ТЕКУЩИЙ СТАТУС И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МОРСКИХ СУДОВ И ПОРТОВЫХ ТЕРМИНАЛОВ ДЛЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

В статье выполнен анализ текущих достижений и дальнейших перспектив в международной научной и проектной деятельности по направлению морской транспортировки углекислого газа (СО2) в целях дальнейшего применения на проектах в РФ. Отмечается, что данное направление является актуальным - задачи по портовой перевалке и транспортировке этого нового газообразного груза рассматриваются авторами с начала 2010-х гг., первые морские проекты будут реализованы в середине 2020-х гг. CCS (от англ. «carbon capture and storage») - улавливание СО2 от промышленных технологических процессов, его транспортировка и хранение в подземных геологических структурах - одна ключевых крупнотоннажных технологий снижения выбросов СО2 на промышленных объектах. Это обуславливает растущий интерес к развитию морского транспорта СО2 и подтверждается тем, что в текущем десятилетии в Европе заявлено к реализации более пяти морских крупнотоннажных хабов СО2. Подчеркивается, что морской транспорт является перспективным способом доставки углекислого газа от территориально отдаленных эмитентов (более 1 км) до месторождений по закачке СО2, что подтверждают научные исследования и технико-экономические обоснования. Выполненный в статье анализ наиболее цитируемых и авторитетных научных международных источников показывает, что по отдельным технологическим направлениям достигнут заметный прогресс: подтверждена надежность технологической цепочки, определены транспортные характеристики СО2, сформирован вывод о целесообразности перевозок СО2 на судах под средним (15-20 атм - эксплуатируемый малотоннажный флот пищевого СО2 и строящиеся суда для норвежского проекта Longship) или малым давлением (до 10 атм - наибольшие перспективы в снижении стоимости и увеличении судовых партий). В предлагаемом обзорном исследовании впервые в отечественной практике сформирован общий функционально-технологический принцип цепочки морского транспорта СО2 и определены оптимальные перспективные технологии. В результате на основе результатов выполненного анализа создана база для дальнейших исследовательских и прикладных работ, являющихся особенно актуальными в связи с растущей заинтересованностью государства и промышленных предприятий в снижении углеродного следа.

морские суда, углекислый газ, портовые терминалы, морская транспортировка, ССS-проекты, выбросы углекислого газа, декарбонизация, энергопереход

1. Ekwurzel B. The rise in global atmospheric CO2, surface temperature, and sea level from emissions traced to major carbon producers / B. Ekwurzel, J. Boneham, M. W. Dalton, R. Heede, R. J. Mera, M. R. Allen, P. C. Frumhoff // Climatic Change. - 2017. - Vol. 144. - Is. 4. - Pp. 579-590. DOI: 10.1007/s10584-017-1978-0.

2. Emissions Gap Report 2021: The heat is on. A world climate promises not yet delivered. - United Nations Environment Programme, 2021. - 82 p.

3. Climate action fast facts [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.un.org/en/climatechange/science/key-findings (дата обращения: 28.01.2022).

4. Friedlingstein P. Global Carbon Budget 2021 / P. Friedlingstein, [et al] // Earth System Science Data Discussions. - 2021. DOI: 10.5194/essd-2021-386 [preprint].

5. Paris agreement. - United Nations, 2015. - 25 p.

6. КС-26: климатический пакт Глазго; United Nations Change conference UK 2021. - 2021. - 26 p.

7. Fragkos P. Energy system transitions and low-carbon pathways in Australia, Brazil, Canada, China, EU-28, India, Indonesia, Japan, Republic of Korea, Russia and the United States / P. Fragkos, [et al.] // Energy. - 2021. - Vol. 216. - Pp. 119385. DOI: 10.1016/j.energy.2020.119385.

8. Net Zero by 2050. A roadmap for the global energy sector. - International energy agency, 2021. - 224 p.

9. Global status of CCS 2021. CCS accelerating to net zero. - Global CCS institute, 2021. - 43 p.

10. Proposal for a regulation of the European parliament and of the council establishing a carbon border adjustment mechanism. - Euporean Comission, 2021. - 291 p.

11. Svensson R. Transportation systems for CO2 - application to carbon capture and storage / R. Svensson, M. Odenberger, F. Johnsson, L. Strömberg // Energy Conversion and Management. - 2004. - Vol. 45. - Is. 15-16. - Pp. 2343-2353. DOI: 10.1016/j.enconman.2003.11.022.

12. Metz B. Carbon Dioxide Capture and Storage / B. Metz, O. Davidson, H. de Coninck, M. Loos, L. Meyer. - UK: IPCC, Cambridge University Press, 2005. - 431 p.

