Укажите кратко три пути снижения выбросов парниковых газов

Обновлено: 04.07.2024

Парижское соглашение по климату было принято 12 декабря 2015 года по итогам 21-й конференции Рамочной конвенции об изменении климата (РКООНИК) в Париже.

Документ подписали 175 стран, в том числе Россия.

В рамках данной статьи мы хотим уточнить основные факторы, оказывающие влияние на глобальное потепление, а также наметить пути снижения влияния этих факторов в области энергетики Российской Федерации.

Для проведения анализа выделим четыре фактора:

Водяной пар (Н₂О)
Углекислый газ (СО₂)
Оксиды азота (NO_x)
Тепловое загрязнение атмосферы (ТЗ).

Рассмотрим пять основных типов электростанций, производящих электроэнергию:

ТЭС – тепловые электростанции (сжигают ископаемые виды топлива)
АЭС – атомные электростанции
ГЭС – гидроэлектростанции
ВЭС – ветровые электростанции
СЭС – солнечные электростанции

Ниже приведена таблица 1, показывающая какие факторы характерны для этих типов электростанций:

Факторы	ТЭС	ГЭС	АЭС	ВЭС	СЭС
Н₂О	+	+	+	–	–
СО₂	+	–	–	–	–
NO_x	+	–	–	–	–
ТЗ	+	–	+	–	–

На ГЭС водяной пар попадает в атмосферу при испарении воды в водохранилищах.

В соответствии с годовым отчетом СО ЕЭС России, на 01.01.2021 установленная мощность электростанций, расположенных на территории Российской Федерации равна 245313,25 МВт. При этом установленная мощность ТЭС 163292,16 МВт (66,65%), ГЭС – 49912,02 МВт (20,35%), АЭС – 29354,84 МВт (11,97%), ВЭС 1027,5 МВт (0,42%), ВЭС – 1726,72 (0,7%). Доля паросиловых установок (ПСУ) в установленной мощности ТЭС составляет 77,92%, парогазовых установок (ПГУ) – 16,06%, газотурбинных установок (ГТУ) – 5,12%.

Баланс электроэнергии в 2019 и 2020 годах приведён в таблице 2:

Годы	2019	2020
Единицы измерения	Млн. кВт.часов	Млн. кВт.часов
Всего	1080555	1047029,9
ТЭС	679881	620565,1
ГЭС	190295,4	207416,3
АЭС	208773,3	215682,1
ВЭС	320,8	1384,1
СЭС	1284,9	1982,3

Средние значения коэффициента использования установленной мощности в % по типам генерации приведены в таблице 3:

ТЭС	ГЭС	АЭС	ВЭС	СЭС
2019	45,68	43,85	79,82	19,91	14,14
2020	41,34	47,33	81,47	27,47	15,08

Основной вклад в повышение температуры атмосферы вносят тепловые электростанции, при этом паросиловые энергоблоки, основное оборудование которых состоит из котельного агрегата и паротурбинной установки, сжигают уголь и природный газ. При этом, если электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу в основном углекислый газ, то электростанции, работающие на природном газе – углекислый газ и водяной пар. При сжигании 1 кг метана, который является основным компонентом природного газа, образуется 2,75 кг углекислого газа и 2,25 кг водяных паров.

При сжигании топлива образуются оксиды азота, которые являются парниковыми газами, а при соединении в атмосфере с водяным паром выпадают на Землю в виде кислотных дождей.

Кроме парниковых газов, тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу большое количество тепловой энергии, которая вносит вклад в повышение температуры окружающего воздуха.

Удельные выбросы в атмосферу тепловой энергии имеют простую связь с коэффициентом полезного действия энергетической установки:

Тепловая мощность / Электрическая мощность = 1/КПД – 1,

то есть, отношение тепловой мощности (ТМ) дымовых газов к электрической мощности (ЭМ) обратно пропорционально электрическому коэффициенту полезного действия (КПД) установки.

Различают высшую и низшую удельные теплоты сгорания. Высшая теплота сгорания равна максимальному количеству теплоты, выделяемому при полном сгорании топлива, с учетом тепла затраченного на испарение влаги, содержащейся в топливе. Низшая теплота сгорания меньше значения высшей на величину теплоты конденсации водяного пара, который образуется из влаги топлива и водорода органической массы, превращающегося при горении в воду.

В теплотехнических расчетах обычно используют низшую удельную теплоту сгорания. В данной статье для определения значений КПД использовалась низшая теплота сгорания.

В таблице 4 приведены расчёты удельной тепловой мощности от КПД:

КПД	0,3	0,4	0,5	0,6
ТМ/ЭМ	2,33	1,5	1,0	0,7
кДж/кВт.час	8,9	5,4	3,6	2,5

В нижней строке этой таблицы показано, сколько килоджоулей тепловой энергии выбрасывается в атмосферу на один киловатт*час вырабатываемой энергии в зависимости от коэффициента полезного действия установки.

Как связаны между собою выбросы углекислого газа и КПД?

Удельная масса выбрасываемого в атмосферу углекислого газа при сжигании метана связана с КПД энергетической установки следующим соотношением:

М_СО2/кВт.час = 198 / КПД (кг/кВт.час)

В таблице 5 приведены расчёты удельных выбросов углекислого газа (СО2) при сжигании метана в зависимости от КПД энергетической установки.

КПД	Единицы	0,3	0,4	0,5	0,6
СО₂	кг/кВт.час	660	495	396	330

Из этих расчетов видно, что чем выше КПД энергетической установки, тем ниже величины удельных выбросов парниковых газов в атмосферу.

Удельная масса выбрасываемого в атмосферу водяного пара при сжигании метана связана с КПД энергетической установки следующим соотношением:

М_Н2О/кВт.час = 162 / КПД (кг/кВт.час)

В таблице 6 приведены расчёты удельных выбросов водяного пара (Н2О) при сжигании метана в зависимости от КПД энергетической установки.

КПД	Единицы	0,3	0,4	0,5	0,6
Н₂О	кг/кВт.час	540	405	324	270

При увеличении КПД удельные выбросы водяного пара в атмосферу снижаются.

Высшая теплота метана на 11% выше, ниже, чем его низшая теплота сгорания. В энергетических установках, в которых используется конденсация водяных паров дымовых газов, для определения коэффициента использования тепла топлива необходимо использовать высшую теплоту сгорания топлива.

Очевидно, что одним из путей снижения удельных выбросов в атмосферу углекислого газа, водяного пара и тепловой энергии является увеличение коэффициента полезного действия энергетических установок.

Одним из способов повышения КПД газотурбинных и парогазовых установок, который практически не применяется в энергетике Российской Федерации, является подогрев топливного газа.

В современных газотурбинных установках допускается температура топливного газа свыше 200°С.

КПД энергетических установок в России

Среднее значение КПД тепловых электростанций в РФ равен около 37%. Максимальный КПД паросиловых энергоблоков, построенных в СССР, равен 40%. Речь идет об энергоблоках мощностью 800 МВт со сверхкритическими параметрами пара.

КПД парогазовых установок (ПГУ) зависит от класса газотурбинных установок (ГТУ), так КПД ПГУ с ГТУ Е-класса равен 0,5÷0,52, F-класса – 0,56÷0,58, Н-класса превышает 0,6 (60%).

Во время действия ДПМ (Договор о предоставлении мощности) потребители энергии оплачивали сооружение парогазовых установок, имеющих КПД выше, чем КПД паросиловых установок.

На первом этапе реализации ДПМ-2 были выбраны существующие паросиловые энергоблоки с целью проведения их капитальных ремонтов, что никак не способствует снижению выбросов в атмосферу парниковых газов.

Одним из способов снижения выбросов в атмосферу углекислого газа (декарбонизация) является использование в качестве топлива водорода.

На графике 1 показана зависимость относительной концентрации углекислого газа от объемной концентрации водорода в топливном газе, который представляет смесь водорода и природного газа.

Во многих Европейских странах и в США прорабатывается вопрос использования в качестве аккумулирующей ёмкости системы газоснабжения. Считается, что безопасная объемная доля в смеси с природным газом не должна превышать 5%.

В России установленная мощность ветровых электростанций на 1.01.2021 равна 1027,5 МВт, что составляет 0,42% от суммарной установленной мощности ТЭС, ГЭС, АЭС ВЭС и СЭС. К 2030 году планируется ввести в эксплуатацию 4,5 тысячи МВт ветровых электростанций.

Если всю эту мощность использовать для производства водорода, то можно вырабатывать около 800 тыс. кубических метров водорода в час.

Для сравнения в 2020 году в России было произведено 700 млрд. кубических метров природного газа. То есть, часовая добыча природного газа составляет около 80 000 тыс. кубических метров.

Следовательно, если подмешать весь произведённый в 2030 году с помощью ветровых электростанций водород к природному газу, то его концентрация не превысит 1%.

Следует принять во внимание, что коэффициент использования ветровых электростанций в 2020 году был ниже 30%.

Существенно увеличить объём производимого водорода можно, используя электроэнергию, вырабатываемую на гидроэлектростанциях. Это удобно ещё и по причине наличия на ГЭС больших объемов воды, необходимой для производства водорода.

“РусГидро” и холдинг “РАО ЭС Востока” совместно с японской корпорацией Kawasaki Heavy Industries строят пилотный комплекс по производству сжиженного водорода. Мощность завода составит 11,3 тонны водорода в сутки.

Сжигание водорода в газотурбинных установках

Зарубежные изготовители газотурбинных установок проводят интенсивные исследования по использованию в качестве топлива метано-водородных смесей. В соответствии с /1/:

При переходе на водородосодержащий газ в газотурбинных установках необходимо принять во внимание, что в результате его сжигания, кроме водяного пара и углекислого газа, образуются оксиды азота.

В ряду основных загрязнителей атмосферы оксиды азота занимают особое место из-за высокой токсичности. В валовом выбросе всех токсичных веществ на них приходится 6-8%, но по токсичности их доля оценивается в ~35%.

Важнейшими оксидами азота являются монооксид NO и диоксид NO2, которые объединяются общей формулой NOx.

Причиной образования оксидов азота является окисление азота воздуха в факеле горелочных устройств. Образование NOx происходит непосредственно в зоне горения, и наиболее интенсивно – в зоне самых высоких температур пламени.

Экспериментальные исследования /2/ показывают, что при увеличении доли водорода в топливном газе выбросы оксидов азота в выхлопных газах ГТУ возрастают.

Из графика 1 видно, что при увеличении доли водорода в природном газе выбросы углекислого газа снижаются, но при этом возрастают выбросы водяного пара.

Удельная масса выбрасываемого в атмосферу водяного пара при сжигании водорода связана с КПД энергетической установки следующим соотношением:

М_Н2О/кВт.час = 270 / КПД (кг/кВт.час).

Высшая теплота сгорания водорода на 18,37% выше, чем его низшая теплота, поэтому для увеличения доли производства тепловой энергии в энергетической установке имеет смысл конденсировать водяной пар, образующийся при сжигании водорода.

Конденсация водяного пара позволит увеличить коэффициент использования тепла топлива энергетической установки, а также уменьшить воздействие тепловой энергетики на окружающую среду.

Влияние водяного пара на повышение температуры атмосферы Земли

Ниже приведены выдержки из публикаций зарубежных исследователей влияния водяного пара на климат нашей планеты:

Если это так, то наряду с уменьшением выбросов в атмосферу углекислого газа, необходимо контролировать и выбросы водяного пара.

Комплексный критерий оценки выбросов парниковых газов

Для оценки суммарного воздействия парниковых газов и тепловой энергии на повышение температуры атмосферы предлагается следующий критерий:

В закон вводятся новые понятия и определения. Парниковые газы – одно из них. Вопросов вокруг этой темы становится все больше, поэтому в материале перед вами мы постараемся разобраться в них.

1. Парниковые газы: с чего все началось

В России для снижения выбросов парниковых газов и уменьшения опасности глобального потепления предпринят ряд шагов. По данному вопросу разработана законодательная база. В первую очередь была создана Климатическая доктрина РФ. В рамках ее реализации издан Указ Президента РФ от 30 сентября 2013 г. N 752 “О сокращении выбросов парниковых газов”.

Согласно указу Правительству необходимо было обеспечить к 2020 году сокращение объема выбросов парниковых газов до уровня не более 75 % объема выбросов в 1990 году. Кроме того, планировалось утвердить в 6-месячный срок план мероприятий по обеспечению установленного объема выбросов парниковых газов, предусмотрев в нем разработку показателей сокращения объемов выбросов парниковых газов по секторам экономики.

В соответствии с данным Указом был создан План мероприятий по обеспечению к 2020 году сокращения объема выбросов парниковых газов до уровня не более 75 % объема указанных выбросов в 1990 г. (согласно Распоряжению Правительства РФ от 2 апреля 2014 г. N 504-р).

2. Что является парниковыми газами?

Парниковые газы – это газообразные вещества природного или антропогенного происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение.

Киотский протокол регулирует вопросы по шести парниковым газам. Таким образом, парниковыми газами являются:

углекислый газ (CO2);
метан (CH4);
закись азота (N2O);
гидрофторуглероды (ГФУ);
перфторуглероды (ПФУ);
гексафторид серы (SF6).

3. План по сокращению объема выбросов парниковых газов

План состоит из трех блоков:

Формирование системы учета объема выбросов парниковых газов;
Выполнение оценки и прогноза объема выбросов парниковых газов на период до 2020 года и на перспективу до 2030 года. Включая оценку потенциала сокращения объема выбросов по секторам экономики;
Меры государственного регулирования объема выбросов парниковых газов.

Для выполнения первого блока плана мероприятий в 2015 г. была принята Концепция формирования системы мониторинга, отчетности и проверки объема выбросов парниковых газов в РФ. Подробнее с ней можно ознакомиться в Распоряжении Правительства РФ от 22 апреля 2015 г. N 716-р г. Москва).

