Технологии XIX века в XXI: Китай готовится газифицировать уголь, раз сланцевой революции не вышло

Речь идет не о метане угольных пластов, а о химической реакции — непосредственной конверсии угля в газообразное топливо. Полученный таким образом газ (т.н. синтез-газ): это смесь оксида углерода (II), водорода и других газов. Простейшая схема процесса: C+H₂O = CO + H₂, на деле же и реакция более сложная, и продуктов получается больше. Технология эта не новая, а скорее «доисторическая» — такой газ использовался для освещения еще в начале XIX века.

Важно отметить, что получаемый с помощью химической реакции из угля газ не эквивалентен природному газу (т.е. метану, CH₄), а теплотворная способность его в среднем в два раза ниже, чем у метана. Напомним для сравнения, что «сланцевый газ» по химическому составу практически идентичен природному (и, соответственно, имеет такую же теплотворную способность). Между «природным» и «сланцевым» газами, разница лишь в способе добычи и типе месторождения.

Но вернемся к газообразному топливу, получаемому из угля. Когда Китай говорит о плане к 2020 году в 50 млрд кубометров газообразного топлива из угля (выглядит неплохой добавкой, например в сравнении с запланированным российским контрактом в 38 млрд кубометров), эти 50 млрд нужно разделить на два, т.е. получаем всего 25 млрд в пересчете на теплотворную способность традиционного газа.

Если верить официальным данным, то экономика процесса получается приличная. Себестоимость - 6,5-8 долл. за млн БТЕ (обращаем внимание, что эта цена уже в тепловых единицах, а потому уже учитывает различия в теплотворной способности природного и синтез-газа). Капитальные затраты – около 1 тыс. долл. за тысячу кубометров мощности в год. Для сравнения, импортное топливо обходится значительно дороже – 10-17 долл. за млн БТЕ.

Проблемы

Для газификации угля необходимы огромные объемы воды – 6-10 литров на кубометр, что даже больше, чем нужно для сланцевой добычи.

Еще одна сложность - выбросы углекислого газа, которые оказываются в 7 раз больше, по сравнению с использованием природного газа. Это конечно вызывает возражения, и в первую очередь на западе. В то же время, после начала кризисных явлений в экономике, Европа, как известно, увеличила долю угля на своих ТЭС, и на таком фоне морализаторствовать по поводу китайской эмиссии углекислоты становится труднее.

Наконец, третья проблема – собственно уголь. В наших публикациях мы уже неоднократно отмечали проблему «пика угля», с которой КНР может столкнуться через десятилетие. Зачем вообще начинать в таком случае затею с CTG (coal-to-gas, уголь-в-газ)? Некоторые соображения у Китая на этот счет есть.

Решения

Во-первых, на эти цели нужно потратить наименее ценные запасы углей. Поэтому заводы будут строиться в удалённых регионах, а также в регионах с дефицитом железнодорожных мощностей. В стоимости угля значительную долю составляет транспортировка, поэтому здесь китайцы планируют сэкономить, транспортируя уже готовый газ, что дешевле. Шаньси, Шэньси, Внутренняя Монголия и СУАР — в этих «угольных» провинциях планируется начать конверсию топлива.

Во-вторых, таким образом КНР потратит наиболее низкокачественные и дешёвые угли (которые ей собственно уже и не нужны, т.к. они и приводят к смогу в развитых районах страны). Кроме того, такие угли часто невыгодно и транспортировать из-за большого числа примесей. Тем не менее, для получения синтез-газа, такие угли вполне подходят.

Для получения синтетического газа необходимо затратить не менее двух тонн угля на тысячу кубометров газа. Т.е. с учетом всех расходов и более низкой теплотворной способности, себестоимость угля должна быть никак не выше 50 долларов за тонну, а скорее немного ниже.

В идеале для этих целей Китаю лучше всего использовать добываемые открытым способом угли низкого качества. На другой стороне возможного решения проблемы снижения себестоимости сырья — подземная газификация угля, то есть превращение угля в газ непосредственно в породе. Хотя такой вариант в теории тоже известен более ста лет, успешно реализовать его не удается. Пока в мире существует несколько скорее опытных, а не коммерческих проектов. Тем не менее, можно подозревать, что на перспективу КНР рассматривает и этот способ, намереваясь вовлечь наименее рентабельные в традиционной разработке запасы, залегающие ниже 300 м.

На те же грабли?

Справится ли КНР со всеми этими сложностями? Сказать трудно. Ведь несколько лет назад Китай уже пытался запустить что-то подобное. Речь о проектах по получению жидких топлив (фактически – бензина и дизеля) из угля (coal-to-liquid). Аналогичные проекты были запущены в ЮАР во времена апартеида, и в Германии во время Второй мировой войны.

Проблемы тут практически идентичные: нужна вода — 10-12 кубометров на тонну нефтепродуктов, велика эмиссия углекислоты, необходимость дешёвого угля (3-5 тонн на тонну продукта) для прибыльности мероприятия. Планов была масса, но в результате пока запущено и строится несколько крупных и не очень производств заводов общей мощностью всего 2 млн тонн в год. Масса проектов, на реализацию которых национальный энергетический регулятор так и не дал разрешение, по-прежнему на бумаге. А ведь нефтяная зависимость от импорта для Китая намного более критична, чем газовая, по крайней мере, сейчас.

Одной из проблем этих производств оказались высокие капитальные затраты (свыше 2 тыс. долларов на тонну мощности в год). Сопоставимые затраты мы видим и в случае нового начинания по конверсии угля в синтез-газ. С получением нефти из угля в КНР фактически ничего не получилось. И неясно, почему в таком случае должно получиться с газом.

Кроме того, напомним, что пару лет назад, на волне борьбы с российской «газовой зависимостью», на Украине было принято решение также создавать производства по конверсии «уголь-газ». Китайские товарищи даже обещали выдать кредиты и предоставить свои технологии (впрочем, как некоторые подозревают, тоже пока несовершенные). Украинские оценки этих проектов показывают, что такое производство оказывается абсолютно неконкурентоспособным по сравнению с российским газом (даже по «старым» ценам в 400 долл. за тысячу кубометров). Правда, значительный вклад в дороговизну топлива вносит высокая себестоимость добычи украинских углей.

Что ещё раз говорит в пользу того, что дешёвый уголь, хоть и низкокачественный и «удалённый» – единственное, что обеспечит рентабельность нового китайского начинания.