Отраслевой подход к выполнению обязательств по ограничению
advertisement
Секторные экономические инструменты и варианты обязательств по ограничению выбросов парниковых газов. (аналитический обзор подходов и предложений, высказываемых в процессе подготовки в ООН нового международного соглашения по проблеме изменения климата – «Копенгаген 2009») Содержание 1. Предисловие - побудительные мотивы ................................................................... 2 2. Общий подход к выполнению обязательств внутри сектора экономики .......... 3 3. Выбор секторов экономики, потенциал и возможности ....................................... 7 3.1 Производство цемента ................................................................................................. 9 3.2 Черная металлургия ..................................................................................................... 11 3.3 Обязательства в процентах снижения удельных выбросов на единицу продукции ...................................................................................................................... 13 4. Включение секторных подходов в механизмы гибкости ..................................... 14 4.1 Механизм чистого развития ......................................................................................... 14 4.1.1 Варианты отраслевых проектов с параметрами, задаваемыми Исполнительным советом МЧР ........................................................................... 14 4.1.2 Варианты отраслевых проектов с параметрами, отсчитываемыми от национальных целей и программ........................................................................ 16 4.1.3 Варианты прямого регулирования отраслевых проектов .................................. 17 4.2 Совместное осуществление ........................................................................................ 18 4.3 Торговля квотами.......................................................................................................... 18 Приложение: технические возможности снижения выбросов в отдельных секторах экономики ........................................................................................ 19 А.1 Производство цемента ................................................................................................ 19 А.2 Черная металлургия. ................................................................................................... 25 А.3 Угольная энергетика .................................................................................................... 30 Обзор подготовил Алексей Кокорин (WWF-Россия), замечания, комментарии и вопросы, пожалуйста, присылайте по адресу akokorin@wwf.ru 1 1. Предисловие - побудительные мотивы В данном аналитическом обзоре рассматривается широкий спектр секторных или отраслевых подходов к снижению выбросов парниковых газов. Они могут быть потенциально применимы к тому или иному сектору экономики всех стран, группы стран или отдельной страны. Они могут быть значительно модифицированы в ближайшие полтора года переговоров. Часть из них может быть «отложена» до следующего соглашения, например, на период после 2020 г. Часть может быть реализована на национальном или межправительственном уровне, то есть вне международного соглашения РКИК ООН1. Сейчас, вероятно, пока невозможно сделать классификацию или расставить приоритеты по степени реализуемости того или иного предложения в соглашении «Копенгаген 2009». Поэтому ниже рассматриваются все идеи, концепции и предложения. В данный момент вашему вниманию предлагается первая «редакция» обзора, ранее такие материалы на русском языке не выходили, в дальнейшем предполагается регулярно дорабатывать и обновлять материалы в соответствии с ходом переговоров, отказом от старых идей и поступления идей. 1) Желание всех заинтересованных сторон снижать выбросы парниковых газов более эффективно – быстрее, дешевле и с минимумом побочных негативных эффектов. Согласно экономической теории, механизмы, основанные на создании рыночных стимулов для снижения загрязнения окружающей среды, во многих случаях оказываются гораздо более эффективными, чем традиционные подходы (например, нормирование выбросов, платежи за загрязнение). Это своего рода «универсальное» желание, против рыночной оптимизации процесса снижения выбросов в принципе никто не возражает, другое дело какие более конкретные цели ставят перед собой определенные лица. 2) Намерение правительств переложить решение вопроса о снижении выбросов на частный бизнес. Опыт выполнения Киотского протокола странами Европейского союза, Японии, других развитых стран, говорит о «естественном» желании государственных ведомств не только распределить обязательства страны между секторами экономики, но и возложить основную часть груза снижения выбросов на отдельные компании. Теоретически для этого не нужно никаких международных соглашений, правительство может обязать различные компании снизить выбросы на определенный процент или количество тысяч тонн СО2-эквивалента. Однако, ответная реакция компаний может быть отнюдь не позитивной, если это будет делаться директивно и без предварительного согласования с компаниями. В данном случае, предварительное согласование означает, что уже на этапе принятия национальных обязательств, важно прорисовать их доведение «сверху-вниз» до отдельных обязательств. С другой стороны, может быть и другой подход – «снизу – вверх»: посмотреть что технологически, экономически и финансово могут сделать компании; собрать их возможности и объединить в виде национальных обязательств. При этом логично каждую отрасль экономики рассматривать отдельно, то есть идти от: а) технологий и потенциала снижения выбросов отдельных компаний к б) обязательствам всего сектора национальной экономики, выполнение которых облегчалось бы 1 В данном обзоре сокращения и термины, используемые в переговорах ООН по проблеме изменения климата, даются без расшифровок и пояснений. Это стало возможно ввиду выхода из печати специально подготовленного словаря на русском языке, см. http://www.wwf.ru/resources/publ/book/290/ 2 в) рыночным механизмом оптимизации затрат на наднациональном уровне, что давало бы конкурирующим «своим» и «чужим» компаниям равные возможности. 3) Желание компаний заранее знать свои обязательства и быть уверенными в равной экономической «нагрузке» в условиях глобальной конкуренции в рамках их отрасли экономики. 4) Намерение правительств поддержать ускоренное технологическое перевооружение «своих» компаний. Если передовики будут получать дополнительное преимущество в рамках отраслевых обязательств группы стран или внутрисекторной торговли разрешениями на выбросы парниковых газов, то это облегчит правительствам стимулирование внедрения новых технологий. 5) Желание любой страны в процессе переговоров получить для себя преимущества, в частности, использовать тот факт, что определенная отрасль национальной экономики опережает зарубежных конкурентов по таким параметрам как расход энергии, топлива или выбросы СО2 на единицу продукции. Данный побудительный мотив может реализовываться как стратегически – включением той или иной статьи в новое соглашение, так и тактически – исключительно как переговорный инструмент, который, например, вынуждал партнеров по переговорам идти на уступки по другим вопросам. 2. Общий подход к выполнению обязательств внутри сектора экономики Простейшая схема секторного экономического инструмента выглядит следующим образом: все однотипные крупные предприятия развитых стран (а, возможно, и части развивающихся стран) получают одинаковые задания по снижению удельных выбросов (на единицу продукции, например, на тонну алюминия или цемента). Это означает, что фактически страны требуют от бизнеса принять определенный график освоения новых технологий. Но делают это не административными мерами, а дают своим предприятиям определенную гибкость: перейти на новую технологию сейчас или купить квоты, а перейти потом, в зависимости от бизнес-плана развития предприятия. Такая схема уже давно работает на восточном побережье США применительно к выбросам двуокиси серы на электростанциях (см. Врезку 1). Конечно, такой простейший секторный подход приемлем только для стран, если в каждой из них есть как передовые, так и отстающие предприятия и их нужно «подтянуть», однако в целом в каждой стране удельные выбросы отрасли примерно равны, то есть ни одна страна изначально не оказывается в положении должника. Если же в стране все предприятия старые (или в целом они хуже чем у партнеров по данному экономическому инструменту), то такие секторные обязательства лишь добавят нагрузку на национальную экономику и, вероятно, лучше действовать административными методами. Вероятно в качестве «пробного шара» простейшая схема была предложена Японией, в частности летом 2008 г. во время визита японского Премьер-министра в Россию. Не удивительно, что Президент России отказался от подобного предложения. Важно заметить, что всеми заинтересованными сторонами секторный подход предлагается как дополнительная мера, не отменяющая обязательства стран, а лишь помогающая бизнесу снижать выбросы наиболее экономичным образом. 3 Врезка 1: Программа снижения выбросов двуокиси серы в США Начиная с 1970-х годов в США разрабатывались и внедрялись системы торговли квотами на загрязнения для решения различных экологических проблем: отказа от применения свинцовых присадок в бензине, сокращения выбросов двуокиси серы (SO 2) для предотвращения кислотных дождей, снижения загрязнения воздуха оксидами азота и серы, регулирования производства хлорфторуглеродов и т. д. Одна из наиболее эффективных рыночных программ в - федеральная программа США «Кислотные дожди», принятая в 1990 г. с целью радикального сокращения выбросов SO 2 в стране. Ученые доказали, что эти выбросы влияют на образование кислотных дождей, выпадающих в различных штатах и угрожающих здоровью людей, экосистемам, сельскому хозяйству и т. д. В соответствии с этой программой каждый источник (всего их свыше 2000, в основном это электростанции) получает определенное количество квот на выбросы. Эти квоты могут свободно покупаться и продаваться на рынке. Общее количество квот ограничено, а разрешенный объем выбросов для каждого предприятия планомерно снижается до достижения уровня, установленного в качестве генеральной цели программы. Как правило, квоты используются предприятиями для покрытия реальных выбросов. В случае превышения фактических выбросов над количеством имеющихся у предприятия квот оно должно купить недостающие квоты у другого предприятия или просто на рынке. В противном случае вступают в силу штрафные санкции (ставка штрафа значительно превышает цену квот). Очень скоро стало понятно, что новый рынок не только помогает предприятиям снизить затраты на выполнение обязательств по выбросам SO2, но и стать источником получения прибыли, по крайней мере для тех предприятий, которые наиболее эффективно могут снижать свои выбросы. Вскоре сформировалась инфраструктура, присущая настоящему рынку: биржа, компании-брокеры, спекулянты и посредники в торговле квотами. В настоящее время существует несколько регулярных аукционов по торговле квотами на SO2. Участником торгов может стать любой человек, открывший счет в системе регистрации сделок. Чикагская биржа предложила торговлю фьючерсами на новом рынке. Многие компании создали коллективный страховой фонд, основанный на совместном использовании разрешений на выбросы. Для поддержки системы торгов была создана электронная система регистрации и отслеживания сделок. Особенность программы «Кислотные дожди» — возможность откладывать неиспользованные квоты на будущие периоды. Это позволило предприятиям выбирать наиболее гибкие во времени стратегии снижения выбросов, а заодно и увеличить доходы от раннего снижения выбросов (ведь цена квот по мере снижения суммарных разрешенных объемов выбросов растет). Не случайно, что сокращение выбросов SO2 происходило намного быстрее, чем было предусмотрено программой. Электростанции США не только выполнили все требования закона, но и снизили суммарный выброс на 20% (7,3 млн. т SO2) ниже установленного конгрессом США базового уровня выбросов. Рынок квот позволил снизить затраты на снижение выбросов примерно на 3 млрд. долларов в год по сравнению с традиционными подходами. Ожидается, что экономический эффект от снижения загрязнения воздуха SO2 к 2010 году составит свыше 3,5 млрд долларов в год, а эффект от снижения заболеваемости и смертности населения, вызванных вредными выбросами SO2, оценивается в 40 млрд. долларов ежегодно. Не подтвердились опасения скептиков относительно того, что снижение выбросов, предусмотренное программой, станет непосильным бременем для промышленности и замедлит экономический рост в стране. Несмотря на быстрое снижение выбросов SO 2, экономика США и производство электроэнергии в этот период выросли. Программа «Кислотные дожди» еще раз показала, что экономический рост может происходить при одновременном снижении выбросов и улучшении качества окружающей среды. 