Energy Transition: как инфраструктура и технологии ТЭК находят применение в «зеленой» энергетике

О концепции «энергетического перехода», преемственности при переходе на новые источники энергии, и связанные с этим технологии ТЭК, а также о перспективах перехода к «зеленой» энергетике в мире и в России рассказал Вадим Ахметгареев, Sr. Engineering Advisor R&D в компании Terra Laboratories, кандидат технических наук.

Energy Transition и его принципы

Energy Transition или «энергетический переход» — это глобальное структурное изменение в энергетической системе. В истории было три таких перехода: самый последний из них — переход от угля к нефти и газу.

За последние годы мир подошел к новому четвертому этапу Energy Transition — трансформации глобального энергетического сектора от ископаемых углеводородных систем производства и потребления энергии к возобновляемым источникам энергии. Данный переход стал возможным благодаря как технологическим достижениям, экологическим и политическим мотивам, так и социальным изменениям в глобальной экономике.

Основная цель текущего энергетического перехода — сокращение выбросов парниковых газов. В этом заключается и основной принцип энергетического перехода — Decarbonization (декарбонизация). Помимо этого, существуют еще два принципа Energy Transition: Decentralization (децентрализация) и Digitalization (цифровизация).

Вадим Ахметгареев

Sr. Engineering Advisor R&D в компании Terra Laboratories, кандидат технических наук

Децентрализация выражается в переходе от централизованного обеспечения электроэнергией к масштабному развитию распределенных, в т.ч. индивидуальных источников энергии, а также гибкому графику в производстве, накоплении и потреблении электроэнергии.

Цифровизация предполагает глубокую автоматизацию всех технических, технологических и коммерческих процессов в энергетике, что в свою очередь приводит к массовому появлению новых форм экономических отношений. Таким образом, принципы Energy Transition выражают в формуле «3D»: Decarbonization, Decentralization, Digitalization.

Взаимосвязи нефтегазовой индустрии и «зеленой» энергетики

На первый взгляд нефтегазовая индустрия и «зеленая» энергетика (Green Energy) — совершенно разные отрасли с разными технологиями. И действительно, возьмем, например, нефтедобывающую скважину: добытую из нее нефть очищают, перерабатывают и полученное топливо может быть использовано для производства электроэнергии. И, с другой стороны, солнечную панель, которая собирает попадающий на нее солнечный свет и переводит его в электричество. Вроде бы ничего общего.

Нефтегазовая индустрия имеет более чем столетнюю историю развития технологий, колоссальные инженерные возможности, разветвленную инфраструктуру со множеством объектов, финансовые и человеческие ресурсы, опыт управления проектами. Безусловно «зеленая» энергетика в ходе своего развития не может не обращаться к столь огромной области опыта, технологий и ресурсов.

Причем под экономической эффективностью здесь стоит понимать как повышение эффективности процессов нефтегазодобычи, транспортировки и переработки, так и инвестирование сверхприбылей компаний в еще не столь занятые ниши бизнеса, которыми является «зеленая» энергетика. Таким образом, нефтегазовая индустрия и «зеленая» энергетика тесно переплетены. Energy Transition развивается постепенно, объединяя в этих двух областях технологии, инфраструктуру, человеческие и финансовые ресурсы.

Технологии Petroleum Engineering в «зеленой» энергетике

Широко известно, что многие европейские и американские нефтегазовые компании реализуют крупные проекты по строительству ветряков, в том числе в море, солнечных электростанций, систем накопления электричества и прочее. В данном случае технологии «зеленой» энергетики находят применение в нефтегазовых компаниях, хоть и не связаны непосредственно с нефтью и газом.

Однако мало известно о том, что технологии и объекты нефтегаза находят свое применение в «зеленой» энергетике. Рассмотрим некоторые из них.

Современные технологии помогут использовать эти скважины для производства и хранения электроэнергии. Так, в Калифорнии нашли применение технологии по переводу нефтяных и газовых скважин в геотермические. В них добываемая из пласта горячая вода или пар воздействуют на турбину, которая генерирует электричество. Причем не всегда требуется очень высокая температура пласта (более 150ºС) для нагрева воды, некоторые технологии используют так называемые «closed loop» системы, где скважина не перфорирована в пласт, а герметична и в нее закачан рабочий агент, кипящий при низких температурах (~50-70ºС), который циркулирует по скважине.

Например, капитальный ремонт одной скважины обойдется, в зависимости от ее состояния, в сумму от 20-50 тыс. долл. США до нескольких сотен тыс. долл. Кроме того, необходимое для небольшой геотермической электростанции (на 5-10 скважин) оборудование стоит порядка 2-5 млн. долл. Таким образом, с учетом заработной платы персонала и расходов на обслуживание, сумма получается достаточно большая. Тем не менее, стоимость бурения одной новой скважины составляет 2-4 млн. долл. США. Поэтому, используя заброшенные скважины, компании могут сэкономить немалое количество средств.

В России с этим проблем гораздо меньше, чем допустим в США, где все традиционные месторождения в основном не рентабельны. Соответственно, оставшиеся объекты и инфраструктура может быть использована для нужд «зеленой» энергетики.

Органические промышленные батареи и биотопливо

Мы вместе со своей командой ученых, помимо работы в области Petroleum Engineering (нефтегазовая инженерия), также занимаемся разработкой одного из подвидов жидких батарей — органических, где в качестве электролитов используются продукты глубокой переработки нефти. Мы уже добились определенных успехов в этой области и в настоящее время планируем построить подобную установку для снабжения электричеством небольшого офисного здания.

Но что самое интересное, все резервуары, трубопроводы и прочие емкости, являющиеся объектами нефтегазовой индустрии, могут быть использованы для заполнения и перекачки электролита. С обычными электролитами этого не получится сделать, т.к. жидкости в своем составе имеют кислоту, тогда как органические электролиты не имеют. Соответственно органические электролиты не вызывают коррозию металла. Кроме емкостей применение для жидких промышленных батарей однозначно найдут высоковольтные линии электропередач и дороги, которые обычно прокладываются к каждой скважине, работавшей механизированным способом.

В прошлом году в США несколько компаний получили инвестиции в несколько сот миллионов долларов для того, чтобы аналогичным образом бактерии могли перерабатывать углекислый газ в биотопливо.

Как известно, в последнее время набирает популярность тема по улавливанию и утилизации углекислого газа. Для того, чтобы не утилизировать, а сразу перерабатывать собранный углекислый газ, группа ученых из США разработала технологию, в которой подбираются бактерии, живущие в воде и питающиеся углекислым газом. Через данную воду пропускают углекислый газ, в результате бактерии его перерабатывают, выделяя биотопливо. Процесс идет гораздо быстрее и переработка в удельном выражении на несколько порядков выше, чем поглощение углекислого газа растениями.

Миф о том, что «зеленая» энергетика – это дорого

Таким образом, уже по описанным выше технологиям становится понятно, что не только солнечные панели и ветряные электростанции формируют «зеленую» энергетику, но и множество других.

Однако, есть один момент, связанный с политикой и крупным бизнесом, который может перевернуть все с ног на голову. Извечное противостояние традиционалистов и либералов – яркий пример этого. Для традиционалистов, стоявших у власти в США в 2017-2021 гг., важна низкая цена на нефть и газ, что делает «зеленую» энергетику совершенно неконкурентоспособной ввиду ее высокой стоимости.

Пришедшие к власти либералы в 2021 году постепенно подняли цены на нефть и газ, в связи с чем в настоящее время «зеленая» энергетика стала конкурентоспособной. Вопрос в том, кому из них какие доли в рынках и бизнесе принадлежат, и кто придет к власти следующим. В зависимости от этого и пойдет развитие «зеленой» и традиционной энергетик. Но ясно одно – Energy Transition постепенно будет происходить, то ускоряясь, то замедляясь.

Потенциал развития технологий Energy Transition в России

Потенциал развития технологий Energy Transition в России также очень большой, перспективы открываются интересные. Единственный тормозящий момент – финансирование, которое выделяется в настоящее время на эту область, достаточно невелико. Связано это с отсутствием в настоящее время требований со стороны государства по так называемым Carbon Credits (которые внедрены в США, Европе, Канаде, Австралии и некоторых других странах), по которым компании должны зарабатывать «углеродные кредиты», используя «зеленые» технологии.

В мире подобные технологии в ближайшие 10 лет будут развиваться очень быстрыми темпами, и множество компаний, занятых в нефтегазовой сфере перенаправят свои ресурсы, либо расширят свой бизнес в область «зеленой» энергетики. Уже сейчас мы наблюдаем начало этого процесса, называемого Energy Transition.