Об авторе: Вадим Ахметгареев, кандидат технических наук, Sr. Engineering Advisor R&D в компании Terra Laboratories.
Сейчас на нашей планете идет четвертый в истории энергетический переход: от энергии из ископаемых углеводородов к «зеленой» энергетике. Но смогут ли новые источники энергии совсем вытеснить традиционные, и так ли это необходимо? Или привычные нам нефть и газ займут свое место в экологичном мире будущего?
«Зеленая энергетика» и «энергетический переход»: тенденции в России и в мире
В последние два-три года интерес компаний, университетов и правительств к «зеленой» энергетике резко вырос. Официальные источники всегда указывают причиной этого декарбонизацию и снижение углеродного воздействия на окружающую среду. Однако направление развития промышленности диктуют в основном интересы большого бизнеса, который тесно связан с политикой. Даже недавние события могут быть тому примером. В Европе из-за глобального энергетического кризиса вырос объем внедряемых «зеленых» или альтернативных видов топлива и электричества, а после февраля 2022 года это внедрение ускорилось еще больше, так как европейские страны стремятся стать энергонезависимыми.
В 2019 году Европейский союз принял приоритет развития «зеленой» энергетики (European Green Deal), согласно которому, к 2050 году планируется достичь углеродной нейтральности, и на это выделяется до 2030 года сумма в €0,6 трлн. В 2021 году президент США также подписал указ о развитии «зеленой» энергетики (Green New Deal), где предусмотрено выделение $2 трлн на инвестиции в данную сферу, и достижение к 2035 году 100% чистой электроэнергии. Таким образом, энергетический переход в развитых странах идет высокими темпами.
Однако в развивающихся странах, особенно в Африке, Средней Азии, некоторых странах Юго-Восточной Азии доступ даже к традиционным источникам электроэнергии и топлива весьма ограничен. Скорее всего, энергетический переход в таких странах растянется на многие десятки лет, так как отсутствуют необходимые объемы инвестиций.
В России дела с переходом на «зеленую» энергетику обстоят хорошо, но объемы инвестиций не столь значительны, как в западных странах. Поэтому процесс «энергетического перехода» протекает медленнее. В ноябре 2020 года президент подписал указ о сокращении выбросов парниковых газов. В середине 2021 года правительство подготовило и утвердило механизмы поддержки отрасли «зеленой» энергетики до 2035 года, где в период 2025-2035 годов планируется выделение ₽360 млрд (что равно примерно $0,006 трлн для сравнения с приведенными выше цифрами по западным странам).
Сегодня в России более 80% электроэнергии приходятся на низкоуглеродистые технологии и вырабатываются на газовых, атомных, гидроэлектростанциях, а также на объектах с возобновляемыми источниками энергии. Оставшиеся менее 20% приходятся в основном на уголь и нефть. До 2035 года предусматривается увеличение доли «чистой» энергии, хотя и не уточняется до какого уровня.
Отрасли, где без нефти и газа все равно не обойтись
По данным ОПЕК, по итогам 2020 года потребление нефти в мире было распределено по секторам следующим образом:
- 54% потребления приходится на транспорт,
- 14% — на химическую промышленность,
- 12% — на сельскохозяйственную промышленность, коммунальное хозяйство и торговлю,
- 6% — на производство электроэнергии,
- 14% — на прочие виды промышленности.
Даже если получится постепенно полностью перевести транспорт, сельское хозяйство и производство электроэнергии на возобновляемые источники, более трети потребления нефти все равно сохранится в других сферах. Однако, из того же отчета ОПЕК следует, что к 2045 году потребление нефти не только не снизится, как мы можем предположить из вышеописанного, а даже возрастет примерно на 20%.
Рассмотрим более подробно, как нефть применяется помимо топлива. Большая часть того, что нас окружает в быту, сделано из пластика и различных синтетических материалов: предметы обихода, оргтехника, вся домашняя электроника, игрушки, посуда, полиэтиленовая упаковка, вся парафиновая продукция, внутренняя и внешняя отделка помещений, часть элементов автомобилей (отделка, электроника, шины) и прочего транспорта, даже одежда (нейлон, акрил, полиэстер), элементы мебели, жевательная резинка и многое другое.
