Спг как топливо для морских судов
Обновлено: 15.05.2024
ФОТО Льва ФЕДОСЕЕВА/ТАСС
Противогаз для Роттердама
- Андрей Борисович, как развивалось СПГ-судостроение в мире?
Не могу сказать, что оно получило большое развитие: рынок СПГ-бункеровки, то есть заправки, только формируется. А морских газотопливных судов (ГТС) разного типа насчитывается в мире около полутора сотен. Половину этих судов, если не больше, эксплуатирует Норвегия. Но динамика все же заметная: эксперты прогнозируют, что к 2030 г. число судов на СПГ вырастет более чем на порядок и достигнет 3,7 тыс. единиц.
Что заставляет переходить на газ? Ужесточились требования Международной морской конвенции к выбросам загрязняющих веществ в атмосферу (оксиды серы, азота и др.). Судовладельцы вынуждены с этим считаться, чтобы не выплачивать колоссальные штрафы. Российские - тоже. Но, даже если установить на судне дополнительно сажеуловители, фильтры, скрубберы и другое оборудование для очистки отходящих газов, полностью решить проблему не удастся. Газ в этом смысле куда предпочтительнее.
- Это действительно серьезная экологическая угроза?
- Как сказать. Одни исследователи ничего страшного тут не видят, другие (в регионах с растущим трафиком) бьют во все колокола. Например, порт Роттердам, куда ежесуточно заходят сотни судов, такую нагрузку явственно ощущает. С другой стороны, есть экономические риски, и немалые, которые тоже необходимо учитывать.
Предполагается, что стоимость газового топлива со временем будет снижаться по сравнению с обессерненным дизельным. Особенно это важно для стран, которые его производят. Оно и сегодня дешевле. Но, чтобы переоборудовать судно, нужны серьезные средства: газотопливный двигатель сложнее и дороже обычного.
Но установить такой двигатель мало, нужно еще обеспечить работу топливной системы (в соответствии с более жесткими требованиями), смонтировать емкости для СПГ-топлива. Газ хранится обычно при крайне низкой температуре и небольшом давлении в криогенных танках (реже в сжатом виде в баллонах). К тому же при прочих равных условиях они занимают вдвое больше места, чем емкости с дизтопливом. А кому охота терять полезную площадь?
Поэтому мало кто рвется переоборудовать флот, и стоимость нового морского СПГ-транспорта довольно высока. Как правило, небольшие такие суда заправляются у причала с автотрейлеров, а остальные, заходя в крупные порты, получают топливо с терминала или судна-бункеровщика. Но в целом инфраструктура для бункеровки еще мало развита, а в России ее попросту нет.
- И все же такие суда появляются. Почему?
С другой стороны, компании, производящие СПГ-топливо, стремятся его удешевить и приблизить к потребителю. Им важно выстроить транспортно-логистическую схему, при которой суда, двигаясь по заданным линиям, как правило, на коротких маршрутах, могли бы заправляться достаточно быстро. Опыт Норвегии и Финляндии в этом отношении особенно показателен.
Так, в ряде стран правительство стимулирует строительство газотопливных судов и бункеровочных объектов, предусматривая выгодные условия кредитования, вводя налоговые льготы и преференции и тем самым подталкивая потребителей к решительным шагам. Иначе подобные проекты на современном этапе малоподъемны или вовсе несостоятельны.
- Крупные заводы на Ямале и Сахалине строились с расчетом на экспортные поставки?
Захотим, так сможем
- Неужели петербуржцы не могут освоить СПГ-судостроение?
- Поверьте, технически это не самые трудные проекты, хотя они требуют высокой культуры производства. Россия строит атомные ледоколы, а они гораздо сложнее. Дело в другом: петербургские верфи ориентированы больше на военные заказы, они готовы обновлять рыбопромысловый флот, сооружать ледокольные суда и плавучие энергостанции.
Но корейцы обещали выполнить серию в сжатые сроки и предложили, видимо, более выгодные ценовые условия, они ведь этим уже занимались, что и стало решающим фактором.
- Как давно лично вы занимаетесь этой тематикой?
- К исследованиям, связанным с СПГ-бункеровкой, Крыловский центр приступил в 2012-м, когда стало понятно, что нормативно-экологические ограничения на вредные выбросы с судов будут введены. Поначалу мы вели эти работы по собственной инициативе, а в 2013 - 2014 гг. осуществили по госконтракту концептуальный проект небольшого бункеровщика вместимостью около 3 тыс. кубометров и представили его на международных выставках.
Тогда же специалисты центра подготовили несколько проектных проработок самоходных и буксируемых СПГ-бункеровщиков и провели на своей экспериментальной базе модельные испытания. Учитывая, что такие суда на первых порах, когда рынок бункеровки не сформирован, могут быть не очень востребованы, а простаивать они не должны, мы предлагали также концепцию баржи со съемными грузовыми модулями. Словом, рассматривали разные варианты, нарабатывая опыт и компетенции, и готовы были приступить к дальнейшим шагам, как только рынок созреет.
- Но вы же не изобретали велосипед: может, лучше опереться на мировой опыт?
- Это кажется, что мир настолько открыт. Никто готовые технологии на блюдечке не преподнесет, а стоят они дорого. Кроме того, возникало много вопросов, которые требовалось решать с нуля, они выходили за рамки судостроения: подготовка береговых и морских специалистов (обучать их взялся профильный вуз, где готовят моряков и речников), импортозамещение, создание береговой инфраструктуры.
- Минпромторг РФ инициировал ведомственный проект по созданию российских газотопливных судов, способный заинтересовать судовладельцев. Вашему центру поручили выполнить на бюджетные средства три темы НИОКР. Расскажите об этом подробнее.
Предполагалось, что в дальнейшем модернизированное НИС будет использоваться для подготовки экипажей СПГ-судов и стажировки курсантов Санкт-Петербургского государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова.
Заколдованный круг
- В чем преимущества газотранспортных систем?
- В труднодоступных районах России, особенно там, где добывается природный газ, можно использовать такие плавучие источники электроэнергии, чтобы обеспечивать потребности отдельных поселков, промышленных баз или вести обустройство месторождений. Таких отдаленных, но значимых точек немало в районе Обской губы, у побережья Охотского моря, в других арктических и дальневосточных регионах.
- Мы говорим о морских объектах, а как же реки?
- Если трамвайчики, плавающие по каналам и рекам Петербурга, адаптировать под СПГ-топливо, для пассажиров, боюсь, останется мало места. Но переоборудовать транспортные и круизные речные суда имеет смысл. В Европе, например, такие теплоходы курсируют по рекам Рейн, Майн и Дунай, и по всему этому пути действуют небольшие СПГ-заводы, терминалы и бункеровщики.
Почему бы не сделать это на Неве и главных речных системах России, формирующих могучий воднотранспортный коридор? Только без господдержки на начальном этапе, я повторю, не обойтись. Пока же мы движемся в некоем заколдованном круге. Судовладельцы не покупают дорогие газотопливные суда, а топливные компании не спешат вкладывать средства в бункерный флот и инфраструктуру. При этом на тех и других с надеждой смотрят производители СПГ.
Вопрос целесообразности применения СПГ в морском и речном транспорте коренным образом связан с экономикой его топливо-обеспечения. За последнее время объем перевозок водным транспортом в России значительно сократился, что связано в основном с удорожанием дизельного топлива и, как следствие, с увеличением эксплуатационных расходов. Исследования, выполненные в системе Речфлота в конце 1980-х гг., показали, что применение СПГ может обеспечить его конкурентоспособность.
Что же касается создания (или перевода) морских судов на СПГ , то зарубежный опыт показал, что это может оказаться эффективным при организации крупнотоннажного производства СПГ, которое в России может базироваться на Ямало-Ненецком месторождении, на Сахалине. Танкеры для провозки СПГ с этих месторождений необходимо проектировать с двигательными установками, работающими на газифицированном СПГ, в том числе испарившемся в процессе транспортировки из емкостей хранилища. По имеющимся данным, стоимость емкостей на танкере составляет до 40 % стоимости крупного завода по сжижению природного газа, стоимость танкера вместимостью 60тыс. т СПГ (без стоимости емкостей для его хранения) — более 200 млн долл..
Подробный анализ экономических показателей применения газового топлива в речном и морском флоте выявил ряд принципиальных положений, однако следует учитывать конкретные условия, время и место действия:
С учетом всех этих факторов, экономические расчеты, проводившиеся в разное время независимыми исследователями, неизменно показывают существенную экономию средств за счет применения газового топлива совместно с вентиляторами канальными ГВП. На сегодня такие двигатели созданы или разрабатываются крупнейшими фирмами, специализирующимися на судовом двигателестроении.
Речной флот является потребителем топлива с резко выраженной неравномерностью запасов на заправку: топливо необходимо только в период положительных температур. Это обстоятельство с учетом особенностей газопотребления других отраслей хозяйства в течение года дает возможность эффективно использовать мощности системы снабжения топливом, высвобождающиеся в весенне-летне-осенние месяцы в связи с сезонным падением спроса на газ.
В связи с этим обеспечение речного флота газовыми видами моторного топлива целесообразно рассматривать совместно с обеспечением потребностей транспорта, коммунально-бытового и промышленного секторов экономики.
Потенциальные возможности заправки СПГ судов речного флота имеются практически во всех пароходствах. По данным Речфло-та, при наличии финансирования количество замещаемого газом топлива при перевозках грузов речным флотом к 2010 г. может превысить 1 млн т/г..
Предлагается в первую очередь реализовать газоснабжение судов, перевозящих сухие грузы, основной объем которых составляют строительные материалы (Московское, Волжское, Камское, Иртышское пароходства), каменный уголь и лесные грузы (Ленское и Беломоро-Онежское пароходства), со средней дальностью перевозок менее 200 км (за исключением Волжского пароходства, где средняя дальность 330 км).
Для обеспечения перевозок основной массы строительных грузов и автономности плавания на 250…270 км суда с мощностью двигателя 450 л. с. должны быть оборудованы емкостью для СПГ объемом порядка 3 м3. Этот объем может быть увеличен до 10… 15 м3, что обеспечит автономность плавания до 800…850 км. Размещение на судах емкостей такого объема представляется вполне реальным.
Указанный объем емкостей для СПГ обеспечит перевозку около 50 % всей массы сухих грузов при условии не более одной заправки на круговой рейс; перевозку почти всех грузов при условии не более двух заправок за рейс (до 1700 км) и практически всех сухих грузов
при условии не более трех заправок за рейс (до 2500 км). Следует отметить, что подавляющее количество сухих грузов перевозится на расстояния менее 2000 км, при этом средняя дальность перевозок превышает 400 км только по Ленскому (720 км) и Беломоро-Онежскому (1100 км) пароходствам.
Тем самым выбранные объемы хранилищ на судах могут рассматриваться как удовлетворяющие практически все потребности при перевозке сухих грузов и при этом обеспечивающие рентабельность замещения традиционного топлива газом в системе речфлота. На других судах (грузоподъемностью 100…5000т и более) объемы хранилищ СПГ будут выбираться в соответствии с условиями их заправки.
Если предположить, что газообеспечение на базе СПГ коммунально-бытового и промышленного секторов сельского хозяйства получит достаточно широкое распространение, а также будут реализованы соответствующие программы в авиации, железнодорожном транспорте и резервировании газоснабжения, то создание системы газообеспечения речного флота не потребует существенных капиталовложений.
Заправка судов СПГ может быть осуществлена непосредственно от автомобильных или железнодорожных цистерн типа 15-147У, от береговых или плавучих установок производства и хранения СПГ, а также от плавучих бункеровщиков (плавучих хранилищ СПГ).
По мере увеличения количества судов-газовозов может оказаться целесообразной организация в системе речного флота собственных газозаправочных подразделений и специализированных установок для производства СПГ. Очевидно, что внедрение СПГ в речной флот необходимо начинать с одного региона, с тем чтобы полученный опыт распространить на другие.
В 1994 г. в КБОМ им. В.П. Бармина были разработаны технические предложения по созданию криогенного технологического оборудования для обеспечения и заправки СПГ речных судов местного и рейсового флота Московского региона.
- в процессе навигации по маршрутам Кимры — Северный речной порт, Южный речной порт — Коломна задействованы 45 теплоходов;
- среднемесячный расход СПГ на каждый теплоход не более 23,3 т;
- запас СПГ в бортовой топливной системе должен обеспечивать работу двух дизелей 6ЧНСП 18/22 в течение 8 сут автономного плавания, что составляет не более 13,5 т;
- заправка теплоходов в начале навигации должна обеспечиваться в течение 10 сут;
- продолжительность навигации с 15 апреля до 15 ноября.
Было принято, что в момент первоначальной заправки теплоходов они должны находиться в районе базирования основного хранилища СПГ.
Необходимое количество СПГ, определенное исходя из условия обеспечения заправки всех действующих теплоходов и двух плавбаз к началу навигации, — 1210,5 т (2815 м3). Объем берегового хранилища был принят равным 3000 м3.
Дальнейший расход СПГ в процессе навигации определялся из условия среднемесячного расхода при эксплуатации 45 теплоходов и был равен 1048,5 т. Исходя из этого, среднемесячная производительность производства СПГ 1440 т/месяц с соответствующим пополнением стационарных береговых хранилищ.
Для обеспечения СПГ заданного количества судов речного флота Московского региона были рассмотрены два варианта схемы снабжения.
Вариант 1. В качестве производителя СПГ выступил Московский газоперерабатывающий завод (пос. Развилка Московской области), СПГ находился в береговом хранилище объемом 3000 м3, расположенном в районе Южного порта, и на двух заправочных плавбазах, каждую из которых предполагалось использовать на южном и северном участках маршрута теплоходов.
Вариант 2. Производство СПГ осуществлялось на вновь разработанных модульных установках сжижения, смонтированных на ГРС в г. Коломне и Дубне, откуда СПГ поступал в береговые хранилища (в Коломне объемом 3000 м3, в Дубне объемом 1000 м3), с условием возможности заправки из них как теплоходов, так и двух заправочных плавбаз, каждую из которых, как и в первом варианте, предлагалось использовать на южном и северном участках маршрута теплоходов.
В обоих вариантах для доставки СПГ от производства до берегового хранилища использовались автомобильные транспортировщики.
В принципе для снабжения СПГ флота могут быть использованы и установки, созданные для авиации, автотранспорта и других отраслей хозяйства в Москве и Московской области.
Анализ состояния ГРС в Московской области показал, что для размещения установки по производству СПГ производительностью 1000 кг/ч может быть использована ГРС в г. Коломне с давлением на входе 42…45 атм и с давлением на выходе батм, с минимальным расходом 24 нм3/ч, которая обеспечит получение СПГ как в летний, так и в зимний период.
На северном участке движения теплоходов аналогичная установка может быть размещена в районе г. Дубна. Однако она сможет обеспечить выдачу СПГ только в летний период, так как в зимний период давление в сети падает до 15 атм, а расход газа — до 6,7 тыс. нм/ч.
Полученный на установках сжижения СПГ заливается в автомобильные транспортировщики и доставляется в места базирования стационарных береговых хранилищ, где сливается в резервуары или в случае необходимости направляется для заправки плавбаз либо непосредственно баков теплоходов.
