Проблема парникового эффекта: 80% выбросов  углекислого газа  в атмосферу даёт энергетика

Юрий Банько

В ряду глобальных экологических проблем сегодня остро стоит проблема изменения климата, на который влияют промышленные выбросы СО². Глобальное потепление может иметь для планеты и всего человечества катастрофические последствия. Негативные изменения уже присутствуют в нашей жизни. Повышение средней температуры воздуха на 2 градуса может привести к необратимым последствиям. Не допустить этого – задача всего человечества и прежде всего промышленно развитых стран. Аномально холодная зима 2009-2010 годов не означает изменения негативных тенденций. К парниковому эффекту и повышению температуры приводит высокая концентрация в атмосфере углекислого газа (СО²) и метана. 80% выбросов в атмосферу парникового газа даёт не нефтегазовый комплекс, а энергетика, сталелитейная промышленность и предприятия по производству цемента.

23 апреля в норвежском экологическом центре Сванховд состоялся семинар по проблемам изменения климата. Его инициатором выступила Мурманская региональная организация «Беллона-Мурманск», финансировал мероприятие Баренцев секретариат.

Мы единственная форма жизни, которая уничтожает себя сама

Тема семинара «Глобальное потепление климата: причины и последствия» очень актуальна. Повышение температуры уже сказывается на изменениях климата. В России в течение последних 15 лет количество неблагоприятных климатических явлений возросло в два раза. Только в 2009 году таких катаклизмов в России произошло более 300. Если не предпринять меры, то к 2050 году из 13 регионов России продуктивное сельское хозяйство останется только в 4-х. Под угрозой окажется нефтегазовый комплекс нашей страны, инфраструктура и предприятия которого расположены в зоне вечной мерзлоты, которая начинает интенсивно оттаивать. Кроме этого, сибирские болота, оттаивая, выбрасывают до 6 миллионов тонн метана в атмосферу, усугубляя ситуацию.

Если не предпринять меры по снижению выбросов парниковых газов в атмосферу, то человечество ожидает безрадостное будущее. В 2007 году был снят кинофильм «Век дураков», рассказывающий о событиях, которые предшествовали катастрофе вселенского масштаба. Главная мысль, заложенная в фильм – мы могли спасти себя, но не сделали этого. Мы сами приближали свое вымирание. Мы не первая форма жизни, которая исчезла на Земле, но мы единственные, кто уничтожает себя сами.

Из-за потепления климата, к примеру, ледники Монблана с 1945 года опустились на 145 метров. Ураган Катрина, практически уничтоживший американский город Новый Орлеан, – также прелюдия будущих катастрофических ударов природы.

То что мы делаем сегодня отразится на нас через 30-40 лет. При повышении температуры на 2 градуса наступают необратимые последствия, при повышении на 6 градусов - на Земле будет уничтожено все живое. Период 2010-2017 годов должен стать периодом стабилизации, после которого должно начаться сокращение выброса парниковых газов. Если мы не сделаем этого, то планета сама очистит свою атмосферу, но мы этого уже не увидим и не ощутим.

Человечеству нужно объединить усилия

В 1992 году была принята рамочная конвенция ООН об изменении климата. Конечной целью Конвенции является «стабилизация концентрации парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия на климатическую систему».

Проблема предотвращения глобального потепления была обсуждена на конференции в Копенгагене. К сожалению, она не оправдала возложенных на неё ожиданий.

Сегодня перед человечеством стоит задача уменьшить выбросы СО² к 2020 году на 40% и на 85% к 2050 году. Этого можно добиться, повышая энергоэффективность производства и увеличивая долю возобновляемой энергетики, внедряя технологии изоляции СО².

В 2005 году при сотрудничестве Европейской комиссии и «Беллоны» в Европейском союзе была создана европейская технологическая платформа по электростанциям на ископаемом топливе с нулевым выбросом (European Technology Platform on Zero Emission Fossil Fuel Power Plants - ZEP). Цель платформы – обеспечить к 2020 году повсеместное распространение технологий улавливания (изоляции) углекислого газа на европейских электростанциях, работающих на ископаемом топливе, что позволит им полностью избавиться от выбросов СО².

У России огромный потенциал возобновляемых источников энергии: гидро- и ветроэнергетика, энергия волн и приливных течений, солнечные батареи и использование биомассы. В решении проблем сокращения выбросов СО² играет роль и каждая семья, производящая в среднем 18,67 тонн СО² в год. Это, по сравнению с производственными предприятиями, немного, но семей – миллионы. И если на производственных предприятиях будут внедряться установки для сбора СО² и его складирования, то снижение выбросов СО2 в семьях – дело каждого жителя планеты.

