CC BY
38УДК 620.92
DOI 10.46920/2409-5516_2022_7173_26
EDN: KYINTX
Природный газ и новые источники энергии: путь от конкуренции к синергии
Natural Gas and New Energy Sources: Road from Rivalry to Sinergy
Елена ФЕДОРОВА Заведующая кафедрой, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, д. т. н., доцент e-mail: [email protected]
Elena FEDOROVA
Head of the department, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, National University of Oil and Gas «Gubkin University» e-mail: [email protected]
Виктория ФЕДОРОВА Старший преподаватель, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина e-mail: [email protected]
Victoria FEDOROVA
Senior lecturer, National University of Oil and Gas
«Gubkin University»
e-mail: [email protected]
Кира ВОВКОДАВ
Бакалавр, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина
e-mail: [email protected]
Kira VOVKODAV
Bachelor, National University of Oil and Gas
«Gubkin University»
e-mail: [email protected]
Екатерина КАДЖАЕВА
Бакалавр, РГУ нефти и газа (НИУ) имени
И. М. Губкина
e-mail: [email protected]
Солнечная электростанция в Индии
Ekaterina KADZHAEVA
Bachelor, National University of Oil and Gas
«Gubkin University»
e-mail: [email protected]
Источник: chinaindiadialogue.com
Аннотация. Мировой ТЭК вступил в четвертую стадию энергетического перехода. Новые источники энергии (ВИЗ, водород, аммиак и т. п.) активно внедряются в консервативные энергетические системы, но даже в этих условиях объемы добычи и потребления природного газа продолжают расти. Представляет интерес рассмотрение трансформации взаимодействия природного газа и новых источников энергии в различных секторах энергетики от слепой конкуренции к рациональной кооперации. Были предложены варианты гибридных схем энергоснабжения с использованием природного газа и ВИЗ, приводящие к снижению выбросов диоксида углерода.
Ключевые слова: энергетический переход, возобновляемые источники энергии, природный газ, сжиженный природный газ, декарбонизация, гибридные энергетические системы.
Abstract. The global fuel and energy complex has entered the fourth stage of the energy transition. New energy sources (RES, hydrogen, ammonia, etc.) are being actively introduced into conservative energy systems, but even under these conditions, natural gas production and consumption continues to grow. It is of interest to consider the transformation of the interaction between natural gas and new energy sources in various energy sectors from blind competition to rational cooperation. Options for hybrid energy supply schemes using natural gas and renewable energy have been proposed, leading to a reduction in carbon dioxide emissions. Keywords: energy transition, renewabie energy sources, natural gas, liquefied natural gas, decarbonlzation, hybrid energy systems.
//
В 2021 г. глобальные инвестиции в ТЭК выросли на 10%, до 1,9 трлн долл. При этом их структура сместилась в сторону электроэнергетики
Введение
целей Парижского соглашения потребует от подписавших его стран декарбонизиро-вать большую часть глобальной энергетической индустрии путем внедрения существенного количества возобновляемых источников энергии, сохранив при этом равновесие и устойчивость энергетических систем, а также обеспечив доступность энергоносителей, их наличие и низкую себестоимость. Мировые антропогенные выбросы углекислого газа необходимо будет снизить до нулевого уровня к 2050 г. с целью уменьшить глобальное повышение температуры до менее чем 1,5 °С от доиндустриального уровня. Мировая энергетическая система вырабатывает 2/3 от всеобщего количества выбросов углекислого газа и является ключевым звеном в решении поставленной задачи [1].
В настоящее время перед глобальным энергетическим сообществом стоят две важные задачи, на первый взгляд взаимоисключающие друг друга. С одной стороны, необходимо обеспечить растущее население и мировую экономику соответствующим количеством энергетических ресурсов. С другой стороны, ннеобходимо исполнять взятые мировым сообществом на себя обязательства по сокращению выбросов парниковых газов. Выполнение
Авторы данной работы до конца не разделяют зарубежную точку зрения о степени влияния парниковых газов, выбрасываемых добывающей промышленностью в атмосферу, на изменение климата, но признают, что на нашей планете существуют регионы с повышенной чувствительностью к антропогенному воздействию, например, Арктический регион, для которых этот вопрос имеет повышенную актуальность.
Одновременно с этим, мировая энергетическая система в настоящее время переживает четвертый энергетический
п <
переход, в основе которого лежит фундаментальная трансформация - внедрение широкого использования возобновляемых источников энергии(ВИЭ) и вытеснение углеводородных источников энергии.
Четвертый энергетический переход и его драйверы
Термин «энергетический переход» был предложен в работе Вацлава Смила «Энергетические переходы:история, условия, перспективы» и используется для описания «изменения структуры первичного энергопотребления и постепенного перехода
сч сч
<
о
СЦ <
Солнечные электростанции в Китае Источник: theepochtimes.com
от существующей схемы энергообеспечения к новому состоянию энергетической системы» [2]. Как правило, новый источник энергии заменял старый, поскольку был либо эффективнее, либо дешевле, либо экологичнее. Предыдущие энергетические переходы происходили по причине возникновения новых технологий или более эффективных источников энергии. Текущий энергетический переход - сдвиг мировой энергосистемы в сторону широкомасштабного использования низкоуглеродных источников энергии и электричества - вызван, в первую очередь, политикой по декарбонизации ТЭК и борьбой с изменениями климата, которую ведут развитые государства.
Глобальные энергетические рынки находятся в постоянной трансформации в соответствии с возможностями и потребностями мирового сообщества. Текущий период трансформации характеризуется высоким уровнем неопределенности, сменой технологического уклада, а также перспективным отходом от углеводородной экономики и поисками более экологичной альтернативы.
Энергетическая политика - основное различие между текущим энергетическим переходом и предыдущими. Текущий энергетический переход в большей степени обусловлен проводимой государствами энергетической политикой, нежели более низкой ценой или более высокой эффективностью нового источника энергии. Государства использовали различные инструменты для увеличения доли ВИЭ в энергетическом балансе, невзирая на более высокую для конечного потребителя цену «чистых» источников энергии [3].
Политическая поддержка технологических инноваций - центральный элемент перехода к широкому использованию доступной по цене низкоуглеродной энергетике. При этом будет необходимо внедрять скоординированные политические меры в различных секторах энергетической индустрии, включая налоги, торговую политику, городское планирование и управление инновациями и инвестициями.
В 2021 году ежегодные глобальные инвестиции в энергетику выросли до 1,9 трлн долларов США, увеличившись почти на 10 % по сравнению с 2020 годом. Фактически, они вернулись на докризисный уровень. Однако структура сместилась в сторону электроэнергетики и секторов конечного потребления - и дистанцировалась от традиционного производства топлива. В топливно-энергетическом комплексе наблюдается политика дивестиций [4], а экологическая политика становится решающим фактором для многих инвестиций в энергетику.
По данным Divestlnvest и проекта 350. org, свыше 1110 организаций с активами под управлением, превышающими $11 трлн, взяли на себя обязательства дивестиро-вать из проектов в области ископаемого топлива. Кроме того, банки сокращают кредитование проектов по добыче угля и разработке нефтеносных песков. Эту инициативу поддерживают и страховые компании, заявляя о прекращении предоставления
финансовых гарантий под угольные проекты. Такая политика дивестиций в мировой ТЭК неизбежно приведет к росту ВИЗ и снижению доли ископаемых источников энергии в глобальном энергетическом балансе.
В соответствии с Парижским соглашением по климату, помимо внедрения возобновляемых источников энергии, важной задачей остается устойчивое и эффективное снижение выбросов углекислого газа от традиционных источников энергии, известное как «декарбонизация».
Декарбонизация - необходимость снизить выбросы углекислого газа, вызванные производством и использованием энергетических ресурсов. Этот тренд привел к внедрению очень строгих экологических политик и стандартов по выбросам С02, а также запустил крупные технологические инновации в разных секторах экономики. Энергетическая политика последние 30 лет стремится кдекарбонизации энергетического сектора. И хотя она не привела к желаемым результатам в снижении выбросов углекислого газа, тем не менее, способствовала росту применения возобновляемых источников энергии. Различные способы декарбонизации можно рассмотреть на примере индустрии сжиженного природного газа (СПГ) [5-8].
В обществе идет широкая дискуссия о перспективах водородной энергетики как одного из способов декарбонизации мировой экономики [9,10].
Производство водорода в Японии Источник: russiancouncil.ru
Свыше 1110 организаций с активами в11 трлн долл. взяли на себя обязательства дивестировать из проектов в области ископаемого топлива. Кроме того, банки сокращают кредитование добычи
Водород рассматривается как источник экологически чистой энергии и как способ хранения энергии для сглаживания нерав-номерностей выработки электричества с помощью ВИЗ.
Авторы исследований преимущественно приходят к выводу, что технологии использования водорода в качестве энергоресурса перспективны, но в настоящее время очень дороги. Воздействие водорода на конструкционные материалы, в т. ч. на трубные стали, требует дальнейшего пристального изучения.
Кроме того, предлагается совместная транспортировка природного газа и водорода по магистральным газопроводам для снижения выбросов диоксида углерода. Авторами данной статьи был проведен собственный анализ по влиянию добавок водорода на параметры транспортировки метан-водородных смесей при различном содержании водорода. Добавление водорода в поток природного газа при транспортировке оказывает негативное воздействие на технологические параметры оборудования существующей газотранспортной инфраструктуры.
Особенности использования ВИЗ
В соответствии с Парижским соглашением список источников возобновляемой энергии достаточно широк: гидро, солнечные, ветровые, приливные, геотермальные, биотопливные. По данным 1ЕА [11], в настоящее время наиболее быстрорастущими видами ВИЭ являются солнечные и ветровые электростанции. Однако, они не обладают надежностью и не подконтрольны человеку, так как сильно зависят от погодных условий,
го <
сч сч
<
О
сх
<
п <
В случае недостатка вырабатываемой энергии с использованием ВИЭ, способом повышения надежности является создание гибридных энергосистем и поддержка ВИЭ с помощью традиционных источников
что вызывает нерегулярность поставок энергии. Примером ненадежности ветровых электростанций может служить отказ ветровых турбин при замерзании в штате Техас в феврале 2021 г. или снижение выработки электроэнергии в Великобритании и Германии из-за снижения скорости ветра в течение длительного времени. Засуха также может оказывать влияние на регулярность поставок электроэнергии со стороны таких, казалось бы, надежных гидроэлектростанций [12].
Из приведенных примеров видно, что мировая энергетика в настоящее время не готова к полному переходу на ВИЭ. Кро-
ме того, если учитывать оценку полного жизненного цикла ВИЭ, то вывод об их углеродной нейтральности не столь однозначен [13]. ВИЭ характеризуются нулевыми выбросами СО2 на стадии эксплуатации, поэтому являются более приемлемой альтернативой традиционным видам топлива. Однако значительные выбросы СО2 происходят на стадии энергоемкого производства материалов и оборудования для ветровой или солнечной энергетики, не говоря уже о невозможности утилизации отработанного оборудования. При прямой конкуренции ископаемых энергоресурсов и ВИЭ, полный переход на ВИЭ может привести к энергетическому коллапсу.
Основной задачей на современном этапе использования ВИЭ является повышение надежности энергоснабжения. Нерегулярность выработки энергии с их помощью может быть как в сторону избыточности, так и в сторону нехватки. В случае выработки избыточной энергии, решением данной задачи является развитие технологий хранения энергии [14]. Вопросы хранения излишков вырабатываемой с помощью ВИЭ энергии можно решить также с помощью водорода [15] или синтетического метана.
В настоящее время в Европе существуют огромные подземные газовые хранили-
Виды топлива
Выбросы СО.
Топочный мазут Каменный уголь Природный газ Биомасса
3,1 т С02/т
2,7-2,8 т С02/т, в зависимости от марки угля 1,85тС02/(тыс. м3) О
Таблица 1. Выбросы углекислого газа от сжигания различных видов топлива
ща (ПХГ). В одной только Германии энерго- В таблице 1 приведены данные расчета ёмкость газовых хранилищ эквивалентна выбросов диоксида углерода от сжигания 200 ТВт-ч, чего хватит всем потребителям топлива.
электричества в стране на несколько ме- Природный газ имеет свои преиму-
сяцев. Электрическая подсистема сама щества, которые делают его популярным
по себе имеет ёмкость всего 0,04 ТВт-ч, источником энергии: ни одно другое тра-
то есть хранить достаточные запасы элек- диционное топливо не является настоль-
тричества в ней невозможно. Получение ко гибким, эффективным и подходящим
синтетического метана за счет излишков для решения различных задач, особенно
вырабатываемого электричества и хране- в случае наличия инфраструктуры, по-
ние его в ПХГ является одной из технологий хранения энергии [16].
Производство «зелёного» синтетического метана позволяет достичь одновременно две цели: утилизации излишков вырабатываемого электричества и переработки уловленного диоксида углерода. Использование возобновляемой электроэнергии для производства водорода и С02-нейтрального метана может решить некоторые из самых сложных проблем энергетического перехода. Производство газа с помощью энергии ветра и солнца может обеспечить углеродно-нейтральное топливо для отопления и транспорта и проложить путь для крупномасштабного сезонного хранения энергии. Но пока технология Power-to-gas используется только на исследовательских и пилотных объектах. Основным недостатком данной технологии является ее высокая стоимость [17]. Газовое месторождениеТамар, Египет
В случае недостатка вырабатываемой Источник: cyprus-maii.com энергии с использованием ВИЭ, способом повышения надежности энергоснабжения является создание гибридных систем зволяющей дистрибуцию газа в виде СПП энергоснабжения, а именно поддержка в небольших объемах и не привязанную ВИЭ с помощью наиболее экологически ктрубопроводам.
чистых и низкоуглеродных традиционных Согласно прогнозам на краткосрочную
источников энергии [18-20]. перспективу [5,18], в период с 2020 года
Природный газ - ископаемое топливо, и на ближайшие 15 лет спрос и, соответ-которое идеально подходит для этой за- ственно, потребление природного газа бу-дачи. Газ - лучшее из имеющихся топлив дет расти. Основными факторами роста для быстрого и эффективного достижения будут являться: политика декарбонизации, поставленных целей по охране окружаю- так как природный газ является наиболее щей среды, имеющее низкий уровень вы- экологичным из ископаемых видов топли-бросов С02, при сжигании он производит ва, конечное использование в зданиях, пров два раза меньше углекислых выбросов изводстве и транспорте, возникновение на киловатт/час, чем уголь или лигнит. новых сфер использования природного
Бункеровка СПГ-танкера Источник: vladsv
сч сч
<
о
СЦ <
газа, особенно на морском транспорте, в качестве источника «голубого» водорода, неэнергетическое использование, например, для нефтехимии.
Преимущества гибридных систем энергоснабжения
Авторами был проведен ряд исследований на примере Арктических районов Российской Федерации. Этот регион наиболее чувствителен к изменениям климата, поскольку последствия этих изменений могут быть необратимыми для всей планеты. В рамках обязательств по устойчивому развитию, взятых на себя Россией
Основной проблемой использования природного газа в условиях децентрализованного энергоснабжения долгое время было отсутствие необходимой инфраструктуры для его транспортировки
и учитывая значимость и особый статус Арктического региона, авторами предпринята попытка продемонстрировать возможности декарбонизации Арктики с применением гибридной энергетической системы. Были предложены варианты гибридных схем энергоснабжения с использованием природного газа и ВИЭ, которые приводят к снижению выбросов диоксида углерода.
В рамках предлагаемой гибридной энергетической системы для замены высокоуглеродных топлив в качестве базового источника энергии был выбран природный газ. Запасы природного газа весьма значительны в мире, следовательно, не станет острым вопрос исчерпаемо-сти ресурса. Природный газ является самым чистым видом ископаемого топлива, что сведет к минимуму вред, наносимый окружающей среде от выбросов CO2 при сгорании, а при условии внедрения CCS/ CCUS-технологий нивелирует их до минимальных значений [21].
Основной проблемой использования природного газа в условиях децентрализованного энергоснабжения долгое время было отсутствие необходимой инфраструктуры для его транспортировки -строительство газопроводов на большие расстояния при низком конечном спросе
оказывалось абсолютно нерентабельно. Данную проблему можно решить за счет сжиженного природного газа (СПГ) и строительства малотоннажной инфраструктуры для его производства, транспортировки и регазификации. Малотоннажный СПГ (МТСПГ) в настоящее время является быстрорастущим сегментом в индустрии СПГ благодаря значительному коммерческому потенциалу, большей гибкости и более низким инвестиционным затратам.
При всех своих очевидных преимуществах природный газ является хоть и надежным, но все-таки ископаемым топливом, а следовательно, при его использовании будут присутствовать выбросы парниковых газов. Для уменьшения вреда, наносимого окружающей среде, предлагается объединить преимущества газа в качестве источника топлива с преимуществами возобновляемых источников энергии. Зачастую природный газ и ВИЗ рассматриваются как конкурирующие между собой (например, в секторе выработки электроэнергии). Принимая во внимание необходимость скорейшего снижения выбросов парниковых газов и недостаточный технический прогресс в области хранения энергии и вопроса прерывистости выработки электроэнергии от ВИЗ, а также учи-
В секторе электрогенерации оптимально применять гибридные установки, где в качестве базы используется газ, а в случае наступления оптимальных природных условий подключаются ВИЭ
тывая экологическии вопрос и потенциал внедрения возобновляемых источников энергии, в предлагаемую в данной работе модель были внесены соответствующие корректировки для создания синергии от совмещения преимуществ СПГ и ВИЗ. В данной модели источники энергии дополняют друг друга, позволяя своим достоинствам нивелировать недостатки другого вида энергии. В рамках модели были определены максимально успешные комбинации природного газа и возобновляемых источников энергии в зависимости от сектора энергетической системы, учитывая региональные особенности.
го <
Мини-завод по производству СПГвд. Канюсята, Пермский край Источник: gazprom.ru
п <
В промышленности предлагается отойти от использования ДТ и заменить оборудование на газовые установки комбинированного цикла, которые могут использовать не только газ, но и биогаз
В работах [19, 20] изложены примеры синергии углеродного топлива и ВИЭ:
1. Синтетический газ, получаемый искусственно от избытка электроэнергии от ВИЭ, можно хранить/ транспортировать благодаря существующей газовой инфраструктуре.
2. Истощенные газовые месторождения можно преобразовывать в термальные или хранилища энергии сжатого воздуха.
3. Установки по очистке сточных вод, которые используют отработанное тепло электростанций, работающих на природном газе, могут создавать экологически чистые топлива, такие как биогаз или водород для топливных элементов.
Рассмотрим варианты применения гибридных систем по секторам энергетики.
Сектор электрогенерации
В секторе электрогенерации оптимально использовать гибридные установки, где в качестве базового топлива будет использоваться природный газ, а в случае наступления оптимальных природных условий будут подключаться ВИЭ - солнечная или ветровая энергия. Например, небольшие автономные комплексы, где газовые генераторы объединены с ветровыми и солнечными установками. При этом основными источниками энергии являются именно ВИЭ, а газ автоматически включается только тогда, когда не хватает энергии солнца и ветра.
Гибридные электростанции разрабатываются для повышения эффективности и гибкости управления флуктуаци-ями возобновляемых источников энергии и снижения риска изменения цен на топливо. Например, электростанция General Electric мощностью 530 мегаватт, строящаяся в Карамане (Турция) будет использовать газ, солнечную энергию и энергию ветра, повышая собственную эффективность. Концентрирующие солнечные электростанции (CSP) компании Solar Energy Generating Systems в Калифорнии сжигают природный газ, когда мощность солнечной энергии падает, что позволяет оператору гарантировать поставку электричества вне зависимости от погодных условий.
Солнечная электростанция в Джайквади-Да, Индия
Источник: citykatta.com
сч сч
<
о
СЦ <
Сектор промышленности
В промышленном секторе предлагается отойти от использования дизельного топлива на нужды производства и заменить оборудование на газовые установки комбинированного цикла, причем использовать в качестве источника энергии не только газ, но и биогаз. Увеличить доход можно, предоставляя электроэнергию в сеть в периоды пикового потребления. Используя биогаз в качестве источника энергии, владелец завода может также участвовать в торговле «зелеными» сертификатами, способствуя достижению корпоративных целей в области устойчивого развития и сокращать чистые выбросы углерода.
ЖКХ
Для жилых домов предлагается внедрять интеллектуальные гибридные энергетические системы. Такие системы могут использовать несколько источников топлива, интеллектуальную энергетическую инфраструктуру и локальную генерацию. Такой дом или несколько домов могут использовать энергию от солнечных панелей (или локальной солнечной станции), небольших ветрогенераторов и ТЭС на природном газе. Интеллектуальная энергетическая инфраструктура позволит дому продавать электроэнергию в сеть в случае её избытка и становиться не только потребителем, но и производителем энергии (просьюмером).
В коммерческом секторе некоторые виды синергии можно проиллюстрировать на примере торгового комплекса, который генерирует, потребляет, хранит и продает энергию и энергетические услуги. Комплекс может иметь комбинацию локальных фотовольта-ических панелей, ТЭС с гибким топливом, получать биогаз из отходов и хранить энергию в накопителях. Для ТЭС предприятие может закупать отходы у местного муниципалитета и, в сочетании с отходами, образующимися на месте, использовать их для обеспечения топливом турбины ТЭС с гибким топливом, которая также может потреблять природный газ. По мере изменения потребностей в отоплении и условий на рынке электроэнергии, энергия из системы когенерации может динамически перенаправляться для производства большего количества электроэнергии или в систему кондиционирования для обеспечения охлаждения [19].
Опытные образцы российских газотурбовозов демонстрируют экономическую и тяговую эффективность. При этом перевод поездов на СПГ позволяет отказаться от строительства ЛЭП вдоль железных дорог
сч сч
<
о
сх
<
п <
Транспортный сектор
Любая заправочная станция может быть оборудована комбинацией солнечных панелей, ветрогенераторов и хранилищ энергии. В целом предлагается перевод крупногабаритных транспортных средств на СПГ в качестве топлива, а малогабирит-ных - на электродвигатели. Как топливо для большегрузных автомобилей и общественного транспорта СПГ успешно зарекомендовал себя в Китае и США, принося не только экологические, но и экономические преимущества. Как топливо для железнодорожного транспорта, СПГ предоставляет возможность не протягивать линии электропередач, а опытные образцы газотурбовозов российского и зарубежного производства, работающие на СПГ демонстрируют экономическую и тяговую эффективность. В секторе авиатранспорта переход на СПГ может подтолкнуть развитие малой авиации и снизить выбросы СО2 от авиатоплив.
Перевод энергетической системы на чистые источники будет способствовать сокращению вредных выбросов от сжигания низкокачественных нефтепродуктов и снижению выбросов углекислого газа.
Для перевода энергетической системы в русло устойчивого развития нужны инвестиции и политическая воля. В качестве стимулов для перевода энергетического сектора на благоприятные для окружаю-
Автобус на водородных топливных элементах Источник: Scharfsinn / depositphotos.com
щей среды источники топлива можно использовать механизмы налоговых льгот и частно-государственного партнерства, штрафы за выбросы CO2, «зелёные» сертификаты, субсидирование государством стоимости (полной или частичной) технического перехода на газ/ВИЭ, обязательство
Использованные источники
сч сч
<
о
СЦ <
Adoption of the Paris agreement - Paris Agreement. UNFCCC. URL: https://unfccc.int/sites/default/files/english_paris_ agreement.pdf
Smil, Vaclav. Energy Transitions: History, Requirements, Prospects; ABC-CLIO, 2010.
Global and Russian energy outlook 2019 (ERIRAS - Skolkovo). URL: https://www.eriras.ru/data/994/eng Financing clean energy transitions in emerging and developing economies - Analysis - IEA. International Energy Agency, 2021. URL: https://www.iea.org/reports/financing-clean-energy-transitions-in-emerging-and-developing-economies FedorovaV. A, Mitryaykina A. O. Decarbonized LNG: Creating a path to sustainable Arctic development. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1201, 2021. DOI: 10.1088/1757-899X/1201/1/012067. Mokhatab S. Handbook of Liquefied Natural Gas / S. Mokhatab, J. Y. Mak, J. V. Valappil, D. A. Wood. Oxford: Elsevier Inc., 2014.589 p.
ГригорьеваД. М., ФедороваЕ. Б. Перспективы снижения углеродного следа в индустрии сжиженного природного
газа // Научный журнал Российского газового общества.
2021, № 3 (31). С. 64- 75.
8. Федорова В. А, Федорова Е. Б., ГэигорьеваД. М., Митряй-кинаА. О. Трансформация индустрии СПГ в рамках декарбонизации мирового ТЭК//Журнал Neftegaz.ru. № 4 (124),
2022. С. 62-67.
9. Мартынов В. Г, Бессель В. В., Кучеров В. Г, Лопатин А. С, Мин-галеева М. Д. Природный газ - основа устойчивого развития мировой энергетики: Монография//- М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, 2021. - 173 с.
10. Литвиненко В. С., Цветков П. С., Двойников М. В., Буслаев Г. В. Барьеры реализации водородных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики //Записки горного института. Т. 244. 2020. С. 428-438.
11. World Energy Outlook 2021 - Analysis - IEA. International Energy Agency. URL: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2021
12. Энергопереход пошел не по плану. URL: https://www. vedomosti.ru/economics/articles/2021/09/14/886670-ener goperehod-planu
госкомпаний приобретать/использовать энергию только из чистых источников.
Как описано в статье [20], гибридные системы дают следующие синергетические эффекты:
- низкие капитальные затраты и переменные затраты на топливо для производства электроэнергии на природном газе дополняют более высокие капитальные затраты, но, как правило, нет затрат на топливо (за исключением биоэнергии) для возобновляемых источников энергии;
- гибридизация технологий «природный газ - солнечная энергия и природный газ - ветер» могут значительно улучшить стабильность электроэнергетической системы за счет уменьшения перебоев в работе;
- гибридные решения для преобразования энергии в газ позволяют преобразовать излишки возобновляемой генерации в искусственный метан или водород с помощью электролизеров, который затем хранится в инфраструктуре для природного газа в качестве эффективной технологии хранения;
- природный газ может играть ключевую роль в поддержании напряжения и частоты сети, обеспечивая критические услуги по хранению энергии;
- гибридные системы, устанавливаемые на автономных комбинированных электростанциях, являются одними из самых перспективных решений для энергообеспечения удаленных и труднодоступных регионов.
Выводы
В перспективе глобального энергетического кризиса, вызванного крупномасштабным перенаправлением денежных потоков в «зеленую» энергетику, необходимо повысить надежность ВИЗ. Это возможно осуществить двумя путями:
1) засчет развития систем хранения энергии;
2) за счет развития гибридных систем энергоснабжения с участием наиболее низкоуглеродных ископаемых источников энергии, таких как природный газ.
Внедрение гибридных систем энергоснабжения позволит:
- снизить уровень загрязнения ивы-бросов парниковых газов;
- привлечь инвестиции в регион;
- повысить энергетическую безопасность региона;
- сохранить экологическую систему региона;
- обеспечить население чистой и устойчивой энергией.
13. Asdrubali F., Baldinelli G., D'Alessandro F., Scrucca F., Life cycle assessment of electricity production from renewable energies: Review and results harmonization, Renew. Sustain. Energy Rev., 42, 2015, pp. 1113-1122.
14. Naderipour Amirreza, Amir Reza Ramtin, Aldrin Abdullah, Massoomeh Hedayati Marzbali, Saber Arabi Nowdeh, and Hesam Kamyab, Hybrid energy system optimization with battery storage for remote area application considering loss of energy probability and economic analysis, Energy, Vol. 239, 2021. DOI: 10.1016/j.energy.2021.122303.
15. Maestre, V.M., A. Ortiz, and I. Ortiz., Challenges and prospects of renewable hydrogen-based strategies for full decarbonization of stationary power applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews 152, 2021, DOI: 10.1016/j. rser.2021.111628.
16. Hasan Mehrjerdi, Hedayat Saboori, Shahram Jadid, Power-to-gas utilization in optimal sizing ofhybrid power, water, and hydrogen microgrids with energy and gas storage, Journal of Energy Storage, Volume 45, 2022, 103745, ISSN 2352-152X, DOI: 10.1016/j.est.2021.103745.
17. Wettengel J., Power-to-gas: Fix for all problems or simply too expensive? URL: https://www.cleanenergywire.org/ factsheets/power-gas-fix-all-problems-or-simply-too-expensive.
18. How Natural Gas Can Support Renewable Energy Development, ECE Energy66 Series, 2019.
19. Jaquelin Cochran, Owen Zinaman, Jeffrey Logan, and Doug Arent, Exploring the Potential Business Case for Synergies Between Natural Gas and Renewable Energy, National Renewable Energy Laboratory (NREL), 2014. URL: https://www.nrel.gov/docs/fy14osti/60052.pdf
20. Bessel V. V., Kutcherov V. G., Lopatin A. S., Martynov V. G. Energy efficiency and reliability increase for remote and autonomous objects energy supply of Russian oil and gas complex, Oil Industry 9, 2018. pp. 144-147.
21. Fedorova V. A., Kadzhaeva E. T., VovkodavK.V. Transformation of the energy sector in the Arctic in the context of sustainable development of the region, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021. DOI: 10.1088/1757-899X/1201/1/012069.
