Представленное в декабре 2019 г. Еврокомиссией «Зеленое Соглашение» предусматривает сверхамбициозную цель – построение климатически нейтральной экономики Европы к 2050 г. Одно из основных средств ее достижения – полное замещение природного газа безуглеродными и возобновляемыми аналогами – биогазом, биометаном и водородом.
Мы решили разобраться, насколько реалистична эта стратегия и действительно ли она отвечает критериям устойчивого развития.
По мере бурного роста доли возобновляемых источников, прежде всего ветра и солнца в энергобалансе Евросоюза все острее встаёт вопрос о резервировании мощностей из-за непостоянства их выработки. До последнего времени эти колебания нивелировались за счет сжигания ископаемого топлива – угля и природного газа, что на сегодня не отвечает требованиям сокращения углеродоемкости энергетики.
Применение систем накопления энергии даже с учетом падения их стоимости до 100 долл. за 1 кВт.ч емкости не отвечает масштабам большой энергетики и применимо в основном в изолированных районах с низкими требованиями к емкости аккумуляторов.
Водородная энергетика, безусловно имеет огромные перспективы, но ее будущее связано с дальнейшим снижением себестоимости возобновляемой энергии, питающей установки по производству водорода и ее потерь в ходе электролиза, которые составляют 20-30%. Только в том случае, если водород был получен на основе ВИЭ, он может квалифицироваться как возобновляемый газ, но не вся возобновляемая энергетика может обеспечить достаточную рентабельность такого преобразования.
Биогаз по отношению к водороду и к прочим видам зеленой энергетики на первый взгляд имеет много преимуществ. Для достижения декарбонизации его вклад во много раз весомее, поскольку биогазовая энергетика это не просто еще один вид ВИЭ, замещающий углеводородное топливо и сопутствующие его сжиганию выбросы СО2.
Во-первых, разложение органичеcких отходов в биогазовых установках предотвращает выбросы метана и диоксидов азота, которые в 21 и 310 раз опаснее CO2 по парниковому эффекту.
Во-вторых, удобрения, как продукт биогазовых установок, позволяют сократить энергоемкое производство традиционных минеральных удобрений, фактора образования парниковых газов.
В-третьих, получаемый в процессе очистки биогаза в биометан CO2 может быть объединен с производимым на возобновляемой энергии водородом (технология power to gas) и преобразован в климатически нейтральный возобновляемый метан, что фактически удваивает его производство.
Наконец, биогаз – более гибкий вид ВИЭ, он может быть использован не только для производства тепло- и электроэнергии, но и после очистки в биометан направлен в действующую газотранспортную систему или использован в качестве моторного топлива.
Уже сегодня Европа наряду с Китаем лидирует развитию биогазовой энергетики. По данным Европейской биогазовой ассоциации в 2018 г. число установок с последующей выработкой тепло- и электроэнергии достигло 18202, а биогазовых станций, производящих биометан – 610. Суммарная установленная мощность мини-ТЭЦ на биогазе превысила 11 ГВт, при вырабоке 63,5 тыс. ГВт.ч в год, а годовая производительность биометановых установок достигла 2,28 млрд куб.м.
Рис. 1 Число биогазовых станций в Европе (цифры внизу) и суммарная электрическая мощность, тыс. МВт (цифры вверху)
Рис. 2 Производство биометана в Европе и его годовой прирост, млрд куб.м.
Возникший несколько лет назад тренд на стагнацию биогазовой электроэнергетики и ускоренное производство биометана будет только усиливаться. По мере снижения «зеленых» тарифов для действующих биогазовых мини-ТЭЦ все большее число действующих проектов будет избавляться от когенерационных блоков и переориентироваться на поставку биометана в сеть или на заправку переведенного на биометан автотранспорта. В этом случае только существующие станции могут дать высвобожденные от производства энергии 30 млрд м куб. биогаза в год, что эквивалентно 20 млрд куб. м. биометана.
В этой связи интересно посмотреть на прогнозы представителей отрасли и ответственных за энергополитику чиновников Еврокомиссии.
Рис. 3 Прогноз производства биогаза и биометана до 2030 г., млрд м куб. в год
Так Европейская биогазовая ассоциация полагает, что к 2030 г. суммарный объем производства биогаза удвоится, при этом опережающими темпами вырастет доля биометана, до 18 млрд м куб.
Рис. 4 Сценарии производства биометана для поставок в сеть, млрд м куб. в год
Рис. 5 Сценарии производства биометана для поставок в сеть в сравнении с добычей природного газа, млрд м куб. в год
Европейская сеть операторов газотранспортных систем предполагает 3 сценария применительно только к трубопроводному сегменту биогазового рынка. По оптимистичному варианту к 2030 г. объем поставок биометана в сеть достигнет 16 млрд м куб, а к 2037 г. – 23 млрд куб. м и почти сравняется с суммарной европейской добычей природного газа.
Стоит отметить, что эти прогнозы делались еще до официального принятия Еврокомиссией целей по полной декарбонизации к 2050 г. Как заявил в январе 2020 г. замдиректора энергетического департамента Еврокомиссии Антонио Лопес-Николас, в ближайшие 3 десятилетия стоит ожидать минимум 1000% роста производства возобновляемого газа, чтобы достичь провозглашенных целей декарбонизации, с нынешних 17 млн т нефтяного эквивалента до 200-250 млн т в 2050 г.
Столь же оптимистично настроено и Международное энергетическое агентство (МЭА), недавно выпустившее доклад «Прогноз для биогаза и биометана. Перспективы органического роста» (есть в распоряжении Нордикэкоцентра). Согласно документу, в мире используется лишь крохотная часть имеющего потенциала этих видов топлива, 35 млн тонн нефтяного эквивалента в 2018 г. при возможном производстве 730 млн т.
Газы, производимые из органических отходов, могут заместить примерно 20% сегодняшнего мирового потребления газа, подсчитало МЭА. «Биогаз и биометан могут играть важную роль в будущей устойчивой энергетике, но на данный момент мы не используем эту возможность сокращения отходов и выбросов», — говорит Фатих Бироль, исполнительный директор МЭА. «Толчок со стороны правительств может придать биогазу и биометану необходимую динамику развития и раскрыть преимущества для энергетики, транспорта, сельского хозяйства и окружающей среды». По прогнозу МЭА, объёмы сырья для выработки биогаза и биометана вырастут в мире к 2040 году на 40%.
Насколько озвученные цели реалистичны, с какими проблемами европейская биогазовая отрасль столкнулась сегодня и как их можно преодолеть, читайте в нашей следующей статье.