4 Простейшая схема выполнения отраслевых обязательств Страна 3 не участвует в отраслевом сотрудничестве Норматив и его постепенное снижение Удельные выбросы СО2 или расход энергии/топлива на тонну продукции Компании страны 1 Компании страны 2 Компании, обязанные снизить выбросы (покупатели квот) в начале работы системы Компании, не имеющие обязательств в начале работы системы Компании, продавцы квот в начале работы системы Передача квот Дифференцированная по странам схема выполнения отраслевых обязательств Норматив и его постепенное снижение Удельные выбросы СО2 или расход энергии/топлива на тонну продукции Компании страны 1 Компании страны 2 Норматив и его постепенное снижение Компании страны 3 Компании, обязанные снизить выбросы (покупатели квот) в начале работы системы Компании, не имеющие обязательств в начале работы системы Компании, продавцы квот в начале работы системы Передача квот Очевидная нереализуемость простейшей секторной схемы на международном уровне побудила Японию расширить данный подход до «дифференцированного» по странам или группам стран установления нормативов. В этом случае, например, предприятие Страны 3, имеющее худшие характеристики по энергоэффективности или удельным выбросам СО2 (см. рисунок, средняя колонка правой диаграммы), может продавать квоты предприятию с лучшими характеристиками работы в Стране 1 (см. рисунок, левая колонка левой диаграммы). Сложности с установлением дифференцированных – разных уровней в разных странах велики и на первый взгляд задача выглядит неподъемной. Однако, вероятно, проблема может быть упрощена, если в каждой стране в начале работы системы брать среднюю по отрасли удельную эффективность производства. В этом случае каждая страна вступает в работу системы с нулевым балансом, а дальше все зависит от динамики улучшения эффективности производства и снижения удельных выбросов. 5 В случае динамического подхода очень важен потенциал снижения той или иной страны. Поэтому если снижать нормативы выбросов в абсолютных значениях, например, на 0,1 т СО2 на единицу продукции в год, то получат преимущество страны с большими начальными удельными выбросами и более высоким потенциалом их снижения. Снижение норм удельных выбросов в процентном исчислении или динамических подход с постепенным выравниванием нормативов, например, за 20 лет выглядит для России и стран СНГ как наиболее предпочтительный (и в то же время относительно реализуемый, по крайней мере он не вызывает немедленной негативной реакции ключевых стран). Проблемой данного подхода являются так называемые «утечки» - перетекание деятельности в развивающиеся страны с более мягкими нормативами энергоэффективности или удельных выбросов парниковых газов. Теоретически становится возможным сократить более энергоэффективное производство в развитой стране, увеличить менее эффективное производство в развивающейся стране и при этом получить квоты на продажу. Подход с дифференцированным установлением границ, несмотря на свою гибкость, вызывает негативную реакцию многих развивающихся стран. Они подчеркивают, что не при каких условиях не хотят, чтобы их предприятия были обязаны покупать разрешения на выбросы, так как это может повредить экономическому развитию, не соответствует принципу равной, но дифференцированной ответственности и подходу исторической ответственности стран («загрязнитель платит»). В этом случае предприятия в развивающихся странах смогут участвовать в выполнении отраслевых обязательств по принципу «без потерь», когда при перевыполнении обязательства квоты можно продать, но при невыполнении покупать квоты не надо. Впрочем, схема «без потерь», увы, может стимулировать идущий сейчас процесс перевода наиболее грязных и энергоемких производств из развитых стран в развивающиеся. Принципиально важное предложение было сделано Индией в процессе дискуссии в Бонне на Сессии Вспомогательных органов РКИК ООН в июне 2008 г.: обязательства в рамках секторного подхода должны разделить между собой как производители, так и потребители продукции. В теории это разумно, но пока очень сложно сказать, как такой подход можно осуществить на практике. В определенной мере, пробным шаром данного подхода может служить подход «учета продукции из древесины». Важно подчеркнуть, что сейчас обсуждается применение секторного подхода в гораздо более широком формате, чем «классическая» торговля квотами. Секторный подход потенциально может быть применен к проектам по снижению выбросов парниковых газов в отдельных отраслях экономики. В частности, большая часть дискуссий относится именно к секторным подходам к Механизму чистого развития. Также данный вопрос активно обсуждается в контексте передачи технологий. Таким образом, рассмотрение секторного подхода важно не только для развитых стран Приложения 1 РКИК ООН. В том или ином варианте в секторные обязательства могут быть вовлечены наиболее развитые развивающиеся страны, принявшие национальные цели по ограничению выбросов. В случае реализации секторного МЧР, в данную деятельность в принципе могут быть вовлечены и все страны РКИК ООН, даже наименее развитые, хотя это и выглядит маловероятным. Ниже сначала рассматриваются несколько отдельных отраслей – кандидатов на секторный подход, а затем излагаются различные секторные подходы к МЧР, ПСО и торговле квотами в том виде как они имеются в переговорных документах РКИК ООН и Киотского протокола на осень 2008 г. 6 3. Выбор секторов экономики, потенциал и возможности Как Японией – главным автором секторного подхода, так и другими странами называются, прежде всего, следующие отрасли мировой экономики. Производство цемента и черная металлургия, дающие 50% выбросов парниковых газов в промышленности. Преимуществом данных секторов является их относительная «универсальность» в разных странах - это, как правило, крупные предприятия, которыми владеют крупные компании, участники мирового рынка стали и цемента. Имеются новые технологии, переход на которые желательно стимулировать, однако такой переход дорог и нужна «гибкость» - возможность постепенного перехода, что может дать рыночный подход к регулированию. Говоря о России, в промышленности, транспорте и ЖКХ финансовый потенциал повышения энергоэффективности наиболее высок (см. Врезку 2). Ниже эти сектора рассмотрены наиболее подробно. Также подготовлены соответствующие приложения, где возможности новых технологий рассмотрены более подробно. Угольная энергетика, дающая 70% выбросов мировой энергетики. Потенциально международная, региональная и/или национальная торговля квотами в рамках угольной энергетики может дать наибольшие снижения выбросов парниковых газов. Однако, в случае России финансовый потенциал совершенствования генерации энергии ниже, чем соответствующие значения для промышленности и ЖКХ. Для аргументированного участия России в международной торговле квотами в рамках сектора угольной энергетики, вероятно, требуется детальная проработка вторичных эффектов, например, воздействия на структуру топливного баланса страны, а также отладка торговли сначала на национальном уровне. Притом, что торговлю квотами в экономике в целом в России вводить не предполагается, она может быть введена в отдельном секторе, где сильнее всего требуется создание добавочных стимулов повышения энергоэффективности. Исследование по отраслевому рыночному регулированию эффективности угольной энергетики России представляется очень актуальной задачей. В рамках данного обзора ниже в приложении рассмотрены вопросы новых угольных технологий и их эффективности с точки зрения снижения выбросов СО2. Дорожный транспорт (автомобили дают около 70% выбросов транспорта в целом). Работа транспорта относительно хорошо и единообразно регулируется в разных странах. Ограниченное число одних и тех же крупных производителей, работающих в разных странах, также может облегчить задачу введения единых норм и правил топливной эффективности. С другой стороны, транспорт традиционно регулируется на национальном уровне, причем используется широкий спектр как административных, так и рыночных стимулов. Возможности такого регулирования пока далеко не исчерпаны. В случае с дорожным транспортом, особенно с легковыми автомобилями, мы не имеем фактора больших единовременных и долгосрочных капитальных затрат. Смена автопарка происходит примерно за 10 лет, причем постепенно, в то время как крупные энергоблоки или промышленные установки по производству цемента или стали работают более 25 лет и их замена требует очень больших единовременных затрат. Исходя из этих соображений, транспорт в данной работе не рассматривался как приоритетный претендент на реализацию отраслевых подходов в рамках РКИК ООН. Назывались и другие сектора экономики, в частности, производство, алюминия, энергетика в целом, ЖКХ и даже землепользование и лесное хозяйство. Однако, сейчас складывается впечатление, что в РКИК ООН в основном переговоры будут вестись «на примере» производства цемента и стали. На национальном уровне наиболее важным представляется рассмотреть угольную энергетику как «кандидата» на российскую отраслевую систему торговли квотами с целью гибкого рыночного регулирования и стимулирования освоения новых технологий. 7 Врезка 2 Потенциал повышения энергоэффективности по отраслям экономики России Финансовый потенциал это объем мер, коммерчески выгодных уже сейчас, остается только устранить искусственные организационные и финансовые барьеры, правильно расставить приоритеты и преодолеть инерцию мышления. Он рассчитывается с учетом ставок дисконтирования, отражающих сегодняшние возможности получения кредитов и инвестиций, и не включает факторы «будущего», например, цену выбросов СО2, которая в России в ближайшей перспективе отсутствует. Экономический потенциал, в свою очередь, отражает «идеальную» экономическую ситуацию, когда предпринимаются меры по специальному стимулированию внедрения технологий: пониженный процент по кредитам или субсидирование, цена выбросов СО2 и т.п. Согласно исследованию ЦЭНЭФ для Всемирного Банка, в России в 3 раза дешевле снизить потребление энергии и тепла конечными потребителями, чем добыть дополнительный объем нефти или газа. Финансовый потенциал снижения конечного потребления энергии и тепла в 4 раза больше, чем финансовый потенциал выработки энергии и тепла. Экономия на снижении выработки энергии и тепла в 5 раз больше, чем снижение его конечного потребления (учитывая затраты на добычу, доставку и подготовку топлива, в частности угля, выработку, доставку и потери при транспортировке энергии и тепла) Оценивая перспективы отраслевого снижения выбросов парниковых газов в России в контексте «Копенгаген 2009», то есть в относительно краткосрочной перспективе до 2020 г., нужно ориентироваться не на общий спектр технологических возможностей, а на реальные финансово-обоснованные первоочередные меры. В данном случае при выделении приоритетов нужно ориентироваться именно на финансовый потенциал. Данные показывают, что по этому показателю именно промышленность и транспорт занимают первые места, а производство электроэнергии далеко позади. Это в определенной мере является обоснованием перспективности для России международных отраслевых обязательств, в частности, в производстве цемента и в черной металлургии. 8 3.1 Производство цемента Данная отрасль входит в тройку наиболее энергоемких в абсолютном выражении секторов мировой экономики. В процессе производства от 20 до 40% всех издержек составляют энергозатраты. Мировое производство цемента выросло с 600 млн. т в 1970 г. до 2550 млн. т в 2006 г., при этом большая часть роста пришлась на развивающиеся страны, особенно Китай. В 2006 г. в развитых странах было произведено 30% мирового выпуска цементной продукции, а в развивающихся 70%. Суммарный выброс СО2 в отрасли превышает 2 млрд. т СО2 или около 7% от всех выбросов СО2 мировой экономики (или 4,3% от всех антропогенных выбросов парниковых газов с учетом сведения лесов и потерь почвенного углерода). Чаще всего используемый тип цемента – портландцемент, содержащий 95% цементного клинкера и 5% гипса. Изготовление клинкера происходит путем нагревания известняка до температур, превышающих 950ºС. Больше всего энергии тратится в виде топлива для производства цементного клинкера и электроэнергии, идущей на измельчение известняка и других сырьевых материалов. Процесс изготовления клинкера сопровождается эмиссией CO2 при прокаливании известняка. Эти промышленные выбросы CO2 не имеют отношения к энергопотреблению и составляют от половины до двух третей всего объема выбросов CO2 при производстве цемента. Их можно снизить, только снижая долю клинкера в цементе. Оставшаяся часть зависит от технологии производства клинкера, что может давать почти двукратную экономию энергии. Таким образом, говоря о главном объеме выбросов, надо рассмотреть ситуацию с цементными добавками. В качестве добавок применяются поццолана (вулканический туф), зола или гранулированный шлак доменных печей. Портландцемент с добавкой летучей золы содержит 75% клинкера, а смесовый цемент на базе доменного шлака только 35% клинкера. Есть и синтетические цементы без клинкера. Серьезной альтернативой клинкеру для портландцемента являются негашеная известь и поццолановые смеси. Они широко применяются в Германии и Италии. По имеющимся оценкам в США около 5% клинкера можно заменить добавками. Однако получаемый в результате бетон чувствителен к воде, а поэтому не может использоваться во всех случаях. Кроме того, наличие шлаковых отходов ограничено, а поццолана может добываться только в определенных местах. Только континентальная Европа (без Великобритании) сейчас активно использует смесовые цементы, а основная доля производства находится в развивающихся странах. Внедрение технологий смесовых цементов в ряде мест уже сейчас коммерчески выгодно, но затраты сильно зависят от доступности альтернативного сырья. В российском контексте также надо учесть, что при транспортировке цементного сырья (добавок) на длинные расстояния может быть дополнительно потрачено