13. The costs of CO2 transport: post-demonstration CCS in the EU. - Brussels, Belgium: European technology platform for zero emission fossil fuel poer plants, 2011. - 53 p.

14. Weihs G. A. F. Understanding the economic feasibility of ship transport of CO2 within the CCS chain / G. A. F. Weihs, K. Kumar, D. E. Wiley //Energy Procedia. - 2014. - Vol. 63. - Pp. 2630-2637. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.11.285.

15. Yoo B. Y. Development of CO2 t erminal a nd C O2 carrier for future commercialized CCS market / B. Y. Yoo, D. K. Choi, H. J. Kim, Y. S. Moon, H. S. Na, S. G. Lee // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2013. - Vol. 12. - Pp. 323-332. DOI: 10.1016/j.ijggc.2012.11.008.

16. Knoope M. M.J. Investing in CO2 transport infrastructure under uncertainty: A comparison between ships and pipelines / M.M.J. Knoope, A. Ramírez, A.P.C. Faaij // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2015. - Vol. 41. - Pp. 174-193. DOI: 10.1016/j.ijggc.2015.07.013.

17. Roussanaly S. Benchmarking of CO2 transport technologies: Part I - Onshore pipeline and shipping between two onshore areas / S. Roussanaly, J. P. Jakobsen, E. H. Hognes, A. L. Brunsvold // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2013. - Vol. 19. - Pp. 584-594. DOI: 10.1016/j.ijggc.2013.05.031.

18. Roussanaly S. Benchmarking of CO2 transport technologies: Part II - Offshore pipeline and shipping to an offshore site / S. Roussanaly, A. L. Brunsvold, E. S. Hognes // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2014. - Vol. 28. - Pp. 283-299. DOI: 10.1016/j.ijggc.2014.06.019.

19. Al Baroudi H. A review of large-scale CO2 shipping and marine emissions management for carbon capture, utilisation and storage / H. Al Baroudi, A. Awoyomi, K. Patchigolla, K. Jonnalagadda, E. J. Anthony // Applied Energy. - 2021. - Vol. 287. - Pp. 116510. DOI: 10.1016/j.apenergy.2021.116510.

20. Ship transport of CO2. Report Number PH4/30. - Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., 2004. - 115 p.

21. Preliminary feasibility study on CO2 carrier for ship-based CCS. - Global Carbon Capture and Storage Institute Ltd., 2011. - 180 p.

22. Preliminary Feasibility Study on CO2 Carrier for Ship-based CCS (Phase-2 - unmanned offshore facility). - Global Carbon Capture and Storage Institute Ltd., 2012. - 112 p.

23. The status and challenges of CO2 shipping infrastructures. IEAGHG technical report 2020-10. - IEA greenhouse gas R&D programme, 2020. - 162 p.

24. Decarre S. CO2 maritime transportation / S. Decarre, J. Berthiaud, N. Butin, J. L. Guillaume-Combecave // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2010. - Vol. 5. - Is. 5. - Pp. 857-864. DOI: 10.1016/j.ijggc.2010.05.005.

25. Tetteroo M. Knowledge Sharing Report - CO2 Liquid Logistics Shipping Concept Business Model / M. Tetteroo, C van der Ben. - Global Carbon Capture and Storage Institute Limited, 2011. - 41 p.

26. Vermeulen T. N. Knowledge Sharing Report - CO2 Liquid Logistics Shipping Concept (LLSC) Overall Supply Chain Optimization / T. N. Vermeulen. - Global Carbon Capture and Storage Institute Limited, 2011. - 142 p.

27. Ozaki M. Ship-based Offshore CCS Featuring CO2 Shuttle Ships Equipped with Injection Facilities / M. Ozaki, T. Ohsumi, R. Kajiyama // Energy Procedia. - 2013. - Vol. 37. - Pp. 3184-3190. DOI: 10.1016/j.egypro.2013.06.205.

28. Jung J. Y. CO2 transport strategy and its cost estimation for the offshore CCS in Korea / J. Y. Jung, C. Huh, S. G. Kang, Y. Seo, D. Chang // Applied Energy. - 2013. - Vol. 111. - Pp. 1054-1060. DOI: 10.1016/j.apenergy.2013.06.055.

29. Nam H. Design of carrier-based offshore CCS system: Plant location and fleet assignment / H. Nam, T. Lee, J. Lee, J. Lee, H. Chung // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2013. - Vol. 12. - Pp. 220-230. DOI: 10.1016/j.ijggc.2012.10.002.

30. Kjärstad J. Ship transport - A low cost and low risk CO2 transport option in the Nordic countries / J. Kjärstad, R. Skagestad, N. H. Eldrup, F. Johnsson // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2016. - Vol. 54. - Pp. 168-184. DOI: 10.1016/j.ijggc.2016.08.024.

