ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ НА НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

АННОТАЦИЯ

Актуальность выбранной темы обусловлена необходимостью исследования вопроса использования возобновляемых источников энергии на нефтегазовых предприятиях для более эффективной и выгодной генерации энергии на станциях. Основными методами решения поставленной задачи являются изучения статистической информации всемирных исследовательских центров энергетики по вопросу введения и эксплуатации возобновляемых источников энергии, на ровне с традиционными ископаемыми источниками энергии. А также, теоретическая и практическая база внедрения возобновляемых источников на нефтегазовых предприятиях. Результатами проведенного исследования является вывод о том, что использование возобновляемых источников энергии на нефтегазовых предприятиях не только повышает имидж компании на мировом рынке в связи с зеленой политикой государств, заботе об окружающей среде и глобальном потеплении в частности, но и экономически выгодно для обеспечения предприятия энергией для внутренних нужд. Результаты, описанные в работе, могут быть применены студентами и специалистами, изучающими вопросы энергетики и синергетический эффект от внедрения возобновляемых источников энергии на традиционных энергетических предприятиях.

ABSTRACT

The relevance of this study stems from the growing need to explore the integration of renewable energy sources in oil and gas facilities to achieve more efficient and profitable energy generation at power plants. This paper addresses the issue by analyzing statistical data from global energy research centers on the adoption and operation of renewable energy sources alongside traditional fossil fuels. It also examines the theoretical and practical foundations for implementing renewable energy in oil and gas industries. The findings indicate that incorporating renewable energy sources in oil and gas enterprises not only enhances the company’s reputation in the global market, aligning with state green policies and environmental concerns such as global warming, but also proves economically advantageous for meeting the enterprise's internal energy demands. The results presented in this paper are valuable for students and professionals studying energy systems and the synergistic benefits of integrating renewable energy into traditional energy sectors.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, ВИЭ, чистая энергия, нефтедобывающая отрасль, нефтегазовые предприятия, дизельная электростанция.

Keywords: renewable energy sources, RES, clean energy, oil industry, oil and gas enterprises, diesel power plant.

Введение

Энергия, как физическое понятие, было введено в 17 веку Лейбницом. Описав ее как произведение массы объекта на квадрат его скорости и дав определение, что тепло состоит из случайного движения составных частей материи начался долгий процесс становления энергетики в современном его понимании.

Только к 19 веку теория постепенно перешла к практике – первые паровые двигатели. С тех пор в мире произошли 4 крупные энергетические революции.

Долгое время доминирующим ресурсом было дерево, которое в скором времени сменил уголь, затем нефть, газ и, наконец, урановая руда, как основное топливо для атомных электростанций.

Сейчас мировое сообщество активно выступает за использование безотходных источников электроэнергии, в том числе возобновляемую, как часть большого блока чистой энергии.

Из рисунка 1 видно, что за 2023 год возобновляемые источники энергии составляют всего 13,6% (25 ГВт/ч).

Данные о первичной энергии могут быть количественно определены с использованием двух различных методик:

- "Прямая" первичная энергия, которая напрямую объединяет данные об ископаемом топливе с электроэнергией, вырабатываемой ядерной энергетикой и возобновляемыми источниками энергии.

- "Замещающая" первичная энергия, которая преобразует неископаемую электроэнергию в их "эквиваленты затрат": количество первичной энергии, которое было бы необходимо, если бы они обладали такой же неэффективностью, как ископаемое топливо. Этот "метод замещения" используется в статистическом обзоре мировой энергетики Института энергетики, когда все данные сравниваются в эксаджоулях [1].

Рисунок 1. Мировая генерация топлива по источникам за 2023г., ТВт/ч [1]

Нефть является лидирующим ресурсом для генерации энергии во всем мире, с постоянно растущим спросом на него. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), составляющие чуть больше 13%, кажущиеся бесплатными и экологически чистыми, на самом деле не так эффективны, как традиционные источники и не способны покрывать потребности человека в промышленном масштабе. С каждым годом, процент использования ВИЭ увеличивается [1], однако, также растет и потребление электроэнергии в целом.