4. Инвентаризация выбросов парниковых газов

Для того, чтобы субъекты РФ могли провести инвентаризацию выбросов парниковых газов, утверждены Методические рекомендации по проведению добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов в субъектах РФ.

Эти рекомендации служат инструментом для оценки общих выбросов парниковых газов антропогенного происхождени

я на основе статистических и других данных органами исполнительной власти субъектов РФ.

Рекомендуется проводить добровольную инвентаризацию 1 раз в год. Использование Методических рекомендаций субъектами РФ позволяет:

Определить объемы текущих антропогенных выбросов парниковых газов в пределах их административных границ;
Подготовить и представить отчеты для информирования заинтересованных лиц;
Готовые отчеты о результатах инвентаризации – основа формирования долгосрочных целей по сокращению выбросов парниковых газов.

В целом, данное руководство предназначено не для рядовых природопользователей. Это подразумевает глобальную работу по сбору данных по всем источникам парниковых газов, их обработке, анализу. Для анализа применяются специальные математические и статистические методы. Так составляется общая картина того, как парниковые газы загрязняют атмосферу.

5. Расчет выбросов парниковых газов

Кроме того, во исполнение плана мероприятий разработаны методические указания для установления порядка количественного определения выбросов парниковых газов. А именно, для целей мониторинга, отчетности и проверки объема парниковых газов в соответствии с упомянутой выше Концепцией. Утверждение порядка расчета выбросов парниковых газов, их мониторинга, отчетности и проверки может быть осуществлено только государственными органами.

На момент выхода пакета упомянутых документов обычным предприятиям пока волноваться было не о чем. Федеральный закон о государственном регулировании выбросов парниковых газов тогда отсутствовал, соответственно, делать расчеты парниковых газов от собственного производства было не обязательно.

6. Постановка на учет объектов НВОС

Отметим, что в конце 2015 года была утверждена форма заявки для постановки на учет объектов НВОС (негативного воздействия на окружающую среду). При внесении данных о конкретном источнике выбросов вредных веществ в атмосферу, в форме заявки требовалось внести данные о фактической массе выбросов углекислого газа. Через некоторое время форма заявки была дополнена.

Обратите внимание – в пункте 2 раздела II “Сведения о воздействии объекта на окружающую среду” слова “фактическая масса выбросов углекислого газа” заменены на “фактическая масса выбросов парникового газа в пересчёте на углекислый газ (СО2-эквивалент)”. В качестве пояснения указано, что расчет данного показателя производится по Приказу Минприроды России от 30.06.2015 N 300. При этом фактическая масса выбросов парниковых газов определяется в пересчёте на углекислый газ.

7. Отчет о косвенных энергетических выбросах

Приказ Минприроды России от 29 июня 2017 года N 330 “Об утверждении методических указаний по количественному определению объема косвенных энергетических выбросов парниковых газов” был выпущен согласно п. 5 Плана мероприятий.

Методические указания предназначены для организаций, осуществляющих хозяйственную и иную деятельность на территории РФ. Методика устанавливает порядок количественного определения объема косвенных энергетических выбросов, образующихся в результате потребления организациями электрической и тепловой энергии, полученной от внешних генерирующих объектов. Это требуется для целей мониторинга, отчетности и проверки объема выбросов парниковых газов.

Количественное определение объемов косвенных энергетических выбросов проводится за календарный год отдельно для каждого филиала и обособленного подразделения, либо в целом по организации. Определение объема косвенных энергетических выбросов осуществляется региональным и рыночным методами. Методические указания включают рекомендации по содержанию и оформлению отчета о косвенных энергетических выбросах за отчетный период.

8. Новый закон об ограничении парниковых газов 2021

Наконец, в 2021 году появился обещанный федеральный закон, касающийся регулирования выбросов парниковых газов. Он определяет основы правового регулирования отношений в сфере хоз. и иной деятельности, которая сопровождается выбросами парниковых газов и осуществляется на территории РФ, а также на континентальном шельфе, в исключительной экономической зоне РФ, российском секторе Каспийского моря. Закон вступает в силу 30 декабря 2021 г.

В законе содержатся принципы ограничения выбросов парниковых газов. А также меры по ограничению их выбросов, среди которых:

Государственный учёт
Установление целевых показателей сокращения
Поддержка деятельности по сокращению выбросов парниковых газов и увеличению их поглощения.

Порядок создания и ведения реестра выбросов парниковых газов и порядок представления регулируемыми организациями отчетов о выбросах парниковых газов устанавливается Правительством РФ.

Кроме того, Правительство устанавливает целевой показатель сокращения выбросов парниковых газов для отраслей экономики. Уполномоченные федеральные органы исполнительной власти прогнозируют выбросы парниковых газов и осуществляют оценку достижения установленных целевых показателей сокращения их выбросов. А также утверждают методики количественного определения объемов их выбросов и ведут кадастр парниковых газов.

9. Отчет о выбросах парниковых газов

Нужно ли организациям вести учет парниковых газов и отчитываться об их выбросах? Закон определят, что организации НУЖНО предоставлять данную отчетность, если ее деятельность сопровождается:

Выбросами парниковых газов, масса которых эквивалентна 150 и более тысячам тонн углекислого газа в год за период до 1 января 2024 года;
Выбросами парниковых газов, масса которых эквивалентна 50 и более тысячам тонн углекислого газа в год за период с 1 января 2024 года.

Ожидается, что более точные критерии по отраслям будут установлены Правительством.

Регулируемые организации, выбросы которых 150 и более тысяч тонн углекислого газа в год, представляют отчеты о выбросах парниковых газов, начиная с 1 января 2023 года. А регулируемые организации, выбросы которых эквивалентны 50 и более тысячам тонн углекислого газа в год, представляют отчеты – с 1 января 2025 года.

Кроме того, регулируемые организации ежегодно представляют отчеты о выбросах парниковых газов до 1 июля года, следующего за отчетным. В порядке и по форме, которые устанавливаются Правительством. ЮЛ и ИП вправе представлять отчеты о выбросах парниковых газов добровольно. Но только если они не попадают под критерии и не относятся к регулируемым организациям.

Парниковые газы будут учитываться в рамках государственного учета уполномоченным органом исполнительной власти. А данные учета впоследствии послужат основой кадастра парниковых газов. Уточним, что перечень газов, которые будут отражены в реестре, утвердит Правительство.

10. Климатические проекты

ЮЛ, ИП или физические лица, согласно новому закону, вправе реализовывать климатические проекты. Сведения о проектах парниковых газов включаются в реестр углеродных единиц. Для выпуска в обращение углеродных единиц результаты реализации климатических проектов подлежат верификации. Верификация будет осуществляться в порядке, устанавливаемом Правительством России.

Углеродные единицы, выпущенные в обращение в результате реализации климатического проекта, подлежат зачислению на счет исполнителя этого климатического проекта в реестре углеродных единиц. Выпущенные в обращение углеродные единицы учитываются при оценке достижения целевых показателей сокращения выбросов парниковых газов. Реестр углеродных единиц содержит информацию о:

Климатических проектах;
Углеродных единицах и об их передаче владельцем иному лицу и зачете углеродных единиц.

Создание и ведение реестра углеродных единиц, а также проведение операций с углеродными единицами в таком реестре осуществляется оператором. Счет в реестре углеродных единиц открывается оператором на основании типового договора с участником обращения углеродных единиц

Выпущенные в обращение углеродные единицы оператор зачисляет на счет исполнителя климатического проекта. Передача углеродных единиц иному лицу осуществляется на основании распоряжения владельца счета. С помощью списания углеродных единиц с его счета и зачисления на счет приобретателя углеродных единиц. Зачет углеродных единиц осуществляется оператором в соответствии с распоряжением владельца счета. Посредством списания углеродных единиц с его счета и зачисления на счет изъятия из обращения. Владелец углеродных единиц вправе принимать решение о зачете углеродных единиц в целях уменьшения углеродного следа.

Мы разобрались с понятием “парниковые газы” и всеми законодательными нововведениями по теме на 2021 год. Если у вас есть вопросы касаемо парниковых газов или инвентаризации выбросов – обратитесь за помощью к специалистам ЭкоПромЦентра.

Необходимая гармонизация российского природоохранного законодательства с законодательством стран ЕС формирует условия для перевода российских нормативов удельных выбросов вредных веществ в атмосферу до уровня современных европейских. Это, в свою очередь, ведет к внедрению новых нормативов по обязательному оснащению ТЭС установками очистки дымовых газов от твердых частиц, оксидов азота, оксидов серы и других компонентов, которые позволят существенно снизить валовые выбросы загрязняющих веществ от ТЭС.

О способах борьбы с парниковыми выбросами журналисту ЭПР рассказали специалисты ВТИ: научный руководитель – Анатолий Тумановский, заведующий Отделением защиты атмосферы Ольга Киселева, заведующий лабораторией золоулавливания и очистки газов от оксидов азота Александр Максимович Зыков, старший научный сотрудник Сектора комплексных экологических проблем ТЭС Алла Иванова, младший научных сотрудник Сектора комплексных экологических проблем ТЭС Наталья Кумпан.

– Как можно охарактеризовать ситуацию с выбросами в российской энергетической отрасли? Энергетика и промышленность: на какой сектор приходится большая доля выбросов?

