- Как это работает

Может ли мир отказаться от угля?

Снижение доли угольной генерации часто называют приметой нашего времени и одним из признаков очередного «энергоперехода». Причем темпы этого падения все ускоряются. Так, в ЕС за первое полугодие 2019 года доля угля в электроэнергетике уменьшилась сразу на 19%.

Однако пока эта тенденция характерна лишь для развитых стран. Глобальная ситуация с угольной генерацией пока обстоит иначе: в прошлом году уголь, как источник электроэнергии, использовался в 78 странах мира, и это на 12 стран больше, чем в 2000 году. Еще 16 стран планируют внедрить уголь в процесс электрогенерации в ближайшие годы. К ним, например, относятся Египет и Объединенные Арабские Эмираты. Причина такой популярности – удобство угольных месторождений. На росте его популярности сказывается также нестабильность на нефтяном и газовом рынках. Важно отметить, что и запасы угля по-прежнему значительны.

По данным carbonbrief.org, с 2000-го по 2018 год мировые мощности по добыче угля увеличились почти вдвое: с 1066 до 2024 ГВт. Однако скорость роста резко уменьшается. Так, прирост по итогам 2018 года составил 20 ГВт, что является самым низким показателем темпов за несколько десятилетий. Количество строящихся станций ежегодно падает ещё стремительней, снизившись на 84% с 2015 года, следует из последнего отчета Global Energy Monitor, Greenpeace и Sierra Club.

Международное энергетическое агентство сообщает, что глобальные инвестиции в уголь уже прошли свой пик и сейчас переживают «резкое сокращение». Это объясняется тем, что Китай, будучи вторым в мире (после Индии) по потреблению угля как источника электрогенерации, занимается развитием системы нефте- и газопроводов. Поэтому необходимости в сооружении новых угольных электростанций нет.

На сегодняшний день среди аналитических ресурсов нет единого мнения по глобальным объемам угольной электрогенерации. Так, ресурс carbonbrief.org, по состоянию на март 2019 года, оценивает их на уровне 40%. Согласно обзору компании BP, доля угля в первичной энергии в прошлом году составила 27,2%. Worldcoal.org также даёт иную статистику: сообщается, что четверть мировой электроэнергии приходится на уголь.

Принцип работы

Кратко о том, как это работает: тепло от сгорания угольной пыли превращает воду в пар, который под давлением подаётся на паровую турбину. Поток пара заставляет турбину вращаться, двигая ротор электрогенератора, который, в свою очередь, преобразует механическую энергию в электрическую.

Разновидности угля

Знание петрографии (структурных, минералогических и химических свойств) угля необходимо для определения оптимальных пределов дробления, обогащения и способов технологической переработки.

Уголь имеет десятки, а то и сотни разновидностей. В классификации учитываются такие показатели:

  • строение (угль может быть волокнистым);
  • зольность (содержание негорючего остатка);
  • способность к коксованию (процесс переработки жидкого или твёрдого топлива нагреванием без доступа кислорода);
  • сернистость (степень проявления этого свойства отражается на применении угля в газификации. Почти 80 % серы при разложении угля переходит в газ, преимущественно в сероводород, что ведёт к коррозии металлических частей газоочистительной и печной арматуры);
  • прочность;
  • слоистость;
  • крупность;
  • цвет;
  • калорийность (высококалорийные угли используются в чёрной металлургии, а низкокалорийные – в электроэнергетике);
  • внешние свойства: блеск/матовость.

Однако это не все параметры, которыми может характеризоваться уголь. Большое значение имеет содержание различных примесей, а также подверженность ряду технологических и химических процессов. В промышленности угли делят на различные марки и группы в зависимости от их физико-химических свойств и возможности использования для технологических или энергетических целей.

Для электроэнергетики важным свойством угля является теплотворная способность. Это свойство хорошо проявляется у антрацита (твердого блестящего чёрного угля), а плохо – у бурого угля (лигнита).

Все угли условно делят на две технологические группы: коксующиеся и энергетические.

Коксующиеся угли отличаются от других каменных углей свойством переходить в пластическое состояние при высоких температурах без доступа кислорода.

Энергетический угль наиболее пригоден для сжигания, поэтому он является топливом для ТЭЦ. Перед этим он подвергается обогащению (очистке от ненужных примесей), в результате чего повышается теплота сгорания и сокращаются потери тепла.

Уголь в России

В России измельченный уголь — один из самых распространённых видов топлива на тэплоэлектроцентралях. Объясняется это тем, что такие станции, помимо производства электроэнергии, осуществляют подачу горячей воды в центральную систему отопления. Кроме того, в России существенные запасы угля: по данным на конец 2017 года, они составляют 196,2 млрд тонн.

В нашей стране распространение и сохранение электростанций, использующих уголь, обусловлено рядом причин:

  • логистика – многие станции построены в непосредственной близости от угольных месторождений и/или потребителей;
  • экономика городов – многие подобные предприятия, а также предприятия угледобывающей промышленности, являются градообразующими.

В целом сохранение угледобывающей индустрии обусловлено тем, что этот вид полезных ископаемых по-прежнему является сырьем на экспорт. Также его активно применяют в металлургии.

Уголь проблемный

В угольной промышленности, несмотря на многие плюсы, связанные с большими запасами угля и его невысокой стоимостью, есть ряд проблем, сказывающихся в основном на сбыте сырья:

  • высокие тарифы на железнодорожные перевозки угля, особенно на экспорт;
  • низкая пропускная способность железных дорог (в том числе Байкало-Амурской магистрали);
  • недостаточный объём мощностей угольных терминалов в морских портах;
  • дефицит транспортных мощностей (в основном вследствие высокой степени их износа);
  • снижение инвестиционной привлекательности промышленности.

