Возможные пути снижения выбросов парниковых газов

Основным фактором влияния на глобальное потепление является эмиссия парниковых газов, в первую очередь углекислого газа (СО₂). Именно по этой причине СО 2 был выбран в качестве базисного газа при расчётах потенциала глобального потепления, который принимается равным 1. Соответственно степень влияния на глобальное потепление прочих парниковых газов сравнивается с воздействием СО 2 . Наиболее высоким потенциалом глобального потепления обладают синтетические холодильные агенты – так называемые фреоны, широко используемые в системах холодоснабжения и кондиционирования. Для решения проблемы глобального потепления в 1997 г. был принят Киотский протокол, который обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов.

Примерная оценка динамики выбросов парниковых газов в России (не включая поглощение СО 2 лесами) и эффективности потенциально возможных мер по снижению выбросов в отдельных секторах экономики представлена на рис. 1 [1].

2010 г.

2030 г.

на 34 % ниже 1990 г.

2,2 млрд т СО2-экв.

-1,5 млрд т СО2- экв. < 50 % от 1990 г.

Примерная оценка в млрд т СО2-экв.

Недвижимость и строительство - >0,2 ТЭК (без ВИЭ)- >0,15

ВИЭ -

-0,2

Промышленность (включая платежи за

выбросы)-Отходы -Транспорт -

до 0,3

0,04

0,06

< 20 % от 1990 г.

2050 г.

Рис. 1. Примерная оценка динамики выбросов парниковых газов в России.

Сегодняшний повышенный интерес к технологиям улавливания и хранения СО 2 (CO 2 capture and storage, CCS) связан со снижением выбросов СО 2 , когда нет реальных возможностей радикально сократить масштабы сжигания углеводородного топлива. В отличие от других технологий, CCS не экономит топливо и не содействует решению иных задач, кроме проблемы изменения климата.

Технология включает улавливание и сепарирование СО2, транспортировку, и собственно закачивание и хранение. В принципе ни один из компонентов не связан с разработкой каких-то новых технологических решений, но долгосрочное захоронение огромных объемов задача – недешевая и энергоемкая. Дороговизна установок для сепарации (отделения СО2 из выбросов) делает технологию относительно рентабельной только для крупных источников. Относительно высокая стоимость транспортировки заставляет искать подземные резервуары недалеко от источника выбросов, причем обязательно глубокие, от 600 м и более. Поэтому в будущем прежде всего можно ожидать применения CCS на крупных, современных угольных станциях [2].

Вероятно, применение CCS начнется со смежных технологий, в частности использования СО 2 для лучшего извлечения нефти, газа или угольного метана. Здесь основной вопрос – возможные утечки СО₂ в атмосферу, особенно пока нет опыта длительной эксплуатации.

Также выдвигают идеи CCS связанные с закачкой жидкого или газообразного СО₂ в глубокие слои океана. В принципе, в океане может быть растворено огромное количество СО 2 , которое практически не будет выходить в атмосферу. Как вариант, СО₂ может по трубопроводам закачиваться в глубоководные впадины и образовывать своего рода озера. Пока данная идея находится в стадии начальной разработки и анализа воздействия на океанские экосистемы.

Уже сейчас можно сказать, что варианты использования океана для растворения огромное количество СО2 не позволит в будущем развивать такие технологии как волновая и градиент-температурная энергетика океанов. Так как использование данных технологий уже сейчас способствует выделению огромного количества углекислоты, снижению давления, нагреву глубинных вод и остыванию вод поверхностных слоев.

По расчетам NACA из волновой энергии океана ежегодно можно извлекать более 91000 ТВт ⋅ ч. Перепад же температур между водами на глубине в сотни метров и водами на поверхности океана – огромный источник энергии, который оценивается в 20-40 тыс. ТВт, из них можно использовать только 4 ТВт [3, 4].

Поэтому наиболее экономически эффективным решением должно стать улавливание и непосредственное использование диоксид углерода. CO₂ (R744) не имеет цвета, запаха и тяжелее воздуха. Хладагент CO₂ все шире используется в холодильных установках. Применение СО 2 чрезвычайно перспективно не только из-за простоты его получения, но и потому, что использование этого газа в различных агрегатных состояниях (газ, жидкость, твердое вещество) позволяет решать различные технологические задачи. Обезвоженный диоксид углерода (как газообразный, так и жидкий) не коррозирует металлы [5].

Проводятся исследования и разработки использования сжиженного СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела в тепловом контуре органического цикла Ренкина (ОЦР). Особенно это актуально для различных вариантов утилизации вторичных энергетических ресурсов (оборотной воды и пара низких параметров) промышленных предприятий для дополнительной выработки электроэнергии на собственные нужды предприятий [6].

Температурный диапазон использования сжиженного газа СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела в тепловом контуре ОЦР ограничивается показателями критической температуры в 31°С и температурой в тройной точке минус 56,56°С. Поэтому использование сжиженного газа СО2 в температурном диапазоне от 60°С до минус 55°С позволит обеспечить приемлемые давления контура циркуляции теплового двигателя и затраты на его сжатие [7].