Представитель компании SCA прокомментировал для действующих и потенциальных инвесторов нерешенные проблемы инициатив «чистой энергетики»

13 декабря 2021 20:03

В октябре и ноябре с.г. наша консалтингово-инжиниринговая компания Strategic Choice Advisory (SCA) по приглашению организаторов приняла участие в Первой международной конференции по аммиаку в качестве топлива (First International Conference on Fuel Ammonia, ICFA2021), проведенной в рамках недели «Токио за горизонтом углеродной нейтральности» (Tokyo Beyond Zero), а также в Международном симпозиуме Ассоциации за аммиак в качестве чистого топлива (Clean Fuel Ammonia Association, CFAA). Эти мероприятия, на которых выступали с докладами первые лица правительств и министерств энергетики стран всего мира, главы ведущих международных энергетических и химических корпораций, инжиниринговых и транспортных компаний, а также представители университетов и исследовательских центров, были организованы Министерством экономики, торговли и промышленности Японии (METI) и CFAA.

Начиная с 2013 г., мы работали на ряде крупнейших объектов нефтегазохимического комплекса в России и СНГ с участием японских инжиниринговых компаний, а также их основного кредитора – японского государственного банка Japan Bank for International Cooperation (JBIC). С 2020 г. мы также работаем по проектам новых технологий в сфере водорода и аммиака с участием международных инвесторов. Япония по праву считается одной из стран, наиболее продвинувшихся в НИОКР и реализации проектов, связанных с аммиаком и водородом. Участие в этих конференциях позволило нам увидеть отношение различных участников рынка к инициативам «чистой энергетики» и дало повод выразить свое отношение к этому популярному ныне направлению. Полагаем, что эти соображения могут быть полезны для кредиторов и инвесторов, изучающих сейчас целесообразность финансирования разнообразных проектов в этой сфере.

Впечатления от мероприятий

Управляющий партнер SCA Андрей Афанасьев отмечает, что в ходе мероприятий было очень интересно услышать последние новости о планируемых проектах и ознакомиться с политикой конкретных стран в отношении аммиака и водорода, считающихся сейчас источниками «чистой энергии» XXI века. Выступления представителей крупных корпораций и университетов, потенциальных производителей и кредиторов изобиловали выкладками, технологическими схемами и детальными оценками аспектов развития этого нового сегмента энергетического рынка.

Вместе с тем, мы были рады увидеть, что участники рынка осознают существенные технологические и экономические вызовы, с которыми сталкивается эта сверхмодная инициатива. У нас сложилось впечатление, что даже высокопоставленные государственные чиновники расценивают перспективность этого направления как наиболее вероятную гипотезу – бизнес-кейс, который еще необходимо обосновать. Очень позитивным моментом мы считаем то, что у игроков рынка и государственных институтов уже есть набор критериев, по которым будет оцениваться, действительно ли целесообразно развитие данных сегментов рынка: аммиака в качестве топлива (fuel ammonia) и водорода. Сейчас стоит задача провести НИОКР и промышленные испытания, чтобы либо подтвердить, либо опровергнуть эту гипотезу.

Как сказал один высокопоставленный японский чиновник в своем выступлении, данное направление необходимо рассматривать как один из вариантов, альтернативу для обеспечения энергетической безопасности. И как отметил глава японской инжиниринговой компании JGC (одного из наших постоянных клиентов), еще предстоит понять, как именно можно добиться достижения углеродной нейтральности (net-zero).

Также было интересно услышать, что некоторые цепочки поставок аммиака и водорода, отдельные маршруты все-таки могут быть эффективными для конкретных потребителей. Учитывая, что, согласно расчетам, экономика аммиака и водорода работает лучше всего на солнечной и, при некоторых допущениях, ветровой энергии, – возможно, удастся подтвердить бизнес-кейс для отдельных маршрутов поставок при данных способах производства.

Так, японские спикеры отмечали, что для Японии логистический компонент будет ключевым при оценке ценовой конкурентоспособности вариантов импорта аммиака и водорода. Хотя у России и ряда других стран (например, Ближнего Востока) имеются неоспоримые преимущества в виде дешевого природного газа (для производства «голубого аммиака», несмотря на проблемность таких производств с точки зрения экологии) или устойчивого источника ветровой энергии (например, в случае с Ямалом, где «Новатэк» развивает мощности по производству СПГ совместно с японскими Mitsui Corporation, JOGMEC и MOL, и задумывается над производством водорода с использованием ветровой энергии), стоимость поставки продукции в Японию может полностью нивелировать эти преимущества.

По этой причине сейчас японские Itochu Corporation, Toyo Engineering и JOGMEC проводят ТЭО проекта поставок аммиака в Японию с производств на базе принадлежащих Itochu газовых месторождений в Иркутской области, что уже намного ближе к Японии. Как мы понимаем от участников проекта, логистический фактор является здесь ключевым. Также недавно стало известно об интересе датской Copenhagen Offshore Partners к производству водорода с использованием ветровой энергии на Курильских островах для поставок в Японию. Как мы видим, игроки рынка изучают наиболее эффективные сочетания источников сырья, способов производства и логистики.

Ключевые опасения и соображения

В целом, можно констатировать, что остается множество нерешенных проблем: от экономики процессов производства и транспортировки до технологической обоснованности и, что очень важно, вреда для экологии. Так, с точки зрения экономики многие из предлагаемых способов производства аммиака и водорода оказываются намного более энергоемкими, намного менее энергоэффективными, чем при традиционных источниках энергии, а расходы на транспортировку аммиака и особенно водорода будут в разы выше.

Также следует учитывать значительные расходы на разработку и строительство полностью нового морского флота, портовой инфраструктуры и терминалов для хранения и перевалки аммиако- и водородосодержащей продукции. Представители японского правительства отмечали на данных конференциях, что, к примеру, производителям угля и энергостанциям на угле придется полностью перестроить причальные стенки, терминалы и сопутствующую инфраструктуру для разгрузки и перевалки аммиака. При этом на данный момент японские исследовательские институты добились лишь 20%-ной доли аммиака при когенерации с углем – и они надеются добиться 30%-ной когенерации в ближайшие 5 лет (и то, только в тестовом режиме). Это означает огромные капвложения для включения в энергобаланс страны топлива, которое в обозримой перспективе будет в реальности составлять лишь малую его долю.

Согласно выкладкам представителя одного из западноевропейских исследовательских институтов, размер судна для перевозки аммиака должен быть как минимум в два раза больше. Использование же солнечных батарей на таком судне для минимизации выбросов углекислого газа приведет к тому, что судна будут в 15 раз больше по площади и намного менее устойчивыми в условиях сильного ветра и штормов, согласно расчетам. Все эти новые суда и элементы инфраструктуры потребуют намного больше металла и прочего сырья (откуда, на какие средства и с какими выбросами углекислого газа?). Спикеры также отмечали, что в настоящее время для производства требуемых объемов аммиака попросту нет нужных объемов сырья, которые можно было бы добыть и переработать при необходимом уровне экономической эффективности…

Расчеты показывают, что сейчас и в обозримой перспективе производство аммиака и водорода может стать экономически эффективным только при использовании солнечной и ветровой энергии. При этом для солнечных панелей есть различные ограничения по эффективности и свойствам материалов. В то же время, ветра не настолько сильны и устойчивы в большинстве мест (особенно в Азии), плюс производство энергии этим способом на единицу площади весьма незначительное. Даже для мест с достаточной солнечной и/или ветровой энергией (например, Чили или Ямала) ключевым вопросом будет стоимость логистики.

Использование в судах водородных топливных элементов может быть более эффективно, однако транспортировка сжатого водорода намного более сложна, чем жидкого аммиака. Для аммиака, хотя его гораздо легче использовать в качества топлива, главным риском остается ядовитость, в то время как водород легко воспламеняем и проникает сквозь различные материалы. Оба этих вещества потребуют дополнительных, весьма дорогостоящих мер для обеспечения безопасности (в т.ч. с учетом террористической угрозы) во всех элементах цепочки поставок, на воде и на суше.

Можно также использовать аммиак в качестве сырья для последующей переработки в химической промышленности, но это тоже приведет к существенной реконфигурации и дополнительным инвестициям в производственные и транспортные мощности.

Есть также значимые технологические проблемы, в т.ч. тот факт, что аммиак не горит на воздухе, сложности и энергоемкость отделения аммиака из реакционной смеси путем сжижения, и т.д. Для этих проблем в обозримом будущем (скорее всего, в перспективе нескольких десятилетий) не предвидится технологических решений.

Говоря о «голубом аммиаке», даже если забыть о проблемах с технологиями и учесть, что более низкая эффективность и повышенные затраты, приводящие к ускорению общей инфляции, могут быть ценой комфортной жизни на нашей прекрасной планете, самым проблемным аспектом являются намного более высокие выбросы углекислого газа, возникающие в процессе производства и транспортировки.

Эмиссия же углекислого газа и энергии при полном цикле производства (включая производство различного оборудования, компонентов и материалов) во многих случаях в разы выше, чем при сжигании полезных ископаемых. Получается, что продолжать сжигать углеводороды имеет больший смысл и наносит меньший вред экологии. В этом разрезе возникают вопросы и по поводу «зеленого аммиака». Это полностью разрушает сам кейс для использования аммиака и водорода в качестве топлива.

Помимо этого, весь дополнительно образуемый углекислый газ необходимо улавливать и хранить (вопрос, где на нашей планете?), если аммиак и водород не производятся с использованием солнечной или ветровой энергии. Соблюдение соответствующих правил всеми местными партнерами по всей цепочке создания стоимости необходимо тщательно отслеживать, что также представляет большие сложности. Как было сказано выше, солнечная и ветровая энергия являются более приемлемыми с точки зрения экономики и экологии, но доступность, надежность и достаточность материалов для солнечных панелей и других компонентов, а также транспортной инфраструктуры (включая металл для новых судов и терминалов), – это все нерешенные вопросы.

Кандидат химических наук Денис Жилин отмечает, что в настоящее время есть только один технологически доступный способ синтеза аммиака, а именно прямая каталитическая реакция водорода с азотом под давлением. Этот процесс экзотермичен, т.е. сопровождается выделением тепловой энергии, которая должна быть использована на месте. Таким образом, этот способ может быть неподходящим для большинства потребителей, перед которыми встает вопрос, что делать с этой энергией в месте производства аммиака. Вместе с тем, при последующем сжигании аммиака высвобождается лишь 87% энергии, выделяемой при прямом сжигании одинакового объема водорода. Также, часть энергии тратится на поддержание самого производственного процесса.

Входящий в состав аммиака азот доступен повсеместно из атмосферы, но его выделение из воздуха энергозатратно и возникает вопрос, что делать с образующимся чистым кислородом. Водород не встречается в свободном состоянии в природе и это является фундаментальной ловушкой идеи водородной энергетики. Он может быть получен одним из двух промышленно доступных способов: паровой риформинг метана (и в более широком смысле, алканов) и электролиз воды. Паровой риформинг – эндотермическая реакция, т.е. требующая дополнительных затрат энергии. Но гораздо дешевле и энергетически эффективнее использовать эту энергию напрямую, без промежуточного получения аммиака. Это избавит нас от выбросов CO2, которыми сопровождается паровой риформинг, и потерь энергии на промежуточных стадиях. В принципе, любой перевод алканов в другие сжигаемые продукты приводит к потерям энергии на промежуточных стадиях и увеличивает выбросы CO2.

Электролиз воды – тоже эндотермическая реакция, но в этом случае электроэнергия может производиться более экологичным способом: с использованием солнечных батарей или ветряных электростанций. Опять же, здесь возникают вышеуказанные ограничения. В этом случае не возникает выбросов углекислого газа, но остаются проблемы транспортировки аммиака и потери энергии при образовании аммиака из водорода.

Заключение

Таким образом, на данный момент все разговоры о целесообразности новой, «чистой» энергетики остаются лишь гипотезой, которую еще предстоит доказать, и вовсе не факт, что реализуемые ныне проекты НИОКР увенчаются приемлемым решением. Мы за последнее время оценивали ряд проектов в этой сфере, в т.ч. с применением плазменных технологий, однако еще предстоит увидеть, как эти технологии будут работать в промышленных масштабах. Действительно, аммиак и водород следует расценивать как одну из опций для обеспечения энергобезопасности и снижения вредных выбросов, которая может быть более эффективной для некоторых маршрутов и цепочек поставки.

В целом же, хотя противодействие изменению климата является благородной и возвышенной задачей, остается неясным, возможно ли на практике достижение углеродной нейтральности. Не только по отношению к аммиаку и водороду, но и по отношению к другим инициативам, таким как электромобили и т.д. Продолжение следует…

 



© 2020 БАНКОВСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Первое издание на российском рынке, посвященное информационным технологиям для банков.
Москва, Проспект Мира, д.3, корп. 1
+7 (495) 120-81-42
info@int-bank.ru

Свидетельство СМИ ФС77-39103 от 11 марта 2010 года.
По вопросам сайта просим обращаться к администрации сайта: info@int-bank.ru.
При использовании материалов необходимо давать ссылку на www.banktech.ru.