большое количество энергии, что увеличит стоимость относительно недорогой продукции. Есть и еще один фактор снижающий выбросы - производство менее качественного цемента с меньшей долей клинкера. По данным Всемирного бизнес совета по устойчивому развитию страны СНГ отличаются именно такой особенностью2. В результате, несмотря на отсталые и не энергоэффективные технологии производства клинкера, по общему выбросу СО2 на единицу продукции страны СНГ одни из лучших. World Business Council on Sustainable Development, 2002, цитируется по «Перспективы энергетических технологий. В поддержку Плана действий «Группы восьми». Сценарии и стратегии до 2050 г.» ОЭСР/МЭА, перевод на русский язык WWF России. – М.: 2007. – 586 с. http://www.wwf.ru/resources/publ/book/279/ 2 9 В странах СНГ общий удельный выброс 0,81 т СО2/т цемента. В Японии данный показатель лучше всех – 0,72 т СО2/т, но там преимущество достигнуто за счет новых технологий производства клинкера. В Китае - 0,9 т СО2/т, Индии - 0,93 т СО2/т, США – 0,98 т СО2/т. В Западной Европе – 0,83 т СО2/т, где в основном используются современные энергоэффективные технологии. В производстве клинкера имеется 4 вида технологий, отличающихся способами измельчения сырья, обжига и сушки. Наиболее современный «сухой» способ с предварительным обжигом в барабанных печах требует примерно 3 ГДж на тонну клинкера, менее совершенные «полусухие» методы используют более 4 ГДж/т. Устаревший «мокрый» способ забирает более 6 ГДж/т, а еще более старые шахтные сушильные печи требуют примерно 5 ГДж/т. В России основное производство «мокрое» и только 12% клинкера производится по современной «сухой» технологии3. Страна Китай Индия США Япония Ю. Корея Россия Испания Мексика Доля в мировом производстве, проценты, 2006 г. 47,1 6,1 3,9 2,7 2,2 2,1 2,1 1,6 Технологии производства клинкера, в процентах от национального производства «Сухой» «Полусухой» «Мокрый» Старые шахтные способ, способ, способ, печи, ~3 ГДж/т >3 ГДж/т >6 ГДж/т ~5 ГДж/т 50 0 3 47 50 9 25 16 82 0 18 0 100 0 0 0 93 0 7 0 12 3 78 7 92 4,5 3,5 0 67 9 23 1 По энергоэффективности производства клинкера Россия намного хуже других стран. Потенциал энергосбережения на тонну продукции составляет 0,39 тСО2/т цемента, что в 2 раза выше, чем в мире в целом. Следующие вслед за Россией Канада, США, Китай, Корея и Бразилия имеют потенциалы равные 0,25 – 0,19 тСО2/т. Япония может сэкономить только 0,06 тСО2/т, а развитые европейские страны 0,09 тСО2/т. Хотя Россия занимает шестое место по производству цемента (данные 2006 г.), но это лишь 2,1%, а в целом в отрасли доминирует Китай, на долю которого приходится 47,1% мирового производства. На втором месте Индия с 6%, затем США с 4% мирового производства. Этот факт неизбежно сделает отраслевые обязательства по снижению выбросов СО2 «китайскими». С одной стороны, это хорошо, так как вовлечет эту страну в реальные обязательства по снижению выбросов. С другой стороны, Китай будет доминировать в отраслевой системе торговли, что чревато непредсказуемыми воздействиями на рынок. Казалось бы у стран СНГ есть явное преимущество по общему удельному выбросу СО2, но это, прежде всего, результат значительной доли низкосортной продукции, а не современных технологий, поэтому, вероятно, на данный факт полагаться нельзя. Вероятно, единственным выигрышным для России и стран СНГ вариантом отраслевых обязательств может быть «динамический» подход, основанный на процентном снижении выбросов от имеющегося уровня, то есть «разыгрывание» нашего уникального потенциала энергосбережения при производстве клинкера. Вероятно, такой вариант может быть приемлем и для Китая и США, но встретит возражения Японии и стран ЕС. 3 Sources: United States Geological Survey, 2008a; Batelle, 2002; PCA, 2005; Price, 2006; JCA, 2006; CEMBUREAU, 2006; Siam Cement, Industry Company Ltd, 2005. Цитируется по: IEA, Worldwide Trends in Energy Use and Efficiency. Key Insights from IEA Indicator Analysis. In support of the G8 Plan of Action. 2008. 94 pp. www.iea.org 10 3.2 Черная металлургия Данная отрасль занимает в мире второе место среди наиболее энергоемких секторов промышленного производства. Черная металлургия в 2005 г. потребила 23 ЭДж (порядка 800 млн. т у.т. или около 80% всего потребления энергии в России). Она уступает лишь химии и нефтехимии (34 ЭДж), но намного опережает идущее третьим производство цемента (9 ЭДж). Четыре главных производителя: Китай, Япония, США и Россия дают 57% всего производства стали, составляющего около 1250 млн. т/г. Процесс производства стали состоит из многих этапов, начиная от добычи и обогащения руды, подготовки сырья (агломерации и производства окатышей), производства кокса, чугуна и затем собственно стали. Из железной руды в доменных печах выплавляется передельный чугун, идущий в переработку (передел) на сталь. Так производится 60% стали. Около 5% приходится на современный метод прямого получения железа непосредственно из рудных материалов, минуя стадию выплавки чугуна в доменных печах (Direct Reduced Iron – DRI или железо прямого восстановления). Остальные 35% производится из металлолома. Использование металлолома способно оказать значительное влияние на потребление энергии и выбросы СО2. За последние 30 лет его использование в абсолютном выражении возросло в 1,5 раза (как и производство стали в целом), но в процентном выражении несколько понизилось. В контексте обсуждения секторных обязательств, вероятно, имеет смысл, прежде всего, рассмотреть конечный этап - технологии производства стали. В большинстве случаев на семинарах и при неформальном обсуждении объектами обязательств называют именно металлургические комбинаты, что «отодвигает» подготовку сырья и производство кокса на второй план. При этом различия в производстве чугуна – доменной выплавке, как правило, гораздо меньше, чем различия на этапе производства стали. В сталеплавильных печах с подачей кислорода (кислородных конверторах) выплавляется более 65% (2006 г.), в электродуговых печах 32% и в мартеновских печах около 2,5% стали. Однако последняя, наиболее отсталая технология широко распространена на Украине и в России. Страна Китай Япония США Россия Ю. Корея Германия Индия Украина Италия Бразилия Доля в мировом производстве, проценты, 2006 г. 34,0 9,3 7,9 5,7 3,9 3,8 3,5 3,3 2,5 2,5 Технологии производства стали, в процентах от национального производства Кислородный Электродуговая Мартеновские конвертер, плавка, (при исп. печи, (обычно из руды, металлолома, 13-14 ГДж/т) 4-6 ГДж/т) > 20 ГДж/т 87 13 0 74 26 0 43,1 56,9 0 61,6 18,4 20 54,3 45,7 0 68,9 31,1 0 47,3 50,5 2,3 56,4 9,8 33,8 37,4 62,6 0 73,9 24,4 0 Наилучшие результаты дает электродуговая плавка из металлолома или же из железа прямого восстановления. Результат по энергоэффективности может быть в 3 раза лучше, чем при наиболее распространенном использовании кислородных конверторов и чугуна из рудного сырья. Таким образом, при производстве стали важна не только технология, но и доступность сырья, в частности металлолома, а также руды пригодной для получения недорогого железа прямого восстановления. 11 Выбросы СО2 при производстве стали по различным технологиям 4 Технология Металлолом – электродуговая печь Примерные выбросы тСО2/т стали 0,15 Железо прямого восстановления электродуговая печь 0,8 Усовершенствованная доменная печь – кислородный конвертер Типовая доменная печь - кислородный конвертер Типовая доменная печь – мартеновская печь 1,5 1,75 2 – 2,5 Примечание Ограничено доступностью металлолома Ограничено доступностью недорогого железа прямого восстановления Наиболее распространенная технология. Для России особенно важна утилизация доменного газа Имеется практически только на Украине и в России Таким образом, участие стран СНГ в секторных обязательствах на базе абсолютных значений удельных выбросов СО2 на единицу продукции проблематично. Данная отрасль является отсталой по сравнению с ситуацией в других странах, даже таких как Индия и Бразилия. Поэтому можно рассматривать лишь вариант секторных обязательств в процентах снижения удельных выбросов СО2 на тонну стали, то есть для черной металлургии мы приходим к тем же рекомендациям, как и для производства цемента. Здесь у России, а особенно у Украины очень большие возможности. Потенциал снижения выбросов в мире в целом оценивается как 0,30 тСО2/т стали. Первое место по потенциалу снижения выбросов занимает Украина - 0,70 тСО2/т. Затем идут Индия 0,61 тСО2/т; Бразилия и Китай по 0,48 тСО2/т. Потенциал России 0,35 тСО2/т или в 2 раза ниже, чем у Украины. Потенциал в ЮАР и Канаде равен 0,29 и 0,22 тСО 2/т, в развитых странах Европы и в США примерно 0, 15 тСО2/т, а в Южной Корее и Японии еще в 2 раза меньше – 0,08 и 0,07 тСО2/т соответственно. Отметим, что в потенциал включается и повышение энергоэффективности конечного производства стального проката, что логично, если обязательства «прилагаются» к конкретным металлургическим комбинатам. Здесь важно и как производится прокат, и каким он является. В России много может дать переход на непрерывное литье с получения профилей, близких к требуемым изделиям, и тонких поло, что избавляет от необходимости нагревать и охлаждать заготовки и сокращает циклы прокатки. В целом возможности России по снижению выбросов СО2 в черной металлургии оцениваются как примерно 30 млн. т СО2 в год или около 1,5% всех выбросов парниковых газов в нашей стране. Более половины данного потенциала >15 млн. т СО2/г связано с утилизацией доменного газа, включая и эффективную выработку из него энергии. Модернизация доменного производства и повышение эффективности управления доменным процессом может дать около 6 млн. т СО2/г. Такой же эффект даст переход с мартеновского производства на кислородноконверторные печи. На Украине ситуация несколько иная, там главная часть потенциала связана с модернизацией доменного производства (16 млн. т СО2/г), затем идет переход на кислородно-конверторные печи, а в целом потенциал составляет около 35 млн. т СО2/г. 4 IEA, Worldwide Trends in Energy Use and Efficiency. Key Insights from IEA Indicator Analysis. In support of the G8 Plan of Action. 2008. 94 pp. www.iea.org; Энергоэффективности в России, скрытый резерв. 2008. Всемирный банк, Международная финансовая корпорация в сотрудничестве в Центром энергоэффективности (ЦЭНЭФ), 164 с.; «Перспективы энергетических технологий. В поддержку Плана действий «Группы восьми». Сценарии и стратегии до 2050 г.» ОЭСР/МЭА, перевод на русский язык WWF России. – М.: 2007. – 586 с. http://www.wwf.ru/resources/publ/book/279/ 12 3.3 Обязательства в процентах снижения удельных выбросов на единицу продукции Рассмотренные выше два примера наиболее «перспективных» секторов, обсуждающихся в процессе переговоров в РКИК ООН, указывают на, вероятно, общее правило. Для России и стран СНГ приемлемыми могут быть только отраслевые обязательства по улучшению удельной энергоэффективности производства. В целом именно в России за последние 5-8 лет произошло наибольшее, среди крупных стран мира снижение энергоемкости ВВП, хотя, увы, это был тренд «от очень плохих к просто плохим» показателям. Повлияло также изменение структуры ВВП и рост цен на нефть. Изменение в процентах от уровня 1990 г. Бразилия Энергоемкость ВВП, МДж на долл. США в ценах 2000 г. Россия Китай Индия ВВП по покупательной способности ВВП в абсолютных единицах способности Приведем сугубо иллюстративный пример общего подхода к отраслевым обязательствам, вероятно, приемлемого для стран СНГ. Все производители некой продукции группы стран к 2020 г. снижают удельные выбросы на тонну продукции на 30% от сегодняшнего уровня. Это означает, что, если сейчас удельный выброс в Японии 0,8, в Бразилии 1,2, в России 1,5, а на Украине 2 тСО2/т, то к 2020 году удельный выброс в Японии должен составить 0,56, а на Украине 1,4 тСО2/т. Мы видим, каково многообразие технологий и нюансов, поэтому, представляется, что более сложные «формулы» на международном уровне невозможны. Распределение того, за счет каких мер или каких технологий, например, Россия снизит удельный выброс с 1,5 до 1,05 тСО2/т, должно делаться на национальном уровне. Таким образом, мы приходим к идее внутрисекторного национального рыночного регулирования, призванного помочь бизнесу быстрее освоить новые технологии, а также увязанного, насколько это целесообразно, с аналогичными системами других стран. Прописать детали данного процесса за год, оставшийся до Копенгагена невозможно, но и не нужно, это должно быть предметом «новых Марракешских соглашений», а также национальных решений. Однако, для реализации указанных возможностей в тексте нового соглашения должна быть соответствующая относительно короткая статья. Фактически это предложение А, раздела III документа РКИК ООН, обсуждение которого продолжится в Познани5. В следующем разделе данный документ рассматривается применительно к трем механизмам гибкости Киотского протокола. 5 FCCC/KP/AWG/2008/5 от 29 сентября 2008 г. 13 4. Включение секторных подходов в механизмы гибкости Обсуждение секторных подходов сейчас идет в разных органах РКИК ООН и Киотского протокола, а также на многочисленных семинарах и рабочих совещаниях, но наиболее активно и практически направленно работа идет в Специальной рабочей AWG KP (СРГ-КП). Там официально рассматриваются различных аспекты будущих обязательств стран Приложения 1 РКИК ООН, но на деле обсуждение охватывает все вопросы, включая и действия стран, не входящих в Приложение 1. Документ СРГ-КП, подготовленный в Бонне в июне 2008 г. и переработанный в Аккре в августе6 является, вероятно, наиболее полным представлением идеи и подходов. Этот документ, а также сводный Технический документ, подготовленный Секретариатом РКИК ООН в начале августа 2008 г.7 легли в основу проведенного ниже анализа. Ниже изложение материала ведется в последовательности, имеющейся в документе СРГ-КП, так как в Познани именно этот документ будет обсуждаться и дорабатываться. 