Для комфортного использования ВИЭ необходимо разрабатывать новые инфраструктуры с накопителями энергии (промышленный масштаб которых, не является эталоном экологического решения) для таких непостоянных источников, как солнечный свет, приливы и отливы, ветер.

Согласно сценарию APS (The Announced Pledges Scenario), разработанном в 2021 году, правительства стран нацелены на создание безотходной системы выработки энергии (углеродно-нейтральной; Net Zero Emissions – далее NZE) к 2050 году, независимо от того, закреплены ли эти заявления в законодательстве.

Тем не менее, по-прежнему необходимы значительные усилия для достижения целей сценария чистых нулевых выбросов (NZE), который ограничивает глобальное потепление на уровне 1,5 °C.

Так, крупнейшая нефтегазовая компания Европы Royal Dutch Shell в 2019 г. начала осуществление заявленного плана по еще не сформированной программе APS, NZE к 2050 г. Shell заявила, что собирается сократить чистые выбросы углекислого газа в 2 раза по сравнению с уровнем 2016 г. Barclays оценил необходимый объём инвестиций для достижения цели Shell в 180 млрд долл. [2].

Окончание эры роста потребления ископаемого топлива не означает прекращения инвестиций в ископаемое топливо (см. рисунок 2), но это подрывает обоснованность любого увеличения расходов. До этого года удовлетворение прогнозируемого спроса поэтапно предполагало увеличение инвестиций в нефть и газ в течение этого десятилетия, но более оптимистичные перспективы использования экологически чистой энергии и снижение прогнозируемого спроса на ископаемое топливо означают, что это уже не так. Однако инвестиции в нефть и газ на сегодняшний день почти вдвое превышают уровень, требуемый в сценарии развития, например, Новой Зеландии в 2030 году, что свидетельствует о явном риске длительного использования ископаемого топлива, что пока делает недостижимой цель в уровне глобального потепления 1,5 °C [3].

Чистая энергетика включает в себя:

• возобновляемые источники энергии (ВИЭ);
• ядерную энергию;
• ископаемое топливо, оснащенное кислородом, водородом и аммиаком;
• аккумуляторные батареи и электросети.

Для конечных пользователей чистая энергетика включает в себя:

• прямое использование возобновляемых источников энергии;
• электромобили;
• электрификацию зданий, промышленности и международного морского транспорта;

Что касается топливоснабжения, то чистая энергетика включает в себя использование топлива с низким уровнем выбросов, прямое улавливание воздуха и меры по снижению интенсивности выбросов при производстве ископаемого топлива.

Рисунок 2. Ежегодные инвестиции в ископаемую и чистую энергетику за 2015-2023гг., трлн долл. [3]

Для того, чтобы добывать нефть, приходится использовать все более сложные технологии в условиях трудных геологических и географических условий. При этом размеры новых месторождений нефти заметно уступают гигантам прошлого века.

Все эти действия направлены на углубление и усложнение формы скважин, а также добычу из труднодоступных пород. Они являются составной частью освоения ТРИЗ, трудноизвлекаемых запасов нефти. Этим занимаются ученые, инженеры и законодатели. По оценкам, ТРИЗ углеводородов в России составляют 16,5 миллиарда тонн. Завершение работ по созданию нового классификатора ТРИЗ было завершено в 2023 году. В этот период была создана специальная группа, которая разработала критерии, по которым залежи углеводородов могут быть отнесены к категории трудноизвлекаемых. Вопрос классификации — это во многом вопрос государственной поддержки.

В России, среди нефтедобывающих компаний, ТРИЗ составляет примерно треть от общего объема разрабатываемых залежей нефти, и ее доля будет только расти благодаря появлению новой техники и развития технологий в целом. В 2023 году было принято решение об увеличении испытательной инфраструктуры для российских технологий и введении общих стандартов, создании единого оператора испытаний, который будет отвечать за их проведение и гарантировать их соответствие всем отечественным нефтегазовым компаниям [4].