Последний параметр обусловлен экологической повесткой.

Парижское соглашение по климату

В декабре 2015 года в Париже было принято важнейшее международное соглашение по климату. Оно объединило усилия всех стран мира по контролю за климатическими изменениями. Его одобрили 195 государств, договор вступил в силу в ноябре 2016 года.

Мерой предотвращения климатических изменений названо удержание роста средней температуры на планете в пределах 2˚С по отношению к показателям доиндустриальной эпохи, и, по возможности, замедление роста до 1,5˚С.

В соглашение входит долгосрочный план по снижению выбросов парниковых газов и достижению баланса между возникающими в результате деятельности человека парниковыми газами и их поглощением морями и растениями.

По соглашению, развитые страны должны направлять средства в специальный климатический фонд для помощи более бедным государствами на борьбу с последствиями климатических изменений (например, подъем уровня океана) и переход на использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Результатом тесной и активной работы нескольких стран в рамках Парижского соглашения стал новый документ — специальная декларация, которая ограничивает масштабы угольной генерации.

Альянс «зеленых» стран

В ноябре 2017 года на Конференции ООН по изменению климата было анонсировано создание альянса стран, выступающих за отказ от использования угля для выработки электроэнергии. Членами организации на данный момент являются Канада, Великобритания, Нидерланды, Германия, Бельгия, Австрия, Израиль и другие страны.

В декларации альянса отмечается, что сегодня угольные электростанции производят почти 40% мировой электроэнергии. Поэтому углеродное загрязнение углем – основной фактор изменения климата, говорится в документе.

Как следствие ухудшения качества воздуха от сжигания угля, проявляется губительное воздействие на здоровье человека. С углеродным загрязнением связывают респираторные заболевания и преждевременную смерть, что «несёт в себе большие затраты как в гуманитарном, так и в экономическом плане». В декларации Powering Past Coal Alliance заявляется, что 800 тысяч человек ежегодно по всему миру погибают от загрязнения воздуха, спровоцированного сжиганием угля.

Страны признают, что отказ от производства угля – необходимое условие для чистой атмосферы, сохранения здоровых сообществ, устойчивого экономического роста и безопасного климата. Своевременный переход необходим для того, чтобы выполнить международное обязательство по борьбе с изменением климата (Парижское соглашение).

Члены союза соглашаются с тем, что:

— будут постепенно отказываться от существующей традиционной угольной энергетики;

— введут мораторий на любые новые традиционные угольные электростанции без оперативного улавливания и хранения углерода;

— предприятия и организации будут работать без угля;

— будут обеспечивать политику и инвестиции, направленные на поддержание чистой энергии.

И многие страны действительно идут по этому пути. Так, правительство Великобритании планирует к 2030 году приблизительно треть всей энергии в стране получать от ветрогенерации. В Германии от использования бурого и каменного угля планируют окончательно отказаться к концу 2038 года.

Примечательно, что в союз не вошли крупнейшие потребители угля – Китай, Индия, США. В следовании стратегии альянса особенно нуждается Китай. По некоторым данным, на КНР приходится половина мирового потребления этого топлива – потому что 70% процентов электроэнергии в стране вырабатывается на угольных ТЭЦ. Это приближает китайскую экологическую катастрофу: смог, висящий над городами, вынуждает многих граждан носить респираторы.

Перспективы для угля

Атаку экологов на уголь можно назвать действительно мощной. Однако в последние годы, из-за сравнительно высоких цен на нефть и газ, интерес к углю в мире как альтернативному энергоносителю постоянно растет. При актуальной ситуации на рынке цена на жидкое топливо, получаемое из угля с себестоимостью 20$ за баррель, уже не представляется чрезмерно высокой, тем более что специалисты уверены, что при должных усилиях её можно понизить до 15$ как минимум.

Для России добыча и экспорт угля – важная статья доходов бюджета. В нашей стране этот ресурс имеет низкую себестоимость, поскольку залегает он довольно близко к поверхности почвы, что легко доказывается – по-прежнему повсеместно распространена добыча угля открытым способом. Плюс – относительно дешёвая электроэнергия. Поэтому доля угля в выработке электроэнергии только в Сибири составляет 36%.

Источник фото: unsplash.com

В России эта отрасль – как, впрочем, и многие другие – сталкивается с серьёзной проблемой. Это очень дорогая логистика. Иногда расходы на транспорт угля составляют половину от цены за единицу веса.

Но и перспективы у эксплуатации данного вида полезных ископаемых. Так, существуют квоты на выбросы в атмосферу метана — газа, который присутствует в шахтах. Утилизация метана стала прибыльным бизнесом для многих предприятий, которые понижают объём выбросов, а затем продают свои квоты другим компаниям.

Также в Китае активно развивается газификация угля. Сообщалось о намерении страны до 2020 года произвести 50 миллиардов тонн синтез-газа (равноценно 25 миллиардам тонн природного газа). А по официальным данным себестоимость производства миллиона тепловых единиц синтез-газа почти в два раза дешевле стоимости миллиона тепловых единиц ввозимого в страну природного газа.

А в Южно-Африканской Республике работают несколько заводов, производящих моторное топливо из данного вида полезных ископаемых. Это так называемое синтетическое топливо, которое, при отсутствии нефти, может производиться из угля.

Все тексты автора — Александра Пономарёва

Александра Пономарёва

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *