Декарбонизация: роль газа в энергетическом будущем MENA

По прогнозам, население Ближнего Востока и Северной Африки (БВСА) в обозримом будущем будет расти быстрее, чем в среднем по миру, — с 448 миллионов в 2018 году до более чем 719 миллионов в 2050 году. Некоторые страны региона, такие как Ирак, восстанавливаются после затяжных конфликтов, в то время как более зрелые экономики, такие как страны Совета сотрудничества стран Персидского залива (ССАГПЗ), диверсифицируют свою промышленную базу.

Стремясь к дальнейшему росту и развитию, правительства стран региона изучают возможности укрепления общественной инфраструктуры и пытаются сбалансировать растущую потребность в надежной электроэнергии с проблемами изменения климата и целями устойчивого развития. Таким образом, энергетический ландшафт региона MENA претерпевает грандиозные изменения, — сказал Джозеф Анис, президент и генеральный директор GE Gas Power на Ближнем Востоке, в Северной Африке и Южной Азии.

Газовая энергетика призвана сыграть важнейшую роль в сокращении выбросов и дополнить рост возобновляемых источников энергии высокоэффективной, гибкой, доступной и надежной базовой мощностью в ходе этих преобразований.

Эти тенденции обсуждались на недавнем вебинаре, организованном GE Gas Power, под названием Декарбонизация: Роль газа в нашем энергетическом будущем. Перед заинтересованными сторонами энергетического сектора выступили следующие докладчики: Абдуррахман Халиди, директор по технологиям GE Gas Power, MENA и Южная Азия; Гай Делеонардо, вице-президент по клиентским приложениям GE Gas Power; и Амит Кулкарни, вице-президент по управлению продуктами GE Gas Power. В ходе вебинара были рассмотрены три основные темы: изменение энергетического ландшафта, роль газа в декарбонизации энергетического сектора и технологические достижения, которые могут поддержать будущее с низким уровнем выбросов углерода.

Эволюционирующий энергетический ландшафт

GE и внешние аналитики прогнозируют, что по мере того, как возобновляемые источники энергии будут становиться все более доступными, они станут самым быстрорастущим сегментом в регионе MENA и в общем мировом энергобалансе. Например, в ОАЭ Энергетическая стратегия до 2050 года предусматривает, что в структуре энергопотребления 44 % будет приходиться на экологически чистую энергию, а в Кувейте поставлена задача к 2030 году обеспечивать 15 % пикового спроса на электроэнергию за счет возобновляемых источников энергии. Еще десять лет назад такие агрессивные цели в области альтернативной энергетики со стороны ведущих мировых производителей нефти и газа были бы практически немыслимы.

Понятно, что гибкая тепловая генерация будет продолжать играть важную, но меняющуюся роль, составляя до 60 процентов электроэнергии, производимой в мире до 2028 года. Самой значительной тенденцией в мировой генерации электроэнергии является прогнозируемое снижение использования угля, в то время как газ продолжает расти, ожидая, что к 2028 году на него будет приходиться более одной пятой от общего объема вырабатываемой электроэнергии.

РОЛЬ ГАЗА В ДЕКАРБОНИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СЕКТОРА

Существует три основных элемента устойчивой энергосистемы: стоимость, надежность и воздействие на окружающую среду. Ожидается, что газ будет играть важную роль в будущем энергобалансе, поскольку он может помочь в декарбонизации энергетического сектора по приемлемым ценам, обеспечивая доступ к бесперебойной и надежной электроэнергии.

Природный газ стал более доступным и недорогим, чем когда-либо прежде. Двадцать стран мира построили мощности по сжижению газа, а более 35 стран имеют мощности по регазификации. В настоящее время в мире насчитывается более 800 миллионов тонн в год (MTPA) мощностей по регазификации и более 390 MTPA мощностей по сжижению газа. Повышение эффективности и производительности технологий производства электроэнергии на газовом топливе дополняет рост доступности газа.

Например, газотурбинная технология HA компании GE в настоящее время имеет КПД комбинированного цикла (КЦ) более 64 % и приближается к 65 %, что раньше считалось практически невозможным. Размеры блоков газовых электростанций выросли с ~300 мегаватт (МВт), работающих на турбинах класса F, до почти 850 МВт и выше.

Финансовые последствия этих изменений были значительными: капитальные затраты (CAPEX) снизились с ~900 долларов за киловатт (кВт) в 2010 году до 400 долларов за кВт сегодня. Более высокий КПД также означает меньшее потребление топлива и меньшие выбросы на МВт произведенной электроэнергии.

Переход от производства электроэнергии на основе угля и нефти к использованию газа и возобновляемых источников энергии открывает четкий путь к декарбонизации без ущерба для надежности электроснабжения.

Возобновляемая энергия, как правило, прерывиста по своей природе, поскольку солнечный свет, дождь и скорость ветра меняются в течение дня, а также в разные сезоны. Хотя эту энергию можно накапливать, решения по хранению энергии в аккумуляторах остаются дорогими, что часто делает их экономически нецелесообразными, когда они требуются в больших масштабах. Хранение одного барреля нефтяного эквивалента (BOE) энергии с помощью аккумуляторных батарей обходится в ~200 долларов. И наоборот, хранение одного барреля нефти или природного газа в масштабах страны стоит ~$1.

Кроме того, электроэнергия обычно не может экономически эффективно храниться в больших количествах в течение длительных периодов времени. Например, батарея мощностью 1 МВт и полезной энергоемкостью 4 мегаватт-часа (МВт-ч) обычно рассчитана на четыре часа хранения.