4.1 Механизм чистого развития Варианты секторного МЧР могут быть подразделены на «наднациональные», регулируемые решением Исполнительного Совета МЧР, и национальные, вводимые страной, на чьей территории проект выполняется. В принципе национальное регулирование не требует никаких международных решений, однако в данном случае речь идет о стандартизации процесса и критериев принятия национальных решений, что дает углеродному рынку больше определенности и предсказуемости. Наряду с указанными двумя видами вариантов, имеются варианты поощрительного или запретительного регулирования проектами МЧР того или иного типа, где пока не прописано, кто принимает решения о подобном регулировании. Вероятнее всего это должно быть международное решение, однако, пока об этом нельзя говорить с полной определенностью. 4.1.1 Варианты отраслевых проектов с параметрами, задаваемыми Исполнительным советом МЧР. В этих вариантах Исполнительный совет (ИС) принимает решение о базовой линии, универсальной для всех проектов в том или ином секторе. В одном случае за основу могут браться удельные выбросы на единицу произведенной продукции, а в другом некая общая для сектора базовая линия в виде временного графика. Отсчет дополнительности проекта от удельных выбросов выглядит наиболее простым вариантом8. МЧР с отсчетом дополнительности от универсального уровня удельных выбросов на единицу продукции в определенном секторе. Результат проекта (выпуск ССВ) при секторном МЧР данного типа Уровень, заданный ИС МЧР Результат проекта (выпуск ССВ) при «обычном» МЧР т СО2-экв/т до начала проекта т СО2-экв/т после выполнения в проекта 6 FCCC/KP/AWG/2008/5 от 29 сентября 2008 г. FCCC/TP/2008/2 от 6 августа 2008 г. 8 В переговорном тексте ближе всего к данному варианту опция I.H документа FCCC/KP/AWG/2008/5 (стр. 14-15) 7 14 Для реализации варианта требуется, в частности: Задать четкие правила «приемлемости» проектов, то есть сферу охвата варианта, а также определения терминов. Установить, как определяется уровень удельных выбросов, от которого ведется отсчет. Установить с какой частотой будет пересматриваться уровень отсчета. Решить, что делать с определенными категориями проектов, например, теми, где уровень выбросов ниже «нормы» до начала проекта. Решить, что делать с уже имеющимися проектами МЧР данного типа. Установление уровня отсчета – сложная задача. Если принять за уровень параметры, лучшие в мире (или в странах, не входящих в Приложение 1), то лишь немногие проекты смогут их превзойти. Деятельность будет «задушена» слишком «высокой» планкой. Если же взять более скромный уровень, например, на 20% хуже лучших мировых образцов, то возникнут сложности с проектами, где уровень выбросов лучше нормы до начала деятельности (см. выше правый рисунок). Конечно, такие проекты можно просто запретить, но тогда получится, то от МЧР отсекаются лучшие – передовой не сегодняшний день бизнес. Другой вариант подразумевает установление ИС МЧР единой, но более гибкой базовой линии для определенного сектора9. МЧР с отсчетом дополнительности от универсальной для сектора базовой линии Базовая линия заданная ИС МЧР для сектора в целом Варианты базовых линий и соответственно выпуск ССВ при «обычном» МЧР т СО2-экв/т до начала проекта т СО2-экв/т в процессе выполнения в проекта t (годы с начала действия универсальной базовой линии) Результат проекта (выпуск ССВ) при секторном МЧР данного типа т СО2-экв/т после выполнения в проекта Для реализации варианта, как и ранее, требуется четкое задание определений, границ проекта, сферы применимости универсальной базовой линии, решение о процедурах соответствующего мониторинга и отчетности и т.п. Базовая линия может определяться как в абсолютных единицах (т СО2-экв/т), так и в относительных единицах – процентах снижения выбросов от существующего уровня. Во времени она может быть различной для разных стран или для проектов с разным начальным уровнем удельных выбросов. Сложностей много, причем в любом случае будут проекты, которые выиграют от данного секторного подхода, и проекты, которые от этого проиграют. Выяснить ситуацию для каждой страны заранее достаточно сложно, во всяком случае, сложнее, чем оценить для каждой страны плюсы и минусы от рассмотренного выше универсального задания базовой линии на основании удельного показателя углеродоемкости производства, неизменного во времени (или до определенного срока его пересмотра). В переговорном тексте ближе всего к данному варианту опция I.E документа FCCC/KP/AWG/2008/5 (стр. 13) 9 15 4.1.2 Варианты отраслевых проектов с параметрами, отсчитываемыми от национальных целей и программ. Данные варианты секторного МЧР дают национальным органам большую гибкость в регулировании того или иного сектора экономики страны в целом. Предполагается, что страна, не входящая в Приложение 1, задает для всего сектора экономики, например, производства цемента определенную цель. Она может быть выражена как в тоннах СО2 эквивалента выбросов в целом, но более вероятно ее выражение в удельных значениях тСО2 на т продукции, которые требуется достичь к определенному году. Данная цель должна быть тем или иным образом утверждена в органах РКИК ООН. Если проект МЧР достигает результатов, лучших, чем национальная цель, то на величину разницы выпускаются ССВ. При этом более не требуется никаких доказательств дополнительности проекта или построения базовой линии. Считается, что без дополнительной деятельности по МЧР страна, в лучшем случае достигнет цели, но не сможет ее перевыполнить. Очевидное преимущество состоит в явном поощрении «пионеров» - лучших предприятий. Проблема в том, что если передовые предприятия примут участие в данном варианте МЧР и получат ССВ, а худшие предприятия откажутся от участия, то выбросы в целом могут даже возрасти. Логичным является обязать участвовать в снижении выбросов все предприятия отрасли, но тогда это будет означать, что данная страна, не входящая в Приложение 1, взяла на себя национальные обязательства, что для многих из них пока политически неприемлемо. Чтобы выйти из положения предлагаются использовать фактически добровольный подход и не наказывать за невыполнение – вариант «без потерь» (no lose). Если сектор экономики определенной страны перевыполняет цель, то выпускаются ССВ, если нет, то покупать ССВ или как-то иначе отчитываться не надо10. Вариант схемы МЧР «без потерь» в определенном секторе. Уровень, заданный страной для данного сектора экономики Результат проекта (выпуск ССВ) при секторном МЧР данного типа Невыполнение планов не влечет необходимости покупки ССВ 1 2 3 предприятия 1 2 3 т СО2-экв/т до начала проекта т СО2-экв/т после выполнения в проекта Более развернутым вариантом является принятие страной, не входящей в Приложение 1, Национального плана приемлемых действию по смягчению изменений климата (Nationally appropriated mitigation actions – NAMAs). Фактически это должен быть план ограничения и снижения выбросов страны в целом или ряда углеродоемких секторов экономики. Меры, входящие в план могут быть оформлены как проекты МЧР с соответствующим выпуском ССВ и без прохождения проверки дополнительности и построения базовой линии. С другой стороны, невыполнение страной плана наказываться не должно. 10 В переговорном тексте ближе всего к данному варианту опция I.F документа FCCC/KP/AWG/2008/5 (стр. 14) 16 Вариант схемы МЧР на базе национальных планов ограничения и снижения выбросов NAMA. Уровни, заданные страной для определенных предприятий по плану NAMA Результат проекта (выпуск ССВ) при МЧР на базе NAMA Невыполнение планов не влечет необходимости покупки ССВ 1 2 3 предприятия 1 2 3 т СО2-экв/т до начала проекта т СО2-экв/т после выполнения в проекта Можно отметить, что оба варианта фактически повторяют предложение России о добровольных обязательствах развивающихся стран и упрощении бюрократических процедур принятия таких обязательств. Страна принимает NAMA или цель для отдельного сектора экономики, что не требует поправок к международным соглашениям, однако позволяет в случае успешного выполнения плана или цели получить дополнительные средства через продажу ССВ. Представляется, что вопросы принятия секторальных планов по схеме «без потерь» и, тем более, планов NAMA столь сложны, что в новом международном соглашении может быть лишь общее указание на возможность реализации таких подходов (в виде короткой статьи). Это даст возможность в дальнейшем в «новом Марракеше» разработать условия и правила или же пока отказаться от того или иного варианта. 4.1.3 Варианты прямого регулирования отраслевых проектов. Данные варианты включают преференции (или наоборот запреты) на те или иные виды проектов. В официальных документах есть отдельные статьи для проектов ядерной энергетики, улавливания и хранения углерода (CCS) и лесохозяйственных проектов11. Также есть статья, где говорится о «позитивном и негативном» списках типов проектов12 (запрет или поощрение проектов соответственно). Еще одна опция говорит о дисконтировании результатов проектов с целью создания преференций для приоритетных отраслей или видов деятельности. Там предлагается введение повышающих или понижающих коэффициентов13. Относительно проектов ядерной энергетики и CCS предполагается обсудить как принципиальную их возможность как проектов МЧР, так и дополнительные вопросы экономической эффективности, долгосрочности влияния на снижение выбросов в мире в целом, дополнительного мониторинга и отчетности и т.д. Проекты в лесном хозяйстве и землепользовании предполагается обсуждать в контексте методологических вопросов (в частности, долговременности или постоянства эффекта поглощения СО2)14. Вопросы введения «черного» и «белого» списков предполагается обсуждать исходя из критериев формирования таких листов, определения органов, дающих подобные Опции I.D, I.C и I.A-B FCCC/KP/AWG/2008/5 (стр. 12-13) для проектов в ядерной энергетике, CCS и проектов в лесном хозяйстве и землепользовании. 12 Опция I.I FCCC/KP/AWG/2008/5 (стр. 15) 13 Опция I.M FCCC/KP/AWG/2008/5 (стр. 17) 14 См. FCCC/KP/AWG/2008/5 (стр. 7-8 и Annex III) 11 17 определения, правил периодического пересмотра списков, учета национальных особенностей, наличия уже существующих проектов, потенциально попадающих в списки. Идея введения повышающих или понижающих коэффициентов (имеется в виду, что для одних проектов 1 т снижения выбросов СО2 может давать, например, 1,2 ССВ, а для других проектов только 0,8 ССВ) представляет собой попытку на международном уровне создать преференции для наиболее перспективных технологий. Южная Корея активно отстаивала идею корректирующих коэффициентов для создания коммерческой привлекательности проектов по возобновляемой энергетике. «Донором» (имеющим понижающий коэффициент) могут быть наиболее дешевые проекты по снижению выбросов, где не используются новые технологии. Например, называется улавливание ГФУ в химической промышленности. Подобные корректировки, конечно, можно делать на национальном уровне (введением определенных платежей или налогов, как это делается, например, в Китае). Однако, авторами данного предложения, вероятно, считается, что международное регулирование даст бизнесу больше определенности и обеспечит действенность введения преференций. Данное предложение, как и указанные выше методы прямого регулирования, требуют обсуждения критериев, административных процедур, экономической эффективности, рассмотрения возможных обратных эффектов и т.п. Таким образом, прежде чем принять решения о возможности введения преференций, дисконтирования или запретов, нужно обговорить и придти к согласию по очень большому кругу вопросов. Некоторые из них, например, ядерные проекты могут быть связаны не только с экономическими, но и с политическими решениями. Представляется, что это очень сложно сделать до конференции в Копенгагене. Поэтому более вероятным выглядит «перенос» преференций или запретов на те или иные проекты в будущие «Марракешские документы», которые должны быть приняты решением КС РКИК ООН примерно через 2 года после принятия нового соглашения. 4.2 Совместное осуществление Для совместного осуществления фактически предлагаются только варианты прямого регулирования. В документе РКИК ООН имеются опции по включению или не включению ядерной энергетики, а также лесохозяйственных проектов по предотвращению деградации и/или сведения лесов15. По аналогии с МЧР есть опция для «позитивного или негативного» списка типов проектов. Такое «небольшое» внимание к СО объясняется тем, что для стран, имеющих национальные обязательства по снижению или ограничению выбросов, ведущих их полный учет и детально отчитывающихся, вероятно, вообще не требуется решений на международном уровне. Страны могут на национальном уровне принять решения о разрешении или запрете на продажу-покупку единиц снижения выбросов (ЕСВ) от тех или иных проектов. В крайнем случае, преференции или запреты могут быть прописаны в «новых Марракешских соглашениях». 4.3 Торговля квотами В документе РКИК ООН есть опция, позволяющая странам организовывать секторную торговлю квотами в рамках группы стран16. Такая секторная или отраслевая торговля квотами была рассмотрена выше в разделе 2 в качестве примера. В принципе ничего не запрещает двум или группе стран договориться между собой о введении подобной FCCC/KP/AWG/2008/5, опции II.B, С и D относятся к ядерной энергетике, лесохозяйственным проектам и «позитивным или негативным» листам типов проектов соответственно (стр. 17-18). 16 FCCC/KP/AWG/2008/5, опция III.A (стр. 19) 15 18 торговли уже сейчас. Однако включение соответствующей статьи в новое соглашение, вероятно, увеличит шансы практической реализации данного варианта. В качестве пунктов, подлежащих обсуждению, называется: определение целевых показателей снижения выбросов и «границ» сектора, возможности торговли между секторными торговыми системами, институциональная система торговли, роли международных и национальных органов. Очень интересным выглядит возможность участия стран, не входящих в Приложение 1. В принципе данный вариант тесно связан с возможностями объединения торговых систем стран Приложения 1 и добровольных торговых систем стран, не входящих в Приложение 1, конечно, если таковые будут17. Россия неоднократно предлагала создать условия для добровольного участия стран, не входящих в Приложение 1, и кардинально упростить соответствующие бюрократические процедуры. Фактически данную опцию можно считать частью российского предложения. В ней говорится о связи систем торговли на национальном, региональном или секторном уровне. Для проработки данной опции предлагается рассмотреть правила «приемлемости» участия развивающихся стран в сопряженных системах. Следует решить, как разрешения на выбросы из развивающихся стран могли бы быть конвертированы в единицы установленных количеств (ЕУК) развитых стран. Также нужно определить минимальные требования к системам, которые могли бы иметь «окошки» для перетекания единиц из одной в другую. Как шаг к объединению систем выглядит еще одна опция, имеющаяся в документе РКИК ООН18. Речь идет об участии в торговле квотами развивающихся стран на базе их Национальных планов приемлемых действию по смягчению изменений климата (Nationally appropriated mitigation actions – NAMAs). Эта опция была помещена в раздел Торговля квотами по аналогии с МЧР и фактически была рассмотрена выше на уровне проектов. Меры, входящие в план, должны быть четко прописаны и их выполнение должно детально отслеживаться. Должны быть четко определены «границы» - сфера охвата плана, с тем, чтобы выбросы не могли «утекать» во вне, например, при переносе места энергоемкого производства. В случае перевыполнения плана соответствующие единицы (нужно определить их статус) могут быть проданы на углеродном рынке. Следует заметить, что невыполнение плана в данном случае не влечет необходимости покупки квот. Данную опцию также можно расценивать как вариант российского предложения о добровольных обязательствах развивающихся стран. Возможность торговли квотами между развитыми странами и развивающимися, имеющими цели по ограничению или снижению выбросов, на секторном или на национальном уровне – вещь новая и принципиально важная. Представляется, что такая возможность обязательно должна быть прописана в новом соглашении в Копенгагене, однако ее детали, например, условия и критерии для участия развивающихся стран, должны быть определены позже в «новых Марракешских соглашениях». 17 18 FCCC/KP/AWG/2008/5, опция III.C (стр. 20) FCCC/KP/AWG/2008/5, опция III.В (стр. 20) 19 Приложение: технические возможности снижения выбросов в отдельных секторах экономики. А.1 Производство цемента В 2006 г. производство цемента в мире превысило 2500 млн. т. Общие удельные выбросы СО2 составляют в среднем около 0,9 т СО2/т, что дает суммарный выброс СО2 превышающий 2 млрд. т СО2 или около 7% от всех выбросов СО2 мировой экономики (или 4,3% от всех антропогенных выбросов парниковых газов с учетом сведения лесов и потерь почвенного углерода). Мировым лидером производства цемента является Китай с 47% мирового производства, затем следуют Индия и США, Россия входит в шестерку крупнейших производителей19. Страна Китай Индия США Япония Ю. Корея Россия Испания Мексика Доля в мировом производстве, проценты, 2006 г. 47,1 6,1 3,9 2,7 2,2 2,1 2,1 1,6 Технологии производства клинкера, в процентах от национального производства «Сухой» «Полусухой» «Мокрый» Старые шахтные способ, способ, способ, печи, ~3 ГДж/т20 >3 ГДж/т >6 ГДж/т ~5 ГДж/т 50 0 3 47 50 9 25 16 82 0 18 0 100 0 0 0 93 0 7 0 12 3 78 7 92 4,5 3,5 0 67 9 23 1 По общим удельным выбросам СО2 на единицу продукции различия между странами очень невелики. Однако, это «искусственный» эффект, вызванный тем, что большая часть выбросов зависит лишь от состава цемента, от доли в нем клинкера. При этом клинкера может быть меньше и в современных смесовых цементах и в низкосортных «старых» сортах. Средние выбросы CO2 при производстве цемента в различных странах и регионах21 19 IEA, Worldwide Trends in Energy Use and Efficiency. Key Insights from IEA Indicator Analysis. In support of the G8 Plan of Action. 2008. 94 pp. www.iea.org 20 1 ГДж = 0,034 т у.т. или 0,023 т нефтяного эквивалента. 21 World Business Council on Sustainable Development, 2002, цитируется по «Перспективы энергетических технологий. В поддержку Плана действий «Группы восьми». Сценарии и стратегии до 2050 г.» ОЭСР/МЭА, перевод на русский язык WWF России. – М.: 2007. – 586 с. http://www.wwf.ru/resources/publ/book/279/ 20 Выбросы СО2 состоят из двух частей. Больший объем (от половины до двух третей) дает эмиссия СО2 при прокаливании известняка до температуры более 9500С, что необходимо для производства клинкера – основной части «обычного» цемента. Доминирующим в мире типом цемента является портландцемент, который на 95% состоит из клинкера и на 5% из гипса. Снизить эту часть выбросов можно, только снижая долю клинкера в цементе, переходя на смесовые цементы или даже на цемент без клинкера, что технологически возможно. В качестве добавок используется поццолана (вулканический туф), летучая зола или гранулированный шлак доменных печей. Важной альтернативой клинкеру для портландцемента являются негашеная известь и поццолановые смеси. Они широко применяются в Германии и Италии. Однако получаемый в результате бетон чувствителен к воде, а поэтому не может использоваться во всех случаях. Кроме того, наличие шлаковых отходов ограничено, а поццолана может добываться только в определенных местах. При транспортировке цемента или цементного сырья на длинные расстояния может быть дополнительно потрачено большое количество энергии, что увеличит стоимость заведомо дешевой продукции. Тем не менее, заменители клинкера обладают высоким потенциалом, даже в странах ОЭСР. В США можно заменить около 5% всего клинкера. Состав различных видов цемента Вид цемента Портландцемент Цемент на основе доменного шлака (%) Портландцемент с добавкой летучей золы (%) (%) Цемент с активированными шлаками (%) Клинкер 95 75 30 0 Зольная пыль 0 25 0 45 Доменный шлак 0 0 65 0 Синтетический шлак 0 0 0 45 Жидкое стекло 0 0 0 10 Гипс 5 0 5 0 В дальнейшем, вероятно, будут разработаны новые виды цемента, в которых в качестве первичного сырья не будет использоваться известняк. Эти новые виды носят название «геополимеров»; технологическая осуществимость, экономическая и энергетическая эффективность этих альтернативных цементов требуют изучения. В целом потенциал сокращения выбросов CO2 к 2050 г. при использовании смесовых цементов и геополимеров оценивается величиной от 200 до 400 млн. т. Глобальные перспективы технологий смесовых цементов и геополимеров 22 Смесовый цемент 2003-2015 2015-2030 2030-2050 Технологическая стадия Коммерческая Коммерческая Коммерческая Размер инвестиций (долл./т) 0-10 0-10 0-10 Снижение выбросов CO2 (%) <35% 35-65% 35-65% Снижение выбросов CO2 (млрд. т/год) 0 – 0,15 0,05 – 0,2 0,2 – 0,4 Меньшая часть, от трети до половины выбросов СО2 – энергозатраты на измельчение сырья и сушку продукции, которые сильно зависят от технологии. В мире используются 4 основные технологии. Наиболее широко используемым процессом изготовления клинкера является энергоэффективный сухой способ, который 22 «Перспективы энергетических технологий. В поддержку Плана действий «Группы восьми». Сценарии и стратегии до 2050 г.» ОЭСР/МЭА, перевод на русский язык WWF России. – М.: 2007. – 586 с. http://www.wwf.ru/resources/publ/book/279/ 21 постепенно замещает мокрый способ. В последние несколько десятилетий в качестве меры по сбережению энергии применяется также технология предварительного прокаливания, своего рода «полусухой» метод. Одним из способов повышения энергоэффективности барабанных печей для сушки и обжига является увеличение числа подогревателей. Так, увеличение числа циклонных подогревателей с 4 до 6 приводит к снижению потребления топлива барабанной печью примерно на 10%. Технологии, используемые в производстве цемента в развивающихся странах (особенно в Китае), отличаются от используемых в развитых странах. В то время как в Китае в большей степени применяются небольшие вертикальные печи для обжига и сушки (килны), в развитых странах чаще всего встречаются большие барабанные печи. Большие печи намного более энергоэффективны. Наилучшие технологии производства клинкера на 30-40% более энергоэффективны, чем устаревшие. Современные сухие барабанные клинкерные печи характеризуются достаточно высокими показателями экономии топлива, потребляя около 3 ГДж на тонну клинкера. Термодинамический минимум, необходимый для поддержания эндотермической реакции, примерно равен 1,8 ГДж на тонну (около 60 кг условного топлива на тонну продукции). В течение нескольких лет проводились исследования, направленные на замену существующей барабанной печи альтернативной конструкцией на основе технологии кипящего слоя. Такая пилотная установка мощностью 20 т в сутки успешно работает в Японии. Использование подобной технологии позволяет небольшим заводам повысить эффективность, однако в случае больших заводов рост эффективности либо незначителен, либо вообще отсутствует. Как результат, данная технология пока не нашла коммерческого применения. Прекрасные техникоэкономические характеристики барабанных печей позволяют с большой долей уверенности предполагать, что именно они станут основной технологией в следующие десятилетия. Тем не менее, задача совершенствования технологий существует, и их внедрение может привести к снижению выбросов CO2 на 200-400 млн. т к 2050 г. Глобальные перспективы улучшения печей - килнов Улучшение характеристик печи 2003-2015 2015-2030 2030-2050 Технологическая стадия Коммерческая Коммерческая Коммерческая Размер инвестиций (долл./т) 50-80 40-60 30-50 Снижение выбросов CO2 (%) 10-15% 10-15% 10-25% Снижение выбросов CO2 (млрд. т/год) 0,01-0,02 0,1-0,2 0,2-0,4 Дополнительным фактором является состав используемого топлива. Замещение части ископаемого топлива отходами или биотопливом уже достаточно широко применяется в Европе. Печи для обжига и сушки цемента хорошо подходят для сжигания отходов из-за высокотемпературного режима, а также, поскольку клинкер и известняковое сырье действуют как газоочистительные реагенты. Изношенные шины, древесина, пластмасса, химикаты и другие виды отходов в больших количествах сжигаются вместе в печах для обжига и сушки цемента. В Бельгии, Франции, Германии, Нидерландах и Швейцарии за счет замещения топлива получают в среднем от 35 до 70% и более всей используемой энергии. На некоторых заводах за счет отходов достигнут даже 100%ный уровень замещения. Тем не менее, очень высокий уровень замещения возможен лишь при наличии систем предварительной обработки и контроля. Например, бытовые твердые отходы необходимо предварительно обработать для получения гомогенных показателей теплотворной способности и характеристик сырья. Цементная промышленность США ежегодно сжигает 53 млн. изношенных шин (387 тыс. т), что составляет 41% от общего числа сжигаемых шин; при этом высвобождается около 15 ПДж энергии (около 500 тыс. т у.т.). Однако, около 50 млн. шин по-прежнему закапывается. Еще одним потенциальным источником энергии являются битумные 22 дорожные покрытия. Ежегодно, вместо того чтобы сжигаться в цементных печах, это сырье закапывается в отвалы. Общее количество эквивалентно примерно 100ПДж (3,3 млн. т у.т.). Хотя указанные альтернативные топливные материалы используются довольно широко, последствия их применения противоречивы, поскольку цементные печи не так строго контролируются с точки зрения выбросов, как мусоросжигательные установки. По данным МЭА, в 2003 г. цементная промышленность стран ОЭСР потребила 66 ПДж (2,25 млн. т у.т.) энергии сжигаемых возобновляемых ресурсов и отходов, половину которых составляли промышленные отходы и половину – древесные отходы. В целом по всему миру для производства цемента было использовано 112 ПДж (3,8 млн. т у.т.) энергии биомассы и 34 ПДж (1,15 млн. т у.т.) энергии отходов. Альтернативные виды топлива мало используются за пределами ОЭСР. С технической точки зрения, применение альтернативного топлива можно повысить до 1-2 ЭДж (примерно 30-60 млн. т у.т.), хотя уровень применения в разных регионах мира будет разным – в зависимости от наличия тех или иных топливных ресурсов. В целом процесс снижения выбросов в отрасли можно разделить на 2 стадии. 1) Повсеместный переход на современную «сухую» технологию. 