Производство биотоплива начало развиваться для замены бензина и дизеля. В процессе энергоперехода ему приписали свойство сокращения выбросов СО2, что стало для биотоплива дополнительным стимулом. Однако в целом оно смогло заменить только незначительную часть ископаемого топлива из-за более высокой стоимости. Тем не менее, интерес к биотопливу не снижается, говорится в докладе Международного энергетического агентства, а Индия предложила создать Глобальный альянс по биотопливу.
Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК.
Производство биотоплива начало развиваться для замены бензина и дизеля. В процессе энергоперехода ему приписали свойство сокращения выбросов СО2, что стало для биотоплива дополнительным стимулом. Однако в целом оно смогло заменить только незначительную часть ископаемого топлива из-за более высокой стоимости.
Международное энергетические агентство (МЭА) в докладе «Политика в области биотоплива в Бразилии, Индии и Соединенных Штатах. Выводы для Глобального альянса по биотопливу» проанализировало ситуацию с производством биотоплива в трех основных странах-производителях. МЭА делает вывод, что интерес к биотопливу не снижается, а предложение Индии создать Глобальный альянс по биотопливу (GBA) может придать развитию отрасли новый импульс.
Премьер-министр Индии Нарендра Моди 9 сентября 2023 года в кулуарах саммита G20 в Нью-Дели и лидеры Сингапура, Бангладеш, Италии, США, Бразилии, Аргентины, Маврикия и ОАЭ учредили Глобальный альянс по биотопливу (GBA). В пресс-релизе сообщалось, что Альянс намерен ускорить глобальное внедрение биотоплива посредством содействия технологическому прогрессу, интенсификации использования экологически чистого биотоплива, формирования надежных стандартов и сертификации посредством участия большого числа заинтересованных сторон. Альянс также будет выступать в качестве центрального хранилища знаний и экспертного центра.
Жидкое биотопливо уже стало значимым фактором мирового топливного рынка. Его использование в 2022 году заменило около 2 млн барр./сутки (мбс) в транспортном секторе, что составляет более 4% мирового спроса в этом сегменте. Успех биотоплива объясняется относительно простой технологией производства большинства его составляющих и совместимостью с существующей топливной инфраструктурой.
Более 80% мирового производства сосредоточено на четырех рынках: США, Бразилия, Европа и Индонезия. В 2022 году биотопливо обеспечило 22% транспортной энергии в Бразилии и 7% в Соединенных Штатах. В Индии доля этанола в потреблении энергии бензиновыми автомобилями достигла 6% в 2022 году, что вдвое превышает уровень 2019 года.
Доля спроса на биотопливо и жидкое транспортное топливо в четырех регионах с наибольшим спросом на биотопливо, 2022-2028 гг.
Согласно сценарию МЭА «Чистый нулевой уровень выбросов к 2050 году» (NZE), устойчивое производство биотоплива должно утроиться к 2030 году, чтобы сократить выбросы от грузовых автомобилей, самолетов, судов и пассажирских транспортных средств, у которых мало других вариантов снижения выбросов.
МЭА прогнозирует значительный рост производства биотоплива до 2028 года, однако он составляет, по оценке МЭА, менее половины темпов, необходимых для NZE.
Спрос на биотопливо (слева) и предложение (справа) в сценарии Net Zero в 2021-2030 гг.
Спрос на энергию на транспорте в разбивке по типам транспортных средств в сценарии NetZero в 2021-2030 гг.
Биотопливо, в основном этанол и биодизель, сегодня производится из кукурузы, сахарного тростника и соевых бобов (соевое масло) и растущей доли отходов, таких как отработанное растительное масло, что ограничивает возможный объем выпуска. Производство биотоплива из отходов или из сельскохозяйственных культур, выращиваемых на малоплодородных землях, в настоящее время составляет лишь 7% от того, что необходимо к 2030 году.
Производство биотоплива по видам топлива в 2010-2030 гг.
Биотопливо в США
США в 2022 году произвели 70 миллиардов литров биотоплива в год (40% мирового производства). В стране выпускается до 58 млрд литров этанола, что эквивалентно почти 7% потребности в бензине по доле энергии и 10% по объему. Биодизеля выпускается до 12 млрд литров, что составляет 20% мирового производства. Биодизельное топливо, включая возобновляемое дизельное топливо, обеспечивает 8% энергоснабжения дизельных автомобилей в Соединенных Штатах. В 2022 году около 70% биодизельного топлива производилось из растительных масел, а остальное − из отходов жиров, масел и смазок.
Смешивание этанола и биодизеля с топливом из нефти началось с введения Стандарта на возобновляемое топливо (Renewable Fuel Standard, RFS) в 2005 году, когда был принят Закон об энергетической политике (Energy Policy Act). Последний был изменен и расширен в соответствии с Законом об энергетической независимости (Energy Independence and Security Act) 2007 года. RFS обязывает дистрибьюторов топлива выполнять обязательные ежегодно обновляемые требования по смешивания биотоплива с топливом из нефти.
Соединенные Штаты поддерживают обязательства RFS по смешиванию посредством сочетания налоговых льгот, грантов и сельскохозяйственной политики. Например, в 2022 был опубликован Закон о снижении инфляции (IRA), предусматривающий налоговые льготы на производство, инвестиции и инфраструктуру, а также гранты на биотопливо, которые действуют до 2032 года.