Это еще одна причина, по которой аккумуляторные батареи могут быть полезны, но не столь надежны и осуществимы, как природный газ, в качестве дополнения к возобновляемым источникам энергии. Говоря иначе, аккумуляторные технологии сегодня и в обозримом будущем экономически выгодны в определенных местах и только на короткие периоды времени. Именно природный газ, дополняющий возобновляемые источники энергии, обеспечивает действительно надежную и экономически эффективную энергию, когда это необходимо — как внутри дня, так и в течение дней, недель и сезонов.

ТЕХНОЛОГИИ ГАЗОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ, КОТОРЫЕ МОГУТ ПОДДЕРЖАТЬ НИЗКОУГЛЕРОДНОЕ БУДУЩЕЕ

Движущей силой эры газа являются передовые решения, позволяющие повысить эффективность существующей энергетической инфраструктуры, и технологии, способные поднять уровень эффективности новых генерирующих мощностей на беспрецедентный уровень.

Уже сейчас доступны решения по модернизации, которые могут повысить производительность, эффективность, гибкость, срок службы и доступность газовых турбин, снизив при этом потребление топлива и воздействие на окружающую среду.

Например, в ОАЭ решение GE по модернизации MXL2 было внедрено на двух газовых турбинах GE 13E2 на заводе общего пользования Ruwais компании ADNOC Refining, что позволило увеличить общую мощность турбин на 23 МВт. Кроме того, модернизация позволит добиться значительных экологических преимуществ, предотвратив ежегодные выбросы углекислого газа в объеме до 18 000 тонн.

В Египте решение GE по модернизации Advanced Gas Path (AGP) было установлено на четырех газовых турбинах 9E на электростанции West Damietta, что привело к увеличению общей мощности объекта на 18 МВт, что эквивалентно электроэнергии, необходимой для питания до 15 000 египетских домов.

Модернизация существующих активов может стать важным элементом декарбонизации энергетического сектора. Сегодня многие электростанции продолжают работать в режиме простого цикла с КПД ниже 30 % и высоким уровнем выбросов оксидов азота (NOx).

Сегодня существуют технологии, позволяющие довести КПД этих электростанций до 50 % в комбинированном цикле, что приведет к значительной экономии топлива и существенному снижению выбросов углерода.

Новые электростанции могут быть оснащены газовыми турбинами, которые обладают гораздо более высоким уровнем эффективности, чем когда-либо прежде. Например, газовые турбины HA компании GE помогли установить два мировых рекорда — один из них был установлен на самой эффективной в мире электростанции комбинированного цикла, обеспечив КПД брутто 63,08 % на электростанции Chubu Electric Nishi-Nagoya Block-1 в Японии, а второй — на электростанции Bouchain компании EDF, которая достигла КПД нетто 62,22 % в комбинированном цикле во Франции. Это самый быстрорастущий в мире парк тяжелых газовых турбин, насчитывающий более 100 единиц, заказанных более чем 40 клиентами в 18 странах.

В том числе три установки заказаны Управлением электроэнергетики и водоснабжения Шарджи (SEWA) для предстоящего проекта по строительству независимой парогазовой электростанции мощностью 1 800 МВт, расположенной в Хамрии. Использование трех установок GE 9HA в комбинированном цикле поможет SEWA сократить выбросы углекислого газа на 4 миллиона тонн в год по сравнению с текущим уровнем. Впечатляет, что это эквивалентно выводу 1 миллиона автомобилей с дорог ОАЭ.

Способная увеличивать или уменьшать мощность до 88 мегаватт в минуту и при этом соответствовать требованиям по выбросам, турбина также может помочь странам перейти на большую долю возобновляемых источников энергии в своем энергобалансе, помогая сбалансировать нестабильность энергосистемы.

Сегодня газовые турбины также могут быть адаптированы для сжигания чистых ресурсов, таких как водород. GE имеет более 75 газовых турбин, работающих на водороде и других видах топлива с низкой теплотворной способностью, включая смеси водорода и природного газа.

В настоящее время эти установки наработали более 6 миллионов часов. Газовые турбины GE классов B и E также способны работать на ~100% водорода при установке соответствующих систем сгорания и дополнительного оборудования.

Гибридные технологии предлагают еще один способ удовлетворения будущих энергетических потребностей. Недавно GE успешно интегрировала технологию хранения энергии в аккумуляторах для черного запуска газовой турбины 7F на электростанции Perryville компании Entergy Louisiana в США. Термин черный запуск означает перезагрузку неработающей электростанции без поддержки со стороны сети в случае серьезного сбоя в работе системы или отключения электроэнергии в масштабах всей системы.

Для обеспечения черного старта традиционно на некоторых электростанциях устанавливаются небольшие дизельные генераторы — обычно называемые дизельными генераторами черного старта (ДГУ), — которые могут использоваться для запуска более крупных генераторов, которые, в свою очередь, могут использоваться для запуска генераторов главной электростанции.

Сегодня электростанция Перривилл поддерживается системой аккумулирования энергии GE мощностью 7,4 МВт на базе аккумуляторов в паре с газовой турбиной простого цикла станции. Этот проект демонстрирует взаимодополняемость газовой энергии и аккумуляторных батарей. Он также служит потенциальной моделью для будущих проектов в парке 7F компании GE, насчитывающем более 950 установок, более 70 из которых установлены в Саудовской Аравии.

Увлекательная дискуссия и живая сессия вопросов и ответов позволили сделать вывод, что газ останется ключевой частью будущего энергетического баланса MENA, а GE Gas Power подчеркнула свою готовность быть партнером роста, поскольку регион фокусируется на дальнейшем укреплении энергетической инфраструктуры с помощью более чистых, надежных и экономически эффективных вариантов.