2) Использование отходов в качестве топлива и снижение содержания клинкера в цементе позволит существенно экономить энергию и снизить выбросы СО2. Суммарный технический потенциал новых технологий оценивается в среднем в 30% – от 20 до 50% снижения выбросов СО2 в различных регионах мира. Более подробное исследование возможностей внедрения различных цементных технологий в разных странах и мире в целом было выполнено МЭА в докладе 2008. Потенциал снижения выбросов СО2 при производстве цемента (от уровня и при объемах производства 2005 г.) 23 Снижение выбросов в удельных единицах Снижение выбросов млн. т СО2/год т СО2/т цемента экономия ископаемого топлива другие заменители клинкера экономия электричества использование альтернативного топлива Снижение выбросов в удельных единицах замена клинкера доменным шлаком В целом в мире потенциал снижения выбросов оценивается как 450 млн. т СО 2/год, где ведущая роль принадлежит Китаю – около 250 млн. т СО2/год. На долю России 23 IEA, Worldwide Trends in Energy Use and Efficiency. Key Insights from IEA Indicator Analysis. In support of the G8 Plan of Action. 2008. 94 pp. www.iea.org 23 приходится порядка 20-25 млн. т СО2/год (порядка 1% наших нынешних выбросов парниковых газов или до 1,5% от выбросов СО2 от сжигания ископаемого топлива). Примерно такой же потенциал в абсолютных единицах имеют США и Индия, а также развитые европейские страны (вместе взятые). С другой стороны, в удельных единицах потенциала снижения выбросов на единицу продукции положение России совершенно уникально. Потенциал России 0,39 тСО2/т цемента, что в 2 раза выше, чем в мире в целом. Следующие вслед за Россией Канада, США, Китай, Корея и Бразилия имеют потенциалы равные 0,25 – 0,19 тСО2/т. Япония может сэкономить только 0,06 тСО2/т, а развитые европейские страны 0,09 тСО2/т. Возможности России в основном делятся на 2 основные части: больше всего даст переход на «сухую» технологию и связанная с этим экономия топлива – 10 млн. т СО2/год. Экономия электричества может добавить еще 1,5 млн. т СО2/год. Вторая большая часть – замена клинкера доменным шлаком и выпуск современных «смесовых» сортов цемента – 8,5 млн. т СО2/год. Использование альтернативного топлива, в частности, отходов (отработанных шин и битумных покрытий, древесных отходов и т.п.) может снизить выбросы на 3 млн. т СО2/год. 24 А.2 Черная металлургия В 2007 г. производство стали в мире превысило 1250 млн. т. Выбросы СО2 могут быть оценены как на основании общего энергопотребления отрасли равного 23ЭДж (или примерно 800 млн. т у.т.). Это дает выброс СО2 порядка 1,5 - 2 млрд. т или 3-4% от глобальных выбросов всех парниковых газов от всех антропогенных источников, включая сведение лесов и потери почвенного углерода. Тем самым, средний удельный выброс равен примерно 1,2 - 1,7 тСО2/т стали. Более точный расчет сделать очень сложно, так как в разных случаях в выбросы включаются, или не включаются такие этапы производства как добыча и обогащение руды, агломерация и производство кокса. Оценки возможного внедрения лучших технологий в мире в целом показывают, что можно снизить энергопотребление примерно на 20% и выбросы на 340 млн. т СО2. Китай обладает наибольшим потенциалом в абсолютных единицах, однако, это во многом результат больших объемов производства в этой стране. Удельное снижение выбросов может быть больше всего на Украине - 0,70 тСО2/т. Затем идут Индия, Бразилия и Китай. Потенциал России 0,35 тСО2/т или в 2 раза ниже, чем у Украины. Потенциал в развитых странах Европы и в США примерно одинаков и 2 раза ниже, чем у России, а в Южной Корее и Японии в 4-5 раз ниже, чем у России. Потенциал снижения выбросов СО2 при производстве стали (от уровня и при объемах производства 2005 г.)24 Снижение выбросов в удельных единицах Снижение выбросов млн. т СО2/год т СО2/т стали Сухое охлаждение кокса Утилизация газов на кислородных конверторах Более эффективное производство энергии из доменного газа Утилизация доменного газа Переход с мартеновских печей на кислородные конверторы Технологии производства стального проката Модернизация кислородных конверторов Снижение выбросов в удельных единицах В абсолютных цифрах возможности России оцениваются в 30 млн. т СО2 в год, что составляет около 1,5% всех выбросов парниковых газов в нашей стране. Более 15 млн. т СО2/г снижения выбросов связано с утилизацией доменного газа. Модернизация доменного производства и повышение эффективности управления доменным процессом может дать 6 млн. т СО2/г. Такой же эффект даст переход с мартеновского производства на кислородно-конверторные печи. 24 IEA, Worldwide Trends in Energy Use and Efficiency. Key Insights from IEA Indicator Analysis. In support of the G8 Plan of Action. 2008. 94 pp. www.iea.org 25 По энергоэффективности лучше всего электродуговая плавка (EAF) из металлолома или же из железа прямого восстановления. Тогда расход энергии может быть в 3 раза меньше, чем при наиболее распространенном использовании кислородных конверторов и чугуна из рудного сырья. Процессы выплавки стали по схеме «доменная печь – кислородно-конверторная печь» (BF-BOF) и схеме «железо прямого восстановления – электродуговая печь» (DRI-EAF) являются более энергоемкими, чем переработка металлолома, так как восстановление железной руды требует около 6,6 ГДж химической энергии на тонну железа (при использовании красного железняка – самой богатой руды с точки зрения выхода конечной продукции) и эта энергия не нужна при переработке стального металлолома. Однако переработка металлолома ограничена его наличием, которое определяется масштабами потребления стали в прошлом и скоростью возвращения металла в оборот. Количество стали, которое «запасено» в зданиях, оборудовании, автомобилях и других товарах, больше среднегодового производства стали в десять раз, и объем «запасенного» металла постоянно увеличивается. Поэтому переработка металлолома может покрывать только часть общего производства стали. Также при производстве стали важно наличие руды пригодной для получения недорогого железа прямого восстановления. В целом, в отрасли сформировалось понимание важности снижения энергетических потерь при коксовании и при агломерации руды, поэтому были предприняты усилия по развитию альтернативных производственных процессов, которые исключили бы энергозатратные фазы производства. К новым технологиям относятся: Инжекция угольной пыли в доменную печь в качестве заменителя кокса. Новая конфигурация печей, позволяющая использовать уголь вместо кокса (процесс COREX). Новая конфигурация печей, позволяющая использовать угольную и рудную мелочь (FINEX и циклонный конвертер). Фактическое потребление энергии и практически достижимый минимум в основных процессах выплавки чугуна и стали Фактическое потребление Фактические выбросы (ГДж/т) Практически достижимый минимум энергопотребления (ГДж/т) Потенциал снижения (т/т) Практически достижимый минимум выбросов СО2 (т/т) Жидкий передельный чугун (5% С) 13 - 14 10,4 1,45 – 1,56 1,16 20-26 Жидкая сталь (процесс EAF) 2,1 – 2,4 1,6 0,36 – 0,42 0,28 24 - 33 Полосовое железо горячей прокатки 2,0 – 2,4 0,9 0,11 – 0,13 0,05 55 - 62 Полосовое железо холодной прокатки 1,0 – 1,4 0,02 0,17 – 0,24 0 98 Продукт/процесс (%) Потребление угля и кокса в доменных печах в разных странах сильно различается, оно зависит от размера печи и от доли инжектируемой угольной пыли. Даже в пределах одной категории доменных печей существуют значительные различия в энергоэффективности, в зависимости от качества руды и производительности печи. Для доменных мини-печей увеличение содержания железа в руде от 50% до 55% 26 снижает потребление топлива с 750 до 600 кг на тонну горячего металла (Tonne Hot Metal – THM), то есть на 20%. Увеличение ежедневной производительности доменной печи с 1 до 1,5 т/м3 снижает расход топлива с 750 до 600 кг/THM. Качество железной руды и угля также влияет на энергопотребление. При достаточно строгом сопоставлении, различия в качестве могут привести к изменению энергоэффективности до 20% величины. Инжекция угольной пыли является достаточно широко применяемой технологией. Она является финансово привлекательной, так как позволяет заменить кокс. Она приводит также к значительной экономии энергии, так как одна единица энергии кокса заменяется одной единицей энергии угля. На опыте было показано, что уголь может заменить половину кокса в доменных печах. Полагая, что уголь и кокс имеют одинаковую внутреннюю энергию, что половина кокса заменяется углем и что энергия, использующаяся при производстве кокса, равна 8 ГДж на тонну кокса, можно получить экономию за счет инжекции угля до 1 ЭДж в год, а снижение выбросов СО2 в размере 100 млн. т/год. Перспективы внедрения технологии инжекции угля Инжекция угля 2003-2015 2015-2030 2030-2050 Коммерческая Коммерческая Коммерческая Инвестиции (долл./т) 50-55 50 50 Экономия энергии (%) 5 7 10 0 – 0,05 0,05 – 0,1 0,1 – 0,2 Стадия технологии Снижение выбросов СО2 (млрд. т/год) Для замены кокса и угля в доменных печах могут также использоваться пластиковые отходы. Технология была разработана и применена в Германии и Японии. Пластиковые отходы могут также добавляться в коксовальную печь; эта технология впервые внедрена в Японии. В целом на нужды японской черной металлургии идет около 0,4 млн. т пластиковых отходов в год, что примерно соответствует 20 ПДж в год (примерно 0,7 млн. т у.т.). Применению пластиковых отходов в качестве топлива в металлургии противостоит целый ряд довольно серьезных препятствий. Есть необходимость контролировать содержание поливинилхлорида, так как законодательство некоторых стран, жестко регулирует использование отходов в качестве топлива. Есть необходимость получения разрешительной документации от экологов на использование отходов в качестве топлива. Нужны инвестиции, необходимые для реконструкции системы подачи топлива в доменной печи. Перспективы внедрения технологии применения пластиковых отходов Ввод пластиковых отходов 2003-2015 2015-2030 2030-2050 Демонстрационная Коммерческая Коммерческая Инвестиции (долл./т) 60-70 60 55 Экономия энергии (%) 50 75 90 0 – 0,02 0 – 0,03 0,03 – 0,1 Стадия технологии Снижение выбросов СО2 (млрд. т/год) Снижение выбросов СО2 от использования пластиковых отходов зависит от локализации выбросов, а экономия энергии – от энергоемкости пластика. Сжигание пластиковых отходов сокращает выбросы СО2, заменяя выбросы от ископаемого топлива, хотя углекислый газ все равно попадает в атмосферу – в большинстве случаев, в частности, в Японии отходы просто сжигаются на мусорных заводах. При 27 использовании пластиковых отходов в доменных печах происходит экономия энергии в отличие от привычного использования по схеме вывоз – сжигание. Возможности технологии ограничены доступностью пластиковых отходов и «претензиями» на иное их использование – переработку и сжигание. Другие виды энергоносителей, такие как древесный уголь, водород и электричество, также могут быть использованы в качестве заменяющего топлива. Это может привести к значительным снижениям выбросов при условии, что сами эти энергоносители получены в процессах, не создающих выбросов СО2. Тем не менее, стоимость подобных мер по снижению уровня загрязнения будет в большинстве случаев превышать 50 долл. за тонну СО2. Возможности по снижению выбросов CO2 также включают в себя внедрение систем регенерации остаточного газа и тепла, сухое тушение кокса, применение турбин высокого давления для подачи воздуха в доменные печи, регенерацию газа от печей BOF, регенерацию остаточного тепла для обжигательных заводов, печей BOF и сушильных камер. В некоторых странах эти технологии широко применяются, однако в других – практически отсутствуют. Общий потенциал снижения выбросов CO2 от этих мер оценивается в 100 млн. т/год для всего мира в целом. Прокатка и чистовая обработка нерафинированной стали требуют дополнительного расхода энергии. Чем тоньше должен быть стальной продукт на выходе, тем больше энергии требуется для прокатки. Дополнительная энергия требуется также в некоторых приложениях для удаления примесей и снижения содержания углерода. В то время как нерафинированная сталь стоит около 150 долл./т, обработанная сталь может стоить 300-700 долл./т. Тенденция роста спроса на более сложные продукты приводит к увеличению энергопотребления на тонну, но снижает энергопотребление на единицу добавленной стоимости. Для России можно составить длинный список технологических возможностей по повышению энергоэффективности черной металлургии и снижению выбросов СО2. Повышение эффективности процессов добычи и обогащения железной руды Повышение эффективности процессов агломерации и производства окатышей Повышение эффективности систем управления работой доменных печей Утилизация доменного газа и контроль уровня влажности угля Сухое тушение кокса Использование технологии пылеугольного вдувания топлива в доменных печах, позволяющее заменить кокс углем и таким образом избежать необходимости производства кокса. Контроль уровней кислорода и работы регулируемых электроприводов Энергоэффективный предварительный нагрев сталеразливочных ковшей Модернизация электродуговых печей Непрерывное литье Литье тонких полос и получение профиля, близкого к заданному Внедрение устройств контроля работы станов для горячей прокатки; рекуперативные горелки; программирование процесса нагрева; Теплоизоляция печей для горячей прокатки Энергоэффективные двигатели для горячей прокатки Утилизация вторичной теплоты (охлаждение воды) Снижение потребления пара при холодной прокатке 28 В целом этапы производства стали и возможности России энергоэффективности приведены ниже в сводной таблице25. Этап производства, технология Средний показатель энергоемкости в России ГДж/т Зарубежные показатели по повышению Меры ГДж/т Добыча и обогащение руды Агломерация Производство окатышей 0,34 0,289 1,83 1,28 1,49 0,7 Производство кокса (без учета нагрева коксовых печей) Производство чугуна 1,39 0,92 16,9 11,2 Электродуговые печи Мартеновские печи Производство стального проката 3,2 1,6 5 4 0,38 0,4 для холоднока таной стали; 0,91,6 для горячеката ной стали Увеличение масштабов утилизации вторичной теплоты на предприятии, сокращение утечек сжатого воздуха, повышение эффективности технологического контроля и использование отходов в качестве топлива в агломерационных цехах Технологии вдувания пылеугольного топлива в доменных печах Газовые утилизационные бескомпрессорные турбины, утилизация доменного газа, автоматизация печей с горячим дутьем и повышение эффективности управления доменным процессом Предварительный нагрев вторичного металла и увеличение использования кислорода Переход на кислородно-конвертерные печи Переход на непрерывное литье с получением профиля, близкого к заданному, и тонких полос, что избавляет от необходимости нагревать и охлаждать заготовки и сокращает циклы прокатки Энергоэффективности в России, скрытый резерв. 2008. Всемирный банк, Международная финансовая корпорация в сотрудничестве в Центром энергоэффективности (ЦЭНЭФ), стр. 52. 25 29 А.3 Угольная энергетика Как указывалось ранее, возможности энергетики в целом, и угольной энергетики в частности, как отрасли для принятия секторальных обязательств по снижению выбросов СО2 пока еще изучены гораздо слабее, чем возможности других отраслей, например, производства цемента и черной металлургии. Поэтому в данном приложении приводятся только технологические возможности снижения выбросов без анализа возможностей России и положения нашей страны с точки зрения участия в международных отраслевых обязательствах и торговле разрешениями на выбросы парниковых газов. Этому сложному вопросу должны быть посвящены специальные исследования. Также специально должны быть рассмотрены возможности, преимущества и проблемы введения российской национальной системы рыночного регулирования повышения энергоэффективности угольной энергетики с соответствующим введением внутренней системы торговли разрешениями на выбросы СО2 или без таковой. Говоря в целом об энергетике на ископаемом топливе, снижение выбросов CO2 достигается с помощью повышения КПД преобразования, совместного сжигания угля с биомассой, добавления синтетического биогаза к природному газу, а также путем перехода с угля на природный газ. Выбор стратегии снижения выбросов зависит от существующих генерирующих мощностей, стоимости других видов топлива и альтернативных технологий. Текущее соотношение природного газа и угля в производстве электроэнергии в разных странах и регионах варьируется в зависимости от доступности ресурсов и внутренних цен на топливо. КПД угольных станций Ниже все расчеты КПД основаны на низшей теплотворной способности топлива (LHV – Lower Heating Value). Разница между низшей и высшей теплотворной способностью (HHV – Higher Heating Value) равна количеству тепла, затрачиваемого в процессе горения топлива на образование водяного пара. Статистика европейских стран и МЭА ведется на основе LHV, тогда как в американской статистике используется HHV. Разница составляет примерно 5% в случае угля и 10% в случае природного газа, что означает снижение КПД примерно на 2% при использовании HHV вместо LHV для угольной электростанции и на 5% для газовой электростанции комбинированного цикла. В 2003 г. КПД электростанций на каменном угле варьировался от 33% в Китае до 42% в Японии. Китай является крупнейшим мировым потребителем угля, и если бы китайские станции обладали бы тем же средним КПД, что и японские, спрос на уголь в Китае упал бы на 21%. В США средний КПД электростанций на каменном угле практически не менялся за последние 30 лет, тогда как КПД станций в Западной Европе и Китае вырос примерно на 6%. Это различие объясняется особенностями инвестиционной политики и выбором технологий. Угольные электростанции в США обычно имеют более низкий КПД, чем европейские или японские. Цены на уголь в США ниже, соответственно для инвестиций в более эффективные технологии нет достаточных экономических стимулов. КПД большинства действующих угольных электростанций существенно ниже того, который может быть реально обеспечен на современном этапе, то есть имеется определенный потенциал повышения эффективности применяемых в настоящее время технологий. Рост эффективности может быть достигнут как путем совершенствования действующих станций, так и за счет внедрения новых технологий. Стоимость модернизации или замены зависит от КПД и срока службы существующих мощностей. Чем меньше срок службы станции, тем дешевле обойдется ее модернизация. 30 КПД электростанций зависит также от качества топлива, особенно угля, существующих стандартов охраны окружающей среды и режима эксплуатации. При прочих равных условиях, электростанции, использующие в качестве топлива высокозольный, высоковлажный уголь, обладают более низким КПД, чем станции, где применяется уголь с малым содержанием золы и низкой влажностью. Это является основной причиной низкого КПД угольных электростанций в Индии. Очистка топочного газа требует расхода энергии и тем самым приводит к снижению КПД. Эксплуатация станций с мощностью ниже номинальной (что является обычной практикой в энергосистемах, работающих в условиях рыночной экономики) значительно снижает их КПД. В мире две трети всех угольных станций имеют срок службы более 20 лет, их средний КПД нетто равен 29% или ниже, а объем годовых выбросов CO2 составляет не менее 3,9 млрд. т. При замене всех этих на станции с КПД, равным 45%, объем выбросов CO2 снизился бы на 36%, т.е. на 1,4 млрд. т/год (или примерно на 60% всех нынешних выбросов парниковых газов в России, учитывая и потери почвенного углерода и эмиссию/поглощение лесами). Срок службы угольных станций Срок службы действующих угольных электростанций значительно влияет на возможности снижения объема выбросов CO2. К главным факторам, от которых зависит срок службы подобных станций, относятся: частота отключений, качество мониторинга работы станции, возможность их реконструкции, экологические стандарты, либерализация рынка электроэнергии. Частота отключений для угольных станций обычно составляет 5% для станций, срок службы которых равен 10-20 годам. Если станция не модернизируется, эта частота возрастает до 20% при достижении 40летнего срока службы. Это означает, что возможен выбор между низким КПД и отказами станций с большим сроком службы, с одной стороны, и инвестициями в новые станции, с другой. Мониторинг работы станций улучшился, что позволило улучшить регулирование технологического режима и увеличить срок службы. В США модернизация действующих угольных станций значительно повысила срок их службы, а в некоторых случаях даже привела к заметному росту КПД. Китай планирует провести модернизацию путем внедрения паровых котлов с циркулирующим кипящим слоем и перехода к сверхкритическим параметрам пара на пылеугольных котлах. На срок службы электростанций влияет также природоохранное законодательство. Меры, направленные на снижение выбросов загрязняющих веществ и совместное сжигание разных видов топлива, требуют тщательной экономической оценки, особенно в случае наиболее старых станций, где изменение условий эксплуатации может отрицательно повлиять на срок службы котла. Либерализация рынка электроэнергии привела к увеличению количества пусков и остановов по сравнению с проектной документацией, что также значительно сократило срок службы котлов. Проекты, направленные на увеличение срока службы станций, более актуальны для тех стран, где много станций с большим сроком службы. В Германии срок службы примерно трети основных фондов составляет менее 15 лет. С учетом срока службы от 40 до 60 лет, для них можно рекомендовать модернизацию. В Великобритании большинство действующих станций были пущены 30 лет назад. В 31 данном случае более уместно продление срока службы. Новые станции в странах Европы обычно оборудованы средствами для очистки сточных вод от соединений серы и контроля за выбросами NOX, так что на данном этапе модернизация для них неактуальна. Строительство угольных электростанций в США достигло своего пика около 1970 г. С учетом срока службы в 40-60 лет, многие из них подлежат замене в период 20102030 гг. Тем самым модернизация, скорее всего, не является оптимальным вариантом, однако она может быть оправдана для более крупных установок с более высокой температурой пара. В Японии и Китае основная часть угольных электростанций была пущена менее 15 лет назад, что делает модернизацию более целесообразной. Средний срок службы станций в Индии составляет 20 лет, что также позволяет осуществлять модернизацию. Обзор технологий выработки энергии и тепла На пылеугольные станции (PCC) приходится примерно 97% мировых мощностей всех угольных электростанций. В отрасли прилагались большие усилия по повышению их КПД, так как это нужно для сохранения конкурентоспособности и обеспечения более высоких экологических стандартов. Станции PCC паросилового цикла с докритическими параметрами пара (давлением около 180 бар и температурой пара перед турбиной 540°C), с мощностью котла до 1000 МВт коммерчески доступны и применяются по всему миру26. Более старые из этих станций, менее мощные, использующие низкокачественный уголь, могут иметь КПД ниже 30%. Средний КПД нетто (с учетом собственных нужд) более крупных станций, работающих на угле более высокого качества, составляет 35-36%. КПД новых установок с обычным оборудованием для защиты окружающей среды достигает примерно 39%. Многие страны перешли на промышленную эксплуатацию новых угольных станций паросилового цикла с более высокими, сверхкритическими параметрами пара – давлением 240-260 бар, температурой пара перед турбиной 570°C (станции с суперсверхкритическими параметрами работают при сверхкритическом давлении и температуре пара от 580°C и выше). Первые установки с сверхкритическими параметрами, которые стали внедряться в Европе и США в 1970-е годы, не обладали достаточной эксплуатационной гибкостью и надежностью. Надо было решить многие проблемы эксплуатационного характера, и эти трудности были преодолены. В Европе и Японии такие станции функционируют надежно и экономно с КПД (тепл.) нетто в диапазоне 42-45%, а в некоторых случаях и выше. Станции комбинированного цикла с внутрицикловой газификацией (IGCC) представляют собой фундаментально новую угольную технологию, в настоящее время коммерчески доступную. Тем не менее сейчас работает лишь небольшое число электростанций IGCC, построенных в демонстрационных целях на государственные средства. Их максимальный КПД (эл.) составляет 42%. Ожидается, что в ближайшие десять лет КПД новых углесжигающих станций паросилового цикла и IGCC-станций превысит 50%. PCC-технология не всегда подходит для угля с высоким содержанием золы и серы. Более эффективно в этом случае сжигание в кипящем слое (FBC) при атмосферном давлении. Существуют два основных варианта данной технологии: сжигание в пузырьковом кипящем слое (BFBC – bubbling FBC) и в циркулирующем кипящем слое (CFBC – circulating FBC), причем последний вариант используется в энергетике более Паросиловой цикл классифицируется по параметрам пара как докритический, сверхкритический и суперсверхкритический. 26 32 широко. КПД производства электроэнергии на крупных CFBC установках мощностью 200-300 МВтэл обычно сопоставим с КПД PCC станций, поскольку на тех и других используются сходные паротурбинные циклы. Ожидается, что во многих странах будет расти доля бурого угля (лигнита) для производства электроэнергии. Лигнит отличается от каменного угля более высоким содержанием воды, более низкой теплотворной способностью и иными требованиями к котельному агрегату. Выбор оптимальной технологии для них также может отличаться, поскольку он зависит от доступности и цены топлива. Усовершенствованные паросиловые циклы: пылеугольные станции сверхкритическими (SC) и суперсверхкритическими (USC) параметрами пара с Станции на SC работают при температуре пара 540°C и выше, а на USC – при температуре 580°C и выше. Технология паросилового цикла с SC параметрами пара используется в странах-членах МЭА уже несколько десятилетий. В настоящее время она также применяется в развивающихся странах. В Китае совокупная мощность установок на сверхкритические параметры пара, заказанных за последние два года, превысила 60 ГВт. В Японии функционируют пять станций на USC параметры пара с температурой пара 593°C. В Дании и Германии также действуют станции на USC параметры. Установки на USC параметры, работающие при температуре 700°C и выше, пока находятся на стадиях НИОКР и демонстрации. Капитальные затраты на станции с USC параметрами пара могут быть на 12-15% выше, чем при докритических параметрах, но при этом такая станция остается конкурентоспособной, так как общий уровень издержек на ней ниже на 13-16% благодаря экономии топлива и уменьшению объемов отработанных газов. Стоимость котла и паровой турбины для станции с USC параметрами может быть на 40-50% выше. В ближайшем будущем более высокие капитальные затраты будут уравновешены экономией топлива, что превратит данный вид станций в наиболее экономичный вариант в данной категории энергоустановок. Проводимые в США исследования в области угольных электростанций на SC параметры пара показали сравнительно низкую степень затрат на освоение – 5% капитальных затрат. Ожидается, что технология паросилового цикла c USC параметрами станет коммерческой к 2010 г. Как правило, переход со SC на USC параметры пара повышает КПД еще на 4%. В целом, к 2020 г. КПД установок с USC параметрами пара может достигнуть 50-55%. Проблемы на пути совершенствования паросиловых циклов с SC и USC параметрами пара связаны с материалами и регулированием. Ожидается, что благодаря разработке новых сталей для водяных и паровых труб и высоколегированных сталей, позволяющих свести к минимуму коррозию, в течение нескольких ближайших лет произойдет резкое увеличение количества таких станций. Той же цели послужит внедрение нового оборудования и более гибких методов регулирования развития угольной энергетики. Сжигание в кипящем слое при докритических и сверхкритических параметрах пара При сжигании в кипящем слое (FBC) процесс происходит в камере сгорания, где сжигаемый уголь, зола и иногда инертные материалы поддерживаются во взвешенном состоянии восходящим потоком предварительно нагретого воздуха. Большая часть двуокиси серы (SO2), которая образуется в результате окисления содержащейся в угле серы, связывается сорбентом (известняком или доломитом), также подаваемым в камеру сгорания. Получающиеся при этом твердые отходы состоят из сульфатированного сорбента и золы. Они могут использоваться в сельском хозяйстве 33 и строительстве; в настоящее время их применяют для рекультивации почв. При температуре кипящего слоя в 760-870°C смешивание угля и сорбента стимулирует как горение, так и улавливание серы. Температура кипящего слоя значительно ниже, чем в топках пылеугольных котлов. Тепло используется для выработки пара в паросиловом цикле, таком же, как в пылеугольных котлах. Технология FBC реализуется в двух вариантах – сжигание в пузырьковом (BFB) и циркулирующем кипящем слое (CFB). В первом варианте используется плотный слой и низкая скорость ожижения, благодаря чему уменьшается эрозия поверхности теплообменников, находящихся в кипящем слое. В варианте CFB скорость ожижения больше, в результате чего происходит унос смеси из камеры сгорания. Твердые фракции отделяются от дымовых газов в горячем циклоне и возвращаются в кипящий слой. Другой перспективный вариант CFB, особенно эффективный в целях улавливания CO2, связан с заменой воздуха кислородом. В этом варианте твердые фракции охлаждаются перед возвращением в кипящий слой, в результате улучшается регулирование температуры в камере сгорания, может быть значительно уменьшена рециркуляции топочных газов, что, в свою очередь, приводит к снижению капитальных и эксплуатационных затрат. Сейчас по всему миру используются сотни установок CFBC при атмосферном давлении, причем мощность некоторых из них составляет 250-300 МВтэл. Технология кипящего слоя особенно подходит для сжигания низкокачественных углей, и большинство действующих CFBC-установок работают на таких топливах. Разные производители предлагают несколько различных схем установок с кипящим слоем; в некоторых из них используются выносные теплообменники. КПД крупных CFBC-установок находится примерно на том же уровне, что и у пылеугольных (PCC) станций, при сопоставимой мощности и одинаковом топливе. Переход на цикл с SC параметрами пара является логичным шагом для самых крупных CFBC-установок. В Лагише, Польша, строится установка с SC параметрами пара мощностью 460 МВтэл. Пуск ее в эксплуатацию запланирован на начало 2009 г. Ожидается, что КПД (тепл.) данной установки составит 43%. Разрабатываются проекты еще более крупных установок CFBC с SC параметрами пара мощностью 600 МВт. К преимуществам FBC-систем относятся возможность использования альтернативного топлива, хорошие показатели эмиссии, а также возможность повышать мощность с нескольких МВтэл до более 500 МВтэл; существенно также, что стоимость котельного цеха сохраняется на том же уровне, что и в пылеугольных котлах и котлах со слоевыми топками. Широкое внедрение технологии FBC в ближайшем будущем представляется реально осуществимым, поскольку применяемые для ее реализации методы, включая производство кислорода и удаление CO2 из дымовых газов, уже сейчас коммерчески доступны. В США на средства Департамента энергетики проводятся исследования CFBC-систем с использованием кислорода. Подобный вариант позволит уменьшить размеры станции и облегчит улавливание CO2. Для коммерциализации этой технологии требуется значительный объем НИОКР. Сжигание в кипящем слое может осуществляться при повышенном давлении. При этом уходящие из камеры сгорания газы направляются в турбину при умеренной температуре (примерно 850°C), а дополнительная энергия получается за счет расширения газов. В цикле производится также регенерация тепла уходящих газов. Схема комбинированного парогазового цикла может обеспечить КПД до 44%; она была реализована в демонстрационном варианте на нескольких установках. Тем не менее, в настоящее время сжигание в кипящем слое под давлением (Pressured Fluidised-Bed Combustion – PFBC) практически не применяется. Первые демонстрационные 34 установки PFBC имели мощность примерно 80 МВт; в Карите и Осаке, Япония, работают две более крупные установки. Первая из них использует пар с SC параметрами. В настоящее время в некоторых странах, включая Японию, разрабатываются циклы PFBC второго поколения, представляющие собой гибридные системы, включающие высокотемпературные турбины с дожиганием угля в потоке газа, отводимого из камеры сгорания. Эти системы сочетают в себе характеристики PFBC и IGCC систем. Они пока не достигли демонстрационной стадии. Нужны дальнейшие работы по изучению сжигания топлива с заменой воздуха кислородом, по выяснению механизмов образования и карбонизации загрязнителей в условиях высокой концентрации CO2. Схемные решения, особенно для котлов со сверхкритическими параметрами пара, также представляют собой важное направление исследований. Кроме того, необходимо определить, до какой степени рентабельна замена одного топлива другим, а также решить проблемы, связанные с подачей кислорода, такие, например, как необходимость поддержания постоянного давления в питающем резервуаре для подачи жидкого O2. Комбинированный цикл с внутрицикловой газификацией Технология комбинированного цикла с внутрицикловой газификацией (IGCC) состоит из четырех основных стадий. 1) в результате реакции твердого топлива, например угля, с высокотемпературным паром и окислителем в восстановительной среде образуется топливный газ; 2) топливный газ из газификатора либо направляется непосредственно в систему очистки для удаления твердых частиц и сернистых и азотных соединений, либо охлаждается с образованием пара, а затем очищается традиционными методами; 3) очищенный топливный газ сжигается в камере сгорания газотурбогенератора для выработки электроэнергии; 4) остаточное тепло горячих уходящих газов из газовой турбины поступает в парогенератор-утилизатор; полученный пар используется для производства дополнительной электроэнергии в паротурбогенераторе. IGCC относятся к категории наиболее чистых и эффективных среди так называемых чистых угольных технологий. Технология газификации позволяет перерабатывать любое углеродсодержащее сырье, включая уголь, нефтяной кокс, топочный мазут, биомассу и твердые бытовые отходы. Примерно 75% действующих станций с IGCC используют нескольких видов сырья одновременно. Из-за высокой себестоимости и ограниченной доступности технология IGCC на угле пока не является конкурентоспособной. Однако в комбинации угля с тяжелыми остатками нефтепереработки она широко используется. Несколько демонстрационных станций с IGCC на угле функционирует в США и Европе, еще один строится в Японии. Блок мощностью 235 МВт находится в эксплуатации с 1993 г. в Буггенуме, Нидерланды, в настоящее время там проверяется возможность использования до 30% биомассы. КПД станции составляет примерно 42%. На блоке мощностью 335 МВт в Пуэртолано, Испания, в качестве топлива применяется смесь высокосернистого нефтяного кокса и высокозольного угля. Блок Уобэш Ривер в штате Индиана, США, мощностью 260 МВт работает на нефтяном коксе. Блок Полк Пауэр мощностью 250 МВт в окрестностях Тампы, штат Флорида, 35 работает на комбинации угля и нефтяного кокса. Блок IGCC в Делавэре мощностью 225 МВт в настоящее время использует мазут, но в 2008 г. ожидается пуск в эксплуатацию новой угольной станции. КПД американских блоков ниже, чем европейских, что обусловлено, главным образом, менее эффективной технологией газификации, применяемой в США. В Германии функционирует один блок мощностью 75 МВт на мазуте на станции SVZ Schwarze Pumpe. За последние годы было построено несколько промышленных станций IGCC на основе нефтяных остатков, в настоящее время ставших основным топливом для подобных станций. НИОКР ведутся в отношении газовых турбин, систем газификации и снабжения кислородом. Также проводятся исследования, направленные на снижение капитальных и эксплуатационных расходов и повышение КПД. Одновременно изучаются такие вопросы, как оптимизация систем, внедрение топливных элементов, шлакование в установках для газификации, определение характеристик угля, добавление присадок и повторное использование отходов производства. Наконец, рассматриваются возможности энерготехнологий, то есть когенерации электроэнергии и других продуктов, например, водорода или других видов транспорируемого топлива. Капитальные затраты IGCC-станций в настоящее время примерно на 20% выше, чем у PCC-станций. Компании General Electric совместно с Bechtel, а также Siemens вместе с ConocoPhillips готовятся в течение ближайшего года выпустить проектные схемы станций, у которых, как ожидается, КПД будет выше, а стоимость будет на уровне PCCстанций. Чтобы блоки IGCC второго поколения могли конкурировать с другими чистыми угольными технологиями, капитальные затраты у них должны составлять менее 1400 долл./кВт, а КПД нетто должен превышать 48%. Ожидается, что стоимость киловаттчаса электроэнергии у них будет ниже, чем у станций PFBC и станций с SC параметрами пара. Их конкурентоспособность по сравнению с NGCC зависит от изменений цен на природный газ. Развитие IGCC связано и с успехами комбинированной парогазовой технологии (Combined-Cycle Gas Turbine – CCGT). Демонстрационные станции IGCC, действующие в настоящее время, имеют КПД, равный 45%, но к 2020 г. ожидается выход на КПД примерно в 50%. Препятствием на пути широкого внедрения станций IGCC относятся нерешенные технические проблемы, низкая доступность, высокие капитальные затраты и конкуренция со стороны других чистых угольных технологий. Технические проблемы связаны с требованиями к мощности газификатора и его эксплуатации, с передачей тепла за газификатором, очисткой газа, составом газа и его сжиганием, очисткой сточных вод и степенью интеграции процессов. Поскольку газификаторы являются аппаратами высокого давления, их невозможно производить на месте, как бойлеры. Вес и размеры больших газификаторов затрудняют их перевозку. Однако эта проблема имеет принципиальное решение: для достижения необходимой мощности можно объединить последовательно несколько газификаторов и газовых турбин меньшего размера. В целом этапы параметры и возможности угольных технологий и их сопоставление с газовыми технологиями приведены ниже в сводной таблице 36 Перспективные технико-экономические показатели станций на ископаемом топливе (покрытие базовой нагрузки)27 КПД (эл.) нетто, 20152030 гг. (% по LHV) Капитальные Стоимость производства электроэнергии (долл./кВтч) затраты, 2015-2030 гг. 2015 2030 2050 (долл./кВт) Данные по угольным станциям PCC >50 1000-1150 0,041 0,035-0,04 0,035-0,04 CFBC >45 1000 0,035-0,04 0,035-0,04 0,035-0,04 IGCC >50 1250 0,04-0,05 0,035-0,04 0,035-0,04 Для сравнения – данные по газовым станциям NGCC >60 400-500 0,032-0,036 0,035-0,045 0,045-0,05 Топливные элементы28 >50 1250 0,15 0,10 0,05-0,08 Примечание: Использовалась учетная ставка 10%. Принято, что цена на природный газ составит 5 долл./ГДж29 в 2030 г., 6,5 долл./ГДж в 2050 г. и что для децентрализованных систем на топливных элементах она на 2 долл./ГДж выше. Цена на уголь принята равной 2 долл./ГДж в течение всего периода. Реальный диапазон должен быть шире в связи с региональными различиями в учетных ставках, капитальных затратах и ценах на топливо. 27 «Перспективы энергетических технологий. В поддержку Плана действий «Группы восьми». Сценарии и стратегии до 2050 г.» ОЭСР/МЭА, перевод на русский язык WWF России. – М.: 2007. – 586 с. http://www.wwf.ru/resources/publ/book/279/ 28 Топливные элементы вырабатывают электроэнергию в результате электрохимической реакции водорода или топлива, богатого водородом, например природного газа, с кислородом. Топливный элемент состоит из пары электродов – положительного анода и отрицательного катода, помещенных в электролит. Водород поступает к аноду, а кислород – к катоду. На катализаторе анода молекулярный водород диссоциирует, атомы водорода делятся на протоны и электроны. Электроны поступают во внешнюю цепь, образуя электрический ток, а протоны проходят через электролит к катоду, где снова соединяются с (внешними) электронами и кислородом, образуя воду и выделяя тепло. Анализ, проведенный МЭА, свидетельствует, что к 2050 г. топливные элементы могут составить 3% мировых генерирующих мощностей, т.е. примерно 180-300 ГВт 29 1 ГДж = 0,034 т у.т. = 29,7 куб. м газа. Цена 5 долл./ГДж соответствует примерно 170 долл. за 1000 куб м. Данные оценки основываются на расчетах 2005 года, когда такие цены были типичными. Вероятно их следует использовать, прежде всего, для сравнения относительных затрат (сравнения технологий), в то время как цены на топливо могут быть гораздо выше. 37