Согласно новому исследованию агентства Rystad Energy, выбросы в производственно-сбытовых цепочках (ПСЦ) сжиженного природного газа (СПГ) в среднем ниже, чем при производстве электроэнергии на угле. Количество выбросов в атмосферу при производстве и поставке природного газа из США в Азию на 50% меньше, чем от работы самой экологически чистой угольной электростанции. Однако существуют значительные различия между источниками СПГ в США, источниками и видами угля, электростанциями, а также неопределенность в отношении выбросов метана в обеих производственно-сбытовых цепочках.

В прошлом году мировая добыча природного газа достигла новых вершин – более 4000 миллиардов кубометров (млрд м3), и ожидается дальнейший рост в этом десятилетии. Многие рассматривают СПГ в качестве ключевого компонента энергетического перехода и способа избавить мир от более тяжелых видов топлива, особенно от угля. Тем не менее вопрос об общем объеме выбросов в цепочке создания стоимости топлива все еще остается открытым.

Агентство Rystad Energy провело оценку общего объема потенциальных выбросов в ПСЦ производства электроэнергии на угле и СПГ, а также были учтены выбросы углекислого газа и метана. Исследование проливает свет на различные факторы, сомнения и проблемы, влияющие на общий объем выбросов в производственно-сбытовой цепочке при использовании двух видов ископаемого топлива. В конце статьи подробно описаны отдельные этапы двух ПСЦ.

Учитывая доминирующую роль США на мировом рынке СПГ, объектом исследования стали поставки американского СПГ в Азию. Ожидается, что к 2030 году мировые поставки СПГ приблизятся к 850 млрд м3 в год, из которых около 30%, вероятно, будет поставляться из США. Ожидается, что спрос на газ на азиатских рынках останется высоким, а СПГ станет основным конкурентом угля в производстве электроэнергии.

Проблемой выбросов парниковых газов в энергетическом секторе занимаются политики, поставщики и другие заинтересованные лица. Говоря о выбросах углекислого газа, угольная цепочка создания стоимости имеет более высокий уровень выбросов, чем СПГ, в первую очередь из-за выбросов от конечного потребления. Однако, если учесть выбросы метана, ситуация приобретает неопределённый характер.

Традиционно выбросы метана рассчитывались с использованием инженерных коэффициентов, однако последние достижения в области измерительных технологий, к примеру, спутниковая съемка, позволили повысить точность подсчетов. Новые технологии измерения показали, что выбросы метана в цепочках создания стоимости в нефтегазовой и угольной отраслях, скорее всего, выше, чем предполагалось. Сохраняющаяся неопределенность в контроле уровня метана является основной причиной различий в результатах и выводах недавних исследований выбросов в обеих ПСЦ.

Дискуссии об уровнях утечки углерода из инфраструктуры добычи и переработки, а также о потенциале метана как парникового газа могут привести к различным выводам об использовании природного газа в качестве переходного топлива. Одной из основных проблем при оценке выбросов метана в цепочках создания стоимости СПГ и угля является отсутствие подробных и высококачественных данных измерений. Несмотря на положительную тенденцию в отношении контроля на местах и других измерительных технологий, таких как спутниковые датчики, большинство имеющихся данных о выбросах метана моделируются на основе общих коэффициентов. Данные Rystad Energy дополняют данные о выбросах, опубликованные и смоделированные с помощью глобального спутникового анализа метановых шлейфов. Однако при спутниковом мониторинге все еще существуют сомнения и ограничения, например, связанные с порогом обнаружения, поскольку спутники с глобальным охватом не регистрируют шлейфы метана меньшего размера.

«Точная количественная оценка выбросов для любого источника энергии необходима для понимания его воздействия на окружающую среду. Если внимание мировой общественности будет сосредоточено на выбросах метана, а количество достоверных данных будет расти благодаря более подробным данным со спутников и увеличению числа измерений на местах, ситуация с выбросами метана станет более понятной. Благодаря большему количеству данных и возможностей измерения метана потребители и покупатели смогут убедиться в том, что уровень выбросов от СПГ намного меньше. Повсеместное внедрение мер государственной политики в области выбросов, например, регулирование выбросов метана и разработка границ выбросов углерода, может привести к тому, что цены на поставки газа будут различаться в зависимости от углеродной конкурентоспособности», – заявил Патрик Кинг, старший аналитик Rystad Energy.

