Улавливание, хранение и использование углерода: перспективы и возможности проектов в России

Центр по энергопереходу и ESG Сколтеха представил обзорное исследование перспектив применения технологии CCUS (улавливание, полезное использование и долгосрочное хранение СО2), необходимой для достижения глобальной углеродной нейтральности. В исследовании раскрыт потенциал декарбонизации ТЭК и тяжелой промышленности за счет CCUS, представлена оценка потребности в таких проектах, практическое значение для инвесторов и компаний, потенциал применения технологий в нашей стране, пилотные проекты и многое другое. Мы внимательно ознакомились с результатами исследования и осветили в статье самое главное.

19.12.22
661

Cодержание статьи

    Вера Солдатова
    Редактор Ecostandard.journal

    Обзоры, интервью, свежие новости и изменения в законодательстве — оперативно в нашем Telegram-канале. О самых важных событиях — в нашей группе ВКонтакте.

    Актуальность повестки

    На сегодняшний день глобальное изменение климата — проблема, вызывающая значительную обеспокоенность международного сообщества. Отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2021 год фиксирует повышение глобальной температуры поверхности Земли примерно на 1,1°C по сравнению со средней температурой 1850–1900 гг. Следует отметить, что такой темп роста температур не наблюдался в последние 125 000 лет. Причина таких стремительных и серьезных изменений климата кроется в выбросах парниковых газов, в особенности углекислого газа (СО2). Осознание важности сокращения выбросов СО2 растет, в связи с чем за последние тридцать лет было разработано множество технологий улавливания СО2.

    Технологии для улавливания, использования и хранения диоксида углерода (Carbon Capture, Utilization and Storage — CCUS) — это технические процессы, позволяющие уловить до 90 % выбросов СО2. Они включают в себя отделение СО2 от промышленных и энергетических источников или из атмосферы, транспортировку к месту хранения и долгосрочную изоляцию от атмосферы либо использование для создания новых продуктов. Обычно улавливание СО2 осуществляется у крупного источника выбросов, например цементного завода или электростанции на биомассе.

    При этом ведущие международные организации отмечают ключевую роль технологий CCUS в достижении глобальной углеродной нейтральности, а по оценкам МГЭИК, достижение глобальных климатических целей будет на 138% дороже без развертывания CCUS. Включение данных технологий в пакет мер по декарбонизации, напротив, снижает общую стоимость перехода к углеродной нейтральности. McKinsey подсчитали, что до 2050 г. объем мощностей по улавливанию СО2 должен в 200 раз превысить текущие показатели, Bloomberg New Energy Finance заключили, что следует улавливать более 174 млрд т СО2 к тому же сроку, иначе достижение чистого нуля будет практически невозможно.

    Схема улавливания, использования и хранения углерода, согласно технологическому обзору UNECE

    Оценки масштабов потребности в CCUS

    По всему миру в развитых странах ожидается кратный рост CCUS-проектов. В частности, такие проекты упомянуты:

    • в $2-триллионном плане поддержки инфраструктуры президента США Джо Байдена, а в специальном отчете администрации президента по данному вопросу подчеркивается необходимость увеличения в США числа и мощности проектов по улавливанию СО2 в десятки раз за ближайшую декаду, чтобы страна выполнила свои климатические цели;
    • в европейском Зеленом курсе CCUS обозначена как прорывная технология, без которой Европа не сможет достичь амбициозных показателей по снижению выбросов СО2 на 55% относительно 1990 г. к 2030 г;
    • в японской платформе отраслевых, академических и правительственных структур, нацеленной на продвижение CCUS и улучшение бизнес-среды для разработки CCUS по всей Азии.

    На данный момент 13 стран, в том числе 10 членов Ассоциации государств Юго-Восточной Азии (АСЕАН), Япония, США и Австралия, заявили о своем намерении участвовать в инициативе вместе с более чем 100 международными организациями, компаниями, финансовыми и исследовательскими институтами. Япония также предложила 10 млрд долларов государственного финансирования для возобновляемых и низкоуглеродных проектов в странах АСЕАН в рамках Азиатской инициативы по энергетическому переходу, направленной на поддержку разработки и демонстрации экологически чистых энергетических технологий, включая CCUS.

    Потенциал применения CCUS очень широк: технология может быть интересна как нефтяникам, так и производителя конечной продукции.

    Ценность CCUS для инвесторов и лиц, принимающих решения

    Сектор Интерес для инвестора в технологии CCUS
    Хранение СО2
    • Добыча нефти
    • Геологическое хранение как услуга
    Угольная генерация
    • Низкая стоимость угля и низкие выбросы СО2
    • Надежность ископаемого топлива как источника энергии
    • Долгий срок жизни станции
    Газовая генерация
    • Замена угольных станций
    Производство стали

    Производство цемента

    Производство нефтехимии

    • Премиальные рынки для низкоуглеродных продуктов
    • Участие в низкоуглеродных схемах поставки
    Водород
    • Возможность декарбонизации многих отраслей с помощью водорода
    • Голубой водород дешевле, чем водород, полученный с помощью электролиза Замещение природного газа;
    • Увеличение срока использования газовой инфраструктуры
    Биоэнергетика

    Прямой захват из воздуха

    • Продажа офсетов
    Продукты из СО2
    • Премиальные рынки для низкоуглеродных продуктов1

    Практическая значимость для России

    На новом этапе развития глобальных рынков нефти и газа ожидается переход к пику спроса от пика предложения декарбонизации. При этом энергопереход осуществляется не только в секторе электрогенерации, но и в транспорте, промышленности, теплоснабжении.

    Декарбонизация в этом процессе для российских производителей на ряду с вызовами создает и новые возможности, если российские экспортеры смогут «озеленить» свою продукцию, в том числе, используя технологии CCUS.

    Дискуссия о необходимости декарбонизации российского ТЭК началась и на законодательном уровне: рамочные законодательные нормы РФ уже начали обретать черты, но их необходимо развивать и наполнять конкретикой в подзаконных актах, в частности в отношении CCUS.

    Со стороны бизнеса появляются заявления о планах по использованию CCUS у «Новатэка», «Газпрома», «Газпром Нефти», «НМЛК», «Роснефти» и «Татнефти».

    Чтобы реализовать эти планы, на горизонте 5-10 лет необходимо перейти от концепций и лабораторных проектов к реальным коммерческим пилотным проектам, привлекать международный опыт. Сам факт начала широкомасштабной государственной дискуссии о декарбонизации ТЭК уже очень важен, но надо понимать, что Европа, США пока значительно опережают в реализации проектов CCUS.

    Возможности для развития нового бизнеса

    Сфера CCUS для глобального нефтегазового бизнеса по своим масштабам может быть сравнима с переходом к низкоуглеродным источникам энергии в таких традиционных регионах нефтегазодобычи, как, например, Северное море. По оценкам Carbon Capture & Storage Association, реализация сценария с улавливанием 22 млн т СО2 в Великобритании к 2030 г. создаст 10 тыс. новых рабочих мест в области CCUS уже к середине 2020-х гг.

    Основные компетенции нефтегазового бизнеса в области проектов CCUS, по большей части относятся к сферам транспортировки и хранения СО2.

    Поставщики технологий по улавливанию СО2, в основном, представлены:

    • крупными многоотраслевыми корпорациями (General Electric, Mitsubishi);
    • ведущими нефтесервисными компаниями и поставщиками технологий для производства СПГ (Linde, Air Liquide, Air Products и др);
    • крупными вертикально интегрированными компаниями с собственными разработками CCUS-технологий (Shell, ExxonMobil, Total и ряд других).

    Интервью авторов исследования с топ-менеджментом российских и международных нефтегазовых и нефтесервисных компаний позволяет заключить, что у России не должно возникнуть затруднений с подготовкой кадров и локализацией оборудования для улавливания СО2. Отличия могут появиться лишь в качественных характеристиках технологических процессов.

    В качестве новейшего примера проекта по улавливанию СО2 в России можно отметить строительство комплекса «Аммиак-карбамид-меламин» в Губахе (Пермский край), в рамках которого компания «Метафракс» возводит крупнейшую в России установку выделения углекислого газа. Лицензиаром технологии улавливания является японская компания Mitsubishi Heavy Industries. В строгом понимании проект не направлен напрямую на снижение углеродного следа предприятия, поскольку улавливание СО2 является компонентом самой производственной цепочки. Однако в результате реализации проекта выбросы углекислого газа от производственных мощностей «Метафракса» снизятся более чем вдвое.

    Потенциал применения технологий CCUS в России: источники эмиссии СО2

    Крупнейшие источники эмиссии СО2 в России преимущественно расположены в Центральном, Уральском и Приволжском ФО. Главным образом к ним относятся предприятия:

    • нефтегазового комплекса;
    • горно-металлургического комплекса;
    • машиностроения.

    Наиболее привлекательным регионом для проектов по улавливанию СО2 представляется Волго-Уральский регион, также перспективным может быть Центральный регион, в частности московская агломерация и юг СФО:

    • Томск;
    • Кемерово;
    • Новокузнецк;
    • Новосибирск;
    • Барнаул;
    • Бийск

    Потенциал по хранению СО2 в России

    Потенциал по хранению СО2 в истощенных коллекторах, а также его использование в третичных методах добычи нефти в России весьма велик. В исследовании, проведенном «Национальным минерально-сырьевым университетом «Горный», были проанализированы регионы России по их потенциалу закачки СО2 в пласт. Потенциальная емкость подземных резервуаров для хранения СО2 суммарно составила от 127 до 157 Гт. Разбивку по регионам можно посмотреть ниже:

    Совмещение данных о потенциале хранения СО2 в истощенных коллекторах, минерализованных водоносных пластах, а также данных по эмиссии СО2 показывает, что наиболее перспективным регионом для улавливания и хранения является Волго-Уральский регион. В частности:

    • Коми;
    • Пермский край;
    • Татарстан;
    • Самарская область;
    • Оренбургская область;
    • Башкортостан;
    • Челябинская область.

    Данный регион включает в себя старейшие месторождения России с высокой степенью выработанности запасов. Помимо этого, в Волго-Уральском регионе расположено большое количество промышленных объектов в относительно небольшой удаленности от нефтяных месторождений (15-300 км).

    Также перспективными видятся центральная и южная часть страны: Московская область, Волгоградская область и Краснодарский край, несмотря на недостаток достоверных оценок. Остальные регионы нет так хорошо сбалансированы по наличию промышленных центров и выработанных месторождений. Имеющиеся на сегодняшний день данные позволяют судить о больших возможностях для России в сфере CCUS.

    Планируемые CCUS проекты в России

    Больше всех в реализации CCUS-проектов заинтересованы нефтегазовые компании. Для них сокращение углеродного следа и «озеленение» продукции в условиях энергоперехода — неотъемлемое условие поддержания конкурентоспособности в мировом энергетическом секторе. Имеющиеся компетенции в области геологии и транспортировки углеводородов при этом становятся значительными конкурентными преимуществами нефтегазовых компаний.

    На данный момент отрасль CCUS не входит в список секторов промышленности, находящихся под иностранными санкциями. Однако в санкционные списки могут входить технологии, одновременно применяющиеся и в нефтепереработке, и в CCUS. Подобные условия ставят под вопрос международное партнерство в российских CCUS-проектах. Только глобальный характер климатических изменений и эмиссии парниковых газов оставляет надежду на ведение международного сотрудничества в будущем.

    Из российских компаний «Роснефть» планирует к 2035 г. предотвратить выбросы 20 млн т СО2-эквивалента парниковых газов. В компании отмечают высокий потенциал использования подземных хранилищ и собственных выработанных месторождений для проектов улавливания и хранения СО2. В своем плане по углеродному менеджменту «Роснефть» планирует запуск пилотного проекта CCUS на 2028 г.

    «Татнефть» запланировала выход на углеродную нейтральность к 2050 г. благодаря реализации проектов CCUS. В перспективе станет возможным извлечение 37,8 млн тонн углекислого газа в год. Проектом предусмотрено полезное использование до 25 млн тонн дымовых газов Нижнекамской ТЭЦ «Татнефти». Еще более 12 млн тонн диоксида углерода можно получить из выбросов водородной установки комплекса ТАНЕКО. СО2 в сжиженном состоянии планируется транспортировать на расстояние 10-12 км по трубопроводам. Углекислый газ будут закачивать в недра Биклянского месторождения в Нижнекамском районе. Помимо экологического эффекта данная мера увеличит добычу нефти.

    «Газпром нефть» инвестирует порядка 30 млрд руб. в проект в Оренбургской области по улавливанию и захоронению углерода. На первом этапе проекта будет закачиваться около 1 млн т СО2 ежегодно. Со временем объем закачки СО2 будет увеличиваться. Также «Газпром нефть» заключила с правительством Сахалинской области соглашение о сотрудничестве в сфере устойчивого развития и реализации климатических проектов и программ на территории островного региона. Проект на Сахалине будет реализован в партнерстве с компанией Русатом Оверсиз, где CCUS станет составной частью комплексной технологии производства водорода методом конверсии метана с улавливанием и захоронением СО2.

    Потенциально возможны синергетический эффект от сотрудничества металлургических компаний (крупных эмитентов СО2) и газовых компаний — поставщиков энергоносителя на предприятия. Например, потенциально возможным вектором декарбонизации металлургического сектора является переход предприятий с газа на водород. Газовые компании способны производить «голубой» водород из газа с улавливанием СО2.

    Так, например, «Новатэк» и «Северсталь» планируют совместно реализовать пилотный проект по производству «голубого» водорода из природного газа с применением технологий улавливания и хранения углекислого газа. «Новатэк» также ведет сотрудничество с другой крупной российской металлургической компанией — НЛМК — в области изучения перспектив водорода и технологий по улавливанию и хранению СО2. В свою очередь, НЛМК подписала Меморандум о сотрудничестве с «Газпром нефть» в сфере исследования и тестирования технологии улавливания и хранения СО2.

    С другой стороны, проекты CCUS могут быть интересны нефтехимическим компаниям. Немецкая компания Linde и «Сибур-Нефтехим» в 2021 г. подписали соглашение о реализации совместного проекта по улавливанию и полезному использованию СО2, образующегося в технологическом процессе СИБУРа. В рамках проекта планировалось построить установку мощностью порядка 25 тыс. тонн СО2. После введения в эксплуатацию установки по очистке и сжижению СО2, «Сибур-Нефтехим» планировал снизить выбросы парниковых газов предприятия в целом на 7%.

    После принятия санкций и ухода из страны западного бизнеса, этот и другие потенциальные проекты с иностранным участием стали фактически невозможными.

    Отрасль CCUS в России на данный момент находится на начальной стадии своего формирования, однако текущая климатическая повестка, очевидно, стимулирует российские компании рассматривать и этот метод декарбонизации.

    CCUS в России: барьеры и возможности

    Высокий потенциал по применению технологий CCUS в России обоснован:

    • широкими возможностями хранения СО2 (включая его использование для повышения нефтеотдачи);
    • наличием крупных источников антропогенных выбросов СО2.

    Тем не менее, существуют и барьеры по развитию данной технологии, в частности:

    Характер барьеров Причина
    Регуляторные
    • отсутствие регулирования в области CCUS;
    • отсутствие рынка углерода;
    • отсутствие государственной поддержки;
    Технологические
    • многие технологии находятся на ранней стадии развития не только в России, но и в мире;
    Экономические
    • высокая капиталоемкость проектов;
    • низкая рентабельность

    CCUS проекты можно отнести к инфраструктурным, потому что они очень привязаны к точкам эмиссии и хранения СО2, что делает их менее рентабельными по сравнению с добычей и разведкой.

    Для успешного развития проектов CCUS в России необходимы следующие шаги:

    • создание реестра истощенных месторождений, подходящих для хранения СО2;
    • изучение минерализованных водоносных пластов, особенно рядом с источниками эмиссии, оценка возможных объемов хранения СО2;
    • создание реестра крупных эмитентов, подходящих для использования технологии улавливания СО2;
    • создание механизмов стимулирования развития проектов CCUS;
    • создание пилотных проектов CCUS в различных отраслях самостоятельно и в партнерстве с зарубежными компаниями;
    • создание площадок для диалога между эмитентами или потребителями СО2 и компаниями, которые потенциально могут предложить услуги по улавливанию, транспортировке и хранению СО2.

    С полным текстом исследования вы можете ознакомиться по ссылке.

    19.12.22
    661
    0
    Чтобы написать комментарий, авторизуйтесь
    Тут будут ваши комментарии.
    Напишите, пожалуйста