Михаил Аким
Оборот биогазового сектора Европы превышает 7 млрд евро. Фото Reuters
Одной из основных проблем современности является изменение климата, происходящее в том числе из-за углеродных выбросов энергетической отрасли. Природный газ считается наиболее экологически чистым ископаемым топливом, но и он вносит вклад в общий объем выбросов. Учитывая это, многие компании газовой индустрии разрабатывают и воплощают в жизнь планы по производству биогаза и биометана, который считается наиболее экономически эффективным и масштабируемым из доступных на сегодняшний день возобновляемых газов.
Чтобы понять перспективы биогаза в Европе, необходимо рассмотреть некоторые ключевые цифры по европейскому рынку газа. Согласно данным ACER, в 2023 году было построено около 50 млрд куб. м в год дополнительных мощностей по приему СПГ, сокращение потребления составило 8%, а средняя цена – 41 евро/МВт-ч на TTF (крупнейший европейский газовый хаб). Вероятно, избыток новых мощностей по приему СПГ привел к их использованию только на 51% в первом квартале 2024 года, однако цена понизилась до 27 евро/МВт-ч.
Согласно REPowerEU, спрос на природный газ в Европе снизился на 18% в период с августа 2022 года по март 2024-го. Это помогло ЕС сэкономить 125 млрд куб. м газа. Но при этом, вероятно, может возникнуть дефицит энергоснабжения Европы, поэтому представляется целесообразным проанализировать альтернативные источники, в частности биогаз.
Годовое потребление газа в Европе последние 20 лет колебалось в диапазоне от 330 млрд до 520 млрд куб. м. Очевидно, что стремительный рост цен на энергоносители, в частности на газ, привел к тому, что, согласно оценкам McKinsey, затраты Европы на закупку энергоносителей составили в 2022 году 1,8 трлн евро, что в 2,6 раза больше аналогичных затрат в 2021 году. Последствия геополитического кризиса оказали негативное воздействие на европейскую экономику, но также ускорили изменения системы энергоснабжения, меры по повышению энергоэффективности, что, предполагается, должно привести к сокращению затрат на энергоносители до 1 трлн к 2025 году. При этом, что важно, уменьшается энергозатратность ВВП при одновременной декарбонизации экономики.
По данным Евростата, потребление природного газа в ЕС снизилось на 17,7% в период с августа 2022 по март 2023 года по сравнению со средним потреблением газа за те же месяцы в период с 2017 по 2022 год. Газ обеспечивает 21,5% потребления первичной энергии в EC и является доминирующим источником энергии для домашних хозяйств – 32,1%. Для обеспечения населения доступной энергией принципиально важно то, что энергия, получаемая при использовании газа для домохозяйств, ранее обходилась всего в 6,5 цента (тогда как электрическая энергия в среднем обходилась в 21,5 цента за 1 кВт-ч), а во второй половине 2023 года цена газа уже составляла 11,25 цента за 1 кВт-ч (при цене электричества 28,5 цента за 1 кВт-ч). То есть газ остается наиболее доступной формой энергии.
В поисках собственного пути
Упустив лидерство в солнечной и ветроэнергетике, где доминирует Китай, Евросоюз стремится снизить зависимость от поставщиков углеводородов и занять ведущие позиции в производстве биоэнергии. Дальнейшее развитие и коммерциализация новых технологий в этой области могут, с одной стороны, способствовать переходу к низкоуглеродной экономике, а с другой – решить проблему дефицита газа.
Согласно данным Мировой биогазовой ассоциации, за период 2017–2022 годов темпы роста биогазового сектора составили 19%, достигнув 445 ТВт-ч в 2022 году. Производство было сконцентрировано на рынках Европы, Америки, Китая и Индии, причем на Европу приходилась почти половина этого объема, где доля Германии составляла 20%. Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует высокие темпы роста на уровне 32% в период до 2028 года при реализации «сценария чистого нуля».
Согласно расчетам Европейской биогазовой ассоциации (ЕБА), Европа производит 21 млрд куб. м биогаза и биометана, а к 2030 году производство может вырасти до 35–45 млрд куб. м. К 2050 году производство может увеличиться как минимум в пять раз по сравнению с сегодняшним уровнем, достигнув 167 млрд куб. м. Таким образом, потенциал 2050 года может составить до 40% потребления газа в ЕС (к уровню потребления 2021 года). Согласно EБA, если предположить снижение спроса на газ (что возможно с учетом объема вводимых ВИЭ и программ повышения энергоэффективности), биометан сможет покрыть до 61% спроса на газ к 2050 году.
Развитие производства биогаза в Евросоюзе началось задолго до 2022 года. В 2005 году было произведено 3,2 млрд куб. м, а в 2014-м – 14,3 млрд куб. м (ЕБА, Евростат). Общий объем биогаза и биометана, произведенных в ЕС в 2021 году, составил 18,4 млрд куб. м, или 196 ТВт-ч с долей 4,4% от потребляемого природного газа. По состоянию на конец 2021 года в Европе насчитывалось 18 774 биогазовых установки и 1067 предприятий по производству биометана. В 2021 году был зафиксирован самый большой прирост – 184 установки были введены в строй. Оборот биогазового сектора ЕС в 2020 году составил 7,77 млрд евро. Средняя стоимость производства биометана составляла около 80 евро/МВт-ч (по другим источникам – от 55 до 110 евро/МВт-ч), включая затраты на сырье (16 евро/МВт-ч).
Производство биометана увеличилось более чем втрое: с 1 млрд куб. м в 2014 году до 3 млрд куб. м в 2020-м. По сравнению с преобразованием биогаза в тепло и/или электричество на месте преобразование биогаза в биометан обеспечивает более гибкое использование. Биогаз чаще всего используется для производства электроэнергии и теплоснабжения. Биометан же может заменить природный газ для производства электроэнергии и теплоснабжения в качестве топлива в транспортных средствах, работающих на природном газе, и практически во всех секторах экономики. Биометан также может использоваться в качестве сырья и альтернативы природному газу для производства ряда химических веществ.
Биометан (или зеленый газ) получается из биогаза, который производят из различных видов биомассы – органических отходов (прежде всего навоза сельскохозяйственных животных), шлама сточных вод, отходов растительного происхождения и т.д. – как правило, путем анаэробного сбраживания или газификации. Биогаз содержит 50–70% метана, 25–50% СО₂, незначительные примеси сероводорода, аммиака, оксидов азота и других соединений.
После очистки биогаза от СО₂ и примесей получается биометан – полный аналог природного газа, только «добытый» из возобновляемого источника. Соответственно биометан способен функционально заменить природный газ во всех сферах применения. Его можно легко хранить и поставлять по всей энергетической системе, используя существующую газовую инфраструктуру. Биометан способен полностью обеспечить значительные долгосрочные преимущества в масштабах всей экономики, тем самым поддерживая переход к экономике замкнутого цикла.
Использование биометана не приводит к вредным выбросам. Побочные продукты, образующиеся при его производстве, можно использовать в других отраслях (например, активированный уголь, органические удобрения).
Уже давно в мире широко применяются сжиженный природный газ (СПГ) и компримированный, или сжатый, природный газ (КПГ). В ходе эволюции биогазовой отрасли развивается производство био-СПГ и био-КПГ, которые являются экологически чистыми версиями уже известных СПГ и КПГ.
По данным отчета EБA, к концу 2021 года в Европе действовали 15 заводов по производству био-СПГ, и ожидалось, что в 2022–2023 годах добавится еще 30. Суммарная мощность производства био-СПГ к 2025 году с учетом только подтвержденных заводов составит 12,4 ТВт-ч в год.
Среди 100 активных проектов био-СПГ до 2025 года 62 завода используют или будут использовать сельскохозяйственные отходы в качестве сырья, 16 заводов используют или будут использовать органические твердые бытовые отходы и 6 заводов основаны на промышленных отходах.
Согласно этому же отчету, производство био-КПГ в Европе продолжает постоянно расти. В августе 2022 года из 1222 действовавших в Европе заводов по производству биометана 133 сжимали газ на месте. Производство био-КПГ на месте чаще применяется в регионах, где менее развита газовая сеть, например в Швеции и Финляндии.
