Зеленое авиатопливо что это
«Газпром нефть» и «Аэрофлот» объединяют усилия по разработке «зеленого» авиатоплива
«Газпром нефть» заключила соглашение с «Аэрофлотом» о сотрудничестве в создании первого в России производства авиационного топлива с минимальным углеродным следом SAF*. Подписи под документом поставили председатель правления «Газпром нефти» Александр Дюков и генеральный директор «Аэрофлота» Михаил Полубояринов.
Партнерство «Газпром нефти» и «Аэрофлота» предусматривает разработку эффективных рецептур авиатоплива в соответствии с международными требованиями об ограничении выбросов парниковых газов и экологической программы CORSIA** международной организации гражданской авиации ICAO. Новое авиатопливо будет адаптировано для применения в различных типах воздушных судов и сертифицировано по российским и международным стандартам авиационной безопасности. Ожидается, что в рабочую группу по разработке российского SAF также войдут производители российской и иностранной авиатехники.
*SAF (sustainable aviation fuel) — авиационное топливо с низким углеродным следом, произведенное на основе растительного сырья. Применение SAF позволяет сократить до 80% выбросы парниковых газов.
**CORSIA (The Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation) — это глобальный режим рыночных мер, направленных на компенсацию доли выбросов CO2 авиатранспортом, посредством внедрения инноваций в конструкции самолетов, эксплуатационные режимы авиационной техники и использования экологически безопасных альтернативных видов топлива.
Перспективы биотоплива в авиации
Биотопливо на данный момент используется активнее в автомобильном транспорте, а как же самолеты? Вопрос применения это вида топлива сейчас широко изучают в Китае, и уже наметились определенные направления развития на будущее.
На долю авиации приходится три процента выбросов парниковых газов в ЕС, и есть надежда, что использование биотоплива в самолетах может помочь снизить этот показатель и способствовать достижению цели Международной ассоциации воздушного транспорта по сокращению вдвое выбросов углерода от авиации к 2050 году по сравнению с 2005 годом.
Профессор Chong Cheng Tung из China-UK Low Carbon College описал перспективы развития биотоплива в интервью для Engineers journal.
Насколько мы близки к использованию экологически чистого топлива для авиации?
Впервые биотопливо использовалось в авиации в 2008 году. Это была авиакомпания Virgin Atlantic, смешавшая 20 процентов биотоплива с обычным топливом. За прошедшие годы еще несколько компаний тестировали эту технологию (Air New Zealand, KLM), но самые последние достижения в этой области за китайской авиакомпанией Hainan Airlines, которая в 2017 году использовала отработанное растительное масло в смеси с обычным реактивным топливом для полета из Китая в США.
Это была хорошая демонстрация использования альтернативного топлива, так что прогресс налицо.
Каков потенциал биотоплива для сокращения авиационных выбросов?
Потенциал огромен. Согласно исследованию (Европейский авиационный экологический отчет 2019), биотопливо может снизить выбросы до 90 процентов.
В настоящее время производственные мощности авиационного топлива на основе био-добавок в ЕС оцениваются примерно в 2,3 миллиона тонн в год, что соответствует примерно четырем процентам от обычного ископаемого топлива.
Биотопливо работает так же хорошо, как керосин?
В целом испытания дали положительный результат. На данный момент мы определили границы устойчивой работы, зависящие от качества биотоплива, которое варьируется в зависимости от производственного процесса, а также от исходного сырья.
Из многих исследований, которые мы провели, стало понятно что произведенное биотопливо содержит избыточный кислород. Таким образом, теплотворная способность (плотность энергии) становится немного ниже по сравнению с обычным реактивным топливом. На основе этих данных мы разработали технологию для дальнейшей обработки такого вида биотоплива, чтобы сделать его авиационным.
Конечно, когда мы говорим об использовании биотоплива в авиации, мы не говорим о полной замене. Мы планируем производить замещение на «зеленый» аналог постепенно. Для начала процесс будет заключаться в смешивании двух видов топлива, например, 10 или 20 процентов био-топлива к обычному авиа-керосину. Это дало бы нам снижение CO2.
Вы работаете над чистым сжиганием биотоплива. Означает ли это, что даже если у вас есть чистое топливо, оно все равно может плохо сгореть?
Да все верно. У вас должен быть механизм для его чистого сжигания, потому что свойства биотоплива будут отличаться по сравнению с обычным топливом с точки зрения физических свойств, а также химических свойств.
Вопрос состоит в том, нужно ли модифицировать двигатели, чтобы горение было более чистым, или нужна какая-то модификация топлива, чтобы сгорание было беспроблемным?
Существует много мнений по этому поводу, но мы конечно стараемся не модифицировать двигатель, потому что в конечном итоге это будет дорого и не практично.
Мы делаем много тестов — особенно тестов на сгорание — чтобы убедиться, что действительно получаем сокращение выбросов, и нужную эффективность.
Вы же не хотите иметь топливо с низким КПД, которое горит наполовину и вызывает проблемы при сгорании? Поэтому тщательное тестирование, особенно в авиации, является абсолютной необходимостью, поскольку это касается безопасности полета.
Есть много разных источников биотоплива. Они все рассматриваются или есть лидер?
Я работал над биотопливом первого поколения, в котором используются пищевые культуры для проведения испытаний на горение. Но сейчас наблюдается тенденция к переходу на биотопливо второго и третьего поколений, которое не конкурирует с продовольствием и не зависит от земли.
Отработанное растительное масло, очевидно, является хорошим решением. В частности, в Китае отработанного растительного масла много в пищевой промышленности, и особенно в производстве напитков. Так что есть большой запас для преобразования в биотопливо.
Исходное сырье зависит от источников. А это сырье в конечном итоге зависит от страны, где оно извлекается. На данный момент в Китае есть много возможностей для использования отработанного масла, но в ЕС этого нет.
В Европе, возможно правильнее искать другие альтернативные источники, такие как стебли табака или отходы животного жира, или биомасса на основе лигноцеллюлозы.
Лигноцеллюлоза использует как основу биомассы — крахмал, жмых сахарного тростника — и все это потенциальное сырье для биотоплива. ЕС сертифицирует некоторые из этих видов биотоплива как дружественные для авиации, поэтому мы видим большой прогресс в этой области.
Как насчет водорослей?
Конечно, есть много надежд на развитие биотоплива из водорослей, но там много проблем при производстве. В ЕС до сих пор не могут сделать этот процесс коммерчески доступным с точки зрения масштаба.
В этой области будет еще много исследований. Это одно из направлений, которое я тоже пытаюсь рассмотреть, потому что в Китае у нас также много водорослей.
Если бы вы сделали ставку на то, что могло бы стать топливом будущего, что бы это было?
Я думаю, что это отработанное растительное масло, а также лигноцеллюлозная биомасса имеющая действительно хороший потенциал для превращения в биотопливо авиационного качества. Просто потому, что есть сырье, технологии есть, и это просто вопрос времени, когда упадет стоимость, чтобы сделать массовое производство реальным.
Вы упомянули стоимость. Как мы можем обойти это?
Это одна из проблем, особенно в биотопливе. Если сравнивать с обычным ископаемым топливом, то цена биотоплива примерно в два-три раза выше с точки зрения цены, что создает проблему. Потому очевидно, что если цена высока, промышленность не захочет брать этот вид топлива.
Я думаю, что политическая сторона могла бы стать хорошим способом помочь увеличить потребление и стимулировать использование биотоплива. Потому что в конечном итоге мы пытаемся решить более серьезную проблему — выбросы CO2.
На этом фронте у ЕС все хорошо, и на самом деле, во многих странах мира существуют различный набор политических решений в области биотоплива, направленных на увеличение использования биотоплива.
В Китае вы можете увидеть, как правительство пытается подтолкнуть переработку растительного масла в биотопливо, поэтому существует определенная политика в эту сторону.
С точки зрения производства основные исследования направлены на решение вопроса увеличения конверсионного дохода, чтобы снизить стоимость.
Помимо стоимости, что еще мешает нам более широко внедрять биотопливо в авиации?
Доступность сырья является еще одной проблемой. Один из насущных вопросов: можем ли мы получить достаточно сырья для производства необходимого нам объема топлива? С точки зрения логистики, как это возможно?