По мере опорожнения резервуаров заправочных плавбаз и баков теплоходов производится их дозаправка из береговых хранилищ. Заправочные плавбазы обеспечивают заправку теплоходов по всему маршруту их движения. Для местного и рейдового флота Московского региона оптимальным является создание на базе ГРС двух установок получения СПГ по схеме разомкнутого дроссельного цикла с использованием детандерной ступени предварительного охлаждения с системой очистки и осушки природного газа адсорбционным способом.
Расчет себестоимости СПГ показал высокую эффективность использования СПГ как заменителя нефтяного топлива и экономическую целесообразность его внедрения с окупаемостью в течение трех лет. Обеспечение СПГ речного флота должно осуществляться с учетом специфики региона и парка приписанных к нему судов.
Интерес к двигателям, работающим на газе, в том числе и судовым, стимулируется не только чисто экономическими соображениями, но и ужесточающимися требованиями по токсичности. Известно, что судовые дизели по сравнению с наземными имеют более высокие уровни форсажа по среднеэффективному давлению, а это, как правило, сопряжено с большим уровнем выброса окислов азота. В настояшее время ожидается ужесточение требований к судовым двигателям. В США и европейских странах действует ряд нормативов, токсичность по которым значительно ниже фактически выбрасываемых судами в России. В США предлагают ввести в качестве норматива по окислам азота для главных судовых двигателей, работающих на нефтяных топливах, 7 г/кВт ч. У лучших же образцов зарубежных газовых двигателей выброс окислов азота составляет 2…3 г/кВт-ч.
Доля морского транспорта в общем потреблении топлива составляет около 11% (примерно 10 млн барр./сут.). Но не менее важно, что в нынешней ситуации соревнования между альтернативными видами топлива суда во многом задают тренд в пользу того или иного вида горючего. Значительные объемы потребления оправдывают массовое производство, строительство топливных баз и инфраструктуры в целом, тем самым подсказывая, на какое топливо делать ставку в остальных сегментах рынка.
Капля в море
Компания DNV GL приводит данные о судах, которые вынуждены соблюдать обязательства по сокращению выбросов серы или решили использовать альтернативное топливо в расчете на будущее.
В документе приводится также структура флота, использующего альтернативные источники энергии. Аккумуляторы используют пассажирские и вспомогательные суда, изредка рыболовные. Океанские танкеры и контейнеровозы ориентируются на СПГ, а суда, перевозящие химикаты, могут выбрать и метанол.
Учитывая, что всего в мире насчитывается порядка 95 тыс. торговых судов, 414 судов на СПГ составляют всего лишь 0,4% мирового торгового флота. Так что исход сражения между видами топлив за бункеровку судов до конца не определен.
Мал золотник…
Хотя судов, использующих альтернативное топливо, всего чуть больше тысячи, мировые порты ускоренно строят инфраструктуру для их обслуживания.
Среди жидких топлив в портах, по данным агентства ICIS, представлены: биодизель, аммиак, метанол, LPG, бункеровочное топливо с 3,5% серы, СПГ (расположены по убыванию цены на данный момент).
Пока СПГ и сернистый мазут выигрывают по цене у всех конкурентов, но это не значит, что СПГ останется лидером на долгое время. Недавний трех-четырехкратный взлет цен неизбежно вынудит судовладельцев задуматься: стоит ли делать ставку на газ.
Биотопливо
Основной вид биотоплива — этанол, получаемый из любых растений, содержащих сахара и крахмал. Ставку на этанол как топливо для автомобилей в 70-х годах сделала Бразилия, в которой хорошо растет сахарный тростник, плантациями которого занято 4,5% площади страны. На него приходится почти 50% всего потребления топлива, и автомобили ездят либо на бензине с 20% этанола, либо на чистом этаноле, который заметно дешевле бензина.
У этанола три проблемы — техническая, масштабируемости и этическая.
Обычный бензин можно в любых пропорциях разводить этанолом, но чем больше этанола, тем меньше мощность, потому что у этанола на 34% меньше теплота сгорания. Двигатели для чистого этанола работают почти как бензиновые за счет большей степени сжатия (у этанола октановое число 105).
В мире используются разные смеси бензина с этанолом. В США, например, НПЗ должны добавлять в топливо 10% этанола, за соблюдением чего старательно следят его производители, а нефтяники, в свою очередь, через суды пытаются от этой обязанности уклониться. При такой концентрации топливо можно использовать в обычном бензиновом двигателе.
В Швеции продается топливо Е85 — смесь 85% этанола с бензином.
Второй вопрос – откуда брать столько этанола? Есть оценки, что даже при стопроцентной эффективности процесса переработки сырья в спирт для того, чтобы только США могли перевести с нефти на этанол весь транспорт, нужно 75% сельскохозяйственных земель нашей планеты засеять соответствующими культурами.
На этическую сторону вопроса указывают гуманисты – аморально переводить зерно в топливо, когда столько людей на планете недоедают.
Синтетическое дизельное топливо
Для производства синтетического дизельного топлива в реакторах используют комбинацию водорода и СО (так описывают это авторы доклада). Его можно использовать с обычными двигателями. Для достижения нулевого выброса при использовании производство синтетического дизельного топлива должно сопровождаться захоронением углерода.