Исходя из современных тенденций развития и использования ресурсов для генерации энергии встает вопрос о создании новых инфраструктурных решений и синергетических эффектов использования как ВИЭ, так и традиционного топлива.

Материалы и методы

В написании статьи использовались статистические данные, предоставленные всемирно энергетической ассоциацией, публикующаяся в ежегодных сборниках о перспективах развития мировой энергетики, а также данных энергетических институтов [1,3] и пример компании Shell по исполнению по выполнению сценария APS и NZE [2].

Использовались статьи интернет-журнала об энергетике [4] и исследования Р. Ю. Фомина Р. Д. Мингалеевой, В. В. Бесселя, М.А. Жажина и Д.В. Зайкина, в области использования ВИЭ совместно с нефтегазовыми станциями и их экономическом эффекте [6, 8, 9].

Работы Л.К. Бабичевой, В.А. Карасевича по оценке экономической эффективности применения автономных ВИЭ [5]; Е.В. Шавиной и В.А. Прокофьева в области возобновляемых источников энергии в портфеле проектов добывающих компаний [10]; Т.А. Митровой, В.А. Кулагинова, С.И. Мельниковой, Д.А. и Е.В. Грушевенко в исследовании спроса и межтопливной конкуренции на европейском нефтегазовом рынке [7].

Результаты и обсуждения

Проблема обеспечения энергетики нефтегазовых объектов с использованием возобновляемых источников энергии приобретает актуальность, учитывая, что многие из этих объектов расположены на территориях с слаборазвитой энергетической инфраструктурой [8]. В связи с этим, проекты энергоснабжения с использованием ВИЭ становятся все более практичными [6].

Исследование Р. Ю. Фомина Р. Д. Мингалеевой и В. В. Бесселя предлагают к рассмотрению использование  для энергоснабжения автономных объектов комплексное решение на основе дизельного топлива и ВИЭ (см. рисунок 3). Принимая во внимание тот факт, что энергоснабжение объектов магистрального трубопровода занимает значительную долю в издержках на эксплуатацию данных объектов, а ВИЭ характеризуются стабильным трендом на снижение стоимости технологий [5].

Стоимость электроэнергии более 37 рублей за 1 кВт·ч делает проект экономически выгодным. Использование энергоустановок на базе ВИЭ для энергоснабжения нефтегазовых объектов является более выгодным, чем дизельная электростанция, учитывая высокую стоимость дизельного топлива, которая сильно растет в условиях реализации проекта на отдалённых территориях.

Рисунок 3. Принципиальная схема работы солнечной электростанции с накопителями энергии и резервным дизельным генератором [9].

Проект солнечной электростанции может сэкономить до 25 тысяч литров дизельного топлива в год, что также уменьшает количество выбросов CO₂ (на 63,5 тонн только с одной установки, тогда как протяженность одной магистрали может составить десятки таких установок.. Окупаемость проекта составляет 15 лет, а чистый дисконтированный доход превышает 4 миллиона рублей [9].

Хотя нефтегазовые компании инвестируют только 3-5% бюджета в чистые технологии (BP, Shell, Chevron, Total, Eni и Exxon в 2019г. [7]), они начинают активно «озеленять» свои активы, инвестируя в возобновляемые источники энергии и технологии улавливания СО₂ (включая технологии по производству биотоплива, ужесточение контроля за выбросами метана и т.п.). Это позволяет не только уменьшить выбросы, но и улучшить имидж компании на мировом рынке.

Таким образом, сегодня у России есть три сценария развития энергетического комплекса: инвестировать в собственные проекты и достичь технологического суверенитета, ждать возвращения ушедших заказчиков, партнеров и технологий или же включиться в мировую зеленую гонку.

Заключение

В настоящее время российские нефтегазовые компании не активно развивают альтернативные источники энергии (ВИЭ) в качестве отдельного направления своего бизнеса. Они участвуют в проектах ВИЭ, но главной целью этих проектов является обеспечение электроэнергией своей основной деятельности. В то же время, нефтегазовые компании имели бы возможность не только выступать в качестве потребителей зеленой энергии, но и активно участвовать на ранних стадиях развития этого рынка.

Результаты исследования показывают, что энергетическим компаниям следует развивать направления связанные с альтернативными источниками энергии. Перевод большей части мощностей на использование ВИЭ может привести к сокращению затрат и улучшению репутации. Добывающие предприятия (угольные, нефтегазовые) могут снизить затраты на энергию до 25% на существующих объектах и до 50% на новых благодаря эффективной программе управления энергией. Экономический эффект от использования ВИЭ может достигать от 1 до 10 миллиардов долларов, в зависимости от размера электростанций, а средняя окупаемость проектов составит от 5 до 15 лет. Кроме экономии, компании также получают возможность сокращения выбросов и выполнения социальных обязательств. Для работников ВИЭ решаются вопросы здоровья и безопасности за счет автоматизации, что способствует достижению целей устойчивого развития компании.

Список литературы:

1. Energy Institute - Statistical Review of World Energy (2024) // Our World Data URL: https://ourworldindata.org/energy-mix (дата обращения: 17.07.2024).
2. Rainforth L., 2019. Oil in 3D: the demand // URL: https://www.investmentbank.barclays.com/content/dam/barclaysmicrosites/ibpublic/documents/our-insights/oil/oil-in-3d.pdf (дата обращения: 17.07.2024).
3. World Energy Outlook 2023 Executive summary // International Energy Agency URL: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2023 (дата обращения: 17.07.2024).
4. Атомные рекорды, добыча трудной нефти и три главных источника для мировой энергетики // Энергия + онлайн-журнал об энергетике URL: https://e-plus.media/technologies/atomnye-rekordy-dobycha-trudnoj-nefti-i-tri-glavnyh-istochnika-dlya-mirovoj-energetiki/?utm_source=yandex&utm_medium=cpc&utm_campaign=energiia-stati-poisk&utm_content=text&utm_term=keyword&etext=2202.40IlJ7_MjXct0l1wORgAPGxZgzmMQfsKLcpSsrAkWqn8_NiuTSK8TtH3ArHRbpTuenNqamV5Y2hqbnp6c2dwZw.582d7248a5785d78286db5dd374c2dd0e874deca&yclid=13201747666812534783 (дата обращения: 17.07.2024).
5. Бабичева Л.К., Карасевич В.А. Оценка экономической эффективности применения автономных ВИЭ-установок для энергоснабжения объектов магистральных трубопроводов // Нефтегазовая вертикаль, 2022. №1. С. 94–102.
6. Жажин М.А., Зайкин Д.В., Мингалеева Р.Д., Бессель В.В. Автономное энергообеспечение объектов нефтегазового комплекса России на изолированных и труднодоступных территориях // Территория «Нефтегаз», 2023. №5–6. С. 72–80.
7. Митрова Т. А., Кулагин В. А. Мельникова С. И., Грушевенко Д. А., Грушевенко Е. В., 2015. Спрос и межтопливная конкуренция на европейском нефтегазовом рынке // Энергетическая политика. № 5. С. 38–48.
8. Фомин Р.Ю., Мингалеева Р.Д., Бессель В.В. К вопросу оценки территориального коэффициента удорожания стоимости топлива для автономных систем генерации электроэнергии на базе дизельной электростанции // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом, 2023. №7. С. 32–36.
9. Фомин Р.Ю., Мингалеева Р.Д., Бессель В.В. Повышение эффективности энергоснабжения нефтегазовых объектов за счёт использования ВИЭ // С.О.К.. 2023. №№9.
10. Шавина Е.В., Прокофьев В.А. Возобновляемые источники энергии в портфеле проектов добывающих компаний. – Геоэкономика энергетики, 2021. № 1. С. 67–87.