СПГ, аккумуляторы и метанол лидируют как заменители нефтепродуктов для бункеровки

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. 

Но еще больше газу угрожает углеродобесие. При сжигании газа выделяется СО2, поэтому адепты устойчивого развития хотят найти замену не только нефти, но и газу. В недавнем докладе The First Wave. A blueprint for commercial-scale zero-emission shipping pilots «Комиссии по переходу на новые виды энергии» в партнерстве с Коалицией «В направлении к нулю» был представлен анализ наиболее перспективных видов топлива для морского транспорта с точки зрения технической и экономической возможности достижения нулевых выбросов. 

Биотопливо 

Некоторые виды морского топлива на основе биомассы могут использоваться непосредственно в существующих двигателях и топливной инфраструктуре, что исключает необходимость каких-либо инвестиций в новые двигательные установки, пишут авторы. Многие виды биотоплива близки к паритету затрат с HFO (Heavy Fuel Oil, тяжелое судовое топливо, обычно мазут). Биотопливо при сгорании выделяет СО2, но согласно канонам «зеленой» религии до этого растения, из которых оно производится, поглотили этот самый углерод из атмосферы.

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:

• никакой дальнейшей декарбонизации;
• реализация амбиций ИМО – сокращение выбросов парниковых газов как минимум на 50% к 2050 году;
• полное обезуглероживание судоходства к 2040 году.

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: 

• легко получается из природного газа и другого сырья, в частности, из дерева и растений; 
• применяется для производства широкого спектра химической продукции, то есть всегда имеется в наличии в достаточных объемах; 
• в отличие от газообразных топлив его можно хранить в стальных резервуарах при атмосферном давлении; 
• его использование не требует принципиальной переделки мотора. 

Недостатки метанола:

• в несколько раз более ядовит, чем бензин;
• плохо воздействует на резину и пластики;
• вызывает коррозию алюминия;
• накапливает воду, образуя гель;
• имеет низкую испаряемость при отрицательных температурах, поэтому двигатели лучше заводятся, когда в метаноле есть какой-то процент бензина.

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.

В мире растет интерес к метанолу, как альтернативе традиционному бункерному топливу. Многие судовладельцы стали рассматривает метанол в качестве «чистой» замены нефтепродуктам. «Основной сегодняшний аргумент в пользу метанольных проектов — возможности использования метанола в качестве компонента судового топлива, — подтверждает Фарес Кильзие, глава инвестиционного фонда CREON Capital. — Международная морская организация (IMO) последовательно реализует курс на отказ от высокосернистого судового топлива типа мазута, в качестве альтернатив которому рассматриваются либо СПГ, либо метанол — основной его конкурент».

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.

В настоящее время удалось достичь селективности реакции по этанолу 90%. Упорные слухи, что в СССР так и делалась дешевая водка-«табуретовка», даже нашли отражение в известной песне Владимира Высоцкого: «а если б водку гнать не из опилок, чего б нам было с пяти бутылок».

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. 

Недавняя новость — трансформация новыми владельцами проекта «Печора СПГ» в метанольный (полгода назад новый владелец ЯТЭК сделал ровно наоборот — перевёл метанольный в СПГ-проект). Даже первая линия «метанольной Печоры» — это 1,7 млн т, т.е. почти удвоение действующих экспортных объёмов в случае реализации. 

Двадцатилетний контракт на поставку метанола в Японию заключила компания, которая реализует проект строительства завода в городе Сковородино. Соглашение стало первым долгосрочным в России на сбыт еще не произведенной спиртовой продукции, сообщает правительство области. Договоренность предполагает поставки метанола в страну Восходящего солнца в объеме полмиллиона тонн в год. Сырьем для будущего производства станет природный газ, поставляемый по трубопроводу «Сила Сибири».

Активное строительство завода в городе Сковородино начнется в 2021. Первая продукция должна сойти с линий через четыре года. 

В программном интервью РБК вице-премьер Александр Новак особо отметил развитие в России метанольного производства. «Это очень высокие темпы [рост мирового рынка на 6,5% в год], и перспективы тоже есть большие. Особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Мы на сегодняшний день занимаем очень маленькую нишу», – подчеркнул Новак. По его словам, Россия могла бы в ближайшем будущем занять долю рынка в 10-15%, тогда как сейчас занимает порядка 5%.

Заключение

По совокупности свойств у нефти и нефтепродуктов нет конкурентов на мировом рынке. Но регулярные информационные вбросы «нефть кончается» и углеродобесие стимулирует попытки найти замену нефти в качестве топлива и сырья для химической промышленности. Наиболее очевидные кандидаты на такую замену – этанол и метанол. 

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.

Ситуация открывает предпосылки, как сказано в отчете «Восток Капитал», к «взрывному росту экспорта российского метанола». Министерством промышленности и торговли разработана стратегия развития химического и нефтехимического комплекса до 2030 года, в которой производству метилового спирта отведено особое место. В России запланирована реализация не менее 15 проектов по производству метанола с общим объемом продукции более 19 млн тонн, что приведет к увеличению суммарной мощности в пять раз. Хотя вряд ли все проекты будут реализованы, 

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.

Материал подготовлен
Институтом развития технологий ТЭК (ИРТТЭК)