Проблема состоит в том что сбор растительного масла приходится осуществлять из разных мест, а с учетом распространения этого процесса по всей стране возникает много вопросов логистики. Например «как это сделать?», «а что будет с ценой?».
А относительно лигноцеллюлозной биомассы, возникают вопросы доступности нужного объема сырья для переработки.
Если Китай производит один тип биотоплива, а Европа — другой, как это работает с точки зрения международных рейсов?
Стандарты важны для обеспечения качества на одном уровне, поэтому все они должны быть совместимы, и не должно быть никаких проблем, если будет необходимо заправить самолет разными видами биотоплива.
Только в последние годы было выпущено шесть видов биотоплива, сертифицированных по международным стандартам ASTM. Эти стандарты содержат списки свойств, которыми должно обладать топливо, чтобы получить сертификат в авиации и это должно стать ориентиром для всех производителей биотоплива.
То есть один самолет мог бы лететь в разные места и заправляться разными видами биотоплива?
Да. Вот почему сотрудничество необходимо. Это может быть взаимовыгодным решением.
Это может подтолкнуть внедрение стандартов, а также внедрение биотоплива в авиационной промышленности. Таким образом можно будет снизить выбросы СО2.
«Газпром нефть» и «Аэрофлот» разработают «зеленое» авиатопливо
«Газпром нефть» и «Аэрофлот» объединяют усилия по разработке «зеленого» авиатоплива. Компании заключили соглашение о создании первого в России производства низкоуглеродного авиационного топлива SAF.
«В настоящий момент есть несколько технологий, которые позволяют производить «зеленое» авиационное топливо, авиационный керосин. На данный момент эти технологии, они, скажем так, не очень эффективны с точки зрения экономики. Но мы видим определенный потенциал, возможности для создания новых технологий. У компании «Газпром нефть» и у компании «Аэрофлот» есть определенный научно-технологический потенциал, который нам позволяет включить сегодня работу», – говорит председатель правления «Газпром нефти» Александр Дюков.
Топливо SAF будут производить на основе растительного сырья. Перейти на него авиаперевозчиков вынуждают новые требования ИКАО. По ним уже через шесть лет авиакомпаниям, выполняющим международные полеты, придется в обязательном порядке платить за так называемый «карбоновый след» – выбросы углекислого газа.
«Компания «Газпром нефть» – это наш стратегический партнер, это наш взгляд в будущее. Без новых технологий, без новых разработок сегодня в авиации не обойтись, тем более что это уже не просто веяния времени – это уже определенные финансовые затраты в будущем», – отметил гендиректор «Аэрофлота» Михаил Полубояринов.
Новое авиатопливо адаптируют для использования в различных типах воздушных судов и сертифицируют по российским и международным стандартам авиационной безопасности. Исследования будут проводить в том числе в технологическом центре промышленных инноваций «Газпром нефти» в Санкт-Петербурге.
В России решили создать зеленое авиатопливо
Компании «Газпром нефть» и «Аэрофлот» договорились о сотрудничестве в разработке первого в России горючего с минимальным углеродным следом CAF (авиационное топливо с низким углеродным следом, произведенное на основе растительного сырья). О решении создать зеленое авиатопливо говорится в сообщении, опубликованном на сайте «Газпром нефти».
«Партнерство «Газпром нефти» и «Аэрофлота» предусматривает разработку эффективных рецептур авиатоплива в соответствии с международными требованиями об ограничении выбросов парниковых газов и экологической программы CORSIA** международной организации гражданской авиации ICAO», — говорится в сообщении.
Предполагается, что новое топливо смогут адаптировать под разные типы самолетов. «Технологические и научные компетенции «Газпром нефти» позволяют компании активно включиться в работу по созданию такого продукта. Основной площадкой для исследований станет Технологический центр промышленных инноваций «Газпром нефти» в Санкт-Петербурге», — прокомментировал председатель правления Александр Дюков.
