Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL JUSTIFICATION OF THE TRANSITION OF MARINE TRANSPORT FROM "DIRTY" FUELS TO LIQUEFIED NATURAL GAS BASED ON AN ANALYSIS OF THE DEVELOPMENT OF THE WORLD AND THE RUSSIAN MARKETS

Research article
Borodkin V.S.
Grikhno M.A.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.103.1.032
Issue: № 1 (103), 2021
Published:
2021/01/22
PDF

ЭКОНОМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПЕРЕХОДА МОРСКОГО ТРАНСПОРТА С «ГРЯЗНЫХ» ТОПЛИВ НА СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РАЗВИТИЯ МИРОВОГО И РОССИЙСКОГО РЫНКОВ

Обзорная статья

Бородкин В.С.1, *, Грихно М.А.2

1 ORСID: 0000-0003-4202-2040;

1, 2 Российский университет дружбы народов, Москва, Россия,

* Корреспондирующий автор (vladislav.borodkin[at]mail.ru)

Аннотация

Целью данной работы является рассмотрение возможности перехода морского транспорта на альтернативные источники энергии, в частности, на сжиженный природный газ (СПГ). Задачами данной работы являются приведение анализа основных потребителей сжиженного природного газа, оценка конъюнктуры рынка СПГ. Необходимо также сказать об импортно-экспортной системе и росте потребления СПГ странами Азиатско-Тихоокеанского региона, обосновать экономическую целесообразность развития СПГ как альтернативного топлива, в частности, осветить проблему перехода морского транспорта на СПГ. Ключевым фактором рассмотрения данной проблемы является экологическая составляющая как при добыче, так и при транспортировке углеводородов.

Ключевые слова: сжиженный природный газ, транспортировка, биотопливо, Азиатско-Тихоокеанский регион, Арктика.

ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL JUSTIFICATION OF THE TRANSITION OF MARINE TRANSPORT FROM "DIRTY" FUELS TO LIQUEFIED NATURAL GAS BASED ON AN ANALYSIS OF THE DEVELOPMENT OF THE WORLD AND THE RUSSIAN MARKETS

Review article

Borodkin V.S.1, *, Grikhno M.A.2

1 ORCID: 0000-0003-4202-2040;

1, 2 Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia

* Corresponding author (vladislav.borodkin[at]mail.ru)

Abstract

The aim of this study is to consider the possibility of switching marine transport to alternative energy sources, in particular, to liquefied natural gas (LNG). The objectives of this work are to provide an analysis of the main consumers of liquefied natural gas and to assess the situation in the LNG market. It is also necessary to mention the import-export system and the growth of LNG consumption by the countries of the Asia-Pacific region, to justify the economic feasibility of developing LNG as an alternative fuel, especially to highlight the problem of the transition of maritime transport to LNG. The key factor in the consideration of this issue is the environmental component both in the production and the transportation of hydrocarbons.

Keywords: liquefied natural gas, transportation, biofuels, Asia-Pacific region, Arctic.

Введение

Человечество уже давно задумалось о сохранении климата Земли. Сортировка мусора, использование энергии воды, ветра, солнца, переработка и вторичное использование пластика – все эти меры принимаются во многих странах с целью предотвращения катастрофической экологической ситуации. За последние несколько лет экологическая ситуация в мире ухудшилась, что связано с интенсивным использованием во многих странах топлив, таких как «черное золото», каменный уголь – главных загрязнителей планеты, которые при сжигании выделяют вредные выбросы в атмосферу, в особенности углекислый газ, который, скапливаясь в атмосфере, сопровождает повышение температуры на Земле.

Политика многих государств направлена на улучшение данной ситуации, поэтому страны все чаще рассматривают природный газ (ПГ), как альтернативный источник энергии, который обладает рядом преимуществ перед традиционными видами топлив. Подхватив бум газовой революции, множество стран стало добывать и продавать газ в огромных количествах тем, кто оценил важность данного ресурса.

Основная часть

Газ по своей природе достаточно гибкий в плане транспортировки, необходимо иметь сеть трубопроводов, проложенных в пункт назначения для того, чтобы направлять «голубое золото» потребителю.

Согласно ежегодному Статистическому обзору мировой энергетики – 2020, опубликованному компанией «British Petroleum» (BP) (рис. 1), доказанные запасы ПГ в мире оцениваются в 196,8 трлн. м3. Следует отметить, что Российская Федерация обладает самыми большими доказанными запасами голубого топлива в мире, около 38 трлн м3 (19,1% общемировых), и является лидирующим экспортером (200 млрд м3 в год) ПГ, включая сжиженный природный газ (СПГ), опережая Катар (125 млрд м3) и Норвегию (115 млрд м3).

 

28-01-2021 17-01-30

Рис. 1 – Доказанные запасы природного газа, согласно ежегодному Статистическому обзору мировой энергетики – 2020, опубликованному компанией «British Petroleum» (BP)

 

Растущая популярность ПГ объясняется тем, что данный источник энергии применяется во многих отраслях хозяйства, существенная часть приходится на тепловую и электрическую энергии. С каждым годом доля потребления газа в мировой энергетике растет примерно на 2,7% [1], а на горизонте 2016-2040 гг. прогнозируется средний рост в 1,4% каждый год. Ожидается, что потребление газа в электроэнергетике к 2040 г. вырастет на 55%, общий объем потребленного газа составит не менее 5 трлн м3 [2].

Однако около 65% запасов газа являются трудноизвлекаемыми. Отсутствие близлежащих мировых и внутренних рынков сбыта ПГ, суровые климатические условия, вечная мерзлота и постоянно низкие температуры ограничивают распространение трубопроводной сети как на территории РФ, так и в других государствах. В связи с данными проблемами появился новый технологический способ транспортировки газа – в сжиженной состоянии – танкерами. СПГ – природный газ, полученный при помощи компримирования.

СПГ имеет ряд преимуществ перед другими топливами:

  • экологичность, при сгорании не выделяется парниковый газ, который отрицательно сказывается на озоновом слое Земли;
  • цена ниже, чем на традиционные виды топлива, переход на новый вид топлива позволит сэкономить порядка $1 млн на судно в год;
  • реализация больших объёмов;
  • длительный срок использования оборудования для СПГ, чем при использовании нефти, мазута, которые могу сильно изнашивать агрегаты;
  • сокращение вредных выбросов в атмосферу, что может выиграть время в создании: судов на водородном топливе, которые при сгорании выделяют только тепло и воду.

Прирост потребления СПГ в мире составляет около 5-6% каждый год [1]. Доля СПГ в общемировом потреблении газа составила по итогам 2015 года 10%, а в общем уровне международных поставок ПГ – 32,5%. В 2015 году было экспортировано 244,8 млн т СПГ. В перспективе к 2040 году спрос на поставки СПГ вырастет почти в 2,3 раза – до 547 млн т в год [2]. В 2017 году рынок СПГ увеличился на 26 млн т, 4/5 пришлось на Азиатско-Тихоокеанский регион (АТР) (рис. 2).

28-01-2021 17-01-39

Рис. 2 – Мировой экспорт газа

Примечание: составлено автором на основе BP Stats Review 2018  

Особенно выделяются страны, такие как Япония, Южная Корея и Китай, которые занимают первые три места по импорту СПГ, и поставки в 2017 году составили на эти три страны 60% мирового экспорта СПГ.

Спрос на ПГ в странах АТР увеличивается (рис. 3) за счет перевода большинства предприятий промышленного сектора на «чистые» источники энергии, резко снижается потребление угля и других углеводородов. СПГ – один из наиболее доступных и масштабных источников такой энергии.

28-01-2021 17-03-07

Рис. 3 – Топ 10 стран-импортеров СПГ [составлено автором на основе данных из источника 3]

Северо-Восточная Азия ежегодно занимает первое место по закупкам СПГ. Страны-экспортеры, находящиеся вблизи этого региона (Россия, Австралия, США), имеют международные соглашения между странами, которые позволяют импортировать газ в больших количествах и по приемлемым ценам.

На данный момент Индия и КНР выходят на первый план по росту ввоза СПГ на территории данных стран, возможно, в будущем эти страны переймут на себя лидирующие позиции, оставляя позади Японию и Республику Корею.

Дальнейший рост поставок СПГ будет зависеть от новых инвестиций в будущем. Так, в недавнем исследовании «Wood Mackenzie», упоминалось, что затраты на инфраструктурные проекты «составят более 200 млрд дол.» в период с 2019-2025 гг. Действительно, характер роста спроса на СПГ зависит от темпов создания необходимой инфраструктуры, что «является ключевым источником неопределенности в отношении перспектив будущих поставок СПГ». Но и в сфере СПГ не все столь оптимистично. В отрасли распространены случаи перерасхода средств и задержек сдачи проектов: «только 10% всех СПГ-проектов были построены в рамках запланированного бюджета, а 60% испытали задержки» [4].

Катар является лидером-экспортером СПГ на мировом рынке (77,8 млн т, 22,5%), опережая Австралию (38 млн т, 19%) и Малайзию (16,5 млн т, 8%), однако, которая теряет свое место в мировом СПГ-секторе, развивая больше внутреннюю поставку газа в регионы страны. Россия находится на 8-м месте (10,9 млн т, 4,5%), но с предстоящим запуском трёх существенно важных проектов «Ямал СПГ» к 2021 г. сможет подняться на 5-е.

Несмотря на то, что Катар занимает первое место в мире по экспорту СПГ, Австралия в ближайшем будущем может захватить первенство. Государство, расположенное на юге Тихого океана, стремится извлечь выгоду из перехода мировой экономики к «зеленой» модели роста с низким уровнем эмиссии CO2 [5].

США не смогли остаться в стороне и также стали стремительно наращивать мощности по производству СПГ и развивать транспортную систему. В 2017 в США появился второй крупный игрок – компания Dominion Energy после Cheniere, которые являются крупными производителями СПГ. На базе подписанных на начало 2016 контрактов можно сделать вывод о том, что в 2021 экспорт американского СПГ составит не менее 39 млн т, или порядка 10% мирового рынка сжиженного газа [6], что выведет страну на 4-е место по импорту СПГ. Исходя из мощностей существующих и строящихся заводов, уже к началу 2021 США могут сравняться по производству сжиженного газа с Катаром.

Значительные запасы СПГ России связны с уникальными месторождениями, расположенными за полярным кругом. Освоение арктического региона довольно трудная задача, требующая применение современных технологий добычи нефти и газа. Наиболее изученным и доступным является шельф арктической зоны.

Сегодня Арктика рассматривается как стратегически важный, с точки зрения геоэкономической и политической составляющей каждого государства, регион, который обладает огромным потенциалом для развития не только нефтяной и газовой промышленностей, но и транспортной составляющей.

В арктической зоне России находятся три крупных проекта по сжижения газа:

  • Печора СПГ (Роснефть Alltech), расположен в Баренцево море;
  • Арктик-СПГ 2, расположенный в Карском море;
  • Ямал-СПГ, расположенный на полуострове Ямал.

Оба последних проекта принадлежат компании НОВАТЭК. Основной объем производства СПГ приходится на два проекта Ямал-СПГ (17 млн т) и Арктик-СПГ 2 (20 млн т с возможностью увеличения до 33 млн т). Проект Газпрома Балтийский СПГ находится на стадии реализации. К 2030 общая мощность производства СПГ в данном регионе может существенно вырасти и достичь 70 млн т в год за счет ввода в эксплуатацию новых заводов, проекты которых находятся на стадии замысла [7].

Рассматривая СПГ как источник электрической и тепловой энергий, необходимо сказать, что СПГ может использоваться как топливо на транспортных судах, что, конечно, не заменит массово другие топлива, но позволит сократить, что поможет сохранить экологию. Далее рассмотрим, как скажется перевод морского транспорта на СПГ.

Первый шаг в направлении перевода морского транспорта на альтернативные экологичные топлива был сделан еще 10 лет назад, когда мировое сообщество установило особые районы контроля выбросов серы – зоны контроля выбросов серы (ЗКВС) [8]. Концепция Greenshipping подразумевает замену флотского более грязного топлива, как мазута, на СПГ в арктической зоне.

На территории большей части Северного Атлантического океана, морей и проливов, которые входят в эту условную зону, с 1 января 2020 запрещено использовать моторные топлива с содержанием серы более 0,5%. В качестве этого РФ может стать не только крупнейшим экспортером крупнотоннажного производства СПГ из Арктики на мировой рынок, но и глобальным поставщиком газа для всех секторов промышленности, которые используют топливо.

Объём продаж СПГ в 2018 г. увеличился на 9,8% и составил более 300 млн т, при этом для транспортировки СПГ было задействовано 525 судов. Число перевозчиков СПГ неуклонно возрастает и в 2019 г., по данным консалтинговой компании McKinsey, их было уже 550.

В современном мире особое внимание уделяется проблемам экологии как при добыче, так и при транспортировке углеводородов. Влиятельная Международная морская организация (ММО) разработала рекомендации по сокращению общего объема выбросов парниковых газов на 40% к 2030 году и на 50% к 2050 году, предложив для достижения этих целей использование в качестве переходного – биотопливо (биогаза или биодизельного топлива), топлива на основе метилового спирта, аммиака и водорода [9].

Переход морского транспорта позволит снизить выбросы вредных веществ, таких как углекислый газ (в 2,5 раза), оксида азота (в 2 раза) и различных газовых углеводородов (в 3 раза), позволит снизить уровень задымленности в 9 раз (рис. 4).

28-01-2021 17-03-16

Рис. 4 – Относительное содержание загрязняющих веществ в отработавших газах различных видов судового топлива Примечание: сводные данные компаний Magalog, GL, HELCOM

 

Из графика видно, что суда, использующие СПГ в качестве топлива, существенно сокращают выброс вредных веществ в атмосферу, по сравнению с другими видами. Поэтому задача перехода различных видов техники на ПГ, относится к числу приоритетных для транспортного комплекса России [10].

Компании, работающие в сфере морской транспортировки, разрабатывают регламенты или проекты для использования в качестве горючего топлива СПГ. При сгорании СПГ выделяется на 90% меньше вредных веществ, таких как углекислый газ и сера, чем при использовании мазута, дизельного и бензинного топлив.

Многие страны Европы: Норвегия, Швеция, Дания, Нидерланды, а также США и Канада взяли во внимание тот факт, что СПГ пользуется популярностью на международном рынке и стали переоборудовать суда для хранения и использования СПГ. В Норвегии и Швеции уже развита инфраструктура заправочных станций для судов, работающих на данном виде топлива. Переоборудование многотоннажных и других средств передвижения морем, строительство заправочных станций – финансово затратные операции, с периодом окупаемости 5-7 лет при 20-летнем среднем сроке службы судов. Экономически выгодно перейти на СПГ сейчас, пока цены на него не увеличились более чем в 2-3 раза.

Многотоннажные суда, которые являются самым дешевым транспортом по перевозке СПГ на дальние расстояния, могут хранить запасы топлива в криогенном резервуаре на самом судне. Также есть и автомобильные и пассажирские паромы, грузовые суда общего назначения, патрульные суда, судна для перевозки грузов на колёсной базе, которые оборудованы для использования СПГ в качестве топлива, хотя они могут вмещать малые объемы. Однако необходимо организовать специальное место под резервуар, создать особые условия для хранения его на судне. Эти емкости могут быть встроены в корпус судна или установлены снаружи. Создателям данной камеры хранения также нужно решить вопрос рекуперации испарившегося метана, который может самовоспламеняться, что может привести к аварии. СПГ может использоваться на судне для собственных нужд [11]. Если данные затраты нецелесообразны, то можно использовать простую и малогабаритную установку повторного сжижения метана, которая будет эффективная в условиях ограниченной площади судна.

Заключение

Таким образом, для удовлетворения растущей потребности в «зеленой» энергии для транспортной промышленности необходимо выполнить ряд наиболее важных задач. Одной из основных является снижение выбросов оксидов серы и углекислого газа. Источником выбросов наиболее токсичных газов является морской транспорт [12]. В качестве альтернативного топлива, используемого на водном транспорте, предлагается использовать СПГ. В будущем он может стать одним из самых востребованных флюидов по ряду преимуществ по сравнению с другими менее экологичными топливами. Для осуществления перехода на работу судов на СПГ необходимо создавать условия бесперебойной эксплуатации: совершенствовать инфраструктуру, развивать строительство заправочных станций в портах, создавать дополнительные камеры хранения газа на самом судне и использовать там установки повторного сжижения метана.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Deutsche Bank Markets Research, Global LNG: Gorgon & the Global LNG Monster, 17 сентября 2012 года.
  2. Агарков С.А. Влияние модернизации морской газотранспортной системы на развитие арктического региона / С.А. Агарков, Д.А. Матвиишин // Север и рынок: формирование экономического порядка. – 2017. – Т. 2, № 53. – С. 50-57.
  3. Колбикова Е.С. Мировой рынок СПГ: Иллюзия избытка / Е.С. Колбикова, И.И. Тимонин // VYGON Consulting. – 2018. – С. 43.
  4. Giles Farrer The LNG boom is back! [Electronic resource] / Giles Farrer // Wood Mackenzie – URL: https://www.woodmac.com/news/editorial/global-lng-industry-200-billion-investment/ (accessed: 20.09.2020).
  5. Белова М. Австралийский СПГ. Позитивные итоги юбилейного года и тревожные перспективы / М. Белова, И.И. Тимонин //Корпоративный журнал «Газпром». – 2019. – №10. – С. 36-39.
  6. Шавина Е.В. Рост поставок российского СПГ. чем ответят США? / Е.В. Шавина // Постсоветский материк. – 2018. – №2. – С. 67-69.
  7. Климентьев А.Ю. Потенциал газификации арктической зоны Российской Федерации сжиженным природным газом (СПГ) / А.Ю. Климентьев, А.Ю. Книжников // Аналитический обзор. – 2018. – 80 с.
  8. Хорошев В.Г. Перспективы использования альтернативных видов топлива в судовых энергетических установках / В.Г. Хорошев, Л.Н. Попов, Р.И. Гатин // Труды Крыловского государственного научного центра. – 2019. – 4(390). – С. 194–202.
  9. Wilson J. LNG: The next major marine fuel? / Wilson // American Shipper. – 2019. – [Electronic resource] URL: https://www.freightwaves.com/news/lng-the-next-major-marine-fuel (accessed: 20.09.2020).
  10. Рожков М.А. Переход судов на сжиженный природный газ / М.А. Рожков, Е.А. Чабанов // Транспорт: проблемы, цели, перспективы (транспорт 2020). – 2020. – С. 120-124.
  11. Балабуха А.В. Оптимизация хранения и транспортировки сжиженного природного газа на транспортном судне / А.В. Балабуха, А.А. Мещук, В.С. Дербичев, К.С. Роман и др. // Вестник Евразийской науки. – 2019. – №4. – С. 1-10.
  12. Об одобрении Экологической доктрины Российской Федерации : федер. закон : [одобр. Правительством РФ 31 августа 2002 г.]. – М. : НТЦ «Система», 2002. – 29 с.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Deutsche Bank Markets Research, Global LNG: Gorgon & the Global LNG Monster, September 17, 2012.
  2. Agarkov S.A. Vlijanie modernizacii morskoj gazotransportnoj sistemy na razvitie arkticheskogo regiona [Impact of modernization of the marine gas transportation system on the development of the Arctic region] / S.A. Agarkov, D.A. Matviishin // Sever i rynok: formirovanie jekonomicheskogo porjadka [The North and the market: shaping the economic order]. – 2017. – Vol. 2, № 53. – P. 50-57. [in Russian]
  3. Kolbikova E.S. Mirovoj rynok SPG: Illjuzija izbytka [Global LNG market: the Illusion of excess]/ E.S. Kolbikova, I.I. Timonin // VYGON Consulting. – 2018. – P. 43. [in Russian]
  4. Giles Farrer The LNG boom is back! [Electronic resource] / Giles Farrer // Wood Mackenzie – URL: https://www.woodmac.com/news/editorial/global-lng-industry-200-billion-investment/ (accessed: 20.09.2020).
  5. Belova M. Avstralijskij SPG. Pozitivnye itogi jubilejnogo goda i trevozhnye perspektivy [Australian LNG. Positive results of the anniversary year and alarming prospects] / M. Belova, I.I. Timonin // Korporativnyj zhurnal «Gazprom» [Corporate magazine «Gazprom»]. – 2019. – №10. – P. 36-39. [in Russian]
  6. Shavina E.V. Rost postavok rossijskogo SPG. chem otvetjat SShA? [The growth of the Russian LNG supplies. the answer of the United States?] / E.V. Shavina // Postsovetskij materik [Post-Soviet continent]. – 2018. – №2. – P. 67-69. [in Russian]
  7. Kliment'ev A.Ju. Potencial gazifikacii arkticheskoj zony Rossijskoj Federacii szhizhennym prirodnym gazom (SPG) [Gasification potential of the Arctic zone of the Russian Federation with liquefied natural gas (LNG)] / A.Ju. Kliment'ev, A.Ju. Knizhnikov // Analiticheskij obzor [Analytical review]. – 2018. – 80 p. [in Russian]
  8. Horoshev V.G. Perspektivy ispol'zovanija al'ternativnyh vidov topliva v sudovyh jenergeticheskih ustanovkah [Prospects for the use of alternative fuels in marine power plants] / V.G. Horoshev, L.N. Popov, R.I. Gatin // Trudy Krylovskogo gosudarstvennogo nauchnogo centra [Proceedings of the Krylov state scientific center]. – 2019. – 4(390). – P. 194–202. [in Russian]
  9. Wilson J. LNG: The next major marine fuel? [Electronic resource] / Wilson // American Shipper. – 2019. – URL: https://www.freightwaves.com/news/lng-the-next-major-marine-fuel (accessed: 20.09.2020).
  10. Rozhkov M.A. Perehod sudov na szhizhennyj prirodnyj gaz [Ships switching to liquefied natural gas] / M.A. Rozhkov, E.A. Chabanov // Transport: problemy, celi, perspektivy (transport 2020) [Transport: problem, goals, prospects (transport 2020)]. – 2020. – P. 120-124. [in Russian]
  11. Balabuha A.V. Optimizacija hranenija i transportirovki szhizhennogo prirodnogo gaza na transportnom sudne [Optimization of storage and transportation of liquefied natural gas on a transport vessel] / A.V. Balabuha, A.A. Meshhuk, V.S. Derbichev and others // Vestnik Evrazijskoj nauki [Bulletin of Eurasian science]. – 2019. – №4. – P. 1-10. [in Russian]
  12. Ob odobrenii Jekologicheskoj doktriny Rossijskoj Federacii [On approval of the Ecological doctrine of the Russian Federation]: federal law : [approval by Government of the Russian Federation August 31, 2002]. – М. : NTC «Sistema», 2002. – 29 p. [in Russian]