– По данным Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), в 89 % городов РФ отмечается превышение санитарно-гигиенических нормативов загрязнения атмосферного воздуха. За период 2014‑2018 гг. суммарные выбросы в целом по городам России увеличились на 3 %.

Выбросы парниковых газов от ТЭС РФ составляют около 25 % всех эмиссий парниковых газов по стране.
Минэнерго России отмечает, что за последние 5 лет электроэнергетическая отрасль Российской Федерации снизила выбросы парниковых газов почти на 6 %, а загрязняющих веществ в атмосферу – на 15 %.

Средние концентрации загрязняющих веществ: диоксида азота, оксида азота, взвешенных веществ и диоксида серы, являющихся преобладающими в выбросах энергетических предприятий, выше на 10‑50 % в городах Урала, Сибири и Дальнего Востока, где условия рассеивания примесей в атмосфере менее благоприятны, чем на европейской части РФ. Кроме того, увеличение концентраций указанных выше загрязняющих веществ (особенно взвешенных веществ) связано со сжиганием угля на 80 % генерирующих мощностей энергетических предприятий Сибирского федерального округа России.

В список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха по данным Росгидромета вошли:

• 7 городов, где основными источниками выбросов являются предприятия черной, цветной и алюминиевой промышленности;
• 7 городов – предприятия машиностроения;
• 9 городов – лесной и деревообрабатывающей;
• 4 города– угольной и горнодобывающей;
• 7 городов – химической и нефтеперерабатывающей;
• 5 городов с предприятиями топливно-энергетического комплекса;
• 3 города – целлюлозно-бумажной промышленности.

– Какие основные технологии снижения вредных выбросов применяются в энергетике?

– На российских ТЭС сжигают газ (70 % электростанций), твердое топливо и мазут. При сжигании топлива в атмосферный воздух выбрасываются загрязняющие вещества – оксиды азота (диоксид и оксид), диоксид серы, оксид углерода, сажа, зола углей и мазутная зола. Чтобы снизить объемы этих выбросов загрязняющих веществ, применяют ряд методов, из которых наиболее эффективны: изменение топливного баланса, замена высокозольных углей на низкозольные угли для снижения выбросов золы, замена высокосернистых углей на низкосернистые (для снижения выбросов диоксида серы), а также перевод электростанций на природный газ, что исключает выбросы золы и диоксида серы.

Удельные капитальные затраты на внедрение технологических методов очистки промышленных выбросов оцениваются от 70 рублей до более 7 тысяч рублей на каждый киловатт произведенной энергии.

Внедряются также технологические (первичные) мероприятия по подавлению образования оксидов азота: снижение избытков воздуха, применение малотоксичных горелок, ступенчатое сжигание топлива, рециркуляция дымовых газов, вторичное и третичное дутье.

Дополнительный эффект дают различные установки очистки дымовых газов. Зольные выбросы предотвращают золоулавливающие установки – мокрые скрубберы, батарейные циклоны, электрофильтры, рукавные фильтры и комбинированная очистка. Диоксиды серы можно нейтрализовать за счет мокро-известнякового метода и мокро-сухой технологии. От оксидов азота NOx применяют азотоочистку – селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (СНКВ) и селективное каталитическое восстановление (СКВ).

– Что можно сказать о новых методах, которые разрабатываются в ВТИ?

Институт также продолжает работать по нескольким направлениям по снижению выбросов загрязняющих веществ от ТЭС. Это технологии селективного некаталитического восстановления оксидов азота (СНКВ); селективного каталитического восстановления оксидов азота (СКВ) на основе отечественного стекловолокнистого катализатора; сульфатно-аммиачной сероочистки; комплексной очистки дымовых газов от летучей золы и оксидов серы с использованием циркулирующей инертной массы и др.

Специально для газомазутных и пылеугольных котлов созданы низкоэмиссионные горелки, для твердотопливных – технология сжигания твердого топлива в циркулирующем кипящем слое (ЦКС)

– Можно ли подсчитать, во сколько обходится сокращение выбросов за счет применения этих технологий?

– Внедрение технологических методов по снижению выбросов оксидов азота в энергетике (например, организация ступенчатого сжигания, рециркуляция дымовых газов, применение малотоксичных горелок) потребует удельных капитальных затрат, оцениваемых в сумму от 70 до 700 руб. / кВт. Внедрение золоулавливающего оборудования в энергетике (например, электрофильтров, эмульгаторов, рукавных фильтров) потребует инвестиций в 500‑3500 руб. / кВт. Капитальные затраты на приобретение установок сероочистки обойдутся в 60‑120 $ / кВт, СНКВ – 20 $ / кВт, СКВ – 100 $ / кВт.

Разумеется, приведенные данные ориентировочные, для каждого конкретного котла, вида топлива и ТЭС они могут отличаться.

В 2017 году выбросы были ниже уровня 1990 года на 32,4 %, однако это снижение было обусловлено спадом в экономике России в 1990‑х годах.

В настоящее время известно о планируемом введении углеродного налога за выбросы парниковых газов сверх норматива и плане мероприятий правительства по сокращению выбросов парниковых газов до уровня не более 75 % объема указанных выбросов в 1990 г.

По его словам, это самый простой и, возможно, самый реалистичный способ.

Непаханое поле в стране – утилизация сельхозотходов. Сельское хозяйство дает примерно половину выбросов парниковых газов в стране. Это навоз и помет животноводства, жмых, стерни и другие отходы растениеводства. Сегодня, как правило, даже в самых развитых регионах, таких как Ленинградская и Иркутская области, Республика Бурятия, навоз со свиноферм свозится непосредственно в поля, где он, в силу своей токсичности, буквально сжигает растительность и почву под собой, выделяя при этом огромное количество парниковых газов. Во многих странах, включая даже малоразвитые, эти отходы давно используют, сбраживая без доступа кислорода (ни в коем случае не сжигая!), с получением тепловой и электрической энергии и органических удобрений.

Пятый путь, по словам Александра Федорова, касается промышленности. Во многих случаях используются устарелые технологии производства.

Нужно серьезно развивать науку. Сейчас президент поручил Минприроды РФ разработать первую в истории России научно-техническую программу в области экологического развития и климатических изменений. Мы могли бы достичь серьезного прорыва как в области климата, так и для обеспечения экологической безопасности. Пока никто серьезно ею не занимался. А самое печальное – что почти и некому.

Международное энергетического агентство (МЭА) призвало мировое сообщество прекратить строительство ТЭЦ, отказаться от автомобилей и иного оборудования с бензиновыми двигателями к 2035 г. Оно же рекомендовало бизнесу немедленно прекратить финансирование новых проектов в нефтегазовом секторе экономики. Энергетические аппетиты человечества растут, и возобновляемые источники энергии пока не способны обеспечить их в полной мере, что при резком сокращении нефтегазодобычи может привести мир к энергодефициту. Нужно искать сбалансированный путь к углеродной нейтральности, отмечают эксперты ООН.

Климатический драйвер

Рост спроса на электроэнергию приведет к росту выбросов – пример уже есть. В 2021 г. после шока пандемии COVID-19 глобальная экономика постепенно восстанавливается, что приводит к резкому росту выбросов CO2 в атмосферу, признает исполнительный директор МЭА Фатих Бироль.

ВВП Китая за I квартал 2021 г. вырос на 18,3% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, свидетельствуют данные статистического бюро страны. По прогнозам властей, по итогам текущего года темпы роста китайской экономики могут составить 6% против 2,3% в 2020 г. Восстановление ключевых промышленных отраслей происходит на фоне резкого увеличения потребления энергетического сырья.

Проблема изменения климата – один из ключевых аспектов международной повестки, утверждает ООН. Непредсказуемость погодных условий увеличивает риски природных катастроф и снижает объем сбора урожая. Сопутствующие индустриализации парниковые газы приводят к росту среднемировой температуры.

Энергетический сектор выступает одним из основных источников парниковых газов, в состав которых входят CO2 и метан, объясняет директор Фонда энергетического развития Сергей Пикин. В результате защита окружающей среды все больше становится завязанной на развитие чистых источников энергии при снижении доли добычи ископаемого сырья. По прогнозам МЭА, к 2030 г. доля ископаемого топлива в общем объеме электрогенерации в мире сократится до 76% против 81% в 2019 г.

На волне декарбонизации страны стараются идти по пути развития технологий углеродной нейтральности. Еще во время президентской кампании президент США Джо Байден говорил, что в случае прихода на пост намерен вложить $2 трлн в перевод национальной энергетики на экологически чистые источники. Согласно его плану, американский энергетический сектор должен отказаться от выбросов углерода к 2035 г., а Штаты станут углеродно-нейтральными к 2050 г.

Страны Евросоюза рассматривают введение углеродного налога на импорт сырья. В частности, с 2028 г. ЕС собирается взимать плату за прямые выбросы парниковых газов в атмосферу при производстве энергетической продукции. Цель данных мер – сделать экономику региона климатически нейтральной к 2050 г.

Китай, крупнейший в мире потребитель энергии, заявил о достижении углеродной нейтральности к 2060 г. В прошлом году около 85% энергетических источников республики приходилось на ископаемое топливо, писала The Guardian. Чтобы достичь заявленной цели, Пекину стоит сосредоточиться на ветроэнергетике, считают аналитики Комиссии по передаче энергии.

