Китай ледяной газ. “Горючий лед» угрожает «Газпрому». Энергетика. Неисчерпаемое хранилище энергии
Добычей сланцевой нефти. Пекин утверждает, что первым в мире добыл со дна моря так называемый «горючий лед» - новое альтернативное топливо, которого в мире больше, чем нефти, газа и угля вместе взятых. Действительно ли все именно так, как заявляют китайцы?
Китайские нефтяники первыми в мире добыли со дна Южно-Китайского моря «горючий лед» - гидрат природного газа, сообщило Центральное телевидение Китая со ссылкой на Министерство земельных и природных ресурсов КНР.
Образцы «горючего льда» подняли с глубины более 1,2 километра, сама 200-метровая подводная скважина находилась в 285 километрах к юго-востоку от Гонконга . Всего за восемь дней работы добыто 120 кубических метров «горючего льда», который содержит 99,5% метана. Из одного кубического метра газогидрата обычно получают 164 кубических метров природного газа.
«Это будет таким же крупным событием, как и произошедшая ранее в США сланцевая революция. В итоге методы использования энергии в будущем претерпят трансформацию», - заявил заместитель управления геологических исследований министерства Ли Цзиньфа.
По его словам, Китай достиг «беспрецедентных успехов» в разработке теоретической базы и технологий в данном направлении, в результате чего страна заняла лидирующее положение в мире по добыче «горючего льда».
Этот успех подтвердили официально и на сайте Народного правительств КНР: после 20 лет непрекращающихся исследований, геологической разведки, развития соответствующих технологий, создания специального оборудования, Китай наконец смог добиться этого «исторического прорыва».
«Гидрат природного газа является богатейшим и эффективным альтернативным источником энергии, в будущем он может сыграть стратегическую роль в развитии энергетики во всем мире», - говорится также заявлении.
Надо сказать, что гидрат метана - самый распространенный в природе газовый гидрат. По сути, это кристаллическое соединение газа и воды, похожий на рыхлый лед или спрессованный снег. Горит он не хуже угля. Объем запасов гидрата природного газа в океанах планеты примерно в два раза превосходит в сумме объемы известных мировых запасов угля, нефти и природного газа. Такие особенности, как огромные запасы и относительная чистота этого вида энергоносителей сулят возможность гидрату природного газа в будущем заменить использование угля и нефти.
Интересно, что теория о возможности существования такого соединения в природе первым выдвинул российский ученый из института имени Губкина в 1965 году - Юрий Макагон. И вскоре его предположение подтвердили - в Заполярье было обнаружено Мессояхское месторождение с газогидратом. С тех пор в мире найдена не одна сотня залежей такого газа.
Однако российские эксперты отрасли с большой осторожностью относятся к газовой революции, объявленной Китаем.
Во-первых, китайцы говорят, что они первые. «На самом деле, это не так. Первые опыты по добыче гидрата газа были осуществлены в Японии еще десять лет назад. Лучшие японские умы продолжают все эти годы биться над проблемой, но до промышленной добычи дело так и не довели. Хотя в прошлом году обещали, что начнут эксплуатационные испытания как раз в 2017-м», - говорит доцент высшей школы РАНХиГС , старший научный сотрудник сектора энергетической политики ИЭ РАН Иван Капитонов .
Действительно, в результате исследований Японии возле побережья Тихого океана в 1995-2000 гг. им удалось достать со дна немного гидрата метана. Это вдохновила власти страны. В 2013-м году японская компания Jogmec сообщала о «впечатляющих» результатах эксперимента по добыче газовых гидратов. Однако добыча реально так и не начата. Хотя для Японии, где собственных энергоресурсов нет, это стало бы манной небесной. Особенно учитывая, что геологи говорят о 7 трлн кубометров гидрата метана на морском дне вокруг японских островов, которых хватило бы стране на 100 лет вперед.
Второй важный вопрос касается стоимости промышленной добычи такого газа. «Каковы перспективы коммерческой реализации технологии, пока совершенно не ясно. Весьма вероятно, что стоимость добычи газовых гидратов на порядок превосходит стоимость добычи традиционного газа», - отмечает Агибалов.
«По прошлогодним подсчетам японцев, стоимость тысячи кубометров газа, добытой из горячего льда, получалась в диапазоне 400-1300 долларов за тысячу кубометров», - говорит Капитонов. Это намного дороже, чем стоимость СПГ, и тем более трубопроводного газа. Если, конечно, китайцы действительно сделали какой-то технологический рывок, то цена могла опуститься, не исключает эксперт. Однако о таком прорыве китайцы вряд ли бы умолчали. Конкретики же из Китая пока мало.
«Несмотря на потенциально возможный технологический прорыв, я предполагаю, что говорить о действительной промышленной добыче можно только через несколько лет. Я думаю, потребуется три года на отработку новых технологий, а потом оценка стоимости добычи газа по ней», - говорит Капитонов.
А если допустить, что китайцы не преувеличивают? В свое время успеху сланцевой нефти тоже мало кто верил, а теперь себестоимость ее производства ниже 50 долларов.
Хорошая новость, что по крайней мере, российскому проекту по строительству газопровода «Сила Сибири» переживать не о чем. «По „Силе Сибири“ все объемы законтрактованы, поэтому здесь Россия в любом случае находится на безопасной стороне улицы», - уверен Капитонов. К тому же, газовый гидрат сначала будет точно конкурировать в цене с СПГ, а не с трубопроводным газом. Поэтому и на позиции Газпрома в Европе Китай вряд ли позарится.
«В долгосрочной перспективе появление новых источников сырья, конечно, будет угрожать всем прочим. Но сейчас существенно больше неопределенности энергетическим рынкам несет не вопрос будущего предложения энергоносителей, а будущего спроса, который активно модифицируется экологической повесткой», - справедливо отмечает Сергей Агибалов.
Куда более скептичен замгендиректор Фонда национальной энергетической безопасности Алексей Гривач : «Эти заявления Китая ни о чем не говорят. Вопрос в том, сколько десятилетий у них займет получить из этого ресурса экономически обоснованный по затратам метан для использования в промышленных целях и в промышленных масштабах? Ведь метан не просто надо добыть. На сегодня серьезных успехов ни у одной страны нет, до промышленных технологий никто ничего не довел».
Он не исключает, что китайские компании могут преувеличивать достижения, например, для того, чтобы получать и дальше финансирование от государства, либо использовать это как аргумент на переговорах с поставщиками топлива. «Но для специалистов понятно, что до промышленных успехов еще очень далеко», - говорит Гривач.
«Это действительно большой ресурс. Но доступных традиционных еще достаточно много, по одним оценкам, их хватит еще на 60 лет, по другим - на 100 лет. И добывать природный газ даже в арктических условиях проще, чем гидрат газа», - заключает Гривач.
Основная технологическая сложность при добыче гидрата в том, как поднять «горючий лед» со дня моря так, чтобы он не нагрелся и не изменилось давление. Иначе гидрат метана распадается на воду и природный газ. Попытки найти ключ к освоению подобных месторождений делали многие страны. И США, кстати, были особенно активны, у них даже имеется национальная программа на эту тему. Но вот сланцевая революция случилась, а газогидратной- нет. Япония и Китай, судя по всему, серьезно обгоняют Штаты в этом вопросе.
Наконец, еще один серьезный недостаток у этого вида ресурса - риск нанесения огромного ущерба природе. Морское дно может стать нестабильным из-за добычи гидрата, его утечка из-за технологической ошибки или просто природного сотрясения может привести к образованию огромного газового пузыря в сотни раз превышающий размер первоначального объема гидрата, говорится в статье журнала «Атомный эксперт».
Газовые гидраты, “горючий лед” – кристаллические соединения углеводородных газов, чаще всего – метана, и воды переменного состава. Выглядят как снег или лед и имеют сходные с ними физические свойства. Один кубический метр гидрата природного газа эквивалентен 160 кубическим метрам природного газа в газообразном состоянии.
Гидрат природного газа. Газовый гидрат. Образование:
Гидрат природного газа, “горючий лед” – довольно новый, однако потенциально обширный источник природного газа, способный обеспечить потребности растущих мировых экономик.