Гендиректор «Аэрофлота» Михаил Полубояринов в свою очередь подчеркнул, что экология в авиации сейчас становится одним из важнейших вопросов, и его актуальность только выросла на фоне пандемии коронавируса. «Многие зарубежные авиакомпании начинают использовать SAF в тестовом режиме и в ближайшие 10-20 лет планируют существенно нарастить долю такого топлива», — подчеркнул он.
В конце августа газета «Коммерсантъ» сообщала, что российские авиакомпании, совершающие заграничные рейсы, готовятся к соблюдению новых требований международных авиационных властей и захотели стать «чище», чтобы избежать компенсационных выплат.
SAF — специальное низкоуглеродное авиационное топливо. Оно бывает двух видов: синтетическим, производимым из улавливаемого в атмосфере углерода, и биологическим, выпускаемым из биомассы (животного жира, растительных и обработанных масел, а также отходов некоторых производств).
Декарбонизация авиатранспорта: витаем в облаках, об экономике подумаем потом
В Royal Dutch Shell планируют начать массовое производство низкоуглеродного реактивного топлива. Компания намерена создать к 2025 году 2 млн тонн экологически чистого или, как его еще принято называть, устойчивого авиатоплива (Sustainable aviation fuel, SAF). Разумеется, для общемирового рынка это «капля в море», поскольку в год мировая авиация потребляет около 300-330 млн тонн топлива.
Авиация, на которую приходится около 1,9% мировых выбросов ПГ (и примерно 2,5% выбросов СО2), считается одной из самых сложных отраслей, где можно продвигать идею декарбонизации, поскольку в мире нет применяемых в больших масштабах технологий, предлагающих адекватную альтернативу реактивным двигателям. Исходя из этого, для Shell, раз уж она хочет «озеленять» авиаперевозки, вполне логичным будет сосредоточиться на декарбонизации топлива, а не на разработках новых двигателей.
Тут нужно отметить, что SAF делится на два типа:
Судя по заявлениям представителей Shell, компания сделала выбор именно в пользу второго варианта. Она заявила, что будет массово создавать SAF из отработанного растительного масла, растительных и животных жиров.
В отчете аналитиков из инвестиционного банка Jefferies говорится, что на долю SAF в мире приходится всего лишь 0,1% мирового спроса на авиатопливо. Столь малый объем спроса обусловлен дороговизной продукта (традиционное авиатопливо в 8 раз дешевле). Есть и проблема с сырьем. Его потребуется очень много, а значит, растения, необходимые для его изготовления, в будущем, скорее всего, займут на планете очень много земли. Они, очевидно, станут вытеснять сельскохозяйственные культуры, которые в настоящий момент выращиваются в качестве пищи для человека. Если же говорить об экологии (ради чего и затевается декарбонизация авиатоплива), то массовое выращивание масличных культур будет сильно истощать почву.
По сути, ICAO подталкивает нефтегазовые компании и авиаперевозчиков к декарбонизации своей деятельности любыми способами. Похожий сценарий мы уже видели на примере морского транспорта и автомобилей. С 1 января 2020 года вступили в действие правила Международной морской организации (IMO), обязывающие все суда снизить предел содержания серы в своем топливе с 3,5% до 0,5%. В этом же году правительства многих государств (преимущественно европейских) решили запретить к 2030–2035 гг. производство и продажу авто с ДВС на своей территории.
Однако в случае с электрокарами, с оговорками об экономической целесообразности их использования, ситуация несколько проще. Уже есть множество моделей, которые выпускаются серийно и их можно встретить на дорогах многих стран. Морские суда, использующие топливо с низким содержанием серы, тоже существуют. С технической точки зрения, практика их перевода на более экологически чистый тип энергоносителя частичноотлажена (еще есть над чем работать, включая удешевление процесса).
Но как подстроиться под новые правила CORSIA, когда нет альтернативных технологий реактивному двигателю, а переход на SAF означает для авиаперевозчиков 8-кратный рост затрат на топливо?
К слову, даже вице-президент финской Neste (НПЗ, который поставляет SAF для Shell) Торстен Ланге еще в марте этого года открыто заявил, что в будущем затраты на производство экологически чистого авиатоплива останутся такими же высокими, как и сейчас.
Все это не останавливает отдельные нефтегазовые компании и даже правительства некоторых стран. Shell, которая планирует построить завод по переработке биотоплива на своем НПЗ в Роттердаме мощностью 820 000 т. в год (начнет работу в 2024-м), не единственный инициатор, готовый продвигать SAF на мировой рынок.
В июле этого года в Еврокомиссии заявили о подготовке введения налога для авиакомпаний на неэкологичные виды топлива. Он не будет распространяться на бизнес-авиацию и грузовую, т. е. коснется только пассажирских перевозок. Налог заработает с 2023 года, однако его размер в документе Еврокомиссии пока не указан. Впрочем, уже известно, что на SAF он с 2023 по 2033 гг. распространяться не будет.
В Boeing к такой инициативе отнеслись положительно, ведь еще в январе 2021-го компания заявила о намерении начать поставки коммерческих самолетов на биотопливе к 2030 году. Правда, в американском авиаконцерне не уточнили, во сколько это обойдется компании и за счет каких промышленных объектов будет налажено такое производство (и какая у него будет цена).
Нужно добавить, что «лихорадка» с биотопливом затронула уже многие энергетические компании в США. Они стали так активно использовать растительные масла и жиры для производства экологически чистых источников энергии, что уже сегодня создает проблемы для производителей хлеба и другой пищевой продукции в Америке.
При этом в США пока так и не решили проблему высокой цены на SAF.
Эксперт «Сколково» Екатерина Грушевенко напомнила, что американская компания Phillips 66 переоснащает свой НПЗ мощностью 120 тыс. б/с в Родео (Калифорния) для производства возобновляемых видов топлива, включая SAF (создают из масла и жиров).
В России идея производства и массового использования SAF воспринимается не столь радужно.
Как уверяет «К оммерсант», «Аэрофлот» и «Газпром нефть» на полях ВЭФ в начале сентября 2021-го должны были обсудить соглашение о поставках «зеленого авиатоплива», однако пока что никаких официальных сообщений по этому поводу не прозвучало. С одной стороны, на «Аэрофлот» приходится половина международных рейсов из РФ, а значит, правила CORSIA должны волновать компанию и стимулировать ее интерес к SAF. С другой стороны, финансовое положение авиаперевозчика крайне сложное. За прошедшие месяцы 2021 года у «Аэрофлота» вновь убыток (27 млрд руб.), а руководство открыто говорит, что в текущем году не стоит ждать дивидендов. Более того, неизвестно, как и по какой цене «Газпром нефть» (либо другие компании) намереныпроизводить SAF.
Безусловно, пока что ключевыми нефтегазовыми компаниями для рынка авиатоплива в мире являются:
Однако сегодня технологии и увеличение объемов производства SAF пока что больше интересны Европе и Америке, чем России. Это наглядно доказывает список (по версии Market Watch и многих других аналитических агентств) главных игроков на рынке SAF:
При этом другой тип SAF (синтетическое топливо), а также еще более инновационный подход к «озеленению» авиаперевозок — разработка электросамолетов — тоже разрабатываются преимущественно в Европе и Америке. Впрочем, в отличие от биотоплива, синтетическое топливо не вызывает такого интереса у нефтегазовых компаний. В январе 2021 года нидерландская авиакомпания KLM впервые использовала для перелетов на Boeing 737-800 обычное топливо, смешанное с 500 л синтетического керосина, который тогда поставила Shell. Однако мы видим, что эта же компания сейчас готова инвестировать не в него, а в биотопливо.
Есть еще экспериментальные установки по производству синтетического топлива с использованием солнечной энергии в Испании и Швейцарии (в рамках программы ЕС «Солнце в жидкость»). Еще два завода строятся в Германии и один в Дании. Однако стоимость такого топлива никто в программе «Солнце в жидкость» официально не называет, говоря лишь, что «в будущем она должна снизиться до более разумных значений».
Председатель Комитета по экономике Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков, профессор, доктор экономических наук Тамара Канделаки в беседе с «НиК» отметила, что сейчас любое альтернативное топливо посебестоимости дороже углеводородного. Конечно, если государство выдает дотации всем участникам процесса, или кому-то из них, оно может стать дешевле. Но для ВВП страны производство SAF никакого дохода не принесет.
« В теории синтетическое топливо массово производить можно. Но у нас трижды заказывали исследования рынков сбыта производимых продуктов — бензина и дизеля, которые были в несколько раз дороже аналогичных продуктов переработки нефти. Ни один проект не пошел на реализацию », — рассказала Тамара Канделаки.
Мировое потребление топлива коммерческими авиакомпаниями ежегодно увеличивалось с 2009 года, достигнув в 2019-м рекордного уровня в 431 млрд л. Из-за пандемии в 2020 году оно сократилось всего до 236 млрд л. В 2021-м, по оценкам Международной ассоциации воздушного транспорта (IATA), потребление авиационного топлива может составить лишь около 300 млрд л. Из-за коронакризиса авиакомпании теряют клиентов. В таких условиях дополнительные траты на покупку SAF — удовольствие, которое не каждая компания может себе позволить.
Что касается электросамолетов, то их разработкой (в Европе, России, США) занимаются еще со времен Второй мировой.
Однако пока нет серьезных технических прорывов, делающих такой воздушный транспорт безопасным и экономически целесообразным
Отдельные прототипы есть, они действительно поднимались в воздух, но о серийном производстве речи не идет.
В начале 2000-х годов стартовал бум создания электрических самолетов на литий-ионных батареях, которые сейчас установлены в большинстве электрокаров. Однако необходимая для их полета мощность, как и запас энергии, если мы говорим о пассажирском авиалайнере, вынуждают оснащать их слишком громоздкими установками. Из-за этого почти все прототипы представляли собой лишь небольшие летательные аппараты.
Сегодня различные компании и политики, выступающие за «озеленение» авиации, радуются даже 15-минутному полету электросамолетов, что недавно и продемонстрировал Spiritof Innovation, детище Rolls-Royce. Компания утверждает, что у самолета лучшая по энергоемкости батарея в авиации, которая состоит из 6 тыс. ячеек. Однако Rolls-Royce, при сотрудничестве с Widerøe Rolls-Royce, планирует предоставить через 5 лет электросамолет лишь для ближних пассажирских перевозок. О дальнемагистральном авиалайнере на электричестве говорить пока рано.
В мае 2020 года чуть дольше (30 минут) в воздухепродержался Cessna 208B Grand Caravan (электросамолет от Aerotech), который использовал электродвигатель от компании MagniX. Увы, его размеры тоже не слишком велики (вместимость 5 человек).
Есть разработка израильской Eviation Aircraft (ввод в коммерческую эксплуатацию в 2025 году). Прототип должен пролетать за один раз 815 км, однако на борт можно вместить лишь 9 пассажиров.
В России пока лишь ведутся разработки и испытания сверхпроводникового электродвигателя, который в феврале 2021-го был установлен и опробован на Як-40. Правда, работал он в тандеме с гибридным газотурбинным агрегатом. При этом до завершения всех тестирований (в том числе и на Ту-114) еще далеко, конечную дату никто не называет.
Еще один проект — 2-мегаваттные электродвигатели для пассажирских самолетов от стартапа Wright — может показаться более многообещающим, чем американские и европейские аналоги в виде небольших воздушных судов. Прототип будет использовать 10 двигателей мощностью 2 МВт на своем самолете Wright 1. Это, в общей сложности, 20 МВт, что уравнивает его по мощности с лайнером AirbusA320. Однако стоимость этого прототипа скрыта за семью печатями. Известно лишь, что проект финансировался NASA, военными ведомствами и Минэнерго США.
В итоге электросамолеты сегодня пока не могут адекватно конкурировать с уже существующими лайнерами. Дело не только в цене, но и в отсутствии технической возможности решать ключевые проблемы с запасом хода и мощностьюсиловых установок.
Что же касается SAF, то рост спроса на мировом рынке такой продукции, с одной стороны, должен увеличиться из-за требований международных организаций, включая ICAO. Особенно после 2027 года. Но с другой стороны, пока нет уверенности в том, что подобное топливо станет конкурентоспособным, а компании после коронакризиса или во время него (если он продолжится) смогут найти дополнительные средства на покупку SAF, сохраняя цену на авиабилеты прежней.