Однако технология производства синтетического дизельного топлива все еще находится на стадии исследований, говорится в документе. По мнению авторов, она будет коммерчески доступна только к 2030 году. К тому же при производстве такого топлива требуется много энергии и высокие начальные капитальные затраты.
Водород
Потенциально водород может использоваться как топливо для судов. Авторы утверждают, что значительное снижение затрат на производство водорода с нулевым содержанием углерода ожидается в ближайшие 10–15 лет благодаря развитию глобальной водородной экономики. Однако прямое использование водорода на глубоководных судах — в двигателях внутреннего сгорания, либо в топливных элементах в сочетании с электрическими двигателями — создает проблемы, связанные с его низкой объемной плотностью. Для дальнего рейса для хранения водорода потребуется слишком большой физический объем.
Наземный транспорт сейчас усиленно пытаются перевести на водород, но получается это только в государственном сегменте, когда высокие расходы на инфраструктуру и двигатели ложатся на бюджет.
В Германии, которая может претендовать на звание лидера в Европе по водородным технологиям, в 2020 году на дорогах страны было всего 49 водородных автобусов и один большегрузный грузовик, а также 979 легковых автомобилей (по данным компании H2 Mobility, которая занимается инфраструктурой и производством водородного топлива).
Спрос пока остается минимальным, на 90 действующих станций в сутки приходится в среднем 1,2 заправки. До сих пор нет даже стандарта на давление водородных баллонов — 350, 500 или 700 атмосфер.
Не считая Германии, в Европе всего десять водородных заправочных станций для грузовиков и автобусов — три в Нидерландах и по одной в Шотландии, Бельгии, Франции, Испании, Швейцарии, Италии и Чехии. Да, одно дело рисовать планы и графики, другое — заставить частный бизнес многократно переплачивать за климатическое безумие.
Аммиак
Аммиак, полученный из зеленого или синего водорода, будет иметь более высокую объемную плотность и относительную легкость хранения по сравнению с водородом, и поэтому может представлять собой более легко развертываемый вариант для глубоководных судов. Однако он по-прежнему потребует значительных инвестиций в двигатели, бункеровку и топливную инфраструктуру, будет иметь более низкую объемную плотность, чем мазут, а также потребует новых правил безопасности и обращения с ним для использования в качестве судового топлива из-за его токсичности.
Сегодня стоимость зеленого аммиака примерно в два с половиной раза превышает стоимость обычного HFO, а если сделать поправку на плотность энергии, то зеленый аммиак обойдется примерно в пять раз выше стоимости HFO.
Кроме того, хотя аммиачные двигательные установки находятся в процессе разработки, в настоящее время они не являются коммерчески доступными.
Использование аммиака для наземного транспорта, наверное, можно считать закрытой темой, слишком опасны его утечки, а резкий запах не удастся убрать из-за высокой летучести соединения. Аммиак — вещество для химической промышленности.
Метанол
Метанол, полученный из комбинации водорода и CO или CO2, может быть более легко доступен, чем зеленый или синий аммиак в краткосрочной перспективе, поскольку двойные двигатели на метаноле-HFO уже доступны в продаже. Вполне вероятно, что нормативная база Международной морской организации (ИМО) для использования его на судах в качестве топлива будет стандартизирована и утверждена в начале 2021 года, считают авторы доклада.
Как и биотопливо, метанол выделяет CO2 в процессе сжигания, поэтому в цепочку производства-потребления надо вставлять захват СО2 из атмосферы или поглощение СО2 каким-либо способом. Наиболее очевидный выход — покупка зеленых сертификатов, современных индульгенций на прощение углеродных грехов.
Менее 1% мирового флота работает на альтернативных видах топлива
По данным компании DNV GL на сегодня менее 1% существующего мирового парка судов работает на альтернативных видах топлива, в то время как 10% судов заказываются с альтернативными топливными системами.
В докладе рассматриваются три варианта отношения к декарбонизации:
В сценариях без амбиций по декарбонизации преобладают мазут с очень низким содержанием серы, судовой газойль и СПГ. Но в двух других вариантах к 2050 году различные виды углеродно-нейтрального топлива будут занимать от 60% до 100% доли рынка.
Ископаемый СПГ будет занимать значительную долю рынка до тех пор, пока правила не будут ужесточены в 2030 или 2040 году, считают авторы.
Метанол как топливо для судов и автомобилей
С точки зрения возможной замены нефтепродуктов в направлении движения к декарбонизации все чаще рассматривается метанол, у которого несколько достоинств:
В декабре прошлого года канадская компания Waterfront Shipping Company (WFS) объявила о постройке восьми новых танкеров на метиловом спирте, которые получит в 2021–2023 году. WFS совместно с партнерами еще в 2016 году запустила первые три танкера-химовоза на метаноле, сегодня в ее парке уже 7 таких судов.
Индийская угольная компания Coal India Ltd (CIL) в сентябре объявила международный тендер на участие в создании первого в Индии завода по переработке угля в метанол. На заводе планируется производить около 6,76 млн т метанола в год, который будет использоваться для смешивания с бензином в концентрации до 15%.
В Китае, производящем из угля более половины мирового метанола, он в негазифицированных домах используется для отопления и для кухонных плит, В 2020 году в Китае на каждый из этих сегментов уйдет около 4 млн тонн метанола.
Суммарно на все топливные сегменты приходится 17% от 85 млн т/г глобального производства метанола.
На сегодня, после падения цен на нефть и взлета цен на метанол, он как топливо дороже даже низкосернистой нефти, но при усугублении требований на выбросы SOx и NOx метанол становится привлекательным на длительную перспективу как основное топливо или в смеси с нефтепродуктами.
Динамика стоимости метанола ($/ГДж) в сравнении с другими топливами для бункеровки
Метанол также рассматривается как замена водороду в зеленой энергетике. Схема выглядит так: электроэнергия с ВЭС или СЭС идет на производство зеленого водорода, который тут же используется для производства метанола. В такой схеме отпадает необходимость в водородной инфраструктуре, а хранить метанол и обращаться с ним гораздо проще, чем с водородом.
В крайнем случае, если практика покажет опасность массовой работы с метанолом, его можно превратить в этиловый спирт в реакции с синтез-газом.
Мировое производство метанола растет примерно на 6,5% в год.
В 2019 году в России было произведено 4,46 млн тонн метанола. В целом, за период с 2015 по 2019 год прирост мощностей составил почти 1 млн т. Половина метанола идет на экспорт.
Активное строительство завода в городе Сковородино начнется в 2021. Первая продукция должна сойти с линий через четыре года.
Заключение
У метанола при всех его недостатках имеется огромное преимущество: практически неиссякаемый источник дешевого сырья – любая органика. Когда-то нефть вытеснила целлюлозу из производственных цепочек, но люди старшего поколения еще помнят фотопленки, столовые наборы и прочую продукцию из целлюлозы.
Из метанола сегодня выпускается широкий спектр химической продукции.
При выборе метанола в качестве топлива или его компонента, у потребителя не будет проблем с его наличием на рынке.
Для рынка нефти и нефтепродуктов принципиально появление реальной альтернативы. Замена даже 10-15% нефти на метанол и его продукты может уронить цены на нефть, что показала весна-лето 2020 года. В любом случае, наступление метанола не даст биржевым спекулянтам поднять цены на нефть до $150, что, может быть, даже хорошо.
Введение зон специального экологического контроля во всем мире заставило судовладельцев искать наиболее выгодные для себя альтернативы для бункеровки. В большинстве стран Европы, а также в США и Канаде приоритетным топливом выбрали СПГ. Япония и Филиппины остановили свой выбор на метаноле и диметилэфире. Кроме того, у судовладельцев есть возможность установить на борт своего судна скрубберы, которые способны снизить содержание серы. Каждый из этих методов имеет свои плюсы и минусы. Эксперты отмечают, что при всей возможной выгоде СПГ-бункеровка может стать самой популярной альтернативой сегодняшнему топливу.
Фото: Павел Кассин, Коммерсантъ / купить фото
Суда переводят на СПГ и метанол
Комитет Международной морской организации (IMO) по охране морской окружающей среды с 1 января 2020 года ограничил с 3,5% до 0,5% максимальное содержание серы в судовом топливе вне зон особого контроля за выбросами серы с судов SECA, в которую входят Балтийское и Северное моря, в том числе пролив Ла-Манш, а также Западное и Восточное побережья Северной Америки, Мексиканский залив и Карибский бассейн, относящиеся к США.
Таким образом, судовладельцам придется отказаться от использования традиционного мазута в качестве топлива. Ранее с 1 января 2015 года Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ) ужесточила требования по содержанию серы в судовом топливе — 0,1% по массе в зоне специального экологического контроля SECA. Фактически требования ввели запрет на использование мазута и традиционного дизельного топлива. Когда принималось это решение по ограничению содержания серы в бункерном топливе, участники отрасли отмечали, что последствия от них недостаточно просчитаны. В частности, говорилось, что на судовладельцев возлагают дополнительное финансовое бремя, не оправданное с точки зрения реальных экологических угроз и доступности технологических решений. Представители отрасли отмечали, что новые типы двигателей, конструкции и удачные решения появляются один-два раза в десятилетие, в связи с этим промышленность просто не в состоянии быстро адаптироваться к новым требованиям, предъявляемым судоходству. К тому же судовладельцы подчеркивали, что ограничения по выбросам серы и предстоящие материальные затраты несопоставимы с незначительным экологическим эффектом.
Разговоры о том, что ограничение вне зон особого контроля по максимальному содержанию серы в судовом топливе в 0,5% могут быть введены в 2020 году, начались еще восемь лет назад. Тогда же представители отрасли надеялись, что по итогам анализа в 2018 году достаточности низкосернистых видов топлива вступление в силу этой меры перенесется до 2025 года. Но оценка была проведена в 2016 году, в выводах значилось, что дефицита соответствующих видов топлива не ожидается.
Скрубберы
Для плавания в зоне SECA компании могут оборудовать судно фильтрами тонкой очистки мазутного топлива — скрубберами, сводящими к минимуму выбросы серы. Их установка является дорогой сама по себе. Внутри системы находятся абсорбенты, оксид цинка, они поглощают выхлопы, и на выходе образуются сульфиты и сульфаты цинка. Это отравляющие вещества, которые порты сейчас отказываются принимать на хранение, что создает еще одну экологическую проблему, так как механизмы утилизации отходов скрубберов до конца не проработаны. Кроме того, эффективность абсорбентов на поглощение серосодержащих элементов напрямую зависит от их объема, в связи с этим на средних судах скрубберы могут занимать четверть полезной площади, что также снижает грузоподъемность судна и значительно уменьшает выгоду судовладельцев. По оценкам управляющего директора AS Bominflot Estonia Анатолия Белова, озвученным в июне 2014 года, объем продаж бункерного топлива для скрубберов в регионе Балтийского и Северного морей к 2020 году должен составить 1 млн тонн, или 3,5% регионального рынка.
Низкосернистый мазут
В качестве альтернативы для перемещения в зоне SECA может быть выбран низкосернистый мазут. Такое топливо может быть получено либо из низкосернистой нефти, либо с помощью процесса десульфуризации. Высокая стоимость этого процесса, а также его сложность напрямую отражаются на конечной цене такого топлива. При этом некоторые компании отмечают, что мазут со сверхнизким содержанием серы имеет сложный химический состав, а это может вызывать дополнительные риски при эксплуатации судов на нем.
Метанол и диметилэфир
Сам метанол может использоваться непосредственно как топливо, так и для выработки диметилового эфира. Преимуществом такого вида топлива является экологичность, так как в нем нет серы, а содержание оксидов азота в выхлопных газах значительно меньше, чем у бензина. Однако при получении метанола химическим процессом все равно происходит выброс в атмосферу угарного и углекислого газов. При комнатной температуре метанол представляет собой жидкость и может заправляться и перевозиться как бензин и керосин. Но сами пары метанола более ядовиты, чем бензиновые, и их вдыхание может приводить к слепоте и смерти. Емкости для его размещения на судне, а также необходимое оборудование занимают гораздо меньше пространства, чем для других альтернативных видов топлива, подходящих для использования в зоне SECA. Но объемы производства метанола незначительны, в частности, на Балтике они сосредоточены в Швеции. Шведская компания Stena Line выбрала для себя именно метанол основным видом топлива для хождения в зоне SECA. Компания рассматривала возможность строительства серии судов на метаноле к 2018 году, а в долгосрочной перспективе обсуждался перевод на этот вид топлива еще 25 судов. Весной 2015 года Stena Line начала эксплуатацию парома Stena Germanica, двигательные установки которого работают на метаноле. Судно курсирует между германским Килем и шведским Гетеборгом. Переоборудованная двигательная установка может потреблять не только метиловый спирт, но и использовать в качестве вспомогательного топлива газойль. Модернизация ее длилась три месяца. На реализацию проекта в рамках программы развития морского транспорта Евросоюза было выделено €22 млн.
При использовании СПГ (сжиженный природный газ) в качестве топлива можно сэкономить до 90% выбросов. При этом при сжижении (происходит при температуре минус 162°С) не происходит никаких дополнительных выбросов в атмосферу. По цене СПГ можно сравнить с метанолом, финансовой выгоды между этими двумя видами топлива нет. Использование такого вида топлива дает возможность компаниям в меньшей степени не зависеть от колебаний цен на нефть. При этом основные недостатки СПГ — потребность в значительном пространстве на судне под установку необходимых емкостей и неопределенность с ценообразованием. Хранится СПГ может исключительно в специальных криоцистернах.
Евросоюз принял для Балтики СПГ как стратегический вид топлива. В частности, в 2013 году была принята специальная программа, нацеленная на финансирование FEED (Front End Engineering Design) в портах для стимулирования СПГ-бункеровки. Предполагается, что к 2025-2030 годам 139 портов и портопунктов в районе Балтики и Северного моря, включая речные порты, будут обладать собственными бункеровочными базами СПГ. При этом каждому порту не обязательно иметь свое хранилище СПГ, достаточно будет установки судна с криогенным оборудованием, которое будет забирать СПГ в ближайшем порту и бункеровать суда.
Ряд специалистов также заявляют о возможном росте выбросов парниковых газов в атмосферу при использовании СПГ в качестве топлива, однако, чтобы нивелировать этот эффект, звучат предложения по снижению скорости судна.
По данным PortNews, со ссылкой на директора департамента аналитики BRS Brokers Эндрю Уилсона, до 2020 года портфель заказов на морские танкеры по перевозке СПГ составляет 130 судов при существующих 441.
По прогнозам "Газпром газомоторное топливо", объем продаж СПГ на бункеровку к 2030 году достигнет 1,35 млн тонн. Об этом сообщил заместитель гендиректора компании Вячеслав Хахалкин в рамках Петербургского международного газового форума в начале октября (цитата по агентству PortNews). По расчетам компании, бункерный рынок займет долю в 27% от общего объема рынка СПГ в России. Сейчас, по данным "Газпром газомоторное топливо", в мире эксплуатируется 90 судов на СПГ, еще 72 судна должны быть введены до 2018 года.
На конференции "Российское судоходство: взгляд в будущее" в рамках "Транспортной недели-2016" руководитель Росморречфлота Виктор Олерский в разговоре о тенденциях в судостроении отметил, что в последние годы судовладельцы сталкиваются с серьезными вызовами, в частности, ограничением по содержанию серы в топливе, что "напрямую отражается на экономике судна". По словам господина Олерского, суда становятся "все более грин и эко". Использование СПГ в качестве судомоторного топлива — еще одна тенденция, которая вызвана "экономическими соображениями", раньше до введения ограничений "мы сравнивали экономику с мазутом, теперь мы экономику газа сравниваем с экономикой дизельного топлива и делаем выводы", заявлял Виктор Олерский, отмечая ежегодный рост количества судов, работающих на СПГ.
В России сейчас есть несколько танкеров-газовозов, которые, можно сказать, используют СПГ в качестве топлива, однако это не тот СПГ, который заливают в топливную систему. Это специализированные суда, у которых нет топливных баков СПГ, но их моторы работают на испарном газе. То есть при перевозке СПГ в другие страны частично испаряется 0,22% в день, этого достаточно, чтобы приводить в движение судно.
Согласно прогнозу научно-технологического развития отраслей топливо-энергетического комплекса России до 2035 года, утвержденному главой Минэнерго Александром Новаком, промышленные испытания установки для производства СПГ на базе отечественной технологии со смешанным хладагентом планируется провести к 2020 году. Кроме того, к этому же периоду должна быть завершена разработка российских технологий производства основного теплообменного оборудования и оборудования для хранения и транспортировки СПГ, включая криогенное теплообменное оборудование трубчатого типа, транспортные криогенные резервуары, криогенное насосное оборудование, гибкие криогенные трубопроводы для транспортировки СПГ, криогенные трубопроводы с экранно-вакуумной и вакуумной изоляцией для транспортировки СПГ. Также в документе отмечается, что технологии производства газовозов ледового класса, новых судовых двигательных установок, плавучих заводов могут появиться не ранее 2035 года.
Популярность СПГ-бункеровки у судовладельцев сейчас ниже, чем ожидалось, рассказывает генеральный директор ООО "СПГ Горская" Кирилл Лятс. Планировалось, что в 2016 году будет уже много судов на СПГ, "пока это не так, но их количества достаточно, чтобы видеть серьезные перспективы". Большинство судовладельцев используют сегодня двухтопливные суда, позволяющие ходить как на СПГ, так и на марингазойле (MGO), в связи с этим предпочтение газу отдается лишь тогда, когда маржа при заправке СПГ не меньше 10%, подчеркивает он. По словам господина Лятса, переоборудовать судно под СПГ-бункеровку стоит недешево — от €7,5 млн до €25 млн, и целесообразность таких действий напрямую зависит от его размера. Так, оборудование для малых и средних судов может обойтись дороже, чем само "корыто", при этом двигательную систему на большом судне проще переоборудовать, чем строить все заново, отмечает он. Однако при строительстве нового судна топливные баки можно делать внутри, что дает судовладельцу дополнительную выгоду, так как при модернизации это затратно, поэтому танки ставят на палубе, что занимает дополнительное место, добавляет топ-менеджер. Активно переоборудованием судов на СПГ сегодня занимаются шведы, норвежцы и немцы, которые модернизируют систему двигателей больших сухогрузов, контейнеровозов, нефтяных танкеров и т. д.
Как рассказывает генеральный директор ООО "СПГ Горская" Кирилл Лятс, ожидается, что в декабре Бундестаг примет согласованное со всеми решение о финансовой поддержке инфраструктуры для СПГ-бункеровки в немецких портах, кроме того, добавляет он, порты Балтики проводят согласованную политику по разработке единых стандартов бункеровки СПГ. "Идет работа, которая должна была пройти перед 2015 годом, но никто ничего не делал. Ее начали только сейчас. Все это приведет к изменению ситуации на Балтике к 2020 году, суда на СПГ будут занимать ключевую долю в судоходстве",— уверен господин Лятс. Также, по его словам, в следующем году будут введены достаточно серьезные штрафы за заходы на неразрешенном виде топлива в порты — примерно €60 тыс., а неоднократные нарушения будут приводить к запрету на судоходство конкретного судна. "Тогда народ начнет бояться. И популярность СПГ-бункеровки также увеличится",— заключает он.
На презентации "Газпрома" ко дню инвестора в нынешнем году озвучивалось, что в Европе к 2025 году сектор бункеровки морского и речного транспорта может предъявить дополнительный спрос на природный газ в объеме 25 млрд кубометров.
Директор по развитию PortNews Надежда Малышева отмечает, что если судовладелец задумывается о глобальном обновлении флота и строительстве судов в ближайшие 10 лет, то ему выгоднее строить большую часть с расчетом на СПГ-бункеровку. По ее словам, не исключено, что в ближайшие годы международная морская организация может ужесточить требования и ввести экологические зоны и в других морях. Эксперт уверена, что "мы стоим на пороге революции", основная проблема СПГ-бункеровки — это отсутствие инфраструктуры, в будущем при ее создании, вероятно, этот вид топлива для судовладельцев станет выгоднее, а ставки фрахта судна с топливной системой на СПГ конкурентоспособнее. В связи с этим некоторые компании уже сейчас строят суда на традиционном топливе, но с расчетом на СПГ, то есть в будущем они смогут быстро и с меньшими затратами переоборудовать свой флот, заключает Надежда Малышева.
Читайте также: