Дело было в Париже

Не так давно в секции экономики РАН прошло заседание со странным названием — «О невозможности развития России по несырьевому пути в обозримой перспективе». В общем-то, всё понятно из заголовка. Академики посовещались, проанализировали данные расчётов и статистики, и безапелляционно заявили: в ближайшие 20-30 лет наша страна не сможет съехать с энергетических рельсов, по которым катится последние десятилетия.

А зачем, собственно, что-то менять: что называется, нормально ведь сидели. У России много газа, угля и нефти — это столпы нашей экономики, прочная и долговечная основа. Но есть загвоздка: Парижское соглашение, регулирующее меры по снижению углекислого газа в атмосфере с 2020 года. Россия это соглашение подписала, правда, оно ещё не ратифицированно. И сибирская угольная энергетика в подобные планы уж точно никак не вписывается. При том, что уголь — это главное сибирское богатство, гарант нашей экономической стабильности. Так как же быть?
Примерно так и была сформулирована повестка круглого стола «Будущее угольной энергетики в рамках Парижского соглашения и изменения климата», прошедшего в рамках КЭФ.
«Круглый стол тем и отличается о конференции, что здесь, как правило, обсуждают вопросы, требующие решения. И организаторы форума ждут от нашего круглого стола рекомендаций, адресованных федеральному правительству, чтобы совместно бизнес и представители науки обозначили возможности решения проблемы. Наш разговор — это попытка оценить наши возможности и наши ограничения с точки зрения ожидаемых эффектов угольной энергетики XXI века», — обозначил вектор модератор, директор Центра координации программ развития и партнерства Михаил Васильев.
Надо сказать, что он действительно отлично справился с задачами модератора: всякий раз он возвращал спикеров к ключевому вопросу. В итоге решения действительно обрисовались. Причём выяснилось, что Парижское соглашение может стать для России и Сибири не проблемой, а интересной возможностью.

Безугольная Сибирь?

История с сибирскими угольными богатствами — это палка о двух концах. Совершенно очевидно, что регион не бросит добычу и не закроет свои огромные разрезы: это утопия, и даже десять Парижских соглашений к такому эффекту не приведут. Слишком у нас большая ставка на уголь.
С другой стороны, сибирякам не нужно объяснять, что такое экологические проблемы. Есть чёткий общественный запрос: люди хотят видеть над головой чистое небо и дышать свежим воздухом. А про наше «чёрное небо» уже скоро будет знать весь мир — так нагнетают эту проблему. Есть безрадостные заключения экспертов относительно состояния окружающей среды и безрадостные же прогнозы.
Можно было бы назвать выходом альтернативную энергетику, но это фантастика — очень уже блёклые здесь перспективы. Панацей видится газификация — особенно часто о ней говорят перед выборами: каждый раз звучит сообщение, что вот теперь-то это вопрос решённый. Но, если задуматься, не такое уж это замечательное решение.
«То, что сейчас декларируют наши федеральные и краевое правительство — замещение угля природным газом. Несомненно, таким образом мы сможем — хотя бы частично — решить проблему экологического неблагополучия. Но появятся новые: рост энерготарифов, социальная напряжённость в местах угледобычи. Да и вообще, сжигание природного газа — это преступление перед будущими поколениями. Это ценное сырьё для удобрений, моторных топлив и других направлений. К тому же это исчерпаемое сырьё: по прогнозам, его хватит ещё на 40-70 лет. Газ в частном секторе — это хорошо решение, но использование его в большой энергетике — это преступление. Мы здесь следуем принципу: после нас — хоть потоп. Электроэнергию нужно получать из угля, запасы которого значительно больше», — уверен директор ООО НПФ «Термококс» Сергей Степанов.

Не так плохо, как кажется

Несколько слов о Парижском соглашении. Ключевая его цель — удержать рост глобальной средней температуры — ниже 2 градусов к 2100 году. Очень уж долгосрочные планы — трудно выстраивать стратегию, реализовывать которую будут уже следующие поколения. Поэтому есть промежуточные цели. В частности, в России к 2030 году выбросы парниковых газов должны составить 70-75% от уровня 1990 года.
Если честно, с тех далёких времён объём выбросов в России и так снизился: главными поставщиками вредностей выступают промышленность, транспорт и энергетика, а количество предприятий с 1990 года у нас заметно уменьшилось. Но всё-таки: подписание международного соглашения — это существенные обязательства, а значит, ограничения для производства. И прежде чем ввязываться в это, необходимо всё максимально точно просчитать. Времени — немного: буквально, до Рубикона — часа ратификации, 2020 года. А на самом деле — и ещё меньше: в декабре 2019 года планируется итоговый доклад президенту и подготовка соответствующего указа об ограничении выбросов.

В этом смысле необходимо адекватно оценивать поглощающую способность российских лесов — наших главных защитников от углекислого газа. И учёные хором говорят, что их возможности здорово недооценили. Поглотительная способность лесов России рассчитывают с помощью «Системы региональной оценки бюджета углерода лесов». Методика эта основывается на научных исследованиях прошлого века, и по ней получается, что поглощающая способность наших родных лесов (на га площади) в несколько раз меньше, чем, скажем, в Германии. Да и вообще, как говорят учёные, учли далеко не все отечественные зелёные зоны. И наряду с официальной версией есть и другие исследования, свидетельствующие о том, что поглощающая способность российских лесов в 2,5-3 раза выше, чем насчитали эксперты.
Дело, собственно говоря, не в научных спорах. Если гайки действительно начнут заворачивать, то международные требования низкоуглеродной энергетики просто загонят нашу экономику и промышленность в угол. Неправильные расчёты выльются в необоснованные квоты и огромные дополнительные инвестиции. В связи с этим специалисты РАН уже сформулировали для правительства рекомендации по пересмотру методики, оптимистично заключив, что с лесами у нас всё не так уж плохо.

Революция номер три

Инвентаризация лесов — это, безусловно, важный шаг, но, по сути, не выход. Выходом могли бы стать технологии использования нашего сибирского угля, которые давали бы меньше выбросов. А лучше бы, не давали их совсем. Парадокс в том, что технологии такие есть. Не факт, что их можно считать универсальным решением, однако с их помощью можно закрыть переходный период.

«Речь идёт о новой энергетической программе. Первой была ГОЭЛРО, второй строительство ТЭЦ, когда появилась возможность когенерации. Сегодня мы говорим о революционном подходе: технологии, обеспечивающей полигенерацию», — заявил консультант Института экономики и организации промышленного производства Сибирского отделения РАН Валентин Данилов.
Возможность погигенерации, о которой говорил учёный, даёт технология частичной газификации угля.

Парадокс в том, что это не теория, студенческий проект или стартап — это реально функционирующая технология, которую не первый год реализуют в Красноярском крае. Компания «Термококс» уже имеет две работающие в регионе установки, две установки строят и две — проектируют. У разработчиков есть предложения, как можно масштабировать идею, интегрировав её в промышленность, энергетику и ЖКХ.

В 1980-х годах на наших землях разворачивались интересные угольные эксперименты. Специалисты КАТЭКНИИуголь Минуглепрома СССР разрабатывали технологию глубокой переработки угля.

Уже появились первые результаты, но случились 1990-е годы, и работы свернули. «Термококс» образовали специалисты того самого института, и за основу они взяли те самые разработки. Сегодня они представляют несколько технологий одной серии.

Суть их заключается в том, что с точки зрения экономической и экологической эффективности целесообразно газифицировать или сжигать только летучие компоненты угля, а полученный коксовый остаток использовать как специализированное технологическое и металлургическое топливо более высокого класса, углеродистый восстановитель и сорбент. Таким образом, из дешёвого угля экологически чистым способом производят два продукта — и оба с высокой потребительской стоимостью.

Скажем, одна из технологий позволяет получать на выходе термококс и горючий газ. Таким образом работает завод «Карбоника-Ф», производящий сорбенты. Система функционирует уже — внимание! — более 20 лет.

«При эксплуатации в режиме производства углеродного сорбента примерно из 6 тонн бурого угля производится 1 тонна очень дорогого продукта и около 12 Гкал энергии в виде теплоты сгорания генераторного газа, который имеет условно нулевую себестоимость и может использоваться для производства тепла и электрической энергии», — говорится в презентации на сайте «Термококс».

Другая технология из этой же серии даёт возможность получать термококс и тепловую энергию — пар или горячую воду. Около 40-45% калорийности исходного угля в виде горючего газа и угольной пыли используют в цикле производства тепловой энергии, остальная часть переходит в теплоту сгорания кокса.

То есть при переработке бурых углей для получения одной тонны кокса используется тепловой эквивалент немногим более двух тонн угля и ещё столько же — для производства энергетической продукции.

В итоге продажа твёрдого продукта полностью компенсирует сырьевые затраты энерготехнологической установки в целом. Это эквивалентно производству тепловой продукции (горячей воды или пара) из топлива с нулевой ценой. Два промышленных модуля по этой технологии уже сегодня проектируют — для использования на предприятиях Красноярского края и Кузбасса.

«В обеих установках достигнут высокий экономический эффект. Объём выбросов кратно снижен. В первом случае — в 20 раз, золошлаковых отходов нет.

Поскольку выбросы отнесены на тепло, то углеродный продукт производится с нулевыми вредными выбросами.
Из энергетического цикла выводится 2/3 углерода в виде твёрдого продукта, а для генерации сжигается летучая часть угля. Снижается и удельная эмиссия CO2. Мы уже сейчас готовы взяться за снижение выбросов в Красноярске от самых активных источников: частных домов и малых и средних котельных, которые имеют низкие трубы и выбросы которых по коэффициенту воздействия на человека в разы выше, чем от ТЭЦ», — комментирует Сергей Степанов.

Авторы уже даже придумали несколько эффективных способов применения технологии в регионе — в разном диапазоне мощности. Индивидуальное отопление и локальные котельные малой мощности предлагается перевести на использование бездымного топлива — брикетов на основе буроугольного термококса.

Выбросы таким образом снизятся в 10 раз — это подтверждают экспериментальные замеры. Котельные от 2 до 20 гкал/час могут работать на горючем газе из угля. Удельные выбросы меньше в 15-20 раз по сравнению с котельной угольной. Здесь иллюстрации — многолетние инструментальные замеры на «Карбонике».

Ну а котельные средней мощности можно перевести на использование котлов с кипящим слоем — аналогичная установка работает на Берёзовском разрезе.

Обеспечим мир металлом

Ещё одна сфера применения буроугольного термококса — чёрная металлургия. Идею также можно отнести к списку интересных и перспективных.

«Природа дала Красноярскому краю огромный подарок в виде бурого угля, который мы до сих пор не научились правильно использовать. Мы работает по дедовским и прадедовским технологиям. Я напомню, что индустриальный способ сжигания угля был введён еще 2 века тому назад, и мы продолжаем его эксплуатировать.

Подумайте, что было бы если бы мы до сих пор пользовались азбукой Морзе, телеграфами и аэропланами.

Во всех отраслях уже прошло 5-6 технологических поколений, а в области энергетики и металлургии никаких изменений — на уровне технологического принципа — не произошло. Доменное производство чугуна является основой для производства стали — главного конструкционного материала всей нашей цивилизации. Оно сформировалось к концу XVII века. И первая доменная печь была создана ещё в год Полтавской битвы. Да, процесс совершенствовался, но принципиально он не изменялся», — подчёркивает управляющий Красноярского филиала ООО «СибНИИуглеобогащение» СУЭК Сергей Исламов.

Какое это имеет отношение к Парижскому соглашению, угледобыче и необходимости снижения негативного влияния на окружающую среду? А самое прямое. Чёрная металлургия занимает второе место по объёму выбросов — после энергетики. При этом эксперт заявляет, что это производство можно сделать фактически безэмиссионным, используя сибирский бурый уголь.

«Технология, которую мы продвигаем уже много лет — это частичная газификация угля. Наш молодой бурый уголь содержит около 50% летучих веществ, и, если его при определённых условиях разделить на две части, мы получим газовое топливо и термококс. Сжигать будет только углеводородную часть угля, а углеводную направлять на металлургический передел. Удельные выбросы углекислого газа при такой технологии сопоставимы со сжиганием жидкого топлива и примерно на 30-40% ниже, чем при сжигании угля.

Таким образом, перед нами возможность чёрной металлургии нового поколения. Углеродный восстановитель вступает во взаимодействие с железнорудным концентратом, и мы на выходе получаем чугун. А образовавшийся газ используем как теплоэнергетический источник. Унас в регионе есть всё необходимые элементы для мощного развития свободной от выбросов металлургии: бурый уголь и железные руды», — объясняет Сергей Исламов.

И снова: идея предполагает сочетать экологию и экономику. Себестоимость производства стали во многом определяется именно стоимостью производства чугуна. А в цене чугуна 50% — это цена кокса. Если заменить этот ресурс по цене 300-400 долларов за тонну на восстановитель из бурого угля ценой около 20 долларов, можно существенно оптимизировать затраты. Конечно, от шламов металлургического процесса никуда не денешься, однако и предложенное снижение воздействия на окружающую среду — уже огромный шаг.

«При правильной эксплуатации наш Канско-Ачинский угольный бассейн по экономической эффективности сопоставим с крупным нефтегазовым месторождением», — уверен Сергей Исламов.

Так давайте их сюда!

Закономерен вопрос: а чего мы ждём? Почему не используем эти замечательные возможности, почему сжигаем тонны угля и наблюдает чёрное небо?

Разработчики, которые с технологией работают уже не один год, только вздыхают: очень уж консервативна наша индустрия.

Два века существует доменная практика в металлургии, и реальной потребности менять её нет — система ведь работает.

Если говорить о том, какова потребность чёрной металлургии в термококсе, то придётся констатировать нулевой показатель. Сегодня отрасль потребляет 30 млн тонн угольного кокса — а могла бы потреблять 30 млн тонн кокса буроугольного. Но ведь это — глобальная смена технологии, революция, которая не может произойти, пока все довольны текущим положением вещей.

«Трансформация рынка угольного кокса в ближайшие десятилетия — это задача федерального уровня, госпрограммы либо её части. Нужно, чтобы был стимул перейти от научной фазы к практическому применению этих технологий. Чтобы у бизнеса появилась в этом потребность», — разъясняет Сергей Исламов.

То же касается и возможностей использования технологии частичной газификации угля в сфере ЖКХ — для теплоснабжения.
«Для реализации этих направлений нужна краевая программа, подкреплённая ресурсами и стимулирующая частно-государственное партнёрство. Самым большим тормозом внедрения технологии становится её главное преимущество — комплексность. ЖКХ и энергетики не знают рынка кокса, они работают по регулируемым тарифам и не замотивированы на внедрение инноваций», — согласен Сергей Степанов.

«Васюки переименовываются в Нью-Москву»

И тут — вот удача! — Парижское соглашение. Сегодня представители промышленного рынка дружно говорят о том, что санкции и импортозамещение, которые изначально воспринимались как большая беда, стали мощным стимулом развития отечественного производства в ряде отраслей. Станкостроении, например, или машиностроении.

Так, может быть, Парижское соглашение и станет такой же возможностью для внедрения новых технологий? В свете общественного интереса к экологической проблематике крупные корпорации сегодня уже реализуют программы модернизации. А если этот процесс подогреть ещё и международными обязательствами?
«Давайте разберёмся: чем вызвано увеличение концентрации CO2 в атмосфере? А она увеличивается — за время моей жизни в полтора раза. Удельная масса газа увеличилась на 16 гигатонн. Очевидно, что на этот процесс оказывает влияние деятельность человека. Каждый год в ООН подаются сведения о том, сколько каждая страна выбрасывает этого газа. На первом месте Китай — 9 гигатонн, Россия — на пятом: 1,2 гигатонны. Если пять лидирующих стран остановят свою экономическую деятельность, что мы получим отрицательные производные CO2», — комментирует Валентин Данилов.

В свете Парижского соглашения у 55 стран появляется задача снизить выбросы СО2. И вряд ли кто-то из них согласится снизить обороты энергетики или промышленности. И вот здесь у наших предприятий появляется возможность выйти на международные рынки, где в текущих условиях нас никто особо не ждёт. Подобные перспективы звучат достаточно фантастично, хотя, в целом, логическая цепочка выстаивается.

«Мы можем охватить весь мировой рынок производства углеродных материалов, потому как технология Термококс позволяет получать эти продукты и горючий газ в качестве побочного. Получается, что перенос таких производств в богатую бурым углём Россию ведёт к снижению эмиссии CO2. Скажем, будем мы производить сорбент — и с каждой тонны продукта получим снижение эмиссии на 6 тонн по сравнению с традиционными технологиями. Да, сорбента миру нужно немного — потребление всего 1 млн тонн. 6 млн тонн угля — это несерьёзные объёмы, один только Красноярск сжигает 10 млн тонн. Но если в эту схему вписать ещё и металлургию, то речь уже пойдёт о сотнях миллионов тонн угля. У нас есть такие ресурсы, мы можем работать в мировых объёмах», — описывает большие возможности Валентин Данилов.
Вот и получается, что всё, как всегда, зависит от угла зрения: Парижское соглашение ещё может сыграть сибирской экономике на руку. Сегодня наша страна производит огромное количество тепловой энергии — 2 млн гкал. Это, например, в 11 раз больше, чем в Америке. А если этот процесс обернётся утилизацией тепла при производстве углеродных материалов? Тогда наша проблема обернётся нашим же преимуществом.

Витают в воздухе

Кому-кому, а красноярцам уж точно не нужно объяснять, что такое экологические проблемы. Городу достались, пожалуй, все возможные особенности, способные усугубить эту ситуацию. У нас и специфика рельефа, и незамерзающая полынья Енисея, и угольная генерация. И когда на улице нет ветра, экологические проблемы прямо-таки витают в воздухе.

Руководитель Института экологии и географии СФУ Руслан Шарафутдинов наглядно продемонстрировал, что сама по себе проблема не рассосётся. Замеры показывают, что скорость ветра в регионе снижается — а это очень нехорошая тенденция. Если в 1946 году среднегодовой показатель составлял 3,1 м/с, то сегодня только 1,1. Включается принцип Чёрной Королевы Льюиса Кэрролла: даже если мы вносим небольшие изменения к лучшему, ситуация в целом всё равно ухудшается.

На холодное время года у нас приходится пик увеличения концентрации бензаперена.

Да, его выбрасывают и транспорт, и металлургия, но именно количество сжигаемого для отопления угля колеблется в зависимости от сезона.

Ко всему прочему, ПДК у нас теперь корректируются не раз в 5, а раз в 7 лет — да у нас скорость ветра меняется быстрее нормативов.

Всё это говорит о том, что городу нужны радикальные технологические изменения, и чем быстрее, тем лучше. Так что Парижское соглашение — это только внешний фактор, при том, что и внутренних хватает.

Подготовила Кира Истратова