Мрачное будущее угольной энергетики

Возможно, многих это застало врасплох, но для тех, кто следит за тенденциями энергетического перехода в Объединенных Арабских Эмиратах, заявление Дубая о полном отказе от угольной энергетики, сделанное в этом месяце, не стало неожиданностью.

Главный поставщик коммунальных услуг Дубая, Dubai Electricity and Water Authority (DEWA), объявил о решении перевести свою электростанцию Хассиан с чистого угля на природный газ.

Этот шаг последовал за соглашением, подписанным между DEWA и разработчиком коммунальных услуг из Саудовской Аравии, компанией ACWA Power, которой принадлежит чистая доля в 26,95% акций электростанции.

Когда в 2016 году было объявлено о проекте Hassyan Power стоимостью $8 млрд, предполагалось, что он станет эталоном угольной энергетики для Ближнего Востока, который долгое время в основном зависел от нефти и газа для обеспечения своих потребностей в электроэнергии.

Энергетический комплекс Hassyan Power был изначально спроектирован и построен как двухтопливная станция, способная работать полный рабочий день как на природном газе, так и на чистом угле.

В 2016 году компании GE Steam Power и Harbin получили контракт на строительство электростанции мощностью 6 510 МВт, состоящей из шести блоков, каждый из которых будет работать на мощности 1 058 МВт.

GE Steam Power обязалась внедрить свою новаторскую сверхсверхкритическую технологию, которая обещает угольным станциям обеспечить чистый КПД до 47,5 %, что значительно выше среднемирового показателя в 34 %.

Но что еще более важно, проект должен был способствовать удовлетворению потребности Дубая в создании энергетического комплекса для повышения энергетической безопасности эмирата.

Стратегия чистой энергетики Дубая до 2050 года предполагает, что к 2030 году в стране будет производиться 25 % солнечной энергии, 7 % ядерной энергии, 7 % чистого угля и 61 % природного газа.

Теперь становится очевидным, что угольный проект Хассиан был выбран не вовремя. За последние пять лет энергетические приоритеты на Ближнем Востоке быстро изменились, и многие страны стали склоняться к более чистым источникам энергии.

Угольная электростанция в разгар волны энергетического перехода была бы спорной и противоречивой для ОАЭ, которые стремились позиционировать себя как центр чистой энергетики на Ближнем Востоке.

ОАЭ являются экологическим лидером в регионе, объявив о стремлении к чистому нулю к 2050 году, и подтвердили проведение COP28, — говорит д-р Стив Гриффитс, старший вице-президент по исследованиям и разработкам Университета Халифа, ОАЭ.

Учитывая, что ликвидация угольной энергетики является одной из ключевых потребностей во всем мире для достижения целей Net-Zero, план развития угольной энергетики не является особенно подходящим.

Доктор Гриффит добавляет, что уравнение изменилось бы, если бы на станции было установлено улавливание (и хранение или использование) углерода по экономически конкурентоспособной цене.

В прошлом году было объявлено о стратегической инициативе ОАЭ Net Zero by 2050 — национальном стремлении достичь нулевого уровня выбросов к 2050 году, что сделало ОАЭ первым государством Ближнего Востока и Северной Африки (MENA), которому удалось это сделать.

Стратегическая инициатива ОАЭ Net Zero 2050 соответствует Парижскому соглашению, которое призывает страны подготовить долгосрочные стратегии по сокращению выбросов парниковых газов (ПГ) и ограничить повышение глобальной температуры до 1,5 C по сравнению с доиндустриальным уровнем.

Раджив Сингх, партнер по стратегии и сделкам компании EY Consulting, которая в то время выступала финансовым консультантом проекта, говорит, что решение Дубая отказаться от использования угля было обусловлено рядом факторов, таких как изменение климата и повестка дня ESG, а также политическая воля, направленная на то, чтобы послать правильный стратегический сигнал всей экосистеме.

Я считаю, что это абсолютно правильное решение, — говорит Сингх. За последние пару лет я также предлагал это по меньшей мере три-четыре раза. Конечно, это смелое решение с правильным результатом.

Г-н Сингх добавляет, что недавнее объявление ОАЭ о проведении COP28 поставило страну в затруднительное положение, поскольку ее обязательства по Net-Zero подвергаются тщательному изучению.

Кроме того, Сингх также считает, что стратегия диверсификации топлива, разработанная Высшим энергетическим советом Дубая несколько лет назад, уже находится в хорошем положении благодаря успеху проектов по использованию возобновляемых источников энергии и трубопроводов в Дубае.

Внедрение и использование экологически чистых энергетических решений является одной из основ модели ОАЭ, направленной на решение проблемы изменения климата и сокращения выбросов парниковых газов.

Страна начала финансировать проекты в области чистой энергетики более 15 лет назад и к настоящему времени инвестировала в этот сектор более 40 млрд долларов, реализовав такие новаторские проекты, как солнечная электростанция Mohammed Bin Rashid в Дубае мощностью 5 ГВт.

Согласно текущим тенденциям, производственные мощности экологически чистой энергии, включая солнечную и ядерную, достигнут 14 ГВт к 2030 году, по сравнению с примерно 100 МВт в 2015 году и 2,4 ГВт в 2020 году.

Стоимость энергии, получаемой от солнечных электростанций, а также инвестиции, которые Дубай делает в накопители энергии, обеспечивают непревзойденную цену на энергию, не создавая никаких проблем с безопасностью источника первичной энергии, — говорит доктор Коррадо Соммарива, основатель и генеральный директор компании Sustainable Water and Power Consultants (SWPC), базирующейся в Дубае.

Я думаю, что это было ключевым моментом при переходе Дубая с угля на газ, наряду с его приверженностью устойчивому развитию. На встрече G20 в октябре 2021 года был дан общий отпор углю, особенно в части поставок угля в бедные страны, и это, очевидно, приведет в долгосрочной перспективе к росту стоимости угля и снижению надежности поставок.

Д-р Соммарива говорит, что первоначальная концепция Дубая, предусматривающая использование чистого угля, была обоснована диверсификацией энергетики.

Энергетическая диверсификация была направлена на обеспечение непрерывности поставок энергии в различных геополитических сценариях отсутствия нефти или газа, поэтому чистый уголь в противовес газу был бы стратегическим резервом, — говорит доктор Соммарива.

Но этот сценарий радикально изменился после того, как Дубай решительно и разумно инвестировал в солнечную энергию. Одно из преимуществ солнечной энергии заключается в том, что первичный источник энергии всегда доступен, и он не индексируется за рубежом, поэтому его стоимость не будет расти по геополитическим причинам.

Д-р Соммарива считает, что уголь в целом будет постепенно выводиться из оборота, и в среднесрочной и долгосрочной перспективе примеру Дубая последуют многие другие коммунальные предприятия.

Это связано с тем, что уголь во всем мире считается самой большой причиной изменения климата, поскольку при его сжигании в воздух выбрасываются вредные парниковые газы.

Выбросы на единицу электроэнергии оцениваются в диапазоне от 0,91 до 0,95 кг/кВт-ч для CO2, от 6,94 до 7,20 г/кВт-ч для SO2 и от 4,22 до 4,38 г/кВт-ч для NO в период с 2001-02 по 2009-10 годы.

Экологические активисты продолжают упорно бороться с распространением угольных станций по всему миру, и на COP26 в прошлом году более 40 стран, потребляющих много угля, включая Польшу, Вьетнам и Чили, обязались найти альтернативные, более экологичные методы производства энергии вместо ископаемого топлива.

На протяжении последних 100 лет GE является лидером в области экологически чистых угольных технологий, продвигая отрасль от сверхкритических к ультрасверхкритическим технологиям.

Компания GE’s Steam Power установила 30 % паровых турбин в мире, 30 % котлов, работающих на угле и мазуте.

Но остаются опасения по поводу технологии сверхсверхкритического пара, которая, по словам компании, может удалять местные загрязняющие вещества, такие как NOx, SO2 и твердые частицы, содержащиеся в выбросах угольных электростанций.

Это та же технология, которая была выбрана для угольной электростанции Хассиан в Дубае в попытке сделать процесс более экологичным.

Эту же технологию GE Steam Power планировала внедрить на первой в Восточной Африке угольной электростанции в Ламу, Кения, но проект был отменен из-за опасений групп по защите окружающей среды в Кении.

В 2020 году GE Steam заявила, что отказывается от соглашения о строительстве угольной электростанции в Ламу мощностью 1 050 мегаватт, поскольку переключает свое внимание на возобновляемые источники энергии.

В условиях, когда будущее угольной энергетики находится на волоске, одной из перспектив для получения более чистой угольной энергии является улавливание и секвестрация углерода, также называемая улавливанием и хранением углерода (УХУ).

Она предполагает геологическое хранение CO2, обычно на глубине 2-3 км, в качестве постоянного решения. Однако в своем докладе Перспективы развития энергетических технологий Международное энергетическое агентство (МЭА) отмечает, что УХУ развивается медленно из-за высоких затрат и отсутствия политических и финансовых обязательств.

В Перспективах развития энергетических технологий до 2020 года УХУ занимает довольно низкое место, а в сценарии устойчивого развития к 2070 году из сжигания угля будет улавливаться около 2 млрд тонн в год (из 10 Гт/год в целом).

В 2020 году из всех источников улавливается и секвестрируется около 40 миллионов тонн CO2 в год, и примерно столько же мощностей УХУ находится в стадии строительства.

Как уже отмечалось, угольная генерация является одним из ключевых препятствий на пути к достижению глобальных целей Net-Zero. Я ожидаю, что страны, имеющие любую разумную альтернативу, откажутся от использования угля, если не будет предпринято четких мер по снижению/устранению генерируемых выбросов, — говорит д-р Гриффит.

Сочетание генерации с улавливанием углерода и/или совместным сжиганием топлива с аммиаком (в среднесрочной перспективе), возможно, в какой-то степени приемлемо. Япония будет стремиться к последнему варианту.

В рамках надлежащей дорожной карты декарбонизации совместное сжигание аммиака с углем для снижения выбросов может быть разумным, но только как часть дорожной карты для все более строгих планов по снижению выбросов (например, японская стратегия по аммиаку). При экономической целесообразности, возможно, благодаря возможностям утилизации углерода, угольная генерация в сочетании с улавливанием углерода может стать частью философии циркулярной углеродной экономики (сокращение, удаление, повторное использование, переработка углеродных выбросов), — говорит доктор Гриффит.

По мере проникновения возобновляемых источников энергии будет ли мир по-прежнему нуждаться в угольной энергетике в своем энергобалансе?

В долгосрочной перспективе ответ почти наверняка будет отрицательным, — говорит д-р Гриффит. Однако в переходный период страны, которые в настоящее время сильно зависят от угольной энергетики, могут иметь некоторые основания для этого. Тем не менее, необходимы дорожные карты, чтобы в конечном итоге исключить уголь из производства электроэнергии.

Как генеральный директор консалтинговой компании, которая называется Sustainable Water and Power Consultant, я искренне надеюсь, что это не так, — говорит доктор Соммарива.

По мере того как время идет, а стремление к Net Zero распространяется на все большее количество стран, использование угля не будет иметь политического и промышленного смысла.

Кроме того, чтобы угольная технология была конкурентоспособной, первичный источник энергии (уголь) должен быть чрезвычайно низким. Капитальные и операционные затраты на установку (особенно если она связана с улавливанием и хранением углерода) будут непомерно высоки, особенно если учесть расходы на транспортировку и логистику хранения. Даже в том случае, если выбросы CO2 могут быть нейтрализованы улавливанием углерода, сжигание угля, как мы видим сейчас, является грязной технологией, и возникают другие проблемы, связанные с SOX, NOX, частицами и, очевидно, визуальным воздействием станции, — говорит д-р Соммарива.

Энергетический комплекс Хассиан использует модель IPP, и турбины электростанции изначально были спроектированы для работы на двух видах топлива: газе и чистом угле.

Поэтому, когда мы решили перевести комплекс на работу на природном газе, простоев не было, и процесс перевода прошел гладко, — говорит Саид Мохаммед Аль Тайер, генеральный директор Dubai Electricity and Water Authority (DEWA).

На переход на газ могли повлиять развивающиеся технологии турбин и повышение их эффективности.

Два года назад GE Power анонсировала свою крупнейшую газовую турбину 9HA с КПД 64 % нетто; компания утверждает, что эта турбина является самой передовой технологией газовых турбин.

Новейшие передовые газовые турбины способны работать на 30-50 % водородного топлива, и каждый из основных производителей газовых турбин делает значительные успехи на пути к использованию 100 % водородного топлива в течение этого десятилетия.

Энергетический комплекс Хассиан включает в себя проект опреснения воды с производственной мощностью 120 миллионов имперских галлонов в день с использованием обратного осмоса (RO) и модели независимого производителя воды.

В настоящее время ведется строительство новых станций обратного осмоса, поскольку они потребляют меньше энергии по сравнению с многоступенчатым флэш, что делает их лучшим вариантом для опреснения воды.

По словам Раджива Сингха из EY Consulting, отказ Дубая от угля фактически закрывает дверь для всех запланированных угольных электростанций в регионе MENA.

Большинство людей знают, что Оман рассматривал подобный проект и добился определенного прогресса, но солнечная фотоэлектрическая энергия вытеснила эти мысли и заняла центральное место благодаря низким ценам, большому интересу разработчиков и кредиторов, а также сильной политической воле правительства, — говорит г-н Сингх.

Но есть ли возможность для возвращения угольной энергетики по мере развития технологий? Да, в ограниченном масштабе и как описано выше. Схемы улавливания и хранения углерода продвигаются производителями тепловой энергии как один из вариантов смягчения последствий, и, похоже, это уже набирает обороты в более широких проектах тепловой энергетики (помимо угольной), — говорит г-н Сингх.

Г-н Сингх отмечает, что в целом проекты по строительству угольных электростанций будут продолжаться в краткосрочной и среднесрочной перспективе на некоторых международных рынках, где имеются большие запасы угля и где лоббисты и политические силы поддерживают местную промышленность и рабочие места.

Заглядывая в будущее, Сингх говорит, что на макроуровне мир может не нуждаться в угле, но не сомневается, что некоторым странам будет трудно игнорировать электростанции, работающие на шахтах.

Кроме того, из-за непостоянства возобновляемых источников энергии для обеспечения базовой мощности и стабильности энергосистемы все еще будут необходимы тепловые проекты, — говорит Сингх.

Однако мы предполагаем, что это будут, скорее всего, проекты ПГУ (газовые турбины комбинированного цикла) и атомной энергетики, как это недавно было продемонстрировано в регионе и в Европе.