CC BY-NC
219
DOI: 10.24937/2542-2324-2019-4-390-194-202 УДК 662.7:629.5.03
В.Г. Хорошев, Л.Н. Попов, Р.И. Гатин
ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург, Россия
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА В СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ
Объект и цель научной работы. Объектом исследования является проблема обеспечения морского транспорта топливом, имеющим пониженное содержание примесей. Цель исследований - оценка перспективности применения на водном транспорте таких видов топлив, как малосернистые топлива, сжиженный природный газ и др. Материалы и методы. Рассмотрены основные технологические и организационные направления оснащения водного транспорта средствами очистки отработавших газов, обеспечения видами топлив, снижающими содержание вредных веществ в отработавших газах судовых двигателей, предусмотренных правилами Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов.
Основные результаты. Приведены результаты прогнозов обеспечения водного транспорта топливом с пониженным содержанием примесей, оснащения судов скрубберами.
Заключение. Предполагается, что внедрение сжиженного природного газа (СПГ) на водном транспорте позволит уменьшить выбросы оксидов серы и азота, ввести в эксплуатацию до 100 единиц морских и речных судов, использующих СПГ, создать на внутренних водных путях Российской Федерации газозаправочную инфраструктуру, что снизит вред, наносимый окружающей среде эксплуатацией морского и речного транспорта.
Ключевые слова: водный, морской, речной транспорт, выбросы оксидов серы, альтернативное топливо, ультра-низкосернистое топливо, сжиженный природный газ, СПГ, скрубберы. Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
DOI: 10.24937/2542-2324-2019-4-390-194-202 UDC 662.7:629.5.03
V. Khoroshev, L. Popov, R. Gatin
Krylov State Research Centre, St. Petersburg, Russia
PROSPECTS OF ALTERNATIVE FUELS FOR MARINE POWER PLANTS
Object and purpose of research. This paper discusses the challenge of making eco-friendly marine fuels readily available. The purpose of this study is to estimate the prospects of such fuels as low-sulfur fuel oil, LNG, etc., in Russian shipping industry.
Materials and methods. The study discusses main technological and organizational approaches to introduction of such MARPOL-approved eco-protection measures for ships as scrubbers and eco-friendly fuels to Russian shipping practice. Main results. The paper gives the projections for implementation of eco-friendly fuels and scrubbers aboard Russian ships and vessels.
Conclusion. The authors suppose that introduction of LNG as fuel to Russian shipping practice would reduce SOX and NOX emissions, as well as provide sufficient fuel supply and replenishment infrastructure for up to 100 newly built Russian LNG-powered sea-going and inland navigation ships, which will certainly reduce environmental footprint of Russian shipping.
Keywords: sea-going ships, inland navigation vessels, SOX emission, alternative fuel, ultra-low-sulfur fuel, LNG, scrubbers.
Authors declare lack of the possible conflicts of interests.
Для цитирования: Хорошев В.Г., Попов Л.Н., Гатин Р.И. Перспективы использования альтернативных видов топлива в судовых энергетических установках. Труды Крыловского государственного научного центра. 2019; 4(390): 194-202. For citations: Khoroshev V., Popov L., Gatin R. Prospects of alternative fuels for marine power plants. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2019; 4(390): 194-202 (in Russian).
По приросту потребления энергии транспорт занимает второе место после промышленности. Потребление энергии в транспортном секторе выросло за последние годы более чем на 50 %. В структуре энергопотребления около 64 % расходуемых моторных топлив приходится на автомобильный транспорт. Примерно 12 % моторных топлив потребляет сельское хозяйство. Водный транспорт России использует около 2 % моторного топлива.
Тем не менее, по сравнению с другими видами транспортных средств, по уровню выбросов оксидов серы и двуокиси углерода водный транспорт считается самым «грязным». Суммарно на его долю приходится до 5,3 % общих выбросов в окружающую среду [1]. Естественно, мировое сообщество в последнее время принимает ряд коренных мер, направленных на снижение загрязнений окружающей среды, повышение экономии топлива, улучшение характеристик энергетических установок в секторе водного транспорта.
Первые шаги в направлении перевода морского транспорта на более экологичные виды топлива мировое сообщество сделало в 2010 г., когда приложением VI МАРПОЛ 73/78 ИМО были установлены особые районы контроля выбросов серы - зоны SECA (Sulfur Emission Control Areas). В этих зонах, куда на сегодняшний день входят акватории Северного и Балтийского морей, пролив Ла-Манш, Карибское море и 200-мильные зоны США и Канады, введен запрет на использование высокосернистого топлива: с июля 2010 г. уровень содержания серы в топливе был ограничен 1 %, а с 1 января 2020 г. - 0,5 %. Однако еще до наступления этого срока Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов ужесточила требования по содержанию серы в судовом топливе до 0,1 % по массе в зоне специального экологического контроля SECA, введя в действие ограничения с 1 января 2015 года.
Различают тяжелые и легкие судовые топлива. Тяжелые: Residual Fuel; Intermediate Fuel Oil (IFO); флотский мазут марок Ф-5 и Ф-12. Легкие топлива (дистилляты): Distillate Fuel, MDO (DMB) - дизельное топливо с содержанием серы до 0,5-2,0 % (Marine Diesel Oil); судовое маловязкое топливо. К легким также относят газомоторное топливо: MGO (DMA) - газойль, дизтопливо с содержанием серы до 0,1 %, в диапазоне 0,1-0,5 % (Marine Gas Oil); сжиженные углеводородные газы. В производстве топлив категории ULSFO, Ultra Low Sulfur Fuel Oil - RMD 80 (RMB 30) используются как легкие, так и тяжелые компоненты. Максимальное содержание серы - 0,1 %.
Общий расход топлива для бункеровки морских судов (мазут, газойль, дизтопливо и другие низкосернистые дистилляты) составляет около 5,3 млн баррелей в сутки. К 2020 г. общий объем спроса на морское бункерное топливо достигнет 5,8 млн баррелей в сутки [2].
Поскольку торговые суда используют одну из самых грязных нефтяных фракций - флотский мазут в объеме до 4 млн баррелей в сутки, то такие меры потребовали от судовладельцев и операторов флота, маршрут которых пролегает через зоны SECA, пересмотра состава принимаемого бункера и необходимости перевода судовых двигателей с мазута с высоким и средним содержанием серы на ультранизко-сернистые топлива (ULSFO). В качестве соответствующих ожидаемым ограничениям видов топлива судовладельцы, как правило, рассматривают низкосернистые дистилляты - газойль (MGO) и судовые топлива с ультранизким содержанием серы, в производстве которых используются легкие нефтяные фракции, сжиженный природный газ, метиловый спирт (метанол) и диметиловый эфир.
Не нефтяные топлива - растительные масла, спирты, эфиры, газообразные топлива (комприми-рованный природный газ, диметиловый эфир, водород и др.) имеют физико-химические свойства, отличные от свойств нефтяного дизельного топлива или мазута, являющихся основными для судовых дизельных двигателей. При использовании этих топлив необходимо учитывать требования, предъявляемые к транспортировке, хранению, заправке, использованию в дизельных двигателях.
Собственно, только экономические (в первую очередь) и экологические (во вторую) причины обуславливают повышенный интерес к проблеме т. н. альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания, в том числе и судовых.
Для выполнения требований ИМО отечественным судовладельцам приходится отказываться от использования традиционного мазута с содержанием серы 1,0-3,5 % и дизельного топлива с содержанием серы 0,2-0,5 %.
Таким образом, введение мировым сообществом ограничений по содержанию серы в судовом топливе и другие экологические инициативы ведут к существенным изменениям на рынке судоходства, в логистике, портовой инфраструктуре, производстве нефтепродуктов и топлив.
Фактически требования МАРПОЛ ввели запрет на использование мазута и традиционного дизельного топлива, что вынуждает судовладельцев отказаться от их использования. В этой связи президент
ПАО «НК Роснефть» И.И. Сечин, поддерживая экологическую составляющую решений ИМО, обратил внимание на то, что решение по ограничению содержания серы в бункерном топливе недостаточно просчитано, замена сернистого флотского мазута более экологичными видами топлива требует учета при введении новых требований готовности к ним рынка, производителей оборудования, перевозчиков. В противном случае это может дестабилизировать рынок морских перевозок. По мнению И.И. Сечина, угрозы окружающей среде от применения традиционного судового топлива неоправданно завышены, а затраты несопоставимы с ожидаемым эффектом, и, по сути, на судовладельцев возлагают дополнительное финансовое бремя [3].
Общие потери из-за введения с 2020 г. новых экологических требований ИМО оцениваются в $1 трлн [4].
В сложившихся политических и экономических условиях ужесточение экологических требований, несомненно, будет являться (и уже является) инструментом конкурентной борьбы. В то же время мировое производство низкосернистого топлива составляет около 10-15 % от требуемого для покрытия потребностей морского и речного флота. По заявлениям нефтепереработчиков для выхода на требуемые показатели производства низко- или ультранизкосернистого топлива потребуется не менее 15 лет, а инвестиции в создание более 200 новых нефтеперерабатывающих установок и развитие инфраструктуры превысят $200 млрд [5].
Россия является крупным производителем и экспортером нефтяного топлива. Производство морского бункерного топлива в стране в 2018 г. составило 46,4 млн т, большая его часть экспортирована. При этом содержание серы в 90 % российского мазута превышает 1 %. Руководство многих крупных нефтеперерабатывающих заводов России уже заявило, что их модернизация с целью выпуска мазута с содержанием серы 0,5 % и менее, экономически невыгодна [6].
Тем не менее, за последние годы создано большое количество установок гидрокрекинга и сооружений для гидроочистки вакуумного газойля. Российский рынок нефтепродуктов стимулирует производителей модернизировать нефтеперерабатывающие заводы под выпуск низкосернистого топлива (программа модернизации идет с 2011 г.). В рамках налогового маневра в нефтяной отрасли экспортные пошлины на мазут были плавно повышены до 100 % от пошлины на сырую нефть в 2017 г., что снизило рентабельность его производства с целью экспорта.
В результате за 2014-2018 гг. выпуск мазута в России сократился на 40 %. При этом стимулирование производства мазута с низким содержанием серы сейчас незначительно. Вследствие этого и в связи со снижением инвестиций во внедрение установок гидрокрекинга для производства дистиллятов, светлых сортов топлив (в том числе газойля) в 2018-2019 гг., правительство Российской Федерации предусматривает введение отрицательного акциза на темное судовое топливо с содержанием серы до 1,2 %.
Вследствие роста нефтеперерабатывающих мощностей за последние 2-3 года в мире существует избыток газойля. По оценкам Международного энергетического агентства, к 2020 г. спрос на газойль вырастет на 1 млн барр./с, до 1,74 млн барр./с. А на мазут - сократится с 3,2 млн барр./с в 2019 г. до 1,3 млн барр./с в 2020 г. Разница в стоимости между легкой малосернистой и тяжелой высокосернистой нефтью увеличится к 2020 г. Ожидается, что в качестве сырья нефтепереработчики отдадут предпочтение легкой малосернистой нефти [6].
Крупнейшие отечественные поставщики нефтепродуктов (компании «Роснефть», «Газпромнефть», «Лукойл» и др.) последние несколько лет стали активно расширять продуктовую линейку путем включения в ее состав судовых топлив высокого экологического класса.
«Газпромнефть» в 2017 г. освоила на Омском НПЗ производство маловязкого судового топлива ТСУ-80 с содержанием серы не более 0,1 %. Топливо поставляется в первую очередь европейским судовладельцам, осуществляющим коммерческие перевозки в зонах контроля выбросов SECA, куда входят, как говорилось выше, Балтийское и Северное моря.
В 2016 г. «Роснефть» в рамках реализации той же программы начала промышленное производство на Саратовском НПЗ судовых топлив марок RMG-380 и RMG-700. Комсомольский НПЗ, принадлежащий этой же компании, приступил к выпуску судового топлива DMF вид 1 с содержанием серы менее 0,1 %. Выпуск данного вида топлива был организован в рамках программы «Роснефти» по развитию производства судовых топлив, соответствующих международной спецификации и экологическим стандартам1. Судовое топливо DMF вид 1 также производится на Рязанском НПК.
1 Выпускаемые топлива соответствуют требованиям международного стандарта ISO 8217:2012 и директиве Совета ЕС № 99/32/ЕС, что позволяет использовать его на судах, маршрут которых пролегает через районы SECA.
Общий годовой выпуск низкосернистого топлива на нефтеперерабатывающих заводах России в 2019 г. может составить около 300 тыс. т, что по разным оценкам составляет примерно 5 % от общей потребности в российском морском бункерном топливе. В ближайшие 5-6 лет прогнозируется повышение качества поставляемого из Российской Федерации газойля, а также рост поставок малосернистого судового топлива.
Однако низкосернистый мазут, получаемый либо из низкосернистой нефти, либо с использованием процесса десульфуризации, стоит дороже традиционного судового топлива. Уже сейчас в портах России разница в цене традиционного мазута и судового ULSFO-топлива достигает $150 за тонну [4]. Таким образом, затраты на покупку судового топлива с 1 января 2020 года могут возрасти на $6-20 тыс. в сутки в зависимости от дедвейта судна, что приведет к существенному росту эксплуатационных расходов.
Использовать столь дорогостоящее топливо в качестве единого топлива нерентабельно. Такая ситуация вынуждает судовладельцев с целью уменьшения расходов хранить в танках два вида горючего - ультранизкосернистый для зон SECA и обычный мазут для всего остального маршрута.
Кроме того, топливо со сверхнизким содержанием серы имеет сложный химический состав, что ведет к несовместимости разных сортов и осложняется дополнительными проблемами при эксплуатации судовых энергетических установок.
Проблема номер один - наличие абразивных частиц в тяжелом топливе и осадок в легком топливе. Из-за абразивных частиц детали двигателя интенсивно изнашиваются, а выпадение шлама ведет к засорению фильтров, сепараторов, форсунок, заклиниванию топливных насосов. Дизельные малосернистые топлива имеют худшие смазывающие свойства. Их применение приводит к существенному увеличению износа плунжеров насоса высокого давления и снижению срока безотказной работы других агрегатов топливной аппаратуры.
Вопрос локализации в РФ производства судовых двигателей и их компонентов неоднократно рассматривался на высоком государственном уровне. Однако проблемы производства компонентов и узлов судовых двигателей решаются очень медленно, а вводимые ограничения и отсутствие в России производства топливоподающей аппаратуры еще более усугубляют положение. Отечественные судовладельцы вынуждены нести дополнительные расходы по закупкам запасных частей и осуществлению ремонта за границей.
Улучшение эксплуатационных характеристик топлива достигается введением в его состав специальных присадок. Они являются непременным элементом высокой технической культуры производства и применения топлив. Ассортимент вводимых присадок включает более 40 типов, различающихся по назначению, а счет товарным маркам идет на тысячи. В последние годы за рубежом выпущен огромный ассортимент антидетонационных, цета-ноповышающих, противоизносных, моющих, антинагарных присадок, а также депрессоров, дисперга-торов и т.д. Россия существенно отстает от мирового уровня по разработке и производству современных присадок к топливам. Вместо современных разработок в РФ предлагаются присадки для высокосернистых топлив, созданные в ВНИИ нефтяной промышленности в 1970-80-х гг.
Потребности отечественной нефтеперерабатывающей промышленности в присадках для производства низкосернистого топлива оцениваются примерно в 50 тыс. т (при ожидаемом производстве в России в 2019 г. около 300 тыс. т низкосернистого топлива), из которых в РФ производится не более 5-10 %. При переходе отечественной нефтеперерабатывающей промышленности на выпуск низкосернистого топлива для судовых нужд потребуется до 1 млн т присадок в год [7].
Альтернативой использованию низкосернистых топлив является применение установок доочистки отходящих газов - скрубберов (EGCS). Их применение позволяет продолжать использовать высокосернистое топливо при плавании в зоне SECA, выполняя требования ИМО. Так, например, известная транспортная компания Maersk, пересмотрела свою топливную стратегию в связи с требованиями ИМО к качеству судового топлива и решила установить системы очистки отходящих газов на своих судах (правда, на ограниченном их количестве). Расчеты, проведенные компанией, показали, что после вступления в силу требований ИМО расходы на бункер вырастут на $2 млрд.
Устройство и эксплуатационные особенности скрубберов известны, их широко применяют в химической промышленности для очистки твердых или газообразных сред, извлечения целевых компонентов. У судовых скрубберов открытого (сквозного), замкнутого (закрытого) типов (циклов), а также гибридных имеются свои особенности, которые необходимо учитывать.
Установка скрубберов требует расчетов остойчивости судна, конструкционной прочности корпуса, общих параметров безопасности, а также учета
обратного давления выхлопных газов и дополнительной вентиляции машинного отделения. Кроме того, необходимо учитывать «вживление» оборудования ЕвС8 в уже существующее оборудование, маршрутизацию трубопроводов. Требуется дополнительное оборудование для применения реагентов, откачки и очистки образующихся в результате эксплуатации скруббера жидких отходов повышенной токсичности, их хранения для последующей сдачи в порту назначения.
Для поглощения соединений серы из отходящих газов судового двигателя в качестве абсорбента используют морскую или пресную воду, в том числе с присадками. На выходе образуются растворы сульфитов и сульфатов натрия, цинка, которые в портах отказываются принимать на хранение: технологии и юридические механизмы утилизации отходов скрубберов не проработаны, что создает еще одну экологическую проблему.
На судах среднего водоизмещения скрубберы могут занимать четверть полезной площади, что снижает грузоподъемность судна и, соответственно, уменьшает выгоду судовладельцев.
Стоимость установки скруббера на судно составляет от $2 до $5 млн. На их изготовление, учитывая коррозионную активность соединений образующихся в результате очистки отработавших газов, идет высококачественная нержавеющая сталь. Переоборудование морских судов ведет к простою определенной длительности. При этом ЕвС8 требует регулярного обслуживания, включающего замену расходных материалов, что увеличивает эксплуатационные расходы [2].
Тем не менее, по некоторым оценкам, в настоящее время это наиболее эффективный способ переоснащения ввиду быстрой окупаемости (менее 5 лет), особенно для крупнотоннажных судов. Однако переоборудование в срок всего торгового флота представляется маловероятным.
Исследования шведской компании 8ЕБ показывают, что к 2020 г. менее 2000 судов из всего объема торгового флота (около 60 000 ед.) будут оснащены скрубберами. Принимая во внимание производственные мощности существующих производителей, в ближайшие несколько лет ожидается дефицит готовых скрубберов, что приведет к повышению цен на низкосернистое топливо и, следовательно, к увеличению финансовых затрат судовладельцев, а значит - грузоотправителей [8].
В качестве альтернативных топлив, а вернее, энергоносителей, ряд судовладельцев уже сегодня используют метиловый спирт (метанол) или димети-
ловый эфир. Шведская компания Stena Line выбрала метиловый спирт в качестве топлива для плавания в зоне SECA. Модернизация судна длилась 3 месяца. Весной 2015 г. Stena Line начала эксплуатацию парома Stena Germanica между германским Килем и шведским Гетеборгом. Переоборудованная энергетическая установка - двухтопливная: используются метиловый спирт и газойль. На реализацию этого проекта в рамках программы развития морского транспорта Евросоюза было выделено €22 млн. В долгосрочной перспективе рассматривался перевод на этот вид топлива еще 25 судов.2
Преимуществом такого вида топлива является его экологичность - в нем нет серы, а содержание оксидов азота и диоксида углерода в отработавших газах значительно меньше. К сожалению, метиловый спирт и его пары ядовиты, а оксид и диоксид углерода образовываются и выбрасываются в атмосферу в большем количестве при его производстве. Таким образом, производство парниковых газов просто переноситься с акватории (в случае использования традиционного топлива) на территорию (где располагается химическое производство). Помимо Швеции, свой выбор на метаноле и димети-ловом эфире как альтернативных судовых топливах остановили Япония, Филиппины и южно-корейские судовладельцы.
По мнению ряда специалистов, представляющих Morgan Stanley, Thomson Reuters, «Газпром-нефть Марин Бункер», под воздействием жестких международных ограничений топливный баланс достаточно быстро от традиционного для отрасли высокосернистого мазута сместится, ввиду их эко-логичности и экономичности, в сторону дистиллятов и СПГ. Последний полностью соответствует требованиям МАРПОЛ по содержанию серы. По этой причине в большинстве стран Европы, а также в США и Канаде приоритетным судовым топливом будущего выбрали СПГ [9]. При его использовании в качестве топлива выбросы вредных веществ снижаются до 90 %. По цене сжиженный природный газ можно сравнить с метанолом.
Ряд специалистов заявляют о возможном росте выбросов парниковых газов в атмосферу при использовании СПГ в качестве топлива. Для уменьшения этого эффекта предлагается снижать скорость движения судна. Данное предложение входит в противоречие с требованиями безопасности, управляе-
2 В балтийском регионе основное производство сосредоточено в Швеции. В остальных странах объемы производства метилового спирта незначительны.
мости судном, потребует перестройки логистической системы доставки грузов, не исключается и увеличение количества судов - все это, в конечном итоге, вряд ли приведет к улучшению ситуации. Кроме того, никто не отменял применение воздуха в качестве окислителя в процессе сжигания СПГ. А воздух, как известно, содержит азот, и проблема окислов азота в отработавших газах останется нерешенной, поскольку новые типы двигателей или конструктивные решения улучшающие процесс сгорания топлива появляются не так часто, как этого хотелось бы апологетам «зеленой экономики».
И все-таки, к основным преимуществам использования СПГ на морском транспорте относятся:
■ низкая стоимость по сравнению с традиционными видами топлива;
■ возможность реализации больших объемов;
■ пониженный износ и увеличение моторесурса
поршневых двигателей, снижение нагарообра-
зования в них.
В перспективе природный газ может стать одной из главных топливных альтернатив для мирового судоходства. По некоторым оценкам, использование СПГ позволит сэкономить порядка $1,3 млн на судно в год по сравнению с использованием низкосернистого топлива.
В настоящее время СПГ в отечественном морском флоте для судовых энергетических установок широко не используется: доля отечественных судов, где применяется этот вид топлива, крайне мала и оценивается в 0,3-0,4 % мирового дедвейта. В 2017 г. объем потребления СПГ составил всего 0,65 млн т. Россия существенно отстает от стран Запада по темпам развития СПГ-инфраструктуры и СПГ-флота. Наибольшую активность в переоборудовании судов на использование СПГ в качестве моторного топлива проявляют компании Швеции, Норвегии, Германии, модернизирующие большие сухогрузы, контейнеровозы, танкеры. Переоборудовать судно под СПГ-бункеровку стоит недешево -от €7,5 до €25 млн [10].
Мнение экспертов об экономической целесообразности переоборудования расходятся: одни полагают переоборудование судов малого и среднего водоизмещения неэффективным, поскольку модернизация энергетической установки может обойтись дороже самого судна. При этом ожидается, что вложенные средства окупятся уже через 2-3 года, тогда как инвестиции в установку скрубберов -через 3-5 лет. Другие считают переоборудование судов небольшого тоннажа целесообразным, поскольку ожидается снижение затрат на топливо.
Однако и в том и в другом случае неизбежны дополнительные операционные расходы (на обучение персонала, запчасти и ремонтные профилактические работы).
В случае строительства нового судна преимущества СПГ в качестве судового топлива более очевидны. Несмотря на увеличение стоимости энергетической установки судна на 17-20 % (по сравнению с судами, использующими традиционное топливо), за счет экономии на стоимости топлива в процессе эксплуатации строительство новых судов с энергетической установкой, использующей СПГ, более выгодно.
Пионером перехода на газомоторное топливо в России стал ПАО «Совкомфлот», специализирующийся на перевозке углеводородов, в том числе по Северному морскому пути. В 2015 г. Объединенная судостроительная корпорация, концерн Shell и судоходная компания ПАО «Совкомфлот» подписали соглашение о проектировании и строительстве серии судов класса «Афрамакс», использующих газомоторное топливо. Эти танкеры начали пополнять флот группы «Совкомфлот» с июня 2018 г. На сегодняшний день в составе флота компании есть несколько танкеров, три газовоза. В 2020 г. планируется строительство ледокола мощностью 10 МВт для Балтийского моря, а также бункеровщиков и буксиров для морских портов Финского залива. На всех этих судах планируется использование СПГ в качестве моторного топлива. Предполагается, что при стоимости дополнительного оборудования для судов класса «Афрамакс» $10-15 млн срок окупаемости составит 3-5 лет, если стоимость СПГ будет сравнима со стоимостью мазута - около $650 за тонну. Если стоимость СПГ будет выше, то срок окупаемости судов увеличится и может превысить 15 лет, что соответствует максимальному возрасту танкеров, которые используются основными нефтяными компаниями к перевозке нефти/нефтепродуктов. Текущие цены на СПГ в Европе не превышают $450-500 за тонну, но в случае использования СПГ в качестве бункерного топлива цена, по словам заместителя начальника управления эксплуатации флота компании «Совкомфлот» Д. Русанова, будет выше [11].
СПГ определен Евросоюзом для Балтики как стратегический вид топлива. В 2013 г. была принята программа FEED (Front End Engineering Design) финансирования в портах развития СПГ-бункеровки. Согласно ей к 2025-2030 гг. 139 портов и портопунктов в бассейнах Балтийского и Северного морей, включая речные порты, будут оснащены собственными бункеровочными базами.
Эти базы будут иметь в своем распоряжении суда-бункеровщики с криогенным оборудованием, что исключит необходимость наличия стационарной бункеровки в небольших портах и портопунктах.
В российской зоне Балтийского моря одновременно с пуском СПГ-терминалов запланирован ввод в эксплуатацию специализированных судов-заправщиков. Первым станет СПГ-бункеровщик компании «Газпром нефть». Планируется, что новое судно будет построено к 2021 г. и обеспечит бункеровку судов СПГ в акватории Финского залива и Балтийского моря с российской стороны.
Несмотря на то, что двигатели на СПГ работают на 20 % эффективнее, чем при использовании жидкого судового топлива, использование СПГ в качестве топлива для морских судов в Российской Федерации сдерживается по следующим причинам:
■ отсутствие береговой инфраструктуры для поставки и хранения СПГ;
■ высокая стоимость переоборудования судовых энергетических установок: на действующих судах не предусмотрены места для размещения термоизолированных низкотемпературных емкостей большого объема, практически вдвое превосходящих объемы судовых топливных цистерн;
■ снижение эффективности транспортного средства, т.к. для размещения системы хранения СПГ приходится выделять объемы в корпусе либо на палубе, которые на судах-аналогах занимает полезная нагрузка;
■ отсутствие на рынке труда квалифицированных кадров для работы с СПГ;
■ недостаточность или отсутствие производства судового энергетического оборудования для работы на СПГ.
За последние годы объем перевозок речным транспортом в Российской Федерации значительно сократился, что во многом связано с удорожанием дизельного топлива и, как следствие, с увеличением эксплуатационных расходов. В этой связи ожидается, что переход на газомоторное топливо позволит снизить затраты на транспортировку грузов речными судами на 15-20 %. Выбросы загрязняющих веществ должны сократиться на 20-30 % [12].
Однако переход на газомоторное топливо на речном транспорте сдерживается отсутствием судов, использующих СПГ, газозаправочной и сервисной инфраструктуры, нормативно-правовой базы и также необходимых специалистов.
Минтрансом РФ разработан проект государственной программы «Расширение использования природного газа в качестве моторного топлива на
транспорте и техникой специального назначения» на 2018-2022 гг. стоимостью около 6 млрд рублей. Данным проектом предусматривается:
■ обеспечение поэтапного перехода морского транспорта на использование СПГ, в том числе субсидирование строительства морских судов с двигателями, использующими СПГ и создание инфраструктуры для их бункеровки;
■ разработка нормативно-правовой базы, регистровых правил постройки судов, использующих газовое топливо, стандартов на газовое топливо, портовых регламентов и процедур бункеровочных операций;
■ формирование механизмов стимулирования НИОКР в области разработки новых и совершенствования существующих судов морского флота, использующих газомоторное топливо.
С учетом ужесточающихся требований по уровню вредных выбросов и ожидаемой в перспективе экономической эффективности, энергетическими установками, использующими СПГ, планируется оснастить пассажирские суда на внутригородских и пригородных линиях, туристические суда, суда портового флота, сухогрузы смешанного плавания и транспортные суда для перевозки СПГ. По некоторым оценкам наиболее высокая экономическая эффективность может быть достигнута при использовании СПГ для быстроходных судов на подводных крыльях и на воздушной подушке.
К сожалению, нереализованными остались результаты программы «Чистая Волга», выполненной в конце 90-х гг. XX века с целью оздоровления бассейна реки Волги и предусматривавшей создание ряда производств газомоторной судовой техники и бункеровочной инфраструктуры.
В качестве пилотных регионов для внедрения газомоторного топлива на речном транспорте ПАО «Газпром» предлагает следующие регионы: Республика Татарстан, регионы работы СевероЗападного и Московского пароходств, где на пригородных речных маршрутах имеются значительные пассажиропотоки, а также существенные грузопотоки преимущественно строительных и нефтяных грузов. В дальнейшем возможно расширение зоны пилотных регионов газоснабжения речных судов за счет включения в программу Волжского, Камского и Иртышского пароходств.
Согласно прогнозу научно-технологического развития отраслей топливо-энергетического комплекса России до 2035 г., к 2020 г. должна быть завершена разработка российских технологий производства основного теплообменного оборудования и оборудо-
вания для хранения и транспортировки СПГ, включая криогенное теплообменное оборудование, транспортные криогенные резервуары, криогенное насосное оборудование, гибкие криогенные трубопроводы и криогенные трубопроводы с экранно-вакуумной и вакуумной изоляцией для транспортировки СПГ. Появление технологий производства газовозов ледового класса, судовых энергетических установок, плавучих заводов ожидается не ранее 2035 г.
Предполагается, что внедрение СПГ на водном транспорте позволит к 2020 г. достичь следующих результатов:
■ построить и ввести в эксплуатацию 15 речных судов, использующих СПГ, а общее количество морских судов на СПГ составит 86 единиц;
■ создать 14 объектов газозаправочной инфраструктуры на внутренних водных путях Российской Федерации;
■ уменьшить выбросы серы и азота водным транспортом;
■ довести суммарный объем потребления СПГ в 2020 г. морским транспортом до 2203,7 млн м3, речным транспортом - до 581,7 млн м3.
Библиографический список
1. Экологическая доктрина Российской Федерации [Электронный ресурс]: [одобр. Правительством РФ 31 авг. 2002 г.] // Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации: [офиц. сайт]. URL: http://www.mnr.gov.ru/docs/ekologicheskaya_ doktrina/ekologicheskaya_doktrina_rossiyskoy_ federatsii/ (дата обращения: 21.09.2019).
2. Веденеева А. Экологическое плавание // Нефть и газ: прил. к газете «Коммерсант». 2016. № 238. С. 13-14.
3. Сечин И.И. Золотая эра энергетики: протекционизм, рынок или ручное управление? [Электронный ресурс]: доклад 6 июня 2019 г. на Энергетической панели ПМЭФ // Роснефть: [офиц. сайт]. URL: https://www.rosneft.ru/press/today/item/195421/ (дата обращения: 30.09.2019).
4. Кутузова М. Хаос и путаница на рынке морской бункеровки [Электронный ресурс] // Нефть и Капитал: [электрон. журнал]. 2018. 31 авг. URL: https://oilcapital.ru/article/general/31-08-2018/haos-i-putanitsa-na-rynke-morskoy-bunkerovki (дата обращения: 30.09.2019).
5. КоробченкоА. Чистый выход // Сибирская нефть. 2017. № 10/147. С. 56-60.
6. Влияние требований к судовому топливу на нефтепереработку // Энергетический бюллетень. 2019. № 69: Новые требования к судовому топливу. С. 14-18.
7. Топливные присадки. Ч. 3: Что нужно знать о присадках для дизельного топлива [Электронный ресурс] // Инжиниринговый химико-технологический центр: [сайт]. 2016. URL: http://ect-center.com/blog/ pochemu-rastet-cena-na-diesel (дата обращения: 30.09.2019).
8. Экономические предпосылки использования СПГ в качестве моторного топлива: аналитический обзор // Транспорт на альтернативном топливе. 2018. № 6(66). С. 25-30.
9. КазиеваА., СкорынаА. Топливные перспективы // Сибирская нефть. 2016. № 10/137. С. 50-55.
10. Разработка, создание экспериментального образца и опытная эксплуатация судна-бункеровщика СПГ для навигации в прибрежных водах и на внутренних водных путях: промежуточный технический отчет, выпуск № ГМТ-Б.360009.001Д1. ФГУП «Кры-ловский государственный научный центр». Кресть-янцев А.Б. Санкт-Петербург, 2017 г. 87 с.
11. Воробьев О. «Совкомфлот» переведет свой балтийский флот на газ [Электронный ресурс] // Известия»: [сайт]. 2012. 12 дек. URL: https://iz.ru/news/541283 (дата обращения: 30.09.2019).
12. Башмаков И.А. Повышение энергоэффективности в транспортном секторе // Энергосбережение. 2010. № 1. С. 26-33.
References
1. Ecological Doctrine of the Russian Federation approved by Russian Government on August 31, 2002 // Web site of the Ministry of Natural Resources and Environment of the Russian Federation, URL: http://www.mnr.gov.ru/docs/ekologicheskaya_doktrina/ ekologicheskaya_doktrina_rossiyskoy_federatsii/ (accessed on: 21.09.2019) (in Russian).
2. A. Vedeneeva. Eco-friendly sailing // Neft i gaz (Oil & Gas): a supplement to Kommersant newspaper. 2016. No. 238. P. 13-14 (in Russian).
3. I. Sechin. Keynote speech at SPIEF Energy Panel. Golden Era of Energy: Protectionism, Market or Manual Control? [available online]: URL: https://www.rosneft.ru/press/today/item/195421/ (accessed on 30.09.2019) (in Russian).
4. M. Kutuzova. Chaos and confusion at marine bunkering market // Online magazine Neft i Kapital (Oil & Capital). 08/31/2018. URL: https://oilcapital.ru/article/general/31-08-2018/haos-i-putanitsa-na-rynke-morskoy-bunkerovki (accessed on 30.09.2019) (in Russian).
5. A. Korobchenko. Net output // Sibirskaya neft (Siberian Oil). 2017. No. 10/147. P. 56-60 (in Russian).
6. Effect of marine fuel requirements upon oil processing // Energetichesky Bulleten (Power Industry Bulletin). 2019. No. 69. P. 14-18 (in Russian).
7. Fuel additives. Part 3: What you need to know about diesel fuel additives [available online] // Web site of Engineering Chemical Technological Center, URL: http://ect-center.com/blog/pochemu-rastet-cena-na-diesel (accessed on 30.09.2019) (in Russian).
8. LNG as fuel: economic pre-requisites. Analytical review // Alternative Fuel Transport. 2018. No. 6(66). P. 25-30 (in Russian).
9. A. Kazieva, A. Skoryna. Fuel prospects // Sibirskaya neft (Siberian Oil). 2016. No. 10/137. P. 50-55 (in Russian).
10. Prototype development and try-out operation of LNG bunkering ship for coastal areas and inland waterways. Progress Report, Issue No. rMT-B.360009.001^1. Krylov State Research Centre. A. Krestyantsev, 2017. 87 p. (in Russian).
11. O. Vorobyev. Sovkomflot will shift its Baltic fleet to LNG // Web site of Izvestiya newspaper, 12/12/2012, URL: https://iz.ru/news/541283 (accessed on 30.09.2019) (in Russian).
12. I. Bashmakov. Improving power efficiency of transport industry // Power Conservation. 2010. No. 1. P. 26-33 (in Russian).
Сведения об авторах
Хорошев Виталий Геннадьевич, д.т.н., заместитель генерального директора - 4 начальник отделения ФГУП
«Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. Тел.: +7 (812) 386-67-69. E-mail: [email protected]. Попов Леонид Николаевич, к.т.н., заместитель начальника отделения - начальник отдела ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. Тел.: +7 (812) 748-63-17. E-mail: [email protected]. Гатин Рамис Ильмирович, заместитель начальника отдела - начальник сектора ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. Тел.: +7 (812) 415-47-02. E-mail: [email protected].
About the authors
Vitaly G. Khoroshev, Dr. Sci. (Eng.), Deputy Director General - Head of Division, Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoye sh., St. Petersburg, Russia, post code 196158. Tel.: +7 (812) 386-67-69. E-mail: [email protected].
Leonid N. Popov, Cand. Sci. (Eng.), Deputy Head of Division -Head of Department, Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoye sh., St. Petersburg, Russia, post code 196158. Tel.: +7 (812) 748-63-17. E-mail: [email protected]. Ramis I. Gatin, Deputy Head of Department - Head of Sector, Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoye sh., St. Petersburg, Russia, post code 196158. Tel.: +7 (812) 415-47-02. E-mail: [email protected].
Поступила / Received: 04.10.19 Принята в печать / Accepted: 22.11.19 © Коллектив авторов, 2019