Рис 1.  Выбросы в производственно-сбытовых цепочках СПГ и угля Источник: Rystad Energy

Агентство разработало максимальный и минимальный прогнозы выбросов для цепочек СПГ и угля, чтобы проиллюстрировать сложность оценки. Минимальный прогноз для американо-азиатского СПГ – это оценка самого низкого потенциального уровня выбросов в цепочке создания стоимости, предполагающая добычу в бассейне Аппалачей, переработку на электрифицированном заводе по сжижению, транспортировку через Панамский канал для минимизации расстояния плавания и выработку электроэнергии для конечного использования на сверхэффективной электростанции.

Максимальный прогноз предполагает добычу и сжижения газа с интенсивностью выбросов выше среднего, маршрут транспортировки в обход Панамского канала и выработку электроэнергии для конечного использования на менее эффективной газотурбинной установке.

Что касается угля, то в минимальном варианте предполагается использование высококачественного угля отечественного производства и современной сверхкритической электростанции. Максимальный прогноз предполагает использование низкокачественного угля отечественного производства для снабжения неэффективной и устаревающей субкритической угольной электростанции.

Большинство поставок СПГ из США в Азию характеризуются более низким уровнем выбросов в ПСЦ по сравнению с поставками угля для производства электроэнергии. Даже если учесть высокие показатели утечки метана, то уровень выбросов все равно будет ниже в цепочке СПГ. Однако в Азии существуют угольные электростанции, которые могли бы иметь более низкий уровень выбросов в ПСЦ.

Для отрасли производства СПГ критически важно, чтобы поставщики и другие заинтересованные лица сократить утечки метана в цепочке создания стоимости и тем самым увеличили разрыв в выбросах между газом и углем. Это позволило бы природному газу стать наиболее оптимальным переходным топливом при постепенном отказе от использования угля.

Усиление контроля за утечками метана, а также развитие технологий мониторинга и идентификации метана помогут сократить выбросы на всех этапах ПСЦ природного газа. Тем временем у угольной энергетики, в которой преобладает сжигание топлива на менее эффективных электростанциях, меньше возможностей сократить выбросы в цепочке создания стоимости. В результате цепочка создания стоимости СПГ, скорее всего, продолжит повышать свою конкурентоспособность по выбросам с течением времени.

Большинство современных газовых электростанций используют турбины комбинированного цикла, что позволяет добиться очень высокой эффективности, а уровень выбросов обычно составляет менее 400 г CO2/кВт·ч, что гораздо ниже 700 г CO2/кВт·ч на наиболее эффективных угольных электростанциях.

«Замена большего количества ископаемых видов топлива природным газом часто рассматривается как механизм снижения выбросов углерода. Например, при производстве электроэнергии природный газ значительно эффективнее, чем угольные электростанции. Выбросы по всей ПСЦ также должны сократиться, поскольку улучшенный мониторинг утечек позволяет производителям более точно определять меры по сокращению выбросов на этапах добычи и переработки», – считает Патрик Кинг, старший аналитик Rystad Energy.

Цепочка создания стоимости природного газа начинается с добычи, затем следует переработка для отделения жидкостей, удаления примесей и дезодорирующая сероочистка перед транспортировкой к месту назначения. Для СПГ цепочка создания стоимости продолжается до процесса сжижения, при котором газ охлаждается до температуры менее -160°C и загружается в жидком виде на СПГ-танкеры. В конечном пункте назначения СПГ снова приобретает газообразное состояние на установке регазификации перед заправкой и отправкой в газовую сеть страны-импортера.

Цепочка создания стоимости угля в значительной степени зависит от цели конечного использования и качества угля. Однако все процессы можно упростить до первоначальной добычи на шахте (подземной или открытой), затем отбора, промывки и транспортировки к месту конечного использования по железной дороге, на кораблях или автотранспортом.

Рис 2. Упрощенная схема цепочки создания стоимости угля/природного газа Источник: Rystad Energy

В России расширили границы морского порта Усть-Луга в Ленинградской области