Барьеры для CCUS

Фото: Shutterstock

Технологии по улавливанию, хранению и использованию углерода (CCUS) крайне важны, без них невозможно обойтись при реализации стратегий, нацеленных на замедление процесса изменения климата. Об этом говорилось еще в специальном отчете по CCUS, подготовленном в 2005 году Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК). Тем не менее данные технологии так и не достигли значительного прогресса. Сомнения в их эффективности усилились после закрытия в 2020 году крупномасштабного проекта по улавливанию СО₂ на угольной электростанции Petra Nova в США.

Что мешает отрасли?

Приведенные данные (см. рис. 1) свидетельствуют о значительном расхождении между текущей мощностью работающих систем CCUS и той, которая прогнозировалась для достижения климатических целей. Например, Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует, что в рамках Сценария устойчивого развития к 2040 году необходимые мощности CCUS достигнут 2300 Мт CO₂ в год. Однако на 2019 год, спустя 14 лет после публикации МГЭИК упомянутого отчета, активные мощности CCUS составляли всего 44 Мт в год, что соответствует всего 1% от запланированного объема.

Рис 1

Отставание технологии CCUS вызвано несколькими ключевыми причинами.

Первая из них – низкая доходность и малая привлекательность для инвесторов. В настоящее время государственное финансирование, включая гранты и прямое владение государственными предприятиями, играет ключевую роль в инвестициях в CCUS, в то время как частные вложения не используются в полной мере. Исследования показывают, что активация движущих сил бизнеса и мобилизация различных методов финансирования являются неотъемлемыми элементами успешных проектов CCUS.

Многие проекты в этой сфере сталкиваются с проблемой низкой или отрицательной внутренней нормы доходности (IRR) и высокой пороговой рентабельности. Это создает трудности при привлечении кредитов коммерческих банков и соблюдении требований существующих методов финансирования, таких как собственный капитал и заемные средства.

Несмотря на эти трудности, некоторые промышленные проекты нашли пути к улучшению финансовой эффективности, например через продажу уловленного CO₂ для повышения нефтеотдачи. Один из таких примеров, связанный с выбором специального геологического хранилища, представляет собой завод по производству этанола Archer Daniels Midland в Декейтере, штат Иллинойс (США). Он получил существенную поддержку в виде авансовых денежных грантов в рамках программы Министерства энергетики США по улавливанию и хранению промышленного углерода.

Мощность проекта – ключевой фактор в судьбе и успехе инициатив CCUS. Если бы каждый из задуманных за последние три десятилетия проектов в данной сфере смог успешно реализоваться, общая мощность по улавливанию CO₂ в 2019 году достигла бы впечатляющего объема – 232 млн т CO₂ в год. Однако даже это значение составило бы всего 10% от той амбициозной цели, которую представлял Сценарий устойчивого развития МЭА на 2030 год. Любопытно, что более 40% этих проектов были либо отменены, либо приостановлены. Более того, из всех крупномасштабных пилотных и демонстра­ционных проектов, то есть тех, объем которых превышал 0,3 млн т CO₂ в год, 78% были отменены или приостановлены.

С увеличением проектной мощности до 1 млн CO₂ в год и выше растет не только объем, но и риск провала проекта (в среднем на 45,5%). Проекты, рассчитанные на более чем 1 млн т CO₂ в год, подвергаются существенному риску неудачи в течение 10 лет, особенно в условиях перемен на рынке и политической нестабильности. Этот риск прямо зависит от общего объема капитальных затрат на проект, что приводит к бюджетным превышениям и задержкам, а иногда и к полной остановке. Тем не менее существуют методы смягчения этого риска:

• вовлечение государства в проект в роли основного владельца;
• применение CO₂, например для повышения нефтеотдачи, вместо его простого хранения;
• использование методов налогово-кредитной политики, таких как налоговые льготы или система торговли выбросами.

Технологическая готовность также играет важную роль. Ее низкий уровень стал причиной неудачи дорогостоящих проектов, включая CCS Kemper и FutureGen (см. таблицу). В данных кейсах попытки использовать уникальную систему – комплексный комбинированный цикл газификации (IGCC) – закончились провалом. Аналогичные проблемы также ощущали другие проекты. Преодоление этих технологических вызовов требует более высокой степени готовности и долгосрочных инвестиций.

Рис 2

Кому сопутствует удача?

Количество неудачных проектов (в таблице – жирный шрифт) или проектов с недостаточной эффективностью (курсив) заметно превосходит число успешных опытов в области улавливания и хранения углерода. Исключения, где CCUS был успешен, в основном сосредоточены в секторе переработки природного газа и преимущественно в Норвегии, где взимается высокая плата за выбросы CO₂.

К 2018 году около 80% выбросов парниковых газов в Норвегии облагалось налогом, причем наибольшая плата взималась с внутренней авиации и нефтегазового комплекса. Благодаря повышению налогов инвестиции в улавливание и хранение углерода стали жизнеспособными с 1996 года, после чего на нефтяном месторождении Sleipner стало улавливаться почти 1 млн т CO₂ в год. В январе 2021 года норвежское правительство объявило о планах постепенного повышения налога на выбросы углерода – до уровня 2 тыс. норвежских крон ($220) к 2030 году.

Однако большая часть улавливаемого CO₂  используется для увеличения нефтеотдачи, что в конечном итоге приводит к дополнительным выбросам. На долю таких проектов приходится порядка 70% от действующих.

Одной из главных проблем, о которой редко говорят, являются выбросы Scope 3, то есть те, которые связаны с внешними поставщиками и потребителями. Это своеобразный "слон в комнате", о котором обычно "забывают" при обсуждении проблем углеродного следа. Из-за этого в адрес компаний звучат упреки в  гринвошинге.

Не стоит забывать, что технология CCUS является энергоемким процессом, что создает дополнительные вызовы для ее устойчивого внедрения. Улавливание  снижает КПД электростанции, поэтому для выработки каждого киловатт-часа электроэнергии электростанциям требуется больше топлива. Увеличение расхода топлива на киловатт-час для электростанций, улавливающих 90% CO₂ с использованием современных технологий, составляет 24–40% для новых сверхкритических пылеугольных установок, 11–22% – для установок NGCC и 14–25% – для угольных установок комбинированного цикла комплексной газификации по сравнению с аналогичными установками без CCUS.

Как уже отмечалось, большинство улавливаемого CO₂ используется для увеличения нефтеотдачи, но это энергозатратный процесс…

Таким образом, трудности на пути развития технологий CCUS необходимо преодолевать. Например, проект Petra Nova после трех лет простоя хотят снова запустить. Кроме того, существуют отрасли промышленности, такие как производство цемента, где выбросы сложно снизить без CCUS.

Расширение сферы полезного использования СО₂ также может оказать положительный эффект на развитие и удешевление технологий. В процессе улавливания образуется CO₂ высокой концентрации, который является отличным сырьем. Многие процессы могут использовать двуокись углерода вместо других ресурсов, таких как вода и нефть.