В конце октября этого года Первый заместитель Председателя Правительства РФ Андрей Белоусов в интервью газете «Коммерсант» разъяснил официальную позицию относительно пути технологической трансформации российской энергетики в свете реализации климатической повестки. С точки зрения чиновника (которую имеет смысл принимать как официальную позицию руководства страны) Россия должна здесь сосредотачиваться на тех направлениях, где у нее имеются очевидные конкурентные преимущества, либо присутствуют серьезные наработки. С этой позицией нельзя не согласиться. Например, Андрей Белоусов большие надежды связывает с развитием атомной энергетики, где Россия до сих пор находится в списке лидеров. Если атомная генерация будет признана «чистой» (а всё сейчас к тому и идет), вопрос предстоящего энергоперехода не будет выглядеть столь драматично, как это представляется сейчас (когда все помешались на ВИЭ). Серьезные планы наше правительство вынашивает и в отношении водородной энергетики, надеясь занять до 20% этого нового, быстро растущего рынка.
В общем, мы еще раз убеждаемся, что в руководстве страны пытаются найти некую «золотую середину». Но в то же время есть один досадный, на наш взгляд, момент, свидетельствующий о том, что даже при вполне рациональном отношении к технологической перестройке наши руководители по некоторым вопросам безоговорочно придерживаются навязанных современному обществу идеологических штампов. Так, по словам Андрея Белоусова, в правительстве намерены расширить газификацию энергетических объектов, рассматривая природный газ в качестве «чистой» замены такого «грязного» топлива, как уголь и нефтепродукты.
По данному пункту, безусловно, имеет место расхождение с позицией определенной части научного сообщества, в частности, с позицией ученых СО РАН.
В свое время мы уже приводили определенные высказывания на этот счет. К примеру, научный руководитель Института теплофизики СО РАН, лауреат премии «Глобальная энергия» академик Сергей Алексеенко никак не относит уголь к «грязному» топливу, от которого надлежит отказаться во что бы то ни стало. По существу, речь должна идти не о «грязном» топливе, а о «грязных» технологиях. Иными словами, необходимо по-другому ставить акценты: сосредоточиться на внедрении «чистых» технологий, которые позволят любое ископаемое топливо сжигать практически с нулевыми выбросами парниковых газов. В этом случае тот же уголь станет для нас «чистым».
В качестве самого убедительного примера Сергей Алексеенко приводит так называемый «Цикл Аллама», позволяющий осуществить радикальное снижение углеродных выбросов без отказа от угля и углеводородов. Мы говорим сейчас об энергетической системе, названной по имени английского инженера-изобретателя Родни Аллама. Система, над созданием которой с 2011 года трудилось сразу несколько частных компаний, уже прошла первые испытания в США, и в настоящее время начинается ее успешная коммерциализация, причем, не только в Америке, но и в Великобритании.
Как отмечают сами разработчики, система на основе «Цикла Аллама» открывает нам путь к устойчивому энергетическому будущему посредством экологически чистого и при том экономичного использования запасов углеводородного топлива. Это достигается за счет особой организации процесса, включающего использование углекислого газа, получаемого при сжигании. Если говорить по-простому, то вместо того, чтобы выбрасывать СО2 наружу через трубу (как это делается во всех традиционных энергетических системах), он выступает в роли рабочего тела для турбины, раскручивающей электрогенератор. Часть углекислого газа затем используется повторно, другая часть направляется на хранение (или для какого-либо иного технологического использования, например, для получения метана из угольных пластов). Это поистине гениальное решение позволяет отказаться от специальных дорогостоящих систем улавливания СО2, которыми в настоящее время оснащаются тепловые электростанции. В последнем случае мы получаем заметное удорожание электрической энергии. По словам разработчиков, при установке на традиционных энергетических объектах дополнительного оборудования по улавливанию углекислого газа стоимость электроэнергии подскакивает примерно на 50-70% - в сравнении с системой, основанной на «Цикле Аллама». Отсюда следует, что борьбу с выбросами в «углеводородной» энергетике целесообразнее проводить не через установку дополнительного оборудования по улавливанию СО2, а как раз через применение «Цикла Аллама».
Отметим, что в настоящее время владельцам тепловых электростанций пытаются навязать технологии по улавливанию и связыванию углерода. Понятно, что это неизбежно приведет к удорожанию киловатта. Естественно, неизбежный в таком случае рост цен на электроэнергию оправдывается необходимостью борьбы с глобальным потеплением. Однако «Цикл Аллама», уверяют разработчики, ломает данную парадигму, давая возможность производить электроэнергию по ценам, сопоставимым с ценами от традиционных энергетических объектов, не обремененных улавливанием СО2. Кроме того, «Цикл Аллама» позволяет без дополнительных затрат осуществлять экспорт углекислого газа, находящего себе применение в разных отраслях (иначе говоря, для владельцев станций он может выступать в качестве товара).
Важной технологической особенностью новой системы является то, что для поддержания горения здесь используется не воздух, а чистый кислород, попадающий в камеру сгорания из специальной воздухоразделительной установки. Как мы знаем, воздух представляет собой смесь газов, большую часть которой составляет азот. Таким образом, отделив «азотную фракцию», мы тем самым исключаем появление токсичных соединений вроде окиси азота. В свою очередь азот, полученный на предварительном этапе в воздухоразделительной установке, также может рассматриваться в качестве товара, востребованного в химической промышленности.
Упомянем и такой интересный момент: для новой системы компанией Тошиба была спроектирована особая турбина и особая камера сгорания, соответствующие уникальным физическим условиям «Цикла Аллама». Конкретно была осуществлена интеграция технологий, используемых как в газовых турбинах, так и в паровых турбинах. Эта ГИБРИДНАЯ (по сути) конструкция сочетает в себе элементы, заимствованные как из газовых турбин, так и из паровых. Данное интегральное решение вполне можно рассматривать как подлинно инновационное.
Еще один важный аспект новой системы – она практически «всеядна». То есть в энергетических системах данного типа могут использоваться: природный газ, уголь, нефтепродукты и даже биомасса. Правда, необходимо учитывать, что твердое топливо для своего использования должно быть предварительно преобразовано в горючий газ в специальных газификаторах с водяным охлаждением. Данный вариант реализации «Цикла Аллама» разрабатывался параллельно с разработкой системы для природного газа. По словам разработчиков, он более выгодно отличается от базового варианта по стоимости и производительности. Причем, возможным сырьем для этого процесса может выступать не только уголь, но и такие продукты нефтепереработки как гудрон и нефтяной кокс. Мало того, в дело могут пойти и твердые органические отходы. Фактически, новая система в состоянии «чисто» сжигать самое разное «грязное» топливо. Естественно, большое значение придается углю. Как утверждают разработчики, в «Цикле Аллама» (с использованием газификаторов) отмечается высокая эффективность независимо от сорта и типа угля. При этом обеспечивается отличное удаление золы без всяких проблем.
Согласно расчетам, система на твердом топливе может работать с КПД базовой нагрузки до 52%, используя коммерчески доступные установки для газификации и с полным улавливанием углерода. Разработчики считают это значительным шагом вперед в сравнении с современными сверхкритическими системами, использующими пылевидный уголь (КПД – на уровне 48%) и не использующими технологию улавливания углерода. Кроме того, было обнаружено, что «Цикл Аллама» приводит к снижению капитальным затрат.
Очевидно, что твердотопливный вариант «Цикла Аллама» представляется актуальным как раз для сибирских регионов, чья энергосистема в свете новомодных экологических трендов подвергается резкой критике. Как было показано в начале, у нас даже на уровне правительства провозглашается замена угля на природный газ – с чем согласны далеко не все специалисты. В этой связи новая энергетическая система сама собой напрашивается на испытания в сибирских условиях. Отметим, что в 2018 году в США (штат Техас) заработал демонстрационный объект мощностью 50 МВт, показавший неплохие результаты с точки зрения коммерциализации. Аналогичный объект мощностью 300 МВт был запроектирован для штата Иллинойс. Наконец, в Великобритании инициирован такой же проект газовой станции по «Циклу Аллама», который может быть реализован к 2025 году. Полагаем, что этот только начало, но начало – многообещающее. Во всяком случае, оно стоит того, чтобы руководители на самом верху обратили на него внимание.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии