Частина 3: бензин з повітря
Країни ЄС домовилися, що реалізація плану Fit for 55 та намір досягти кліматичної нейтральності до 2050 року потребують радикального скорочення викидів CO₂ автомобільним транспортом. Планувалось, що допустимі викиди CO₂ нових легкових автомобілів та фургонів, зареєстрованих у ЄС, поступово знижуватимуться, тому в 2035 році вони можуть досягнути нуля. Це означає, що на нових автомобілях буде лише електричний привід.
У результаті так не вийшло, і в березні Євросоюз дозволив виробництво автомобілів зі звичними нам двигунами внутрішнього згоряння (ДВЗ) після 2035 року, але за умови, що вони працюватимуть на синтетичному паливі e-Fuel. Саме про це і як воно вплине на всю енергетичну промисловість, ми зараз і поговоримо.
Хитра хода Німеччини
Міністр транспорту Німеччини Фолькер Віссінґ, як ми згадували у попередній статті цього циклу, боровся за те, щоб після 2035 року, як і раніше, можна було виробляти та продавати автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння. По суті, німецька індустрія запропонувала решті «зеленої» Європи компроміс: частина машин, як і раніше, буде з ДВЗ, але в їхні баки заливатиметься т.зв. «електронне паливо» (e-Fuel). Інакше кажучи – синтетичне паливо, вироблене переважно за рахунок витрачання електрики.
Сьогоднішні бензин і дизельне паливо, які ми заливаємо на АЗС, є сумішшю вуглеводнів, вироблених з копалин, тобто сирої нафти. Однак вуглеводневе моторне паливо можна отримати і штучно - шляхом синтезу водню з вуглекислим газом. Таке паливо є ще більш досконалим, оскільки вже спочатку не містить непотрібних та шкідливих компонентів, таких як сполуки сірки чи азоту.
При цьому від самого початку мається на увазі, що синтетичний бензин і дизель будуть кліматично нейтральними - тільки тоді вони зможуть конкурувати з електроприводом. Тому вони повинні вироблятися із «зеленого» водню, отриманого в процесі електролізу води, для якого використані відновлювані джерела енергії. Другий компонент – CO₂, уловлений з повітря. Хоча згоряння такого палива у двигуні все одно дає викиди CO₂ в атмосферу, сировина для його виробництва також раніше вже була взята з атмосфери, тому загальний кліматичний ефект залишається нейтральним.
Скептики вказують, що виробництво e-Fuel дуже дорогий і вкрай енергоємний процес. Оптимісти ж кажуть, що ціна швидко падатиме в міру розвитку відповідної індустрії та масштабування виробництва. До того ж виробництво e-Fuel може допомогти вирішити одну з ключових проблем «зеленої» генерації – нерівномірності вироблення енергії сонячними та вітроелектростанціями.
Ну а реалісти в уряді тієї ж Німеччини бачать у e-Fuel можливість не проґавити технологічне та фінансове лідерство країни, а також зберегти робочі місця,- створюючи нову індустрію. «Німеччина має шанс відіграти провідну роль у розробці електронного палива завдяки своїм технологічним та інженерним навичкам та високому рівню інновацій», – йдеться у заяві партії СвДП.
Велика перебудова паливного бізнесу
У попередній статті ми вже описували, як на ринок електромобілів буквально вриваються компанії, які раніше не мали стосунку до автомобільної промисловості, а займалися, наприклад, виробництвом смартфонів. У галузі e-Fuel, що вже зароджується, ситуація напевно повториться. Почнемо з того, що виготовляти власне електронне паливо збираються безпосередньо автомобільні концерни. Принаймні цим вже займається Porsche. Експериментальні виробництва є також у Siemens Energy та ExxonMobil.
Отже, e-Fuel (також відоме під назвами «електронне паливо», Power-to-liquids, Ptl) – це штучно синтезований вуглеводень (бензин, дизель, метан, метанол тощо), який за складом нічим не відрізняється від палива, що надходить із НПЗ. Для його виробництва необхідні водень та CO₂, з яких і буде синтезовано паливо через метанол. Для того, щоб e-Fuel вважалося вуглецево-нейтральним, водень повинен бути виготовлений через електроліз води на основі ВДЕ («зелений» водень), а CO₂ уловлений безпосередньо з повітря. У такому разі CO₂, що виходить із вихлопної