После переработки нефти получают нефтяные отходы, из которых и производят данные материалы. Причем эти материалы широко используются и в промышленности: например, трубопроводы, линии электропередач и прочее. Нефтепродукты широко используются в медицине и косметологии: например, при создании аспирина, стрептоцида, антибиотиков, мыла и шампуня, различных гигиенических средств, лака для ногтей, губной помады.
Химическая промышленность невозможна без нефти: все масла, растворители, лаки, краски, даже электроизоляционные составы сделаны из ее продуктов. Солнечные панели, на которые устанавливают фотоэлементы, сделаны из нефтепродуктов. Весь асфальт, по которому мы ездим и ходим, частично сделан из нефти: здесь используется битум — как связующее вещество для камней и щебня. И даже синтетический белок, из которого изготавливается более дешевая еда, производят с использованием нефтепродуктов. Из природного газа изготавливают антифриз, уксусную кислоту, минеральные удобрения, также лаки, краски, клей.
Таким образом, можно однозначно сказать, что человечество вряд ли сможет обойтись без нефти и газа. Наша жизнь тесно с ними связана. Даже если мир полностью перейдет на альтернативные виды топлива для транспорта, то существует огромное количество отраслей, где применяются углеводороды. Их добыча и переработка хоть и сократятся со временем, но полностью не исчезнут.
Экологичные нефть и газ — возможно ли такое?
Нефть и газ можно не только добывать из недр земли, но и синтезировать искусственным путем. По сути, два основных элемента, из которых состоят углеводороды — это логично углерод и водород. Поэтому любые вещества, содержащие данные элементы в раздельном или связанном виде, могут быть переработаны таким образом, чтобы на выходе получить жидкие или газообразные углеводороды. На помощь в реализации этой задачи приходят бактерии. Производство биотоплива — достаточно известная технология, при которой в процессе переработки бактериями отходов растительной и животноводческой промышленности образуется метан. Однако объемы таких производств крайне низкие.
Мы привыкли к тому, что уголь добывают шахтным методом, но это не всегда экономически целесообразно. Часто из угля добывают метан посредством бурения в угольных пластах скважин, отбора воды из пластов, в результате которого давление падает и выделяется метан (технология Coalbed Methane). Однако сам уголь при этом не перерабатывается, а объемы газа выделяются достаточно большие.
В настоящее время ряд научных институтов и частных компаний ведут исследования по переработке бактериями угля непосредственно в пластах. Через нагнетательные скважины в угольные пласты закачивается вода, содержащая такие бактерии, которые «питаются» углем и производят метан, который в свою очередь поднимается на поверхность через добывающие скважины.
Таким образом биотехнологии позволяют производить так называемые «зеленые» углеводороды. Причем компаниям, занимающимся бактериальными технологиями, удалось на государственном уровне в США узаконить экологичность такого метана. Но возникает вопрос, насколько все эти процессы на самом деле экологичны? По сути, конечный потребитель сжигает данное топливо, в результате чего выделяются газы, в том числе углекислый газ и водяной пар — то есть влияние на глобальное потепление все равно остается.
Симбиоз нефтегазовой инженерии и «зеленой» энергетики
Именно симбиоз инженерных решений в нефтегазе и «зеленой» энергетике — это то направление, в котором уже начинают работать нефтегазовые инженеры, постепенно повышая свою квалификацию, приобретая новые знания и разрабатывая новые технологии. Более того, без этих знаний и опыта впоследствии не получится найти квалифицированную работу.
Например, уже сейчас некоторые нефтегазовые инженеры сталкиваются с необходимостью ориентироваться в терминах и технологиях «зеленой» энергетики. Они должны понимать, как:
- рассчитать требуемую мощность и размеры солнечных панелей для установки на нефтегазовых объектах;
- могут быть использованы для генерирования электроэнергии движущиеся элементы в различных установках за счет гравитационных или пластовых сил;
- может быть использована высокая температура добываемых флюидов для отопления или генерирования той же электроэнергии;
- использовать попутный нефтяной газ для производства, например, водорода.
Самое интересное, что это не просто будущее, а уже настоящее. Одна из крупнейших в мире нефтегазодобывающих компаний BP установила курс своего развития к 2030 году:
- сокращение добычи нефти и газа,
- развитие биоэнергетики,
- сокращение выбросов,
- ускоренное расширение использования солнечной энергии и морского ветра,
- разработки новых технологий в области улавливания углерода,
- водородные технологии,
- установка 100 тыс. точек зарядки электромобилей.
Для этого компания планирует более 40% своего капитала сосредоточить в перечисленных выше «зеленых» направлениях бизнеса.
Аналогичные цели у большинства крупнейших компаний, таких как Shell, ExxonMobil, Chevron, Total, Equinor. Многие из них имеют крупные проекты по ветряным, морским гидротермальным и солнечным электростанциям. Ближневосточные (Saudi Aramco, Kuwait Petroleum Corporation), дальневосточные (PetroChina, Petronas) и российские (Роснефть, Газпром) нефтегазодобывающие компании тоже встали на путь диверсификации своего бизнеса в «зеленом» направлении. Поэтому и в дальнейшем симбиоз нефтегазовой инженерии и «зеленой» энергетики будет только нарастать.
Зеленый мир будущего: какое место займет в нем нефтегазовая отрасль?
В настоящее время мир переходит в новую стадию. Об этом говорят все эксперты, причем как в технических областях, так и гуманитарных, начиная от рядовых специалистов, заканчивая главами государств. Даже представители религий и различных нетрадиционных учений — эзотерики, астрологи, уверяют, что мир уже не будет прежним, и новая эпоха связана с созиданием, развитием лучших качеств в человеке, гармонии с природой, духовным ростом и совершенствованием всей деятельности человека.
Вполне понятно, что «зеленая» энергетика и вообще все «чистые» технологии будут развиваться. А люди, компании, организации, не выбравшие данный путь развития, постепенно будут терять позиции в обществе, бизнесе, управлении. Страны, деятельность которых также идет вразрез с развитием «зеленых» технологий, будут вынуждены поменять свой курс. Поэтому не сдает своих позиций концепция ESG, а напротив совершенствуется и развивается.
Но что же будет с нефтью и газом? Вопрос скорее в горизонте прогнозирования. На мой взгляд, добыча нефти и газа никуда не денется в обозримом будущем — в ближайшие 50 лет. Транспорт в ближайшие 20–30 лет будет переведен на электричество, некоторые виды потребления углеводородов также несколько снизятся, соответственно их добыча может уменьшиться максимум на 70%.
Однако более вероятно, что из-за роста населения и развития новых отраслей, данное уменьшение вряд ли превысит 30%. Впереди освоение космоса, соответственно нужды в материалах, жидкостях и прочем, изготовленном из углеводородов, только возрастут. Хватит ли запасов нефти и газа? Да, по оценкам различных организаций, мир обеспечен запасами (в традиционных и нетрадиционных коллекторах, фундаментных породах) углеводородов на ближайшие 100 лет.
В рамках жизни в новой эпохе, симбиоз «зеленых» технологий и нефтегазовой инженерии должен будет играть важнейшую роль. Человечество должно будет довести выбросы углекислого газа и парниковых газов до приемлемого значения. Причем перевод всего транспорта на экологичные источники энергии может уже решить эту задачу, и довести выбросы до приемлемых.
Учеными РАН РФ доказан круговорот углерода на планете, который длится порядка 50–100 лет, с окислением на поверхности и восстановлением в земле. Поэтому оставшиеся объемы выбросов допустимы, и будут поглощаться в рамках данного круговорота. Таким образом, нефтегазовая промышленность останется в новой эпохе, станет более экологичной и когерентной (от лат. cohaerens — «находящийся в связи») развитию цивилизации.