Ориентиры в океане голубого топлива
Альтернатива газовой трубе — море, убеждены украинские ученые и предлагают эффективный способ решения проблемы диверсификации поставок газа.
Ученые национального университета кораблестроения имени адмирала Макарова (НУК) из Николаева совместно со специалистами Ивано-Франковского национального технического университета нефти и газа разработали проект транспортировки природного газа морским путем, выгодно отличающийся от перевозки сжиженного газа на судах-газовозах. Голубое топливо перевозится в сжатом состоянии на специально переоборудованных контейнеровозах.
В Николаеве руководит разработками заведующий кафедрой морских технологий, доктор технических наук профессор Владимир Зайцев. Николаевские ученые координируют свою работу с ивано-франковскими коллегами, деятельность которых в этом направлении возглавляет ректор университета, член-корреспондент НАН Украины, доктор технических наук профессор Евстахий Крыжановский.
С технологической точки зрения идея сводится к такой схеме: в порту страны-экспортера или транзитера природный газ сжимается до давления 25 МПа (250 атмосфер) и закачивается на судно. При этом затраты на оборудование и на процесс сжатия газа намного ниже, чем на его сжижение. Кроме того, нет необходимости строить специальные суда.
— С 2006 года на рынке контейнерных перевозок начался спад, который еще более усугубился финансовым кризисом. Зафрахтовать или приобрести контейнеровоз сегодня можно по относительно низкой цене. Последующее переоборудование также не требует значительных капиталовложений. Но даже если бы пришлось строить такие суда заново, это все равно намного дешевле газовоза, транспортирующего сжиженный газ, — объясняет профессор Зайцев.
При загрузке с берега газ по трубопроводу попадает на терминал. Это может быть даже имеющийся терминал для сжижения газа. Дальше есть два варианта. Первый: газ сжимается до необходимого давления уже на судне с помощью специального оборудования. Преимущество этого варианта в том, что такие корабли могут обслуживать небольшие морские газовые месторождения, где систему для сжатия газа установить невозможно. Второй — оборудование устанавливают непосредственно на терминале, причем нужен только один комплект для порта, а не для каждого судна. Поэтому этот вариант более экономичен.
Далее сжатый газ загружается в специальные контейнеры. Среди нескольких компоновок таких емкостей был выбран вариант c четырьмя основными баллонами высокого давления и пятью дополнительными. Предусматривается, что все баллоны, находящиеся на судне, на момент закачки и выкачки газа будут объединены в одну систему, что позволит максимально сократить время на эти операции. При морском переходе контейнеры для повышения безопасности отсоединяют друг от друга. После прибытия в порт контейнеровоз подключается к береговой системе, и газ перекачивается либо в хранилище, либо непосредственно в газопровод. Ориентировочное время выгрузки — 15—20 часов.
Есть и другой способ. В порту назначения контейнеры выгружают и далее перевозят автотранспортом или по железной дороге. При этом газа в одном контейнере достаточно для обеспечения одноподъездного девятиэтажного жилого дома в течение отопительного сезона.
Более того, на начальном этапе сжатый природный газ можно доставлять и без постройки нового терминала. Дело в том, что у Крымского побережья от Голицинского, Южно-Голицинского, Штормового, Архангельского и некоторых других месторождений в Черном море проложены морские трубопроводы к Глебовскому подземному хранилищу газа, которое на полную мощность не эксплуатируется. Достаточно оборудовать месторождения специальными беспричальными оффшорными терминалами на основе буя STL, связанными с газотранспортной системой Украины, и там смогут разгружаться контейнеровозы-газовозы.
В рамках этого проекта николаевские и ивано-франковские ученые получили четыре патента на свои разработки. Уже проведены исследования на уровне компьютерных моделей. Планируется начать натурные испытания, но здесь, как всегда, вопрос упирается в финансирование. Без государственной поддержки работу продолжать трудно. В то же время реализация этого проекта сулит Украине огромные выгоды.
Транспортировка природного газа в сжиженном (LNG) и в сжатом состоянии (CNG) — реальная возможность для Украины снять многие проблемные вопросы в сфере газообеспечения.
LNG-перевозки, несмотря на их недостатки (высокая стоимость судов-газовозов и большие затраты на сжижение и регазификацию), уже давно и успешно используются различными странами. О намерении построить терминал для импорта сжиженного газа заявило и правительство Украины. Однако расчеты специалистов свидетельствуют о том, что они экономически эффективны при больших расстояниях. А на средние выгоднее доставлять газ в сжатом виде. Как раз к таким относятся маршруты Грузия — Украина и Северная Африка — Украина.
В мире также проявляют все больший интерес именно к CNG-перевозкам. В США, Канаде, Франции активно идет проектирование и строительство соответствующих судов и портовой инфраструктуры. Уже с 2012 года планируется сдать в эксплуатацию первые такие суда.
Есть еще один немаловажный нюанс. В случае транспортировки в Украину LNG-газа из портов, находящихся за пределами черноморского бассейна, возникает проблема прохода газовозов через Босфор. Турция, как известно, резко ограничивает движение танкеров по этому проливу, то же может ожидать и LNG-газовозы. Судам со сжатым газом на борту это не грозит.
В то же время возрастает перспектива и привлекательность доставок газа из портов Северной Африки, государства которой заинтересованы, чтобы другие страны сами добывали газ на их территории. Там сегодня цена на газ (без транспортировки) не превышает $100 за 1000 кубов. Более того, Украина начала освоение североафриканских газовых месторождений. Но добытый газ ведь надо еще доставить потребителям.
Расчеты наших ученых показывают: стоимость перевозки контейнеровозами 1000 куб.м газа в сжатом состоянии на 100 км — $2,5. Таким образом, для его доставки, к примеру, из Алжира потребуется порядка $60 за 1000 куб.м. Проект предусматривает, что контейнеровоз для сжатого газа сможет принять на борт порядка 4,5 тыс. контейнеров, в каждый из которых закачивается 5900 м3 газа. Это означает, что 7—10 таких судов смогли бы за год перевозить 15—20% импортируемого в Украину газа. А это уже серьезная альтернатива российским поставкам.
Использовать эти суда можно и при перевозке газа от морских месторождений. При этом нужно учесть, что природный газ на месторождении уже имеет давление порядка 15 МПа и требуется только его немного «дожать».
Баллон, который не взрывается
Сегодня применяются четыре типа баллонов для транспортировки сжатого газа. Наши специалисты остановились на CNG-4. Во-первых, он легче остальных, но самое главное — гарантирует защиту от взрыва газа в случае пожара. Конструктивно этот баллон состоит из двух оболочек. Наружная выполнена из стеклопластика или углепластика, внутренняя — из полиэтилена. При нагревании внешний слой разрыхляется, а внутренний — расплавляется. Эти процессы сопровождаются медленным и равномерным нарушением герметичности баллона по всей поверхности. В результате газ просачивается через оболочку и сгорает, однако взрыва не происходит.