Политика на уровне штатов, например, калифорнийский стандарт низкоуглеродного топлива, обеспечивает дополнительные стимулы для использования биотоплива, особенно для видов топлива с более низким уровнем выбросов парниковых газов.
Американские производители биотоплива почти утроили объемы производства с 2005 по 2010 год, однако за последние три года цены на этанол в среднем были более чем на 30% выше цен на бензин, что сказалось на темпах роста.
Потребление биотоплива и его доля на энергетической основе (слева) и спрос на сырье для его производства (справа) в Соединенных Штатах, 1972-2028 гг.
Планы по производству этанола из целлюлозы в США провалились. Вместо планируемых 60 млрд литров целлюлозного этанола к 2022 году реально производится только 2 млрд литров.
***
Справка: биодизель получают из жиров обработкой их спиртом и катализатором с последующей очисткой. Возобновляемый дизель производят из тех же жиров обработкой водородом при высоком давлении и температуре с последующей очисткой. Возобновляемый дизель имеет более высокую цену по сравнению с биодизелем, но он лучше хранится (биодизель не более 3 месяцев) и его можно в любых пропорциях смешивать с дизелем из нефти.
Биодизель и возобновляемый дизель сейчас примерно на 50% дороже, чем дизель из нефти.
***
Биотопливо в Бразилии
Бразилия является вторым по величине производителем биотоплива в мире. Мандаты на смешивание этанола с бензином начали действовать в стране в 1975 году по программе ProAlcohol, и с тех пор процент смешивания постепенно увеличивался. Сегодня согласно Programa Nacional de Biocombustíveis процент обязательного содержания этанола в топливе должен быть не менее 27,5% по объему. Это значение может изменяться в зависимости от ситуации на рынке и политики правительства.
Автомобили, которые могут работать как на бензине, так и на этаноле, составляют около 90% парка малотоннажных авто Бразилии. В 2022 году общий объем производства этанола для смешивания с нефтяным топливом в энергетическом выражении составил 34%.
Бразилия. Потребление биотоплива и его доля в энергетическом выражении (слева) и спрос на сырье (справа), 1972-2028 гг.
Для биодизельного топлива целевые показатели смешивания были установлены в 2005 году на уровне 2% с целевым ростом до 15% в 2023 году (скорректировано до 12%).
Этанол и биодизельное топливо также подпадают под программу модернизации, которая устанавливает целевые показатели по снижению выбросов парниковых газов в транспортном секторе на протяжении всего жизненного цикла.
В 2021 году Бразилия объявила о своей программе «Топливо будущего», которая направлена на поддержку экологически чистых и низкоуглеродистых видов топлива. Программа называет приоритетными направления экологически чистое авиационное топливо, целлюлозный этанол и захоронение углерода (CCU). По оценкам правительства Бразилии, к 2030 году потребление этанола может увеличиться на 55% до 46 млрд литров, а биодизельного топлива − на 85% до 11,5 млрд литров по сравнению с уровнем 2022 года. В настоящее время в стадии строительства находятся четыре предприятия по производству целлюлозного этанола.
***
Справка: экономически эффективно переводить автомобили не на этанол, а на метанол, но он более коррозионно активен и токсичен для человека, поэтому на сегодня основное направление использование метанола − специально сконструированные судовые двигатели.
***
Биотопливо в Индии
Индия в настоящее время является третьим по величине производителем и потребителем этанола в мире. Доля этанола в смеси с бензином в 2022 году составила 12% по объему и 7% в пересчете на энергию.
В 2018 году Индия опубликовала свою национальную политику в отношении биотоплива, в которой установлены целевые показатели смешивания этанола (20% смешивания к 2030 году) и биодизельного топлива (5% к 2030 году).
С тех пор производство этанола выросло в три раза, и правительство перенесло цель по смешиванию в 20% на 5 лет вперед, к 2025-26 годам, что было закреплено в обновленной Национальной политике в области биотоплива в 2022 году.
Индия. Потребление биотоплива и его доля на энергетической основе (слева) и спрос на сырье (справа), 1972-2028 гг.
Большая часть этанола производится из сахарного тростника, а также из кукурузы, избыточных запасов риса и сельскохозяйственных отходов.
Производство биодизеля в Индии составляет менее 1% от спроса на дизельное топливо.
***
Комментарий ИРТТЭК. Биотопливо конкурирует на рынке с топливом из нефти. Но у обоих топлив есть и общий конкурент − электромобили. Пока все три вида транспорта развиваются параллельно, но когда разразится экономических кризис, правительствам придется выбирать: или продолжать делать ставку на рост производства электромобилей, или инвестировать в производство дорогого биотоплива из целлюлозы с неограниченными источниками сырья, а не только из легко преобразуемых в этанол продуктов, содержащих сахара и крахмал.
На сегодня экономическая эффективность электромобилей близка к экономической эффективности автомобилей с ДВС, что делает их победу сомнительной. Новая технология для победы над предыдущей должна быть эффективнее в разы, а не на единицы процентов.