31. Feasibility study for fullscale CCS in Norway. - Ministry of Petroleum and Energy, 2016. - 63 p.

32. Shipping CO2 - UK Cost Estimation Study. Final report for Business, Energy & Industrial Strategy Department. - Element Energy Limited, 2018. - 61 p.

33. Dooley J. J. Comparing Existing Pipeline Networks with the Potential Scale of Future U. S. CO2 Pipeline Networks / J. J. Dooley, R. T. Dahowski, C. L. Davidson // Energy Procedia. - 2009. - Vol. 1. - Is. 1. - Pp. 1595-1602. DOI: 10.1016/j.egypro.2009.01.209.

34. Hegerland G. Liquefaction and handling of large amounts of CO2 for EOR / G. Hegerland, T. Jørgensen, J. O. Pande // Greenhouse Gas Control Technologies 7. - Elsevier Science Ltd., 2005. - Pp. 2541-2544. DOI: 10.1016/B978-008044704-9/50369-4.

35. Neele F. Ship transport of CO2 - breaking the CO2-EOR deadlock / F. Neele, H. A. Haugen, R. Skagestad // Energy Procedia. - 2014. - Vol. 63. - Pp. 2638-2644. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.11.286.

36. Aspelund A. Ship Transport of CO2: Technical Solutions and Analysis of Costs, Energy Utilization, Exergy Efficiency and CO2 Emissions / A. Aspelund, M. J. Mølnvik, G. De Koeijer // Chemical Engineering Research and Design. - 2006. - Vol. 84. - Is. 9. - Pp. 847-855. DOI: 10.1205/cherd.5147.

37. Longship - Carbon capture and storage. Meld. St. 33 (2019-2020) Report to the Storting (white paper). - Norwegian Ministry of Petroleum and Energy, 2020. - 92 p.

38. Northern Lights FEED report. RE-PM673-00057. - Equinor, 2020. - 178 p.

39. Deng H. Techno-economic analyses of CO2 liquefaction: Impact of product pressure and impurities / H. Deng, S. Roussanaly, G. Skaugen // International Journal of Refrigeration. - 2019. - Vol. 103. - Pp. 301-315. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2019.04.011.

40. Fraga D. M. Design of a multi-user CO2 intermediate storage facility in the Grenland region of Norway / D. M. Fraga, R. Skagestad, N. H. Eldrup, A. Korre, H. A. Haugen, Z. Nie, S. Durucan // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2021. - Vol. 112. - Pp. 103514. DOI: 10.1016/j.ijggc.2021.103514.

41. Roussanaly S. At what Pressure Shall CO2 Be Transported by Ship? An in-Depth Cost Comparison of 7 and 15 Barg Shipping / S. Roussanaly, H. Deng, G. Skaugen, T. Gundersen // Energies. - 2021. - Vol. 14. - Is. 18. - Pp. 5635. DOI: 10.3390/en14185635.

42. Jakobsen J. A techno-economic case study of CO2 capture, transport and storage chain from a cement plant in Norway / J. Jakobsen, S. Roussanaly, R. Anantharaman // Journal of Cleaner Production. - 2017. - Vol. 144. - Pp. 523-539. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.12.120.

43. Noh H. Conceptualization of CO2 Terminal for Offshore CCS Using System Engineering Process / H. Noh, K. Kang, C. Huh, S. G. Kang, S. J. Han, H. Kim // Energies. - 2019. - Vol. 12. - Is. 22. - Pp. 4350. DOI: 10.3390/en12224350.

44. Bjerketvedt V. S. Optimal design and cost of ship-based CO2 transport under uncertainties and fluctuations / V. S. Bjerketvedt, A. Tomasgard, S. Roussanaly // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2020. - Vol. 103. - Pp. 103190. DOI: 10.1016/j.ijggc.2020.103190.

45. Roussanaly S. Towards improved cost evaluation of Carbon Capture and Storage from industry / S. Roussanaly, N. Berghout, T. Fout, M. Garcia, S. Gardarsdottir, S. M. Nazir, A. Ramirez, E. S. Rubin // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2021. - Vol. 106. - Pp. 103263. DOI: 10.1016/j.ijggc.2021.103263.

46. CO2 pipeline infrastructure. - IEA Environmental Projects Ltd. (IEAGHG), 2013. - 122 p.

47. Transportation and unloading of CO2 by ship - a comparative assessment. WP9 final report. - CATO-2, 2016. - 117 p.

48. Seo Y. Comparison of CO2 liquefaction pressures for ship-based carbon capture and storage (CCS) chain / Y. Seo, C. Huh, S. Lee, D. Chang // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2016. - Vol. 52. - Pp. 1-2. DOI: 10.1016/j.ijggc.2016.06.011.