Газовые гидраты, “горючий лед” – кристаллические соединения углеводородных газов, чаще всего – метана , и воды переменного состава. Выглядят как снег или лед и имеют сходные с ними физические свойства. Образуются они при контакте газа и воды в определённых термобарических условиях, причём чем холоднее климат, тем чаще встречаются такие условия. Гидрат природного газа, например, образуется при 0 по Цельсию и при давлении 25 атмосфер. Если температура выше, то для образования газогидрата необходимо увеличение давления воды .
Основным элементом газогидрата является кристаллическая ячейка из молекул воды, внутри которой размещена молекула горючего газа. При этом кристаллическая решетка воды, характерная для льда, расширена и содержит полости, заполненные молекулами природного газа. Ячейки образуют плотную кристаллическую решетку, похожую на лед.
Гидрат природного газа – одна из форм существования природного газа в недрах .
В наиболее распространённом в земной коре гидрате метана соотношение между газом и водой примерно 1 к 6. При этом удельное газосодержание гидрата метана достигает 164 куб. метров газа на 1 куб. метр гидрата.
По общему мнению нефтегазовых геологов, природные газовые гидраты содержат основной объём природного газа в литосфере. По разным оценкам, в природных гидратах содержится от 2000 до 5000 трлн куб. метров газа . Значительная часть этих газовых ресурсов расположена в арктических широтах, так как именно наличие мощного (более 300 м) слоя вечной мерзлоты создаёт необходимые условия для гидратообразования, а в океане холодная вода позволяет образовываться газогидратам уже с глубины 250-300 м.
По ранее сделанным российским оценкам, в недрах арктических широт России может содержаться до 1000 трлн куб. м газа в гидратном состоянии. Однако далеко не весь этот объём можно добыть на современном уровне развития технологий . Но если хотя бы 10% этого объёма можно будет добыть, то это в значительной степени обеспечит энергоснабжение страны на многие десятилетия.
Впервые газогидраты были обнаружены в середине 70-х годов двадцатого века канадскими рыбаками. Нередко при поднятии с глубин тралов с рыбой в них оказывались крупные куски похожего на снег испачканного донным илом вещества. Кому-то пришло в голову поджечь этот глубоководный «снег». И он загорелся!
Преимущества использования гидрата природного газа:
Один кубический метр гидрата природного газа эквивалентен 160 кубическим метрам природного газа в газообразном состоянии. На 100 литрах газа
Китай стал первой в мире страной, начавшей с морского шельфа добычу гидрата природного газа – который рассматривается в качестве нового энергетического источника и со временем сможет стать достойным конкурентом нефти и природному газу.
Не смотря на то, что себестоимость добычи нового топлива еще достаточно высока, можно не сомневаться, что мы наблюдаем очередной виток энергетической диверсификации, который, подобно сланцевым нефти и газу, скоро даст о себе знать.
Что такое газогидрат?
Это кристаллическое соединение, которое образуется из воды и газа при необходимой температуре и давлении. По виду похож на обычный лед. На ощупь – гладкий и холодный. Не имеет запаха. Горит желтовато-синим пламенем.
В одном кубическом метре газогидрата содержится намного больше энергии, чем в кубометре природного газа. Один кубометр «горючего льда» равен 164 кубометрам природного газа в газообразном состоянии.
На 1 литре газогидрата автомобиль может проехать около 500 километров, в то время как на 1 литре природного газа автомобиль проезжает лишь 3 километра.
Неисчерпаемое хранилище энергии
Результаты геологических исследований говорят о том, что мировые запасы газогидратов составляют от 12 до 20 тыс. гигатонн. Прогнозные запасы углеводородов в дальнейшем могут вырасти, поскольку исследованы далеко не все участки, потенциально богатые на «горючий лед».
Крупные запасы гидрата природного газа залегают на морских глубинах от 500 до 2500 метров. Много «горючего льда» находится также и в арктических недрах.
По оценкам геологов, запасы газогидрата превышают по своему объемы все известные на планете источники энергии. Еще нет полной картины того, сколько гидрата природного газа содержится в земных недрах, но даже по заниженным приблизительным оценкам можно уверенно говорить о том, что это самый большой энергетический резерв, на данный момент доступный человечеству.
Энергетический потенциал метангидрата больше, чем у нефти, угля, сланца и торфа вместе взятых. Если будут найдены приемлемые технологии для недорогой и экологически-безопасной добычи, этого топлива должно хватить на многие столетия.
По оценкам геологов, в арктических широтах Сибири и Северной Америки в месторождениях гидрата концентрация газа составляет от 60 до 80%, что намного больше, чем на морских месторождениях, где наполняемость газом, как правило, не превышает 20%. При этом морские залежи значительно крупнее арктических континентальных.
Месторождения газогидратов уже обнаружены у берегов США , Канады, Мексики, Японии, Южной Кореи, Индии, Китая, в Средиземном, Черном, Каспийском и Южно-Китайском морях. В шельфовой зоне возле Украины также присутствуют запасы метангидрата.
Геологи предполагают, что залежи гидрата природного газа расположены на значительно больших площадях, чем те, что известны уже сейчас.
Остается нерешенным вопрос, как снизить себестоимость добычи, и как использовать эти богатства, не нарушив экологическое равновесие в окружающей среде?
Гонка за «горючим льдом» началась
Многие развитые страны уже сейчас серьезно рассматривают гидрат природного газа как очень перспективное направление для энергетики ближайшего будущего.
Первая промышленная добыча метана из гидратов была налажена в Сибири. На Мессоякском газовом поле в России уже много лет природный газ получают из метангидрата. От месторождения проложен газопровод до Норильска.
Не смотря на лидерство в добыче углеводородов из сланцевых пород, США серьезно интересуются добычей газогидратов. Конгресс выделил первые 50 млн долларов на разработку программы включения нового топлива в энергетический баланс страны. По оценкам американских экспертов, потребность страны в энергии в ближайшие пять лет увеличится на 30%, поэтому любые новые варианты получения топлива будут очень кстати.
Активно осваивают новый вид топлива японцы. В Японии нет нефти и газа, весь объем приходится импортировать, но зато эта страна обладает большими запасами метана, который находится на морском дне. Японцы ставят перед собой цель выйти на уровень коммерческой, промышленной добычи газогидрата, получив новый, почти неисчерпаемый источник энергии. Чтобы как можно быстрее выйти на нужный результат, Япония одновременно отрабатывает технологии добычи как с морского дна, так и в арктических широтах.
Пробное бурение в канадской Арктике показало, что добытый лед заполнен газом на 80%. Полномасштабную разработку месторождения, которое находится в 70 километрах от японского побережья, планируется начать уже в 2018 году.
По оценке JOGMEC , с имеющимися запасами метангидратов на шельфе страны, Япония может покрыть свои потребности в природном газе на 100 лет вперед.
О своих успехах в вопросе выхода на промышленную добычу гидратов заявили и китайцы. Китаю первому удалось поднять «горючий лед» с морского дна. Месторождение расположено на дне Южно-Китайского моря в 285 километрах от Гонконга. С мая текущего года с месторождения ежедневно добывается 16 тысяч кубометров природного газа из гидратов.
Обладающая большими запасами энергетических ресурсов Канада также работает над освоением промышленной технологии добычи метангидрата, как самостоятельно, так и совместно с японцами.
Для добычи «горючего льда» нужны новые технологии
Ни одна страна в мире пока не смогла выйти на отлаженную промышленную технологию добычи нового топлива. Сложность добычи газогидрата состоит в том, что, по предположению исследователей, под слоем метанового льда находятся огромные газовые пузыри.
Разгерметизация такого пузыря и попадание большого объема метана в атмосферу может привести к экологической катастрофе большого масштаба. Поэтому идет поиск технологии, которая даст возможность добывать газ, не допуская его утечки в атмосферу.
Вопрос выхода технологий на коммерческий уровень – это лишь вопрос времени. Вначале нефть и газ из сланцевых пород из-за их высокой себестоимости также не могли конкурировать с традиционной добычей.
Но за два десятилетия американцы настолько продвинулись вперед, что стоимость добычи из сланцевых пород снизилась до уровня традиционной. Это дало возможность сланцевым углеводородам стать успешным конкурентом на мировом энергетическом рынке.
Появление газогидрата свидетельствует об одной важной тенденции – газ становится важнейшим энергетическим ресурсом. Прежде всего, потому, что его много. Запасы метангидрата превышают существующие объемы традиционного и сланцевого газа в 50 раз, этого хватит не на одно столетие активной эксплуатации.
Газ метан в перспективе заменит собой традиционные нефтепродукты, и уже сейчас пришло время создавать новые двигатели и оборудование, которые будут работать на метане. Успехи японских и китайских геологов могут сигнализировать о скором наступлении новой энергетической эпохи.
Сергей Савенко
Энергия – это «наше все» в масштабах человечества. Точнее, энергоресурсы. За них ведутся войны, их обвиняют в усугублении глобальных экологических проблем, без них не может существовать современное общество. Поэтому поиск альтернативных источников энергии находится на вершине повестки дня во многих странах. Так, Китай на этой неделе потряс мир официальным сообщением о том, что впервые удалось добыть с океанического дна гидрат природного газа, или «горючий лед».
Это достижение уже приравнивается по значению к открытию технологии добычи сланцевого газа некогда в США, а новому энергоресурсу приписывается роль катализатора мировой энергетической революции. По заверениям китайских исследователей, в мире этого уникального топлива в разы больше, чем нефти, газа и угля вместе взятых. А значит, с помощью «горючего льда» можно будет решить проблему невозобновляемости ресурсов. Более того, на сайте правительства Китая сказано, что именно «гидрат природного газа – это богатейший альтернативный источник энергии, который сыграет в будущем стратегическую роль».
За последнюю неделю из скважины, расположенной в Южно-Китайском море, на глубине 1200 м, уже было добыто более 120 куб. м «горючего льда» – соединения воды и газа, напоминающего рыхлый снежный ком. И пока одни рассуждают, заменит ли в будущем этот энергоресурс все традиционные топливные источники, другие не спешат призывать всех к энергетической революции.
Кстати, исследования этого ресурса уже давно известны науке. Свои предположения о существовании на дне Мирового океана «горючего льда» высказывали советские ученые, а в последние годы попытки организовать разведку газового гидрата были не только у Китая, но также у США и Японии. Но, как мы видим, преуспел именно первый.
Экспертное мнение
Дмитрий Николаевич Редька, кандидат технических наук, ассистент к афедры квантовой электроники и оптико-электронных приборов СПбГЭТУ ʺЛЭТИʺ
«По сути «горючий лед» представляет собой кристаллическое соединение, сформированное из воды и природного газа. То есть это все тот же привычный, знакомый нам газ, но в другой «упаковке». Поэтому надо понимать, что мы видим не принципиально новый энергоресурс, а нестандартную химическую форму. И прежде чем говорить о его революционности, необходимо ответить на ряд вопросов. Во-первых, неизвестно, в каких объемах можно в перспективе добывать этот «горючий лед». Далее, какие можно осуществлять модификации с ним? Каким способом можно оптимально его добывать и транспортировать? Насколько это все окажется экономически оправдано и рентабельно? Ответы тут могут быть неоднозначные. Тем не менее, попытка найти новый энергоресурс или более эффективный и безопасный способ получения природного газа может быть встречена только положительно».
Японцы на этой неделе открыли новый фронт своей отчаянной борьбы за снижение мировых цен на природный газ. Теперь они первыми в мире добыли его у своего побережья с подводного месторождения совершенно фантастической штуки - т.н. «горючего льда», метангидратов.
В стране по этому поводу возникла явно преждевременная эйфория: один из депутатов парламента в запальчивости даже призвал подумать о выработке будущей стратегии Японии как нового крупного экспортера природного газа - второго после России на Дальнем Востоке. Напомним для тех, кто не знает, - сейчас у нашего зажиточного островного соседа по Дальнему Востоку вообще практически нет каких-либо полезных ископаемых кроме нерентабельного угля. Но, все по порядку.
Метангидрат – это соединение газа метана с водой, которое происходит при очень низких температурах и под большим давлением. Внешне эта штука напоминает подтаявший рыхлый снег или, если угодно, шербет. Метангидрата на планете очень-очень много – в арктической тундре, на дне или под дном мирового океана. Богатые месторождения, кстати, имеются и в России. Метан из соединения с водой можно выделить либо путем повышения температуры, либо при понижении давления. Но это легко сказать – как и в случае со сланцевым газом эффективных технологий такого рода долго не было.
Первый прорыв был совершен в Канаде: еще в 2007 и 2008 году там был добыт газ с месторождений метангидратов в тундре. Но затею на этом приостановили – себестоимость продукции оказалась непомерно высокой.
Японцы без особого шума еще с 80-х годов активно занимались проблемой метангидратов, которых, как оказалось, вокруг их страны имеется немало. Кружила голову перспектива если не самообеспечения природным газом, то хотя бы существенного снижения полной кабальной зависимости от его закупок за рубежом. К настоящему времени уже в целом исследованы прилегающие к Японии месторождения в Охотском море, в море Японском и у повернутого на Америку тихоокеанского побережья страны. По оценкам, запасов метана там столько, что они могут в течение 100 лет полностью обеспечить потребности Японии при нынешнем уровне потребления природного газа. Сто лет! Короче, игру сочли стоящей свеч, были выделены государственные ассигнования, а самым перспективным было признано месторождение в 70 км от полуострова Ацуми в центральной части тихоокеанского побережья главного японского острова Хонсю.
Еще в феврале прошлого года уникальное исследовательское судно «Тикю» («Земля») пробурило там четыре пробные скважины. Глубина океана в районе операции – 1000 метров. Скважины подтвердили наличие пригодных для добычи метангидратов. Месторождение, по оценкам, может полностью обеспечить потребности Японии в природном газе в течение 10-11 лет.
В том же районе «Тикю» пробурило и обустроило скважину для добычи глубиной 300 метров. В минувший вторник туда было опущено оборудование и произошло историческое событие – через четыре часа ожидания на горелке у палубы судна заполыхало оранжевое пламя – это пылал метан, впервые в истории полученный из подводного «горючего льда».
Эксперимент будет продолжаться еще две недели, а потом японцы на основе полученных данных станут думать дальше. Главная задача – снижение себестоимости, поскольку получение газа из метангидрата крайне дорого. При нынешней технологии он стоит более чем втрое больше, чем сжиженный природный газ, который сейчас импортирует Япония. Однако сланцевый газ тоже одно время считали нерентабельным. До тех пор, пока в США не нашли прорывные технологии, вызвавшие революцию на рынке.
В Токио тоже верят, что смогут найти новые методы, позволяющие резко сбить себестоимость. Правительство поставило задачу разработать коммерчески оправданные технологии эксплуатации месторождений метангидратов к 2018 финансовому году. Деньги на это выделяются из бюджета весьма приличные.
Кстати, метангидратами сейчас стали активно заниматься и в Южной Корее, которая тоже лишена природных ресурсов. Китай на этой неделе опубликовал доклад, где многозначительно напомнил, что занимает третье место по запасам метана и уступает по этому показателю только России и Канаде. В ходе нынешней пятилетки (2011-15 гг.) предполагается начать добычу этого газа на двух месторождениях в КНР. К 2015 году ее хотят довести до 30 млрд кубометров в год. Потом добычу начнут еще на пяти месторождениях. Цель не скрывается – снизить зависимость КНР от зарубежных поставок природного газа.
Кстати, с Россией Пекин уже долгие годы ведет затяжные мучительные переговоры о цене на газ, который Москва очень хочет гнать в Китай по трубе. КНР не уступает и верит: время и развитие новых технологий на ее стороне, тарифы все равно придется существенно снижать.
На это же рассчитывают и японцы, самый крупный в мире покупатель сжиженного природного газа. Конечно, разговоры о полной «газовой независимости» на базе «горящего льда» - пока утопия. Однако вполне возможные успехи в выработке технологий более-менее рентабельного использования метангидрата в сочетании с началом закупок дешевого сланцевого сжиженного газа в США и Канаде позволят, как считают в Токио, уверенно сбивать цены и на традиционный газ. По мнению японцев, уже в ближайшие годы они могут снизить свои расходы на этот ресурс по меньшей мере процентов на пятнадцать. Пока – только за счет фактора американского сланцевого газа.
Что же касается «Газпрома», то его продукцию японцы тоже готовы закупать. Но цены будут эффективно сбивать всеми доступными средствами. Используя уже сейчас американский сланцевый фактор, а потом, если получится, и «горючий лед». «Природного газа, как оказалось, в мире имеется очень много, рынок переполнен. И это нужно понимать»,- сказал мне как-то дипломат, возглавлявший одно время Российский отдел японского МИД.