80% глобального производства энергии осуществляется за счёт ископаемого топлива. Человечеству нужно всё больше и больше энергии, чтобы повысить уровень жизни, но это приводит к увеличению выбросов вредных газов. Как устранить это противоречие? Нужно внедрять технологии улавливания и хранения СО² и использовать возобновляемые источники энергии.

На долю России приходится 5% парниковых газов. Следует отметить, что у нас ситуация значительно лучше, нежели в других промышленно развитых странах. При росте ВВП на 7% выбросы парниковых газов возросли в нашей стране на 1%.

Россия ратифицировала Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата в 2004 году, взяв на себя обязательства по снижению выбросов CO².

17 декабря 2009 года была принята Климатическая доктрина РФ, требующая принятия мер по сокращению выбросов парникового газа. 28 октября 2009 года вступило в силу Постановление Правительства РФ №843 «О мерах по реализации статьи 6 Киотского протокола и Рамочной конвенции ООН об изменении климата».

В соответствии с Киотским протоколом России на период 2008 – 2012 годов была выделена квота на выбросы парниковых газов в размере 16 миллиардов 617 миллионов тонн. Реально же, вместо 3,3 миллиардов тонн в год у нас ежегодно выбрасывается в атмосферу 2,2 миллиарда тонн парниковых газов. Наша страна имеет возможность торговать излишками квоты. При стоимости 1 тонны квоты в размере 10 евро – это колоссальная сумма. В период с 17 февраля по 12 марта 2010 года Сбербанк России принимал заявки на утверждение проектов, осуществляемых в соответствии со статьей 6 Киотского протокола. Но, к сожалению, на торги выставлено лишь 30 миллионов тонн квоты на сокращение выбросов парникового газа. Сбербанку поступило 39 заявок, среди которых НК «Роснефть», НК «ЛУКОЙЛ», ТНК-ВР. Вырученные средства будут направляться на реализацию проектов, приводящих к снижению выбросов СО².

Технологии сбора и утилизации СО² уже работают

Улавливание и хранение двуокиси углерода (СО²) – это процесс, включающий отделение СО² от промышленных и энергетических источников, транспортировка к месту хранения и долгосрочная изоляция от атмосферы. Больше всех СО² в атмосферу выбрасывают США, Китай, Европейские страны и Индия. К сожалению, в мире имеется всего полтора десятка установок по улавливанию СО². Лидерами по внедрению этих технологий является Норвегия.

Идея улавливания и хранения углекислого газа далеко не нова. Эксперты норвежской исследовательской организации SINTEF работают над развитием этого метода вот уже двадцать лет. А нефтегазовая компания Statoil использует технологию геологического хранения выбросов углекислого газа с 1996 года. На месторождении Слейпнер, расположенном в Северном море, компания закачивает СО² в подводный резервуар – водоносный слой, заполненный солёной водой, под названием Утсира. Природный газ, добываемый на месторождении, очищается почти от всего содержащегося в нем углекислого газа. Затем по скважине, работающей на платформе А, CO² закачивается внутрь формации.

Ежедневно вглубь Утсиры уходит 2800 тонн CO². Если принять во внимание и другие геологические формации, расположенные по соседству с Утсирой, то в этом районе можно безопасно захоронить количество углекислого газа, сравнимое с тем, сколько может быть выброшено в атмосферу Земли всеми европейскими электростанциями, работающими на ископаемом топливе, за 600 лет.

Процесс закачки СО² в резервуар находится под жестким контролем. С начала проекта на месторождении не было зарегистрировано ни одной утечки. Опыт показал, что углекислый газ можно безопасно прятать под толщей воды.

Statoil был вынужден применить технологию улавливания СО² не только ради сохранения климата, но и с целью минимизации издержек. Дело в том, что добываемый на месторождении газ содержит примерно 9% примесей СО². Согласно норвежским требованиям, концентрация этих примесей в газе, который продаётся с наземных терминалов местным потребителям и поставляется на европейский рынок, не должна превышать 2,5%. Поэтому Statoil построил на отдельной платформе (высотой 20 м и дедвейтом 9 тыс. тонн) специальную очистную систему, где происходит химическое отделение концентрированного СО² от природного газа. Для очистной системы на Слейпнире используется отдельная морская платформа. Теоретически Statoil мог производить выбросы отделённой двуокиси углерода в атмосферу, однако за это компании пришлось бы платить высокий налог. Норвежскими законами установлена плата за выброс углекислого газа – 50 долларов США за тонну, а на Слейпнире ежегодно производится 1 млн тонн СО². Получается, что ежедневные платы компании составили бы около 140 тыс. долларов. Поэтому было принято решение о хранении СО² в подводном резервуаре, расположенном выше газоносного слоя месторождения.

Этот опыт пригодился и на Снёвите (Белоснежка) – первом газовом месторождении на шельфе Баренцева моря. В рамках этого проекта компания Statoil построила первый в Европе и самый северный в мире завод по производству сжиженного природного газа (СПГ). Требования к чистоте газа на месторождении Снёвит значительно жёстче, чем на Слейпнере и Ан Салахе, – концентрация СО² в СПГ не должна превышать 0,5 промилле. Если это условие не будет выполняться, то присутствующая в метане твердая углекислота (сухой лед) может забить системы транспортировки СПГ и остановить его производство. Но в проекте «Снёвит» были реализованы новые технические решения, в частности система очистки располагается не на платформе, а на берегу. Теперь StatoilHydro использует свой опыт улавливания и хранения углекислого газа при строительстве нефтеперегонного завода в Монгстаде.

Существует, кроме того, и другой метод изоляции CO² – закачивание углекислого газа обратно в скважины истощённых месторождений, то есть месторождений, приближающихся к порогу исчерпания нефтяного резерва. Работы по добыче нефти на таких месторождениях часто заканчиваются прежде, чем на поверхность извлекается весь доступный ресурс. Углекислый газ закачивается в скважину, чтобы высвободить (выдавить) тот остаточный запас нефти, который не удалось бы извлечь традиционными методами. Под давлением CO² химически и физически вытесняет труднодоступную нефть, оставшуюся в порах геологических слоёв после первых стадий добычи. Компрессоры закачивают углекислый газ в сырую нефть, которая в ходе химических реакций изменяется и затем перемещается сквозь пористую породу к нефтедобывающим скважинам. В частности, CO² понижает контактное поверхностное натяжение сырой нефти (вид поверхностного натяжения, определяющего величину трения между нефтью и породой). Такая разработка называется «реабилитацией истощённого месторождения». Применение метода изоляции CO² на истощённых нефтяных и газовых месторождениях позволит снизить необходимость разработки новых месторождений, а значит, существенно сократит нагрузку на окружающую среду со стороны нефтегазовой промышленности. Углекислый газ поможет вдохнуть в старые нефтяные месторождения новую жизнь. Такой опыт утилизации СО2 применяется в США на месторождении нефти Рэнжли Уебер Сэнд Юнит с октября 1986 года.

Технологии улавливания и хранения углекислого газа применяются не только в Норвегии. Разработка масштабных проектов с привлечением этих технологий проводится по всему миру: в Канаде, Австралии, Китае, Алжире, ЕС и др.

К 2015 году в странах ЕС будет построено 15 таких установок, производительностью не менее 1 миллиона тонн СО² в год каждая.

Конечно же сложно убедить промышленные предприятия и нефтегазовые компании внедрять у себя на производстве такие дорогостоящие установки, чтобы не выбрасывать СО² в атмосферу. Эксперты ООН отмечают, что улавливание СО² потребует значительного увеличения издержек: затраты на производство электроэнергии в зависимости от вида топлива и применяемой технологии вырастут от 30 до 60%.

Но проблема решаема. Если следовать примеру Норвегии, установившей в 1992 году штраф в размере 50 долларов за тонну выброшенного в атмосферу углекислого газа, полученного при добыче и переработке нефти и газа, то несложно подсчитать убытки в виде штрафов, которые можно свести до минимума, построив установки по улавливанию СО².

Технология улавливания и хранения СО², используемая на Слейпнире, была позднее применена в Алжире, где Statoil разрабатывает месторождение Ан Салах вместе с компаниями BP и Sonatrach. Избыточная концентрация СО² в природном газе удаляется химическими поглотителями (аминами), сжимается и затем вводится под давлением в водоносный слой, расположенный на двухкилометровой глубине.

Сокращение выбросов парниковых газов может быть достигнуто только путем повышения эффективности использования энергии и снижения ее потребления, использования возобновляемых источников энергии, улавливания и геологического хранения углекислого газа.

Внедрение технологии улавливания и хранения CO² является существенным вкладом в решение проблемы изменения климата.

СОДЕРЖАНИЕ ЖУРНАЛА "СЕВЕР ПРОМЫШЛЕННЫЙ" № 2 2010 Г. 

Еще статьи на тему "Газа":

Польские компании займутся совместной добычей газа

Об экономической оценке ресурсов нефти и газа арктического шельфа России

Месторождения нефти и газа на акваториях западной Сибири: прогноз залежей

Технология улавливания и геологического хранения углекислого газа как способ решения проблемы изменения климата

Проект по сжижению природного газа с месторождения Snоhvit - успех в Арктике

Особенности проявлений свободного газа в верхней части разреза шельфа Баренцева и Карского морей