image
energas.ru

Газовая промышленность № 4 2017

Газомоторное топливо

01.04.2017 11:00 ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ МОТОРНОГО ТОПЛИВА В РОССИИ
Развитие и тиражирование технологий малотоннажного производства сжиженного природного газа (СПГ) открывает широкие возможности для формирования нового сегмента рынка газомоторного топлива (ГМТ) России. Мировой опыт демонстрирует эффективность использования СПГ в отдельных потребительских сегментах, в частности на магистральном автомобильном и водном транспорте. В статье анализируются текущий уровень, а также рыночный потенциал внедрения СПГ в пяти потенциальных сегментах транспорта. Кроме того, обозначены барьеры развития и основные варианты их преодоления.
Ключевые слова: ГАЗОМОТОРНОЕ ТОПЛИВО, ГАЗОМОТОРНЫЙ ТРАНСПОРТ, СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, CПГ, МИРОВОЙ ОПЫТ, ТОПЛИВНЫЙ РЫНОК.
Открыть PDF


Современное развитие технологий сжижения природного газа и его использования осуществляется в двух основных направлениях: крупнотоннажное и малотоннажное производство СПГ. Крупнотоннажное производство СПГ ведется обычно в районах добычи газа. СПГ – эффективная форма хранения и транспортировки природного газа, осуществляемой, как правило, морским транспортом для последующей реализации потребителям. По экспертным оценкам, экспорт трубопроводного газа постепенно будет вытесняться поставками СПГ, ежегодный рост которых составит 4,3 %, т. е. более чем в 2 раза быстрее, чем общий объем торговли газом [1].

Однако с точки зрения развития рынка ГМТ наибольший интерес представляет малотоннажное производство СПГ, при котором сжижение газа производится на локальных установках производительностью не более 10 т/ч, расположенных в непосредственной близости от газопроводов: на газораспределительных станциях (ГРС), автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС), т. е. в локациях, географически близких к потенциальному потребителю СПГ как моторного топлива. По обоснованному мнению ряда экспертов, наиболее перспективным направлением развития малотоннажного производства СПГ является технология сжижения газа на ГРС, базирующаяся на использовании перепада давления между магистральным и распределительным газопроводом, что позволяет заметно сократить затраты энергии на сжижение газа и, как следствие, себестоимость и стоимость для конечного потребителя СПГ [2–4].

Image_004.jpg

СПГ в сравнении с традиционными нефтяными видами топлива имеет ряд преимуществ, характерных также и для компримированного природного газа (КПГ): экологичность, экономичность, увеличенный срок службы двигателя. В то же время у СПГ как моторного топлива есть дополнительные конкурентные преимущества перед КПГ, а именно: пробег автотранспортного средства без дозаправки в три раза больше; эффективные массогабаритные характеристики оборудования топливной системы; возможность транспортировки СПГ в отдаленные от магистральных газопроводов районы. Эти качества делают СПГ крайне привлекательным видом моторного топлива в отдельных сегментах транспорта, о которых речь пойдет далее. Важно подчеркнуть, что не предполагается продуктовой конкуренции между КПГ и СПГ, скорее будет иметь место четкая сегментация рынка ГМТ: каждый из этих двух видов ГМТ – КПГ и СПГ – более пригоден для использования в своем потребительском сегменте. Планируется, что городские автобусы, дорожнокоммунальная техника, легкий коммерческий транспорт, такси попрежнему будут ориентироваться на КПГ в качестве альтернативы традиционному жидкомоторному топливу.

На сегодняшний день в мировой практике СПГ активно применяется, в частности, для бункеровки морских судов, а также в качестве моторного топлива на магистральном автомобильном транспорте [5–7]. В соответствии с имеющимися прогнозами малотоннажное производство СПГ в ближайшие годы существенно вырастет: мировой объем малотоннажного производства СПГ в 2015 г. оценивался на уровне 25,5 млн т, а к 2020 г. должен составить 62 млн т.

Безусловным мировым лидером по использованию СПГ на транспорте является Китай. Если по состоянию на 2012 г. в Китае насчитывалось 35 малотоннажных комплексов сжижения природного газа (КСПГ) и 700 криогенных автозаправочных станций (КриоАЗС), то в конце 2015 г. Китай располагал уже 65 производствами и 2,4 тыс. КриоАЗС. Основной объем потребления приходится на тяжелые магистральные тягачи, работающие на СПГ, численность которых в Китае уже превысила 240 тыс. ед. [7]. Фактически инфраструктура производства и потребления СПГ в качестве моторного топлива в Китае была создана за пять лет. Каковы же основные факторы успеха развития китайского рынка СПГ? Обозначим их тезисно, предполагая возможность их тиражирования на российском рынке:

1) основной объем перевозок грузов внутри страны при достаточно большой площади осуществляется автотранспортом. Как известно, доля топливной составляющей в себестоимости грузовых перевозок весьма существенна, и частный бизнес стремится ее оптимизировать, особенно в условиях замедления роста экономики;

2) китайское правительство жестко ограничивает и контролирует уровень выбросов СО2;

3) СПГ используется не только на автотранспорте, но и для целей автономной газификации отдаленных регионов страны. Имеет место синергетический эффект использования СПГ;

4) китайские производители достаточно быстро наладили выпуск автотранспорта на СПГ, а также технологического оборудования для создания производственносбытовой инфраструктуры;

5) в создание инфраструктуры СПГ активно привлекается частный капитал.

Для России СПГ – продукт не новый. На территории нашей страны уже существуют малотоннажные производства СПГ, общий производственный потенциал которых составляет около 100 тыс. т СПГ в год (рис. 1). Однако совершенно очевидно, что для развития газомоторного рынка этих мощностей недостаточно.

В то же время в России существуют барьеры, препятствующие широкому внедрению СПГ в качестве моторного топлива, в частности:

  • отсутствие производственносбытовой инфраструктуры СПГ как моторного топлива;

  • отсутствие единой стратегии развития и центра координации усилий;

  • несовершенство нормативноправовой и нормативнотехнической базы;

  • высокая стоимость зарубежного технологического оборудования, а также транспортных средств на СПГ;

  • отсутствие собственного серийного производства транспортных средств на СПГ;

  • низкий уровень локализации технологического оборудования для строительства инфраструктуры СПГ.

Для ПАО «Газпром» создание и развитие рынка СПГ – стратегическая задача. Прежде всего, речь идет об укреплении энергетической и экологической безопасности России, повышении конкурентоспособности российской экономики. Реализация СПГ на рынке моторных топлив означает укрепление лидирующих позиций через диверсификацию предлагаемых продуктов, а также рост объемов продаж природного газа на внутреннем российском рынке.

1_1.png

В целях преодоления существующих барьеров ПАО «Газпром» выстраивает систематическую работу со всеми заинтересованными сторонами. Центром ответственности от ПАО «Газпром» по использованию СПГ как моторного топлива, а также агентом по реализации проектов малотоннажного производства СПГ была определена компания «Газпром газомоторное топливо».

В 2016 г. были разработаны документы стратегического характера, позволяющие эффективно реализовывать проекты в области использования СПГ на транспорте. В частности, в октябре 2016 г. Правление ПАО «Газпром» утвердило Программу развития малотоннажного производства и использования сжиженного природного газа, которая определяет перечень наиболее перспективных для организации производства СПГ ГРС и технологий сжижения природного газа [8]. Важно, что ввод производственных мощностей запланирован исходя из рыночного потенциала в разрезе каждого российского региона. Предполагается использование следующих технологических решений производства малотоннажного СПГ:

  • КСПГ на ГРС с использованием турбодетандера;

  • КСПГ частичного сжижения на базе ГРС с внешним охлаждением;

  • автономный КСПГ полного сжижения;

  • мобильный КСПГ на АГНКС.

Потенциальные производственные мощности более 100 КСПГ составят около 5,5 млн т/год. Таким образом, производственные мощности полностью обеспечат растущий спрос на СПГ. Программой предусмотрены также три основных сбытовых решения для реализации СПГ в качестве моторного топлива: КриоАЗС с возможностью заправки только СПГ, а также с модулем регазификации и возможностью заправки СПГ и КПГ; блоки сжижения газа и криогенные емкости для хранения и реализации СПГ на АГНКС; КриоПАГЗ – мобильная установка, предназначенная для транспортировки, хранения и заправки СПГ удаленного потребителя. Ввод сбытовой инфраструктуры СПГ также синхронизирован с создаваемой производственной инфраструктурой и ростом потребительского спроса.

 1_1_1.png

Спрос на СПГ в отдельных сегментах транспорта

По оценкам ООО «Газпром газомоторное топливо», потенциальный спрос на СПГ в качестве моторного топлива в России к 2030 г. составит 5,2 млн т/год.
В силу отмеченных выше конкурентных преимуществ СПГ как вид топлива крайне привлекателен в следующих целевых сегментах транспорта:

  • магистральный автомобильный транспорт (грузовые тягачи с грузоподъемностью свыше 12 т, междугородные автобусы) – 1,7 млн т/год;

  • водный транспорт (паромы, контейнеровозы, сухогрузы, танкеры) – 1,4 млн т/год;

  • карьерная техника (карьерные самосвалы грузоподъемностью свыше 90 т) – 1,2 млн т;

  • железнодорожный транспорт (магистральные газотурбовозы, маневровые газотепловозы) – 0,5 млн т;

  • сельскохозяйственная техника (тракторы) – 0,4 млн т.

Более 15 % из всего объема традиционного топлива, потребляемого в указанных сегментах транспорта, может быть замещено СПГ к 2030 г. (рис. 2). Для каждого из обозначенных сегментов применялась своя методика оценки спроса.

Image_009.jpg

Магистральный автомобильный транспорт. Сегмент магистрального автомобильного транспорта характеризуется самым большим потенциальным спросом на СПГ (1,7 млн т в 2030 г.), но с точки зрения локализации газозаправочной инфраструктуры сложен в реализации, так как распределен по федеральным трассам РФ общей длиной более 50 тыс. км. Единственным приемлемым для конечного потребителя вариантом создания газозаправочной инфраструктуры является строительство заправок на всем логистическом плече. В то же время более половины спроса будет генерироваться на шести федеральных трассах, проходящих по европейской части РФ и входящих в федеральные и международные коридоры, в частности «Север – Юг» и «Европа – Западный Китай». По прогнозам, спрос на СПГ будет формироваться в первую очередь со стороны седельных тягачей с максимальной массой более 12 т (относящиеся к категории N3), а также междугородных автобусов.

Потенциальный спрос на СПГ определялся в разрезе участков федеральных и региональных трасс, с учетом интенсивности движения транспортных средств, нормы расхода потребления дизельного топлива, коэффициента замещения дизельного топлива на СПГ.

При выборе типа ГМТ на магистральном автотранспорте можно заключить, что использование СПГ является более предпочтительным по сравнению с КПГ с точки зрения удобства потребителей. Автомобиль на СПГ имеет возможность осуществлять больший пробег без дозаправки, что является значимым фактором в силу специфики сегмента. Европейские производители седельных тягачей на СПГ (Iveco, Scania, Mercedes, Volvo) заявляют дальность пробега на одной заправке СПГ 1000 км и более. Кроме того, скорость заправки транспортного средства СПГ сопоставима со скоростью заправки традиционным топливом (бензин, дизельное топливо). Не менее принципиальны массогабаритные характеристики: вместо газовых баллонов устанавливается криобак.

Как показывает китайский опыт, транспортнологистические компании, эксплуатирующие для перевозки грузов седельные тягачи с максимальной массой более 12 т, крайне чувствительны к топливным издержкам, особенно в условиях экономической стагнации. По экспертным оценкам, у российских транспортных компаний затраты на дизельное топливо для грузового автотранспорта составляют более трети общих эксплуатационных расходов. При этом крупные компании имеют бóльшую склонность к стратегическим инициативам, включая перевод парка на СПГ. Рассматривать переход мелких игроков на СПГ стоит только при полноценном развитии сети заправочной инфраструктуры и формировании вторичного рынка СПГтехники либо наличии конкурентного предложения по конверсии двигателя внутреннего сгорания в газовый режим.

С точки зрения потребительских характеристик техника на СПГ уже ничуть не уступает дизельным аналогам. Были опасения по поводу мощности тягачей на природном газе. Показателен пример итальянской Iveco. Не так давно компания представила грузовик New Stralis NP, ориентированный на международные перевозки, работающий и на КПГ, и на СПГ. Данная машина оснащена двигателем стандарта «Евро6» мощностью 400 л. с. с крутящим моментом 1700 Н·м, равным дизельному аналогу. Раньше максимальными значениями для машины на природном газе были 340 л. с. с 1300 Н·м.

Одним из ключевых барьеров развития рынка являются отсутствие на российском рынке серийно выпускаемых автомобилей на СПГ и ограниченный доступ к иностранной продукции в силу высоких таможенных пошлин на импортные транспортные средства, использующие природный газ в качестве моторного топлива. Для обеспечения указанного спроса на СПГ по сегменту размер парка техники на СПГ к 2030 г. должен составлять 60 тыс. ед. транспорта. По итогам 2016 г. парк газомоторного транспорта России пополнился на 9,5 тыс. ТС, из которых лишь 4 тыс. газовых автомобилей выпущены в серийном исполнении, остальные – переоборудованные [9]. Однако положительная динамика в этом вопросе существует. Так, ПАО «КАМАЗ» и Группа «ГАЗ» сертифицировали образцы техники на СПГ, в том числе седельные тягачи. В текущем году планируется ее опытнопромышленная эксплуатация в дочерних обществах ПАО «Газпром».

Водный транспорт. Спрос на СПГ на водном транспорте будет формироваться в первую очередь в портах акватории Балтийского моря, в том числе в связи с вступлением в силу ограничений Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов MARPOL. Стремительный рост спроса на СПГ предполагается начиная с 2020 г. Именно тогда ожидается глобальное ужесточение требований к уровню серы в судовом топливе. Введение ограничений по содержанию серы в судовом топливе поставило судовладельцев перед выбором: перейти с мазута на использование более дорогого морского дизельного топлива или малосернистого морского газойля, установить скрубберы и системы избирательного каталитического восстановления (SCR) для соответствующей очистки выхлопных газов от оксидов серы и азота либо использовать в качестве судового топлива СПГ или другие нетрадиционные виды топлива (например, метанол). Метанол и СПГ сопоставимы по степени экологичности. Тем не менее стратегическим видом топлива Европа выбрала именно СПГ. Поэтому сейчас в портах Европы идет активное строительство СПГинфраструктуры.

По экспертным оценкам, в мире насчитывается 90 судов на СПГ. Еще минимум 72 судна должны быть введены в эксплуатацию до 2018 г. Бóльшая часть их оперирует сейчас в Балтике в районах побережья Норвегии. Заказанные суда строятся в основном на китайских и американских верфях, однако есть и европейские судостроительные заводы, выигрывающие заказы на суда с газовыми энергетическими установками (Германия, Хорватия, Польша). Первоочередной спрос на СПГ ожидается со стороны грузопассажирских паромов и контейнеровозов, следующих по регулярным судоходным линиям.

В январе 2017 г. новый скоростной паром, совершающий регулярные рейсы из Таллинна в Хельсинки, впервые был бункерован российским СПГ, произведенным на малотоннажном КСПГ в Пскове. Завод построен на ГРС, и в криогенном цикле отчасти использует охлаждающий эффект в результате понижения давления на ГРС. Непосредственная бункеровка осуществляется в порту Таллинна, куда СПГ доставляется из Пскова с помощью газовозов. Используется метод бункеровки trucktoship, при котором СПГ перекачивается напрямую из автоцистерны в судно [10].

Известно, что российский рынок бункерного топлива сейчас переживает непростые времена. Традиционно российские порты были крайне привлекательны для транзитной бункеровки. Однако по итогам 2016 г. бункерный рынок в России существенно сократился – на 24 % при общем росте грузооборота российских морских портов. Это стало следствием выравнивания цен на топливо в российских и зарубежных портах. Появление возможности бункеровать суда СПГ в российских портах по привлекательной цене могло бы повысить конкурентоспособность российских портов.

Карьерная техника. Россия является ключевым глобальным игроком в горнорудной отрасли, устойчиво входя в TOP10 стран мира по добыче и запасам основных рудных минералов. В соответствии с позицией России в мировой горнодобывающей отрасли в стране сконцентрировано 7,8 % (примерно 2,5 тыс. ед.) мирового парка карьерных самосвалов грузоподъемностью 90 т и более. Годовое потребление дизельного топлива карьерной техникой при добыче основных минералов составляет около 1,5 млн т. В связи с этим сегмент карьерной техники характеризуется значительным потенциальным спросом на СПГ –
1,2 млн т в год к 2030 г. Спрос сконцентрирован географически: более 65 % сосредоточено в районе Кузнецкого угольного бассейна, в Мурманской области и Карелии. Также наблюдается значительная концентрация спроса по потребителям: более 80 % приходится на 12 крупнейших горнодобывающих компаний. Парк карьерных самосвалов в одной только Кемеровской области составляет 1,6 тыс. ед. При этом около 70 % от общего количества эксплуатируемых угольными компаниями карьерных самосвалов (с классом грузоподъемности 90 т, 130 т и выше) приходятся на БелАЗ. В классах 130 и 220 т лидирующие позиции занимают модели БелАЗ 75131 и 75306 с двигателями от Cummins.

Основные горнодобывающие компании проявляют заинтересованность в переводе карьерной техники на СПГ при условии доказанной экономической эффективности и успешной реализации пилотных проектов. Для потребителей помимо экономического возможен и положительный операционный эффект от перехода на СПГ. Использование СПГ в качестве моторного топлива позволяет избегать возможного снижения производительности работ, связанного с сильным загрязнением воздуха в самом карьере. При определенных условиях (глубокие карьеры, безветренная погода и др.) может возникнуть ситуация, когда приходится приостанавливать работы по добыче в целях соблюдения техники безопасности, так как условия труда становятся небезопасными для операторов карьерной техники. Реализация потенциала будет в значительной степени зависеть от развития СПГ техники и технологий, а также строительства газовой инфраструктуры в регионах, которые на данный момент не подключены к Единой системе газоснабжения. На сегодняшний день главный барьер внедрения СПГ – отсутствие серийных моделей карьерных самосвалов на СПГ грузоподъемностью 130 т и выше. Определяющим фактором является необходимость разработки газопоршневого двигателя. Основные двигателестроительные компании – партнеры БелАЗ – не готовы самостоятельно инвестировать в разработку подобных двигателей для самосвалов. Приемлемый вариант – совместные усилия.

Железнодорожный транспорт. В настоящий момент на российских железных дорогах уже проработана технология 100%го замещения дизельного топлива СПГ. Лидером данного процесса выступает компания ОАО «РЖД». На Свердловской железной дороге осуществляется подконтрольная эксплуатация грузовой техники (газотурбовозы серии ГТh) и маневровой/вывозной (газопоршневой локомотив серии ТЭМ19), продемонстрировавшая существенную экономию средств на проведении технического обслуживания и текущего ремонта. Кроме того, существует операционный эффект от использования СПГ в зимний период. По оценкам ОАО «РЖД», экологическая нагрузка на окружающую среду для газотурбовоза ГТ1h в 6,8 раз ниже по сравнению с дизельным аналогом.

