Корабли без углерода

Судоходство в Арктике – важный элемент социально-экономического развития. И в подавляющем числе случаев единственный способ завоза материалов и комплектующих, вывоза готовой промышленной продукции. В результате этой деятельности промышленные проекты в Арктике потенциально могут оказывать высокое влияние на окружающую среду не только непосредственно в месте реализации, но и на всей протяженности арктического водного маршрута.

Международная морская организация (IMO) устанавливает требования по выбросам кислых оксидов (NOx, SOx) при судоходстве. Также активно обсуждается регулирование выбросов СО2 и так называемого черного углерода, который образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива, древесины и других энергоносителей. Эти требования действуют во всех регионах мира. Однако они особенно актуальны для Арктики, где чрезвычайное значение имеют риски разливов топлива, ликвидация которых затруднена суровыми климатическими условиями и низкой плотностью размещения ликвидационных средств.

В течение долгого времени регуляторные механизмы в отношении судоходства в этом регионе касались только качества топлива и содержания в нем серы. При этом выделялись международные и национальные зоны эмиссионного контроля, для которых устанавливались более жесткие требования к видам топлива и выбросам оксидов азота.

Для Антарктической зоны был установлен прямой запрет на использование остаточных видов топлива. Ожидается, что с 2024-го он будет введен и в Арктике, однако для отдельных видов судов он может быть отложен до 2029 года. В последнее время активно обсуждается влияние на климат и процессы глобального потепления черного углерода.

Наиболее жесткие требования устанавливаются для зон контроля выбросов (ЕСА). Но создание такой зоны в арктических морях не предполагается. Вместо этого экологическая безопасность будет обеспечиваться контролем типов топлива, используемого морскими судами. В качестве первоочередной меры рассматривается запрет применения в судоходстве в этом регионе остаточных видов топлива, включая мазут и различные виды тяжелого топлива (HFO).

В то же время запрет транспортировки мазута и нефти в Арктике не планируется, поскольку нефтепродукты обеспечивают поставку товаров первой необходимости и лежат в основе энергоснабжения местных арктических сообществ.

Исходя из этого, запрет на использование HFO окажет большое влияние не только на судоходство и энергоснабжение потребителей, но и на проекты добычи полезных ископаемых в российской Арктике. Это связано с тем, что при вывозе продукции грузовые суда пересекают зону арктических вод и им потребуется полный переход на использование других видов топлива в случае введения подобного запрета.

Запрет на использование HFO, безусловно, приведет к росту затрат для морских перевозок, который повлияет на снижение располагаемых доходов населения, и росту издержек промышленных предприятий. В то же время он оказал бы значительное положительное влияние на состояние окружающей среды, качество, продолжительность, сохранение традиционного образа жизни коренного населения. При этом экологические последствия при использовании альтернативных видов топлива не изучены полностью, что создает большую неопределенность и риски при возможном переходе.

Подобный запрет будет касаться и мазута с низким содержанием серы, который представляет собой остаточное топливо и не выступает в качестве экологической альтернативы HFO.

В связи с этим для арктического флота России в условиях ужесточающихся экологических требований могут быть описаны в рамках нескольких сценариев (см. таблицу ниже).

Таблица 1           Внутренние и международные транзитные перевозки через СМП

Сценарий	Приемлемые сценарии для Арктики
использование HFO со скрубберами	приемлемо в краткосрочной перспективе
использование низкосернистых остаточных видов топлива (LSHFO)	приемлемо в краткосрочной перспективе
использование низкосернистых дистиллятов, в том числе с повышенным содержанием серы до 0,5%	приемлемо в долгосрочной перспективе
использование СПГ, СУГ, метанола, аммиака, водорода	приемлемо в долгосрочной перспективе

 

Судовладельцы и операторы флота в российской Арктике стоят перед довольно сложным стратегическим выбором. Использование низкосернистых остаточных и дистиллятных видов топлива приведет к немедленному росту операционных затрат. Установка скруббера – специального устройства для очистки газов от примесей – также не позволит использовать мазут после введения в действие запрета на остаточные виды топлива в Арктике в 2024 году.

Еще выше риски у судовладельцев при строительстве новых судов, требующих высоких капитальных вложений. При этом переоборудование на СПГ или заказ нового флота является наиболее капиталоемким инвестиционным решением. Но в этом случае его использование будет допустимо в Арктической зоне в долгосрочной перспективе вплоть до 2050 года. Даже дальнейшее ужесточение экологических требований не окажет влияния на операционную деятельность и не приведет к дополнительным капитальным затратам в течение жизненного цикла судна.

В поисках альтернативы

Поскольку морские перевозки – это наиболее экономически эффективное средство доставки грузов (сегодня морем обеспечивается более 80% мировой торговли), то значительный результат по сокращению глобального объема выбросов парниковых газов может быть достигнут через регулирование качества топлива, используемого в судоходстве. А также за счет дальнейшего ужесточения нормативов на выброс при их применении. До 2050 года ожидается введение IMO в действие дополнительных ограничений по выбросам и требований к качеству топлива для судоходства.

Сокращение выбросов по производственной цепочке может быть достигнуто разными способами. В том числе за счет снижения потребления топлива и повышения энергоэффективности судовых двигателей благодаря технологическому усовершенствованию, использованию видов топлива с пониженным углеродным следом (например, СПГ), а также улавливанию выбросов и их нейтрализации.

Использование видов топлива с пониженным углеродным следом при его производстве и использовании является ключевым направлением по снижению выбросов парниковых газов при судоходстве. В качестве альтернативных видов в долгосрочной перспективе рассматриваются:

• сжиженный природный газ;
• метанол;
• аммиак;
• водород;
• сжиженные углеводородные газы;
• топлива на основе возобновляемого сырья (биодизель, био-СПГ, биометанол и т.п.);
• нефтяные виды топлива экологически высокого класса (низкосернистые виды, топливные смеси).

Оценки потенциала альтернативных видов топлива, которые должны использоваться для обеспечения 50-процентного снижения выбросов парниковых газов к 2050 году, различаются. Тем не менее в каждом из случаев большинство видов топлива к этому рубежу будут производиться из природного газа: СПГ/водород/метанол/аммиак. Они могут выпускаться в ограниченных объемах с использованием возоб­новляемого сырья или с применением технологии электрохимии. Тем не менее наиболее перспективными для применения в Арктике по разным причинам сегодня выглядят два вида: СПГ и метанол.

Сжиженный природный газ (СПГ)

Из всех возможных видов альтернативного топлива СПГ – наиболее часто применяющееся в судоходстве. Этому способствуют большие объемы производства СПГ в мире (более 350 млн тонн в год), высокий уровень зрелости технологий хранения и использования на борту судна, а также его хорошая доступность в различных регионах мира.

Большинство оценок использования СПГ в качестве топлива демонстрируют существенное снижение выбросов СО2 в атмосферу. Оно достигается за счет как меньшего относительного содержания углерода в топливе, так и его удельного расхода.

Однако у СПГ как у топлива есть ряд недостатков. Они связаны с так называемыми проскоками метана – наличием несгоревших остатков этого газа в выхлопе двигателя. Проскоки вносят наибольший вклад в углеродный след при использовании СПГ из-за высокого парникового эффекта метана. В то же время прогресс в двигателестроении позволяет сокращать проскоки метана кратно. Фактически можно говорить, что в обозримой перспективе острота этой проблемы существенно снизится.

При оценке климатического вклада СПГ в климатические изменения также необходимо принимать во внимание район его происхождения и использования. Российская Арктика становится глобальным центром производства СПГ. Современные технологии, улучшенная энергоэффективность производства за счет использования внешнего холода, возможность прямой отгрузки СПГ для бункеровки без необходимости транспортировки на большие расстояния – все эти факторы обеспечивают пониженный углеродный след и снижение выбросов парниковых газов при использовании этого вида топлива в Арктическом регионе. В частности, углеродный след при производстве СПГ на заводе «Ямал СПГ» заметно ниже аналогичных показателей большинства подобных заводов в мире. Последнее обсто­ятельство может сыграть одну из ключевых ролей в развитии арк­тического судоходства.

Метанол

Вторым перспективным альтернативным видом топлива в Арктике после СПГ может стать метанол. Технология его использования в качестве моторного топлива для сухопутного транспорта хорошо отработана, давно и широко применяется. В частности, существует множество примеров массового использования метанола в качестве добавки к нефтяным видам топлива в США, Китае и на Ближнем Востоке. Однако в судоходстве эта технология пока не нашла столь же широкого хождения.

Перспективность использования метанола основывается на:

• необходимости диверсификации видов топлива для судоходства;
• относительной простоте хранения на борту судна;
• возможности производства из биологического сырья или с применением технологий электрохимии с улавливанием СО2 из атмо­сферного воздуха;
• широкой географии и большом объеме (более 80 млн тонн в год) производства метанола в мире;
• возможности применения в двигателях внутреннего сгорания и топливных элементах.

Кроме того, метанол легко разлагается живыми микроорганизмами, что существенно облегчает проблему ликвидации последствий его разливов. В то же время, в отличие от СПГ, разливы метанола не приводят к образованию парниковых газов.

Метанол имеет высокое октановое число, что позволяет эффективно использовать его в двигателях с искровым зажиганием, но низкое цетановое число, которое не позволяет напрямую использовать его в двигателях на воспламенении при сжатии. При этом он не содержит серы, но меньшая удельная теплота сгорания метанола требует большего количества топлива.

Сегодня в мире реализуются сразу несколько проектов по переводу судов на метанол. В частности, этим занимаются консорциумы Green Maritime Methanol, Pon Power, FASTWATER. В России также есть опыт использования этого вида топлива. Так, осенью 2020 года у побережья Ямала встал на производственную вахту первый плавучий метанольный завод компании «Флотметанол». Планируется, что его мощность составит 10 тыс. тонн в год.

В свою очередь, метанол используется российскими нефтегазовыми компаниями в проектах по добыче углеводородов. Сырье поступает с Тазовского нефтегазоконденсатного месторождения, которое разрабатывает «Газпром нефть». В перспективе планируется развивать бункеровку судов, что поможет создать инфраструктуру, необходимую для судов нового типа с двигателями на метаноле.