиции в ВИЭ в России составили 1 трлн руб.
ВИЭ как абсолютная замена нефти и газу – дело далекого будущего. Проблемы их использования не менее велики, чем преимущества, которые дают возобновляемые источники энергии.
Так, чтобы перейти на использование энергии солнца и конвертировать ее, например, в электричество, надо нагревать воду, которая, превращаясь в пар, вращает динамо-машину. Но при этом тратятся ресурсы, которые по идее и должны экономиться.
Использование атомной энергии тоже скрывает подводные камни. И первый – радиоактивные отходы. Со временем эта проблема была решена посредством замены в технологическом процессе воды натрием, в результате чего появилась возможность использовать весь объем урана. В чем теперь основная проблема? В том, что запасы урана конечны и переход на этот вид энергии может носить только временный характер.
Есть еще термоядерный синтез. Он не образует вредных отходов, но в результате реакции образуется вещество, чья температура способна уничтожить реактор, а вместе с ним и все живое на многие километры вокруг.
Уже не фантастика растительное топливо. Так, например, для его производства можно использовать водоросли. Но, чтобы получить необходимое количество таких водорослей, надо засадить ими площади, которыми не располагает сегодня ни одна страна.
Конечно, еще есть энергия ветра, приливов, даже энергию человека можно использовать для обеспечения его нужд, если навесить на него датчики, энергия которых будет поддерживать эти самые датчики, а заодно, например, гаджеты.
Все эти идеи обязательно найдут свое воплощение. И если у кого-то возникают сомнения, то мы напомним о том, что многие вещи, казавшиеся фантастичными еще 50 лет назад, сегодня обрели реальные черты. Можно вспомнить, «Полдень 22 век» (1959 г.), где Стругацкие направляют своих героев за информацией в Информарий. Сегодня мы знаем его как Интернет.
Возвращаясь к энергетике и энергоносителям будущего, стоит сказать, что большинству из описанных проектов еще предстоит дождаться своего часа. Но проблемы, возникающие с получением традиционных источников, продолжают накапливаться. А значит, остается искать новые сферы применения уже известным ресурсам.
Одна из таких сфер – использование СПГ как бункерного топлива.
Запасы природного газа огромны, в России сосредоточено до 23% от мировых запасов, а топливо на его основе можно считать одним из наиболее экологичных.
В последнее время значительно ужесточились требования к судовому топливу, в обозримой перспективе это приведет к полному отказу от мазута. Второй фактор перехода на сжиженный газ – подешевевшая нефть и налоговый маневр. Стоимость топлива сделала невыгодной бункеровку в российских портах.
Из всех возможных альтернатив наиболее реально использование СПГ. Но и здесь есть одно «но», которое заключается в банальном отсутствии самих судов на сжиженном газе и в не менее банальном отсутствии соответствующей инфраструктуры. При этом проблема выглядит замкнутым кругом: суда на СПГ не появляются, потому что нет инфраструктуры, а инфраструктуры нет потому, что нет достаточного спроса на СПГ.
С самим СПГ тоже есть некоторые проблемы. Использование сжиженного газа уменьшает грузовместимость судна, т.к. резервуар для его хранения занимает в 7 раз больше места.
В развитии СПГ как бункерного топлива не обошлось без традиционной для России проблемы отсутствия технологий. Справедливости ради, стоит оговориться, что и среди мировых компаний технологии для многотоннажного сжижения газа – штучный товар.
В России пока работает только один завод СПГ – Сахалин-2, на днях НОВАТЭК обещает запустить Ямал СПГ. Технологии для этих заводов были куплены за рубежом. Тем не менее в России есть всё, чтобы начать использовать сжиженный газ в качестве топлива. В частности, разработан проект государственной программы «Расширение использования природного газа в качестве моторного топлива на транспорте и техникой специального назначения». Пилотными регионами по созданию бункеровочной инфраструктуры станет регион Балтийского моря. Помимо этого Газпром газомоторное топливо реализует программу строительства комплекса по производству СПГ в Татарстане.
Освоившись с производством внутри страны можно выходить на мировые рынки, пока они относительно свободны. Что, очевидно, ненадолго. Как говорил Д. Рид в знаменитых «10 дней, которые потрясли мир»: «Поспешим, друзья мои, закончить революцию: кто делает революцию слишком долго, тот не пользуется ее плодами».
Статья «Энергетика будущего и СПГ-бункеровка» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№11, Ноябрь 2017)
Водород — основа энергетики будущего?
Водороду, получаемому с помощью возобновляемых источников энергии, прочат большое будущее в качестве топлива, альтернативного ископаемым видам. «Зеленая мечта» о водороде, заменяющем дизельное горючее на транспорте, уголь — в металлургии и природный газ — в отоплении, породила настоящий бум исследований. Он длится несколько лет и затронул практически все развитые страны. Не пора ли взглянуть на его результаты?
Мировое производство водорода добавляет к выбросам двуокиси углерода всего 830 тонн в год. Эта цифра так мала, что, когда в марте этого года Квинслендский технологический университет отправил на экспорт в Японию небольшую партию водорода, произведенного на энергии Солнца, это событие прошло почти незамеченным.
И напрасно: водород сегодня рассматривают как топливо, альтернативное ископаемым источникам, то есть способ построить безуглеродную экономику. Особенно актуален этот выбор для промышленных стран, небогатых источниками энергии, импортирующих топливо и планирующих «позеленеть». Вы подумали о Японии и Южной Корее? Правильно подумали. В частности, потому, что в Японии имеется долгосрочный план разработки и развертывания водородной энергетики.
Правительство Японии предъявило публике этот план еще в 2017 году. Одно из его направлений предусматривало производство водорода из бурого угля в питаемых солнечной энергией термохимических реакторах, которые можно построить в самом солнечном регионе мира — в Австралии.
Это было два года назад, а в марте 2019 года группа исследователей из японского нефтяного конгломерата JXTG произвела «зеленый» водород в государственном исследовательском центре Redlands, к югу от Брисбена, на заводе солнечных батарей QUT, оснащенном массивами фотовольтаических батарей и концентраторов. Водород получали, добавляя воду и кислоту к толуолу. В качестве источника энергии для процесса электрохимического преобразования использовалась, разумеется, энергия Солнца, полученная из солнечных концентраторов. Толуол превратили в метилциклогексан (MCH), который можно перевозить обычными автоцистернами, танкерами или перегонять по трубопроводам.
В пункте назначения из MCH извлекут водород, а оставшийся толуол можно использовать в транспортном цикле повторно. Таким образом, на лабораторном уровне была решена проблема не только производства водорода, но и его транспортировки.
Солнце и ветер Австралии — на экспорт
В начале октября пришла новость: консорциум японских компаний, возглавляемый Kawasaki Heavy Industries, при содействии японского правительства (и в сотрудничестве с австралийскими AGL Energy и Shell) создает Hydrogen Energy Supply Chain (HESC) — цепочку поставок водородной энергии. В консорциум вошли такие компании, как Marubeni, Iwatani и J-Power. Вместе они вложили в эксперимент, который правильнее назвать опытным производством водорода, $ 350 млн. Правительства Австралии и южного австралийского штата Виктория подписали с японцами соглашение о запуске процесса, который начнется с производства водорода на старой электростанции в богатой углем долине Латроб. Полученный газ охладят до -253 °C и отправят в Японию до конца 2019 года. Для транспортировки сжиженного водорода построят специальное судно.
В рамках HESC водород будут производить из синтетического газа, получаемого в процессе газификации бурого угля (как предполагается, с полным окислением углерода). Для обеспечения экологических стандартов будут применяться технологии улавливания и хранения углерода (проще говоря, углерод, то есть графит, будут закапывать). Предусматривается и создание танкера для транспортировки жидкого водорода. Проект нацелен на коммерческий запуск к 2030 году. Планируемый объем опытного производства водорода пока невелик — всего 0,25 тонны в сутки.
Союз Австралии и Японии в этом смысле логичен, так как Австралия экспортирует в Японию много угля и СПГ. Логистика экспорта четко отработана, как и все, связанное с транспортировкой энергетических грузов.
Однако HESC — не единственный план производства «зеленого» водорода в Австралии. Французская Neoen SA собирается создать в штате Виктория производство водорода методом электролиза. Энергию для него обеспечат солнечные и ветровые установки общей мощностью 300 МВт плюс накопитель емкостью 400 МВт/ч. Электролизер — пока малой мощности — уже строится при сотрудничестве с Siemens и Hyundai. А в перспективе мощность установки достигнет 20−25 тонн водорода в сутки.
Сегодня 30 компаний работают над водородными проектами в Австралии, точно зная, что у них есть будущее. Финансирует эти проекты по разработке «чистых» водородных технологий Clean Energy Finance Corporation, для создания которой австралийские лейбористы выделили $ 1 млрд. В частности, австралийские исследователи активно разрабатывают новые способы газификации углей и даже новые методы расщепления воды. Ученые австралийского государственного Объединения научных и прикладных исследований (CSIRO), например, показали двухэтапный процесс разложения воды на кислород и водород в присутствии катализатора — двуокиси церия, нагретой до 1400 °C с помощью солнечных концентраторов. При этом двуокись CeO2 превращается в оксид CeO, в присутствии которого расщепление воды проходит при 800 °C. Этот процесс существенно дешевле аналогов, в которых не принимает участия солнечная энергия.
Как возить водород?
Тридцать лет попыток построить водородную экономику не принесли результатов, так как этот газ требует новой инфраструктуры для транспортировки и хранения. Смеси водорода с кислородом и воздухом взрывоопасны. Люди, пользующиеся работающим на водороде общественным транспортом и водородными автомобилями, должны обладать крепкими нервами и определенной долей фатализма.
Идеологам «водородного будущего» известно, что транспортировка водорода связана со множеством проблем с точки зрения стоимости, энергоэффективности, чистоты и минимизации утечек. Их предлагают решать отказом от транспортировки чистого водорода.
Вернемся к упомянутой в начале статьи пробной партии водорода, отправленного из Австралии на экспорт. Идею транспортировки и хранения водорода в составе менее опасного «накопителя» развили исследователи из австралийского CSIRO. В качестве носителя они предложили нитрит водорода, то есть аммиак — NH3.
При чем тут аммиак? При том, что он состоит из одного атома азота и трех атомов водорода, а его энергетическая плотность почти вдвое выше, чем у жидкого водорода — его основного конкурента в качестве альтернативного «зеленого» топлива. Жидкий аммиак содержит 17~18% водорода по массе. К тому же аммиак легче перевозить и распределять. Его можно хранить, отправлять, сжижать и преобразовывать обратно в водород и азот. Главное же преимущество аммиака как носителя водорода на экспорт заключается в том, что это вещество уже широко используется во всем мире, и бóльшая часть инфраструктуры существует.
Чтобы выделить водород из аммиака, достаточно прибегнуть к процессу электролиза, энергию для которого обеспечит любой возобновляемый источник энергии. К примеру, можно обратиться в компанию группы Siemens, купить мультимегаваттный электролизер и разместить его на солнечной ферме.
Это не единственный способ получить водород из аммиака. Несколько лет назад за идею взялся Дуглас Макфарлейн из мельбурнского университета Монаш. Он разработал устройство, которое превращает возобновляемую электроэнергию в аммиак. Топливные элементы обычно используют энергию, запасенную в химических связях, для производства электроэнергии. Но устройство Макфарлейна работает в обратном режиме, то есть потребляет азот, воду и электричество, а производит газообразный аммиак. Утверждается, что по сравнению с процессами, используемыми по всему миру для производства аммиака, процесс Макфарлейна более эффективен и экологически чист.
Исследования водорода как будущего энергетики множатся. Ученые CSIRO нашли способ извлечения водорода из аммиака с помощью фильтра — металлической мембраны. В перспективе это может привести к тому, что новая водородная индустрия будет успешно конкурировать с рынком сжиженного природного газа. Аммиак позволяет экспортировать водород по всему миру — разумеется, морем, где последствия возможных аварий минимальны. Токсичное вещество, которое прежде шло лишь на производство удобрений и на нефтеперегонные заводы, стало ключевым фактором экспорта возобновляемых источников энергии!
В австралийском Квинсленде официальные лица обсуждают вопрос создания терминала экспорта аммиака в портовом городе Гладстон, который уже стал центром доставки сжиженного природного газа в Азию. Этому примеру последовал штат Южная Австралия, объявивший в феврале о планах строительства аммиачного завода стоимостью 180 млн австралийских долларов — опять-таки на основе электролизеров, работающих на ВИЭ. Планируемый к открытию в 2020 году завод станет региональным источником удобрений и жидкого аммиака.
Совсем недавно пришла новость: Австралийское агентство по ВИЭ (ARENA) финансово поддержало исследование по строительству совместным предприятием Incitec и Wesfarmers Ltd — Queensland Nitrates — «зеленого» завода для производства аммиака и водорода с использованием энергии ветра, Солнца и накопленной энергии от объектов Neoen SA. Поддержку получил и завод по производству «зеленого» аммиака Incitec Pivot в Моранбе штата Квинсленд. На обоих участках природный газ служит сырьем для производства водорода, и тот в свою очередь применяется для производства аммиака. Далее из аммиака производят нитрат аммония для горнодобывающей промышленности.
Еще один сигнал в пользу союза водорода с аммиаком: в прошлом году международный консорциум объявил о планах строительства в штате Западная Австралия комбинированной ветро-солнечной электростанции стоимостью $ 10 млрд, известной как Азиатский центр возобновляемой энергии. Хотя большая часть производимой на станции электроэнергии будет уходить по подводному кабелю в Индонезию, часть этой энергии может быть использована при производстве аммиака для экспорта водорода на большие расстояния.
Все это означает, что возобновляемую энергию Солнца и ветра можно экспортировать точно так же, как ископаемое топливо. Да и в любом регионе мира, где затраты на возобновляемую электроэнергию составляют $ 30/МВт∙ч или меньше, солнечный и ветровой электролиз будет конкурентоспособен в сравнении с производством аммиака на основе природного газа, который выделяет 1,7 тонны CO2 на тонну и стоит от $ 200 до $ 600 за тонну, считает Международное энергетическое агентство.
Ценовой паритет водородного топлива с ископаемым, по-видимому, будет достигнут уже в ближайшие годы. Инфраструктура для перевозки и хранения практически есть, она требует минимальной достройки и приспособления.
Вскочить в уходящий поезд
Каждый год мир потребляет 55 млн тонн водорода. Вследствие выраженного намерения мощных экономик Японии и Южной Кореи — а может быть, и других стран — отказаться от углеродного топлива эта цифра, по-видимому, вскоре резко вырастет. Рост потребления водорода, по прогнозам Международного энергетического агентства, к 2030 году составит 8 млн тонн, а к 2040 году потребление этого газа достигнет 90 млн тонн. Исследования по водороду ведутся практически в каждой развитой стране. Всем хочется быть первыми пассажирами поезда в будущее, в следующий технологический уклад.
На австралийской «даровой» солнечной энергии свет клином не сошелся, считают в Европе. Ожидается, что европейский спрос на энергию в 2050 году составит около 10 000 ТВт∙ч. Это сопоставимо с цифрами доклада семи ведущих европейских газотранспортных компаний (Enagás, Fluxys, Gasunie, GRTgaz, Open Grid Europe, Snam и Teréga)»Газ для климата 2019″, в котором утверждается: потребуется около 2 900 ТВт∙ч «зеленого» водорода в дополнение к сочетанию «голубого» водорода (с использованием процесса улавливания и хранения углерода, CCS) и импорта «зеленого» водорода. К такому же мнению пришли видные ученые Фрэнк Воутерс и Ад ван Вийк, недавно опубликовавшие статью в Energy Post.
Германия ожидаемо рвется в мировые лидеры водородных технологий и намерена ежегодно инвестировать € 100 млн в исследования водородных технологий. «Сейчас мы начинаем следующий этап энергетического перехода», — заявил федеральный министр экономики Питер Альтмайер (ХДС) и сообщил, что федеральное правительство планирует принять решение о «водородной стратегии» к концу года.
Однако рациональные немцы прекрасно видят, что до эффективного использования водорода еще далеко, при электролизе теряется почти треть энергии, а при дополнительном преобразовании в метан или другое топливо — половина. В немецком Институте Фраунхофера по ветроэнергетическим системам считают, что ВИЭ никоим образом не могут удовлетворить высокий спрос страны на электроэнергию и что водород придется импортировать, как ныне — природный газ.
В Нидерландах уже несколько лет газифицируют биомассу, получая на выходе синтетический газ (смесь водорода, СО2 и СО). Газ этот идет на производство азотной кислоты, метанола, этилена, пропилена и других веществ, нужных «большой химии» и способных потеснить нефть и природный газ как сырье для химической промышленности (осталось лишь приблизить стоимость синтетического газа к стоимости природного).
Скромный (зато реалистичный) национальный план по производству «зеленого» водорода есть и у Франции. Здесь планируют производить из ВИЭ к 2023 году 10% «зеленого» водорода. Этот метод якобы позволит снизить стоимость продукта на две трети от текущей средней цены.
Даже в Норвегии пытаются преобразовать энергию ветра региона Финнмарк в водород, чтобы поставлять его на Шпицберген в качестве топлива для местной теплоэлектростанции (старая, угольная, уже закрыта).
В водородную гонку включилась и Британия: консорциум компаний под руководством EDF Energy планирует построить близ АЭС «Хейшем» завод по производству водорода. Цель проекта Hydrogen to Heysham (H2H) — проверить потенциал использования электролизеров, подключенных к АЭС «Хейшем». Как и у каждой британской атомной станции, у АЭС «Хейшем» есть вода, водоподготовка и железная дорога. Проект H2H предусматривает добавление к этим компонентам электролизера и устройства сжижения газа (или газов, поскольку на «побочный продукт» — кислород — тоже имеется спрос). Авторы проекта полагают, что энергия атомной станции сделает производство более рентабельным, чем возобновляемая энергия. Технико-экономическое обоснование вскоре будет готово, а затем, в 2020 году, наступит второй этап проекта — двухлетнее строительство демонстрационной установки. Если опытное производство покажет экономическую жизнеспособность, промышленное производство водорода развернут не позднее 2030 года. Преимуществом проекта H2H считается то, что электролиз воды с помощью энергии атома не будет оставлять «углеродного следа».
В принципе, производство водорода можно наладить при всех восьми атомных электростанциях Великобритании, но графство Ланкастер, население и бизнес-сообщество которого желает отказаться от ископаемого топлива, первым вскочило в отправляющийся поезд вместе с Университетом Ланкастер, энергокомпанией Heysham Power Stations, исследовательской командой EDF Energy R&D, компанией Atkins, Европейским институтом энергетических исследований и Hynamics, подразделением EDF Group по водороду. Британская Комиссия по климатическим изменениям считает, что к 2050 году производство водорода должно обеспечить топливом газовые электростанции страны.
Тем временем в британском Лидсе энергетическая компания Northern Gas Networks готовит пилотный проект H21. Он похож на эксперимент в германском городке Гентхин, где к природному газу в некоторых районах примешивают более 10% водорода. Однако британский проект масштабнее — он предусматривает полный перевод отопления крупного города с природного газа на водород, который получат электролизом воды на энергии морских ветропарков.
«Русгидро» и Kawasaki Heavy Industries вернулись было к обсуждаемому с 2013 года промышленному производству сжиженного водорода в Магаданской области, на дешевой электроэнергии гидроэлектростанций. Однако с мая 2018 года вестей об этом проекте нет. Прорывов пока не видно, и все же публикации о новых, «зеленых» методах производства водорода появляются чуть ли не ежемесячно. Правда, они по большей части носят характер рекламы, как, например, июльское сообщение японской Eneco Holdings Inc. о способе производить огромные объемы газа с использованием очень малых количеств электроэнергии — разумеется, без выделения углекислого газа. Для этого воду, обогащенную ионами водорода, подвергают электролизу в присутствии некоего неназванного катализатора, который, по словам исследователей Eneco Holdings, производится из отходов. Скептики, правда, скажут, что проекты превращения чистой энергии воды, Солнца и атома в «еще более чистый» водород — взрывоопасный, дорогой и требующий сложных устройств хранения ввиду его чрезвычайной текучести — это «масло масленое». Но сейчас в ходу аргумент «выгод экспорта чистой энергии», и, пока у водородных проектов есть финансирование, никто не станет отказываться от водородного журавля в небе.
Сказанное выше можно резюмировать: на наших глазах зарождается отрасль производства водорода, объем которой, по мнению оптимистичных экспертов Forbes, в 2050 году составит $ 2 трлн. Пессимисты, правда, считают, что этот водородный проект развивают в порядке контрцикличной экономической политики, то есть для противодействия рецессии. А осторожные консалтинговые компании предостерегают от завышенных ожиданий и ошибочных инвестиций. Но в атмосфере развивающейся на международном уровне «зеленой» истерии их голоса почти не слышны.
В любом случае, для создания компонентов новой отрасли нужны новые инженерные решения. Их уже сейчас изобретают по всему миру — не только в Японии, но и в Германии, и в Австралии, и в Швейцарии, и в Китае… во всех странах, чьи ученые и корпорации спешат запрыгнуть в отправляющийся поезд новой индустрии.