В качестве одного из наиболее перспективных полигонов для использования газотурбовозов рассматривается неэлектрифицированный участок СвЖД «Коротчаево – Сургут – Войновка». Первый этап программы внедрения газотурбовозов (до 2018 г.) предполагает организацию вождения поездов на участке «Тобольск – Войновка» (222 км). Заправку локомотивов планируется осуществлять на временной площадке ст. «Войновка» (СПГ может доставляться автомобильным или железнодорожным транспортом с производственного комплекса под Екатеринбургом). На втором этапе (2019–2025 гг.) полигон курсирования газотурбовозов может быть продлен до Сургута (697 км). Это станет возможным только при условии строительства комплекса по производству СПГ на ст. «Тобольск» и обустройства двух пунктов заправки тягового подвижного состава (в Тобольске и Сургуте). Для успешной реализации проекта необходимо согласование интересов всех заинтересованных сторон: производителей техники и комплектующих, ТЭК, органов власти и железнодорожников.

В соответствии со стратегическими планами компании 25 % потребляемого тепловозами дизельного топлива должно быть замещено природным газом к 2030 г. Начиная с 2017 г. в качестве точки роста предполагается активное обновление парка на газотурбовозы, газопоршневые локомотивы. Принципиальными являются вопросы обеспечения предельной цены СПГ в размере 50 % от цены дизельного топлива по массе.

Сельскохозяйственная техника. В настоящее время в мире опыт применения СПГ в сельском хозяйстве в промышленных масштабах отсутствует, поэтому можно говорить лишь о перспективных проектах создания новой сельскохозяйственной техники (НИОКР), работающей на СПГ. Тракторный парк – основной потребитель моторного топлива и наиболее перспективный вид техники для применения ГМТ в сельском хозяйстве. Именно на тракторы приходится основная доля (около 60 %) потребления дизельного топлива в сельскохозяйственном сегменте. Для сельхозпроизводителей критичными являются мощностные/тяговые характеристики используемых машин. При замене дизельных тракторов на газовые не должно допускаться снижение этого показателя. Основным драйвером спроса на СПГ в качестве моторного топлива для сельскохозяйственных тракторов является стремление сельхозпроизводителей сократить топливные издержки. Потенциальное потребление СПГ в данном сегменте к 2030 г. может составить 425 тыс. т. Спрос возникает во всех регионах присутствия аграрного хозяйства. Доля земель, используемых в сельском хозяйстве (сельскохозяйственные угодья), составляет около 13 % территории РФ (примерно 2,21 млн км2), поэтому спрос в сегменте сильно фрагментирован. Для формирования указанного объема спроса к 2030 г. необходим выпуск около 10 тыс. ед. тракторов, работающих на СПГ. Доля сельскохозяйственной техники нового поколения может составить 3 % в общем объеме тракторного парка РФ. Для успешного внедрения СПГ в сельском хозяйстве необходимо финансирование НИОКР и субсидирование приобретения новой техники сельхозпредприятиями. Эти меры должны быть отражены в разрабатываемой Государственной программе внедрения газомоторной техники с разделением на отдельные подпрограммы по автомобильному, железнодорожному, морскому, речному, авиационному транспорту и технике специального назначения.

Таким образом, с учетом размера спроса, его концентрации, готовности технических решений и экономической обоснованности наиболее привлекательными для внедрения СПГ являются сегменты магистрального транспорта, карьерной и железнодорожной техники, а также бункеровки. Около 15 % всего объема топлива, потребляемого целевыми сегментами, может быть потреблено в форме СПГ к 2030 г. Однако для этого требуется преодоление существующих барьеров, в том числе в области нормативного регулирования.



← Назад к списку