Власти Индии стараются найти более взвешенный подход к обеспечению местного населения энергоресурсами. Страна будет развивать экологически безопасную энергетику за счет возобновляемых источников энергии, говорил премьер-министр республики Нарендра Моди на Индийском энергетическом форуме CERAWeek в 2020 г. Но одновременно Индия намерена увеличить добычу на газовых месторождениях внутри страны.

Климатическая повестка начинает все больше интересовать и инвесторов – 67% из них при принятии решения о вложениях обращают внимание на нефинансовые показатели компании в целом и на информацию, связанную с изменением климата в частности, свидетельствует исследование мнений институциональных инвесторов за 2020 г. от EY Global. Например, в январе 2021 г. государственный пенсионный фонд Норвегии (NBIM) продал все свои акции нефтегазовых компаний, ссылаясь на то, что он связывает свое будущее с альтернативной энергетикой.

Зеленый бизнес

Следуя этому тренду, нефтегазовые корпорации также форматируют свои активы по зеленому принципу, отмечает Пикин. Они приобретают дополнительные мощности по генерации энергии за счет ВИЭ, вкладывают в технологии производства биотоплива, ужесточают контроль за выбросами метана, а также увеличивают траты на технологии улавливания СО2 и его последующую закачку в пласт. Ключевые игроки рынка обычно применяют сразу комплекс инструментов, поясняет Пикин.

Например, один из крупнейших нефтегазовых концернов в мире – British Petroleum (BP) – принял решение стать углеродно-нейтральным к 2050 г. По подсчетам аналитиков BP, к 2030 г. ее добыча нефти и газа сократится примерно на 1 млн баррелей в день и станет на 40% меньше уровня 2019 г. Зеленый план корпорации предполагает инвестиции в биоэнергетику, улавливание и хранение водорода, а также развитие инфраструктуры для электромобилей. Более того, в 2019 г. компания заявила о продаже всех нефтегазовых активов на Аляске общей суммой $6,5 млрд.

Испанский нефтегазовый концерн Repsol заявил о постепенном перемещении в сторону больших объемов выработки биотоплива и в сферу производства продуктов с низким углеродным следом. В качестве дополнительных экологических мер Repsol не исключает высадку лесов и создание иных естественных поглотителей парниковых газов.

Ставка на газ

Своеобразным мостом для перехода к ВИЭ может служить и природный газ, считает Пикин. По данным Rystard Energy, на фоне пандемии в 2020 г. добыча природного газа в мире снизилась на 3,5% и составила 3,918 млрд куб. м. Впрочем, эксперты агентства прогнозируют не только оперативное восстановление отрасли, но и рост добычи газа на 24% уже к 2040 г. Опережающими темпами добыча будет расти в Северной Америке, на Ближнем Востоке, а также в России, полагают аналитики.

Инвестиции под запретом

В дорожной карте Net Zero by 2050 специалисты МЭА призвали немедленно отказаться от инвестиций в разведку и разработку новых месторождений. Помимо этого мировое сообщество обязано обеспечить четырехкратный рост генерации солнечной и ветровой энергии. Это потребует от правительств увеличить инвестиции в возобновляемую энергетику больше чем в 2 раза до $5 трлн.

Давление на страны и бизнес несет сразу множество рисков для всех сторон: недофинансирования нефтяной отрасли и, как следствие, нестабильности поставок, роста расходов для стран и потребителей за счет более высокой цены альтернативной энергии, говорит заместитель гендиректора Института национальной энергетики Александр Фролов.

Но автомобили, авиация, нефтехимия и другие отрасли будут требовать все больше энергоносителей – в основном нефти, газа и угля, говорилось в докладе ОПЕК. До 2040 г. в мировую нефтегазовую отрасль требуется инвестировать до $11 трлн, что составит около трети от всех мировых инвестиций в энергетику. Отток средств из сырьевого сегмента экономики из-за тренда на декарбонизацию при растущем потреблении может привести к дефициту сырья на глобальных рынках, не исключают эксперты.

По данным ОПЕК, пик спроса на нефть наступит в 2030–2035 гг. и к этому времени достигнет 109,3 млн баррелей в сутки. Таким образом, объем мирового потребления нефти на 20,5% превысит аналогичный показатель 2020 г. Рост спроса будет наблюдаться в основном на моторное и дизельное топливо на фоне пока еще низкой популярности электромобилей.

Энергетический переход – это длительный и сложный процесс: нефти потребовалось более 100 лет, чтобы опередить уголь в энергобалансе.

На этом фоне необходимо придерживаться взвешенного подхода: нефтегазовые компании должны оставаться надежным поставщиком энергоресурсов для удовлетворения растущего мирового спроса, одновременно делая все возможное для снижения своего углеродного следа, полагает Фролов. &

Читайте также: