Главное Меню

Сжиженный природный газ (СПГ) как альтернатива нефти в транспортном секторе

Транспортный сектор является одним из основных потребителей нефтяного топлива, а также одним из главных источников углекислого газа (СО2). По данным Еврокомиссии, европейский транспортный сектор на 94% зависит от нефти, 84% из которой импортируется, следствием чего являются ежедневные затраты в €1 млд., а также постоянное негативное воздействие на окружающую среду. Кроме того, мировые запасы нефти уменьшаются, цены растут, а количество автомобилей в мире стремительно увеличивается.

Принимая во внимание вышеуказанные факты, становится очевидной необходимость перехода транспортного сектора на альтернативные источника энергии. В связи с этим на протяжении последних лет во всем мире ведется активная научная деятельность, направленная на поиск и совершенствование альтернативных источников энергии, которые смогли бы в будущем заменить традиционные ископаемые виды топлива. На сегодняшний день можно выделить 5 основных альтернативных источников энергии, которые с технической и экономической точек зрения могут быть использованы в транспортном секторе. Данными источниками являются сжиженный углеводородный газ, природный газ в сжиженной и компримированной форме, электричество, жидкое биотопливо и водород. Тем не менее, стоит отметить, что на своем нынешнем этапе развития ни один из альтернативных источников энергии, не сможет полностью заменить нефтяное топливо в транспортном секторе. Поэтому для осуществления полного перехода на альтернативные нефти источники энергии необходимо дальнейшее развитие каждой из вышеперечисленных технологий, с фокусом на особенности конкретного вида транспорта.  Ключевыми аспектами в осуществлении перехода к какому-либо новому источнику энергии являются его техническая состоятельность, а также доступ к инвестициям, необходимых для финансирования дальнейших инженерных проектов.

В данном контексте, большим потенциалов развития обладает технология сжиженного природного газа (СПГ), которая уже в ближайшие годы может стать заменой дизельному топливу в сфере грузовых автомобильных перевозок и морском транспорте. Процесс сжижения природного газа известен с середины XX века. На сегодняшний день практически все крупнейшие нефтегазовые компании (Exxon Mobil, Shell, Total, BP, Gazprom, GDF Suez, Statoil и др.) имеют подразделения, занимающиеся производством и экспортом СПГ. Однако, только в последние годы ряд компаний, во главе с Shell запустили проекты, связанные непосредственно с применением СПГ в транспортном секторе. Обладая огромными финансовыми, технологическими и операционными ресурсами, данные компании могут стать движущей силой для стремительного развития новой отрасли.

Вместе с интересом со стороны бизнеса, развитие СПГ в транспортном секторе находит положительный отклик у ряда законодательных структур в различных странах. Например, Еврокомиссия рассматривает СПГ как наиболее перспективную замену дизельному топливу для грузовых перевозок.

На сегодняшний день альтернативы дизельному топливу для дальних грузовых перевозок крайне ограничены. В случае введения стандартов ЕВРО VI для грузового транспорта, СПГ может стать долгосрочной альтернативой дизельному топливу. Использование СПГ позволит практически полностью сократить выбросы серы, а также уменьшить выделение СО2 на 20-25%. Экономический эффект от перехода на СПГ в сегменте грузовых перевозок оценивается от 15% до 25%.

В случае морского транспорта СПГ приобретает особую привлекательность в связи с уменьшением предельно допустимого содержания серы в морском топливе. Согласно принятому законодательству, с января 2015 года, предельное содержание серы в топливе судов, находящихся в водах Ла-Манша, Балтийского и Северного морей, снизится 1% до 0,1 %. Данное постановление затронет около половины из 10 000 судов, занимающихся перевозкой грузов внутри ЕС. Кроме того, с 1 января 2020 года, вступят в силу новые мировые нормы, которые предусматривают снижение предельного содержания серы в морском топливе с 3,5% до 0,5 %. На ряду с экологической составляющей, использование СПГ в качестве морского топлива принесет также значительный экономический эффект. (По данным июля 2012 года цены на СПГ в странах ЕС варьировались от €300-410 за тонну, в то время как цена мазута, использующегося в качестве топлива большинством судов составляла €480 за тонну. Начиная с 2015 года, суда будут обязаны перейти на использования газойля с ультра-низким содержанием серы, цена которого составляет €730 за тонну). Из вышесказанного очевидно, что СПГ имеет огромный потенциал уже в ближайшие годы стать заменой традиционному нефтяному топливу, использующемуся в морском транспорте.

В европейских странах пилотными проектами в данных сегментах стали LNG Blue Corridors и LNG in Baltic Sea Ports. Проект LNG Blue Corridors направлен на развитие СПГ в качестве альтернативного топлива для грузовых автомобилей, совершающих перевозки в европейских странах. Основная цель данного проекта заключается в создании в рамках ЕС четырех маршрутов, по которым смогут передвигаться автомобили, работающие на СПГ. Данный проект предполагает строительство 14 новых заправочных станций СПГ, а также выпуск около 100 тяжелых грузовиков, работающих на СПГ.

Цель проекта LNG in Baltic Sea Ports заключается в создании заправочной инфраструктуры для СПГ в акватории Балтийского моря. В данном проекте задействованы семь портов: Орхус, Копенгаген-Мальме, Хельсингборг, Хельсинки, Стокгольм, Таллинн и Турку.

0207lng

Что такое СПГ?

Сжиженный природный газ (СПГ) – это природный газ, охлажденный до температуры –162°С (температуры сжижения). СПГ представляет собой бесцветную, нетоксичную жидкость без запаха, плотность которой в 2 раза меньше плотности воды. Объем газа при сжижении уменьшается в 600 раз. На практике это означает, что в одинаковом объеме содержится СПГ в 3 раза больше, чем компримированного природного газа. Сжиженный газ является одним из наиболее чистых источников энергии, производя меньше выбросов углекислого газа и загрязняющих веществ, чем другие ископаемые виды топлива. СПГ производится на ожижительных заводах, после чего может быть перевезен на длинные расстояния в специальных танкерах-газовозах, а также в цистернах железнодорожного и сухопутного транспорта в масштабах одной страны.

Говоря об отрасли в целом, мировой объем поставок СПГ за 2012 год оценивался в 236,3 млн. тонн, что эквивалентно 29%  глобального потребления природного газа.  На сегодняшний день 28 стран являются импортерами сжиженного природного газа, 18 стран – экспортерами. Крупнейшим экспортером СПГ является Катар, на долю которого приходится 32% мирового экспорта. 71% импорта СПГ приходится на азиатские страны. В конце 2012 года в мире насчитывалось 89 заводов сжижения, с совокупной номинальной мощностью 282 млн. тонн в год. При этом в мире работают 93 терминала регазификации с общей регазификационной мощностью в 668 млн. тонн в год.

Развитие технологий в сфере СПГ

Несмотря на положительную тенденцию в развитии отрасли СПГ, нынешнее количество установок сжижения и терминалов регазификации не соответствует тому потенциальному спросу, который может появиться уже в ближайшие годы. Двигателем данного спроса в первую очередь должна стать международная торговля, 90% которой осуществляется по средствам морского транспорта, при том, что с 2001 по 2011 объем международных морских перевозок увеличился втрое. Поэтому, принимая во внимания вступающие в силу новые экологические нормы, спрос на СПГ со стороны транспортных компаний может увеличиться экспоненциально.

Вместе с тем для того, чтобы потенциал СПГ был полностью реализован, помимо увеличения  объемов производства сжиженного газа, необходимо также решение ряда других технических проблем, которые стоят на пути глобального распространения СПГ. Основной задачей является создание совершенно новой инфраструктуры, необходимой для доставки СПГ конечному потребителю. Поэтому наряду с участием крупных энергетических корпораций в развитии отрасли СПГ, чрезвычайно важным является появление компаний малого и среднего бизнеса, которые бы стали источником инновационных решений, необходимых для создания новых технологий и развития инфраструктуры. К ключевым направлениям технического развития отрасли СПГ можно отнести совершенствование процессов сжижения, развитие принимающих терминалов и международных перевозок.  С точки зрения рынка, основные технические задачи связаны с переводом автомобилей и судов на СПГ, а также с  развитием заправочных и бункеровочных станций.

Технологии сжижения природного газа

В мире в разное время было использовано семь различных технологий сжижения природного газа. Однако, на сегодняшний день очевидным лидером данной области является компания Air Products. Разработанные  ею процессы AP-SMR™, AP-C3MR™ и AP-X™ составляют 82% всего рынка. Практически единственным конкурентом данных процессов является технология Optimized Cascade, разработанная ConocoPhillips. В свою очередь, вышеуказанные технологии сжижения, как правило, применяются для производства больших объемов СПГ, предназначенного для последующего экспорта. Вместе с тем, большим потенциалом развития обладают малогабаритные установки сжижения, предназначенные для внутреннего использования на промышленных предприятиях. Установки подобного типа можно уже встретить в Норвегии, Финляндии и России. Кроме того, локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение в Китае, где сегодня активно развивается выпуск автомобилей, работающих на СПГ. Внедрение малогабаритных установок может позволить Китаю масштабировать уже существующую транспортную сеть СПГ-автомобилей.

Наряду со стационарными системами, в последние годы активно развиваются плавающие установки сжижения природного газа. Плавающие заводы открывают доступ к газовым месторождениям, которые недоступны для объектов инфраструктуры (трубопроводов, морских терминалов и т.п.). На сегодняшний день наиболее амбициозным проектом в данной области является плавающая платформа СПГ, которая строится компанией Shell в 25 км. от западного берега Австралии (запуск платформы намечен на 2016 год).

Приемные терминалы

Главной задачей в развитии приемных терминалов прежде всего  является строительство новых единиц в различных странах. На сегодняшний день 62% приемной мощности приходится на Японию, США и Южную Корею. Вместе с Великобританией и Испанией, приемная мощность первых 5 стран составляет 74%. Оставшиеся 26%  распределены между 23 странами. Следовательно, строительство новых терминалов откроет новые и увеличит существующие рынки для СПГ.

С точки зрения инфраструктуры терминалов, основные технические задачи лежат в области разработки криогенного оборудования для приема и хранения СПГ. Как известно, сжижение природного газа происходит при температуре -162 С°, превращая его тем самым в криогенную жидкость. Это означает, что контактируя с различными материалами, сжиженный природный газ может вызвать изменения их физических свойств. В результате материалы могут потерять свою функциональность, став более хрупкими и менее прочными. Следовательно, эксплуатация СПГ требует использование специальных материалов и оборудования. Ввиду этого, в настоящий момент существует ряд технических задач, связанных с совершенствованием криогенных насосов, арматуры, трубопровода, компрессоров и других видов традиционного оборудования, используемого в нефтегазовой отрасли.

Транспортировка СПГ

В конце 2012 года в мире насчитывалось 362 танкера, предназначенных для транспортировки СПГ, общей вместимостью 54 млрд. кубометров. Практически 90% танкеров представляют собой суда мембранного типа, вместительностью от 125 до 180 кубометров. Однако, с ростом мирового спроса на СПГ за последний год  увеличилось число заказов на новые танкеры Q-типа, вместимость которых составляет более 210 кубометров. Кроме того, в настоящее время активно растет спрос на суда, представляющие собой плавучие установки хранения и регазификации СПГ. В данном случае СПГ доставляется на землю с помощью гибкого трубопровода. Регазификация СПГ на борту танкера устраняет необходимость в традиционных береговых терминалах.

Другие технические задачи связаны с совершенствованием внутренних систем танкеров. Например, результаты исследовательского проекта NG2SHIPI/F позволили повысить эффективность ряда устройств и процессов, связанных с погрузкой СПГ-танкеров. (Например, в результате совершенствования насосных систем танкеров, время погрузки сократилось на 20%. Увеличение теплоизоляции погрузочного трубопровода на 80%, позволило значительно увеличить эффективность погрузки).

Заправочные и бункеровочные станции

Будущее развитие рынка СПГ будет в большой степени зависеть от расширения сетей заправочных и бункеровочных станций. Как и в случае приемных терминалов, основная задача в данном сегменте связана с увеличением числа станций в различных странах.

Лидером в области использования СПГ для грузового транспорта можно считать США, на территории которых сегодня функционирует 81 заправочная станция сжиженного природного газа. В Европе до недавнего времени существовало лишь несколько обособленных заправочных станций СПГ в Португалии, Испании, Италии, Швеции и Нидерландах. Однако, сегодня такие проекты, как вышеуказанный Blue Corridors направлены на кардинальное изменение данной ситуации. Вместе с Blue Corridors, другим амбициозным проектом является BiMe Trucks. Данный проект направлен на развитие рынка СПГ для тяжелых грузовиков, циркулирующих между городами северной части Европы. Цель первого этапа данного проекта заключается в выпуске 100 тяжелых грузовиков, работающих на СПГ и строительстве сети заправочных станций для их передвижения.

В отличие от сегмента грузовых автомобилей, большая часть судов, работающих на  СПГ находится в европейских странах. На сегодняшний день бункеровка СПГ наиболее развита в Норвегии и  Швеции. Наряду с данными странами  проекты развития бункеровочных станций СПГ для морских судов уже запущены в Нидерландах, Бельгии, Великобритании и Франции. В частности, порт Роттердама планирует начать бункеровку СПГ уже в 2014 году.

С технической точки зрения, основные задачи связаны с обеспечением безопасности станций. Работа с криогенными жидкостями предполагает меры безопасности, отличные от тех, которые применяются к традиционным жидким видам топлива. Так например, в июне 2013 года был принят стандарт ISO ‘Руководство по системам и оборудованию для поставок сжиженного природного газа в качестве топлива для морских судов’. Данный документ определяет основные требования безопасности для процессов, связанных с бункеровкой СПГ.

Другой технической проблемой, связанной с бункеровкой судов является развитие технологий передачи СПГ с судна на судно. Главным образом данная задача сводится к созданию бункеровочных кораблей, которые могли бы стать плавучими заправочными станциями СПГ. Данная технология имеет большой потенциал развития, так как она открывает судам, работающим на СПГ, доступ к областям, в которых отсутствует бункеровочная инфраструктура.

Двигатели работающие на СПГ

Одной из основных задач, связанных с развитием рынка СПГ для транспортного сектора является увеличение числа автомобилей и судов, использующих СПГ в качестве топлива.  Главные технические вопросы в данной области связаны с разработкой и совершенствованием различных типов двигателей, работающих на СПГ.

В настоящее время можно выделить три технологии СПГ-двигателей, используемых для морских судов: 1) двигатель с искровым зажиганием на обедненной  топливно воздушной смеси; 2) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом низкого давления; 3) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом высокого давления. Двигатели с искровым зажиганием работают только на природном газе, в то время как двухтопливные дизельно-газовые двигатели могут работать на дизельном топливе, СПГ и мазуте. На сегодняшний день можно выделить три основных производителя на данном рынке: Wärtsila, Rolls-Royce и Mitsubishi Heavy Industries.

Во многих случаях существующие дизельные двигатели могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-газовые двигатели. Подобное преобразование существующих двигателей может быть экономически целесообразным решением перевода морских судов на СПГ.

Говоря о развитии двигателей для автомобильного сектора, стоит отметить американскую компанию Cummins Westport, которая разработала линейку СПГ-двигателей, предназначенных для тяжелых грузовиков. В Европе, Volvo запустила производство нового 13-литрового двухтопливного двигателя работающего на дизельном топливе и СПГ.  К заметным инновационным решениям в области СПГ-двигателей можно отнести компактный двигатель с воспламенением от сжатия (Compact Compression Ignition (CCI) Engine), разработанный компанией Motiv Engines. Данный двигатель имеет ряд преимуществ, главное из которых состоит в значительно более высоком значении теплового КПД, чем у существующих аналогов. По данным компании, тепловой КПД разработанного двигателя может достигать 50%, в то время как тепловой КПД традиционных газовых двигателей составляет около 27%. (Беря в качестве примера американские цены на топливо, можно просчитать, что работа грузовика с дизельным двигателем стоит $0,17 за лошадиную силу/час, с традиционным СПГ двигателем – $0,14, с CCEI-двигателем – $0,07).

Стоит также отметить, что как и в случае морского транспорта, многие дизельные двигатели грузовых автомобилей могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-СПГ двигатели.

——————————————————————————————————————

Сжиженный природный газ (СПГ) не является революционно новым открытием. Это уже проверенная технология, которая успешно используется на протяжении многих лет, в основном в электрогенерирующей промышленности. В тоже время, только несколько лет назад СПГ стал серьезно рассматриваться как альтернатива нефти в некоторых сегментах транспортного сектора. Благодаря своим экономическим и экологическим преимуществам СПГ имеет огромный потенциал стать заменой нефтяному топливу для тяжелых грузовых автомобилей и морского транспорта. Кроме того, развитие СПГ в качестве транспортного топлива активно поддерживается различными регулирующими и законодательными органами, а также некоторыми крупными нефтегазовыми корпорациями. Главным препятствием в осуществление перехода на СПГ является необходимость создания совершенно новой инфраструктуры. Поэтому рост рынка СПГ в качестве транспортного топлива будет в значительной степени зависеть от технологических инноваций, а также инвестиций в соответствующие инженерные проекты. В тоже время данный спрос на новые технологии открывает огромные возможности для развития различным компаниям, научно-исследовательским организациям и инвесторам.

Будучи уже зрелой технологией, СПГ не требует новых капиталоемких открытий. Будущие инновации в основном связаны с технологиями, которые могут улучшить, оптимизировать и расширить использование СПГ. Именно поэтому сегодня данная отрасль открывает двери предпринимателям, малому и среднему бизнесу, которые наряду с крупными корпорациями могут способствовать стремительному развитию СПГ в качестве нового транспортного топлива.

Вторым ключевым фактором, который предопределит темп и масштаб развития рынка СПГ, безусловно, являются инвестиции.  Доступ бизнеса к значительным инвестициям является неотъемлемой частью развития инфраструктуры СПГ. В то же время, будучи одним из наиболее динамично развивающихся альтернативных видов топлива, СПГ открывает новые перспективные возможности для инвестирования. Рост долгосрочных контрактов на поставку СПГ по всему миру, а также недавние законодательные и нормативные инициативы должны мотивировать инвесторов вкладывать средства в развитие новых технологий сжижения, принимающих терминалов, танкеров, заправочных станций и других объектов инфраструктуры.

Нет новых сообщений

Оставить Сообщение