По данным ЕБА, в настоящее время в Европе насчитывается более 1300 предприятий по производству биометана. Свыше половины из них подключены к распределительной сети, а почти четверть – к газотранспортной сети высокого давления, по которой газ подается на распределительные сети более низкого давления, поставляющие газ потребителям. Среди лидеров производства – Германия, Франция, Дания, Нидерланды, Великобритания, Швеция, Швейцария.
В настоящее время биометан в основном производится путем анаэробного сбраживания. Стоимость его производства составляет 55–110 евро/MВт-ч. Такая цена вполне конкурентоспособна по сравнению с волатильными ценами на природный газ. Производство биометана непосредственно в стране снижает потребность импортировать природный газ, что укрепляет энергетическую независимость и безопасность страны и уменьшает зависимость от колебаний цен на газ.
В докладе ЕБА о перспективах развития биометановой отрасли, опубликованном в феврале 2023 года, отмечается, что производство биометана при помощи термальной газификации обладает большим потенциалом роста в среднесрочной перспективе (до 2030 года и далее). При расширении производства ежегодный экономический эффект может составить 115 млрд евро к 2050 году. Но для этого требуется создание соответствующей долгосрочной законодательной системы, которая способствовала бы внедрению газификации биомассы для производства биометана и давала бы инвесторам определенную уверенность для принятия инвестиционных решений.
Дело – труба
Компании – операторы газотранспортных систем способствуют развитию проектов производства биометана, поскольку последний становится важным элементом устойчивого энергоснабжения, в частности Европы.
Одной из проблем, с которыми сталкиваются производители биометана, является наличие газотранспортной сети вблизи биометановых производств. При этом расположение планируемых предприятий определяется как компромисс между наличием сырья, доступной «трубы» и близости к потребителям.
Спрос на газ сильно зависит от многих факторов. К ним относится сезонность (зимой спрос обычно больше, а летом меньше, при этом, наоборот, доступность сырья лучше летом), география (в городах спрос выше, чем в сельской местности) и даже время суток, поскольку потребность в газе может быть довольно существенной днем и относительно низкой в ночное время.
Как пример рассмотрим развитие данной отрасли в Нидерландах, лидере, с одной стороны, в области сельского хозяйства, а с другой – в развитии газотранспортной сети. Оператор национальной газотранспортной сети Gasunie Transport Services (GTS) и местные распределительные компании разработали специальную схему взаимодействия с целью создания достаточных мощностей для производителей биометана. Предлагаемые меры включают возможность подключения производителя к сети более высокого давления, выяснение наличия у производителя собственных возможностей создания буфера и хранения газа. При необходимости распределительная компания может предоставить хранение газа или регулировку давления. Кроме того, обеспечивается непрерывность взаимодействия с потребителями, соединение сетей распределительных компаний между собой, предоставление дожимных мощностей.
Помимо сотрудничества с местными распределительными компаниями, GTS предлагает и собственные меры – предоставление дожимного оборудования, услуги по повышению качества газа, смешиванию газа.
Процесс вхождения в клиентскую базу поставщиков биометана GTS подразумевает три элемента: технико-экономическое обоснование (ТЭО), инвестиционный договор и соглашение о подключении к сети. В большинстве случаев поставщику требуется субсидия SDE++ (схема субсидирования перехода к устойчивой энергетике) для производства экологически чистого газа. Чтобы подать заявку для ее получения, необходимо представить положительное технико-экономическое обоснование от сетевого оператора в Нидерландское агентство по предпринимательству (RVO). GTS может подготовить ТЭО по запросу потенциального клиента. Приняв инвестиционное решение, поставщик информирует об этом GTS, после чего компания начинает работы по проектированию строительства соединительной инфраструктуры. В ходе консультаций стороны определяют объем, функциональные требования и спецификации проекта. Затем GTS направляет поставщику инвестиционный договор, подписанием которого поставщик «поручает» GTS создать соответствующую инфраструктуру для подключения к сети. Следует учесть, что срок строительства может составлять два-три года. Соглашение о подключении к сети заключается между GTS и поставщиком до ввода соединения в эксплуатацию. В соглашении содержатся все необходимые технические условия для подачи газа в сеть.
Кроме того, поставщик обязан выполнять существующие законодательные акты и следовать техническим кодексам Нидерландов. Поставщик также несет ответственность за соблюдение требований к качеству газа и проведение необходимых измерений. Таким образом, поставщик биометана оказывается полноценным игроком газового рынка.
Дипломированный продукт
Для стимулирования торговли биометаном разработана система сертификатов. На сегодняшний день на уровне ЕC существует два типа сертификатов для биометана – «Гарантия происхождения» (Guarantee of origin) и «Свидетельство экологичности» (Proof of sustainability).
Национальный орган выдает сертификат «Гарантия происхождения» производителям возобновляемых газов, чтобы показать конечному потребителю их долю энергии из возобновляемых источников. Правовую основу документа составляют Директива по возобновляемым источникам энергии ЕС и разработанные ЕС технические стандарты.
Наряду с «Гарантией происхождения» Директива ЕС по возобновляемым источникам энергии косвенно учредила «Свидетельство экологичности» для биометана. Данный сертификат подтверждает соответствие биометана критериям экологичности, закрепленным в ЕС на законодательном уровне. Документ может выдать производитель биометана, имеющий такое право согласно положениям признанной в ЕС добровольной схемы.
В целях облегчения трансграничной торговли биометаном газовые реестры ряда европейских стран присоединились к схеме выпуска сертификатов происхождения Европейского реестра возобновляемых газов (ERGaR), которая представляет собой общеевропейскую стандартизированную платформу. Ее роль заключается в обеспечении возможности для национальных регистров торговать сертификатами происхождения между собой. Это могут быть либо сертификаты происхождения, либо, как предлагает Директива ЕС, «Гарантия происхождения» или национальный сертификат другого типа. Начав свою работу в 2021 году, система уже обеспечила торговый оборот биометана более 2 ТВт-ч между участниками.
Если посмотреть на развитие поставок биогаза в различных странах – членах ЕС, то лидером в 2020 году была Германия, доля которой в производстве биогаза на уровне Европейского союза составляла около 53% (9,4 млрд куб. м). Другие страны с высоким уровнем развития данного сектора – Италия, Франция, Чехия, Дания и Нидерланды. Производство биогаза на установках анаэробного сбраживания доминирует в большинстве стран, в частности в Германии, Италии, Франции, Чехии, Дании и т.д. Однако улавливание свалочного газа доминирует в Испании, Греции, Португалии и Ирландии. Производство биогаза путем анаэробного сбраживания осадка сточных вод очистных сооружений играет важную роль в Германии, Польше, Испании и Швеции. По сравнению с использованием природного газа в различных странах – членах ЕС доля биогаза составляет: в Дании 21,8%, Швеции – 16, Германии – 10, Латвии – 9, Чехии и Финляндии – 8%.
По производству электроэнергии из биомассы в 2020 году ведущими странами в ЕС были Германия, Италия, Финляндия, Швеция и Нидерланды. Доля биогаза в производстве электроэнергии в Германии достигает 66% всего производства электроэнергии из биомассы; в Бельгии, Италии, Хорватии и Латвии доля биогаза превышает 40%.
Существующие биогазовые установки модернизируются для производства биометана, который можно будет закачивать в сети природного газа и использовать в качестве топлива в транспортных средствах, работающих на природном газе. Роль биометана как автомобильного топлива растет, составляя более 20% газа, потребляемого транспортными средствами.
Германия является лидером ЕС по количеству биометановых установок (11 200), за ней следуют Дания (4041), Франция (2207), Нидерланды (2166) и Италия (2114 установок).
Развитие биогазовой отрасли также решает многие вопросы утилизации отходов и перехода к циркулярной экономике (экономике замкнутого цикла). Если руководствоваться данными EБA, спрогнозировавшей рост доли биометана до 61% к 2050 году от общеевропейского спроса на газ, то мы являемся свидетелями значительного перелома на мировом газовом рынке в целом. Это во многом коррелирует с анализами развития рынков МЭА и других ключевых агентств в контексте предполагаемого в долгосрочной перспективе снижения спроса на газ с учетом объема вводимых возобновляемых источников энергии и повышения энергоэффективности экономик. Все это необходимо учитывать как с точки зрения изменений на экспортных рынках газа и ископаемых энергоносителей в целом, так и с точки зрения технологий, с большой вероятностью меняющих будущее человечества.
