CCUS-технологии: мировой опыт и перспективы для Российской Федерации

Введение

Изменение климата является глобальной проблей всего человечества, которая несущая угрозу существования жизни на Земле. Человечество производит всё больше парниковых газов, к примеру, в 1958 году концентрация составляла 317,51 миллионных долей (ppm), то есть в каждом кубометре воздуха 317 миллилитров занимает углекислый газ, в 2022 г. это число превысило 420 миллионных долей (ppm) [4]. Вместе с тем средняя скорость роста выбросов углекислого газа только растёт.

Если обратиться к статистике компании BP, то прирост выбросов СО₂ за 2021 год, по сравнению с 2020 составил 5,9% по всему миру. Китай и США занимают первое и второе место в мире по объёмам выбросов (10523 млн.т. и 4701,1 млн.т. или 31,1% и 13,9% от общемировых выбросов СО₂ соответственно). Россия в данном рейтинге занимает 4 место (1581,3 млн. т.) и количество выбросов СО₂ составляет 4,7% от общемировых выбросов СО₂ [16]. Несмотря на некоторое замедление эмиссии парниковых газов в 2020 году, связанном с пандемией COVID-19, восстановление экономики и промышленного производства в 2021 и 2022 годах принесли новый рост выбросов СО₂. И сегодня с вероятностью 99,99% можно утверждать, что эмиссия климатически активных газов и изменение климата напрямую связаны с антропогенной деятельностью.

Одним из важных событий, регулирующих меры по снижению выбросов парниковых газов, стало Парижское соглашение, принятое в 2015 году. Для стабилизации данного процесса в 2015 г [7]. Многие государства поставили перед собой цель достичь углеродной нейтральности к 2030-2050 гг. Российская Федерация также заявила о своих планах по снижению выбросов парниковых газов: к 2050 г. РФ снизит выбросы СО₂ на 60% по сравнению с уровнем 2019 г. и на 80% по сравнению с уровнем 1990 г., полная углеродная нейтральность будет достигнута к 2060 г. [13].

На долю энергетики приходится более 73% всех выбросов парниковых газов в мире и около 78% в РФ, при этом главным потребителем энергетики является индустриальный сектор, так в промышленности используется 24% всей вырабатываемой энергии [12] [23]. Поэтому глубокая декарбонизация экономики связана с трансформацией энергетической системы и углеродоемких отраслей индустриального сектора, которая, согласно ООН, предполагает поэтапный отказ от ископаемых видов топлива [6].

Вместе с тем в среднесрочной перспективе полный отказ от ископаемого топлива и переход к альтернативным видам топлива невозможен в виду высоких инвестиционных затрат, незрелости технологий декарбонизации, а также возможных перебоях в энергоснабжении. К примеру, Международное энергетическое агентство (МЭА) заявило, что CCUS-технологии (улавливания, транспортировки, хранения и использования СО₂) станет одним из важнейших инструментов достижения углеродной нейтральности, так как данная технология может улавливать до 90% выбросов промышленных объектов [Akin Gump, 2022]. Несмотря на то, что ученые по всему миру все больше осуществляют исследования в области технологических решений, стратегий бизнеса, устойчивого экономического развития [9] [30] [17] [29] [25], все еще остаются неясными вопросы в области приоритизации пути низкоуглеродного развития РФ. Так как Российская Федерация находится в начале пути глобального энергоперехода и достижения климатической нейтральности, анализ мирового опыта использования CCUS-технологий является объектом специального внимания. Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что исследование носит актуальный характер.

Цель исследования – обоснование приоритетного пути развития технологий улавливания, использования и хранения углерода в РФ для достижения углеродной нейтральности и сохранения конкурентоспособности российских углеродоемких секторов.

Для достижения поставленной цели в ходе исследования ставились и решались следующие задачи:

1. Анализ институциональной среды, способствующей развитию CCUS-технологий;

2. Определение сущности технологий CCUS, а также их преимуществ и ограничений;

3. Анализ мирового опыта применения CCUS-технологий;

4. Систематизация перспектив и барьеров использования CCUS-технологий в Российской Федерации;

5. Анализ инвестиционных вложений в CCUS-проекты.

Для достижения поставленных цели и задач в исследовании применялись инструменты в рамках современной теории устойчивого развития и энергоперехода, методы статистического, отраслевого и институционального анализа, бэнчмаркинга и финансового моделирования инвестиционных проектов.

Исследование выполнялось в три этапа:

1. Анализ институциональной среды, как вектора декарбонизации углеродоемких секторов;

2. Бэнчмаркинг передовых CCUS-решений и бизнес-моделей CCUS-проектов;

3. Финансовое моделирование инвестиционных проектов по развитию CCUS-технологий в РФ.

1. Формирование институциональной среды, стимулирующей развитие CCUS-технологий

В 2020 году был утверждён Европейский зелёный курс, главная цель которого сделать Европейский Союз климатически нейтральным к 2050 году [20]. Главными механизмами регулирования выбросов парниковых газов стала Европейская система торговли выбросами (ETS), которая позволяет организациям, эмитирующим парниковые газы покупать и продавать квоты на выбросы, а также пограничная корректировка выбросов углерода (CBAM), которая позволяет установить цену на углерод, выделяемый при производстве углеродоёмких товаров, экспортированных в Европейский Союз. В ответ на развитие механизма CBAM и для достижения целей Парижского соглашений во всем мире начали формироваться национальные стратегии достижения углеродной нейтральности, а также рынки торговли углеродными единицами. В таблице 1 дана краткая характеристика законодательств, касающегося выбросов СО₂ в различных странах.

Таблица 1. Мировой опыт законодательства, регулирующего выбросы СО₂

Как мы можем наблюдать, большинство стран активно стремятся к углеродной нейтральности или снижению своего углеродного следа. Большинство вводят углеродные налоги и активно стимулируют систему торговли квотами на выбросы внутри страны. Некоторые страны на государственном уровне выдают налоговые кредиты для предприятий или создают государственные фонды по их поддержке. Все это стимулирует углеродоемкие предприятия внедрять технологии декарбонизации производственных процессов. Одной из таких технологий является CCUS.

Улавливание, утилизация и хранение углерода (CCUS) – это процесс, который заключается в выделении СО₂ в основном из энергетических и промышленных источников, его использовании, транспортировке и захоронении. Данная технология — это синтез двух технологических процессов:

1. Улавливание и использование углерода (CCU)

2. Улавливание и хранение углерода (CCS)

CCU технологии позволяют использовать СО2 в качестве углеродного сырья для создания различных продуктов, включая топливо, химикаты, строительные материалы и биологическое выращивание водорослей. Углерод является ключевым компонентом многих химических продуктов, поэтому CCU технологии играют важную роль. Однако, большинство из них находятся на этапе разработки или используются только в масштабе небольших пилотных проектов.

CCS технологии предназначены для улавливания и транспортировки СО2 в места его долговременного хранения (Рис.1). Процесс включает в себя три этапа: первый - отделение углекислого газа от других газов, производимых крупными предприятиями или его улавливание непосредственно из атмосферы; второй - сжатие и транспортировка СО2 с помощью различных видов транспорта; и заключительный этап - закачка СО2 в горные породы, водоносные пласты или бывшие места добычи полезных ископаемых.

Рис. 1. CCS: процесс улавливания и хранения СО_2. Источник: Europian Comission, 2021. [19]

Технологии CCS особенно важны для нефтедобывающих компаний, так как процесс закачки СО₂ помогает в увеличении добычи нефти, путём давления на саму нефть, тем самым позволяя ей легче и быстрее высвобождаться.

CCUS-технологии обладают следующими преимуществами:

1. CCUS может помочь достигнуть климатической нейтральности без изменения ключевых производственно-технологических процессов и сократить выбросы в источнике. Способность CCUS напрямую улавливать CO₂ из источника и затем хранить его в геологических формациях, по оценкам, может сократить до 20% от общего объема выбросов CO₂ от промышленных и энергетических предприятий [15].

2. При улавливании углерода можно уловить и отсеять прочие загрязняющие вещества, к примеру оксид азота и диоксид серы.

3. Технологии CCUS способны генерировать дополнительную энергию.

4. CО₂, улавливаемый при использовании данных технологий, может быть задействован в химической промышленности и других отраслях.

5. Развитие CCUS-технологий формирует целую отрасль по улавливанию, хранению и использованию СО₂, а значит помогают создать новые рабочие места.

Несмотря на все преимущества, можно выявить следующие недостатки данной технологии:

1. Высокая капиталоёмкость. Использование CCUS требует существенные инвестиции с длительным сроком окупаемости.

2. Возможности хранения CO₂ не определены. Доступность геологических хранилищ не считается препятствием в краткосрочной и среднесрочной перспективе, однако существует неопределенность в отношении долгосрочной способности мест хранения связывать углерод без значительной утечки.

3. Транспортировка CO₂ к местам хранения является дорогостоящей, поскольку для сжатия CO₂ и поддержания высокого давления в трубопроводах требуется значительное количество энергии. Каждый источник CO₂ должен быть подключен к соответствующему месту хранения по трубопроводу, что может усложнить и удорожить реализацию CCUS на территориях, где нет геологических формаций, пригодных для хранения [15].

2. Мировой опыт применения CCUS-технологий

На данный момент в мире действуют около 30 проектов CCS, способные улавливать и хранить около 45 миллионов тонн СО₂, а на стадии разработки находится около 200 проектов [31]. В мировой практике CCS-технологии начали использовать с 1970-ых годов в США и Канаде. Одни из первых проектов были направлены на повышение нефтеотдачи пластов с помощью СО₂. Первым в мире крупномасштабным проектом стал CO₂-EOR, Scurry Area Canyon Reef Operating Committee (SACROC), который был реализован в штате Техас, США. СО₂ в данном проекте поступал по трубопроводу и попадал в нефтяное месторождение для заводнения, всего в рамках данного проекта было закачано более 200 тонн СО₂ [22]. Стоит отметить, что на рынке CCUS и CCS-технологий США и Канада занимают лидирующие позиции. Примерами являются Shute Creek Gas Processing Plant (улавливает около 7 миллионов тонн СО₂ в год) и Century Plant (улавливает около 5 миллионов тонн СО₂ в год) и основаны данные проекты на газопереработке [28].

Первая в мире морская CCS установка – Sleipner Gas Field, разработана компанией Equinor и открытую в 1996 году. Данный проект улавливает СО₂, который выделяется при очистке природного газа и закачивает его водоносные пласты для хранения и сокращения выбросов, мощность составляет около 1 миллиона СО₂ в год [18]. Помимо этого, стоит и отметить Бразильский проект под названием Petrobras Santos Basin Pre-Salt Oil Field CCS, который способен улавливать около 4,6 миллиона тонн СО₂ в год. Компания, запустив данный проект, также увеличила нефтеотдачу и снизила углеродоёмкость своей деятельности на 40% за 10 лет, а к 2025 году компания стремится достичь объёма в 40 миллионов тонн [26].

Несмотря на то, что Китай является лидером по количеству выбросов СО₂ в год (10523 млн. тонн в 2021 году), отрасль улавливания и хранения углерода отстаёт в своих масштабах от США. Большинство проектов находится на стадии разработки или строительства. Особенно выделяется проект от компании Sinopec, способный улавливать около 1 миллиона тонн СО₂ в год, который также будет использоваться для повышения нефтеотдачи [21].

Обратим внимание, что законодательство, регулирующее CCUS, большинстве стран мира находится на стадии разработки, однако в ЕС, существует ряд законодательных инициатив, поддерживающих CCUS-технологии. К 2023 году Европейская комиссия предложит нормативную базу ЕС для сертификации удаления углерода. Система сертификации должна обеспечивать прозрачную идентификацию углеродных сельскохозяйственных и промышленных решений, которые удаляют углерод из атмосферы. Кроме того, в Плане стратегических энергетических технологий (SET) TWG9 определены приоритеты исследований и инноваций для CCS и CCU, которые служат ориентиром для государств-членов, научно-исследовательских институтов и компаний [19]. Несмотря на то, что законодательные основы CCUS-технологий находятся на стадии формирования, в мире уже реализуются и готовятся к запуску проекты, потенциал которых для достижения климатической нейтральности достаточно большой.

3. Перспективы и барьеры использования CCUS-технологий в РФ

В Российской Федерации существенная доля выбросов СО₂-эквивалента приходится на энергетику, как мы можем наблюдать из таблицы, приведённой ниже.

Таблица 2. Выбросы парниковых газов по секторам МГЭИК

Что касается потенциала развития и использования данных технологий в нашей стране, то он достаточно велик, если рассматривать процесс улавливания и захоронения СО₂. Общая емкость потенциальных мест захоронения для РФ в целом оценивается до 155 млн.т. СО₂, что значительно больше емкости любого государство. Помимо этого, Российская Федерация имеет все шансы занять лидирующие позиции на рынке квот по продаже СО₂-экв., так как на территории страны располагается огромное количество источников эмиссии СО₂. Некоторые компании нефтегазового сектора уже представили свои планы по достижению углеродной нейтральности.

Таблица 3. Планы российских нефтегазовых компаний по снижению парниковых газов.

Что касается законодательства, то в данном случае Российская Федерация только начала работать в данном направлении. Главным законодательным механизмом регулирования выбросы парниковых газов стал Федеральный закон №296 “Об ограничении выбросов парниковых газов”. Он обязывает предоставлять отчёты о выбросах всех юридических лиц и предпринимателей в случае, если их деятельность эмитирует больше 150 тыс. т. СО₂ -экв. выбросов в год. С 1 января 2024 года данная планка понизится до 50 тыс. т. СО₂ -экв. выбросов в год. Также нельзя не упомянуть эксперимент, проводящийся на всей территории Сахалинской области, в рамках которого данный субъект должен достичь углеродной нейтральности до 31 декабря 2028 года. Помимо всего этого, в регионе введён налог в 1000 рублей за тонну СО₂ -экв., в случае превышения нормы выбросов. Данная реформа коснётся и других регионов, но только с 2025 года.

Что касается барьеров развития CCUS-технологий на территории Российской Федерации, то помимо развивающегося законодательства можно также выделить отсутствия методов государственной поддержки предприятий с существенной эмиссией парниковых газов, а также технологическую неразвитость CCU-технологий, что можно отнести и к общемировой проблеме.

Рассмотрим эффективность CCS проекта на примере компании Газпром Нефть. Газпром Нефть планирует снизить свой углеродный след на треть по сравнению с уровнем выбросов 2019 года и инвестировать 30 млрд. руб. в CCS проект в Оренбургской области, способный на начальном этапе улавливать 1 млн. т. СО2-экв. То есть компания планирует уменьшить выбросы с 20 млн. т. СО₂-экв. до 13,37 млн. т. СО₂ [1]. Рассмотрим ситуацию, при которой Газпром Нефть сможет не только улавливать и хранить СО₂, а также реализовывать его на рынке. Так как цель – снижение количества выбросов к 2030 году, то проект будет рассчитан на 8 лет: с 2023 по 2030 год включительно. Первые два 2 года уйдут на строительство согласно передовым международным практикам. Цена на 1 тонну СО₂ на Европейском рынке составляет около 101 евро или 110 долларов. С учётом инфляции цена будет составлять около 138 долларов, при постепенном наращивании объёма улавливания на 10% в год, мы можем получить результаты, представленные в Таблице 4.

Таблица 4. Реализация уловленного СО₂

Как уже говорилось ранее, первоначальные инвестиции составляют 30 млрд. руб. и это эквивалентно 397,35 млн. долларов. Помимо этого, стоит учитывать операционные затраты на электричество, транспортировку и хранение уловленного СО₂ (Таблица 5).

Таблица 5. Операционные и инвестиционные затраты по проекту

Помимо инвестиционных вложений (2025-2030 гг.), 70% от 30 млрд. руб. будет вложено в рамках строительство проекта в первые два года 2023-2025 гг.

В рамках данных расчётов проекта Газпром Нефти с учётом ставки дисконтирования 16% NPV составил 330 316 207$. Итоговые показатели проекта представлены в Таблице 6.

Таблица 6. Итоговые показатели проекта (Составлено автором)

Помимо реализации уловленного СО₂, с помощью данного проекта компания Газпром Нефть сможет сэкономить на углеродном налоге 9 184 000 000 руб. за 6 лет (при ставке налога на выбросы 1000 р/т.). Вместе с тем проведенные расчеты показали, что при отсутствии реализации уловленного СО₂ и сохраняющейся ставке на выбросы на уровне 1000 руб. за тонну компании будет выгоднее платить налог на выбросы в России, чем заниматься его захоронением, так NPV при таком проекте за 6 лет будет отрицательным и составит -519 018 907$. Таким образом, для стимулирования CCUS-проектов в среднесрочной перспективе, государству необходимо увеличить ставку по углеродным налогам, а с помощью накопленных в бюджете поступлений субсидировать бизнес-проекты по развитию CCUS-технологий.

Заключение

Несмотря на обострение геополитической ситуации, решение задач климатической повестки остается первоочередным условием сохранения жизни на Земле и страны всего мира направляют свои усилия на борьбу с эмиссией парниковых газов. Проведенный анализ показал, что формирующаяся институциональная среда и климатическое законодательство стимулирует углеродоёмкие сектора к декарбонизации производственно-технологических процессов во всем мире. CCUS-технологии являются приоритетным решением для добывающих стран, в экспорте которых доминируют ископаемые виды топлива и другие продукты с высоким углеродным следом. Если лидером в области законодательных инициатив по регулированию климата выступает ЕС, то доминирующее число CCUS-проектов сегодня приходится на США.

В рамках данной статьи был выявлен существенный потенциал РФ в развитии CCUS-технологий, учитывая потенциальные подземные резервуары для хранения СО₂. Однако предварительные расчёты при сохранении текущих нормативно-правовых условий демонстрируют нецелесообразность реализации проектов по захоронению с экономической точки зрения. А CCU-проекты напротив при реализации улавливаемого СО₂ для целей дальнейшего использования с экономической точки зрения эффективны, но большинство технологических решений использования СО₂ находится на стадии исследований и разработок, поэтому данный тип проектов в краткосрочной и среднесрочной перспективе труднореализуем. При этом полный отказ от реализации CCUS-проектов грозит потерей конкурентных преимуществ на энергетических рынках и в новой формирующейся отрасли по улавливанию и хранению СО₂ в долгосрочной перспективе. Таким образом, государственная политика Российской Федерации в области развития CCUS-технологий должна быть направлена на субсидирование и поддержку CCS-проектов и CCU-исследований за счет увеличения налогообложения углеродоемких секторов для коммерциализации использования СО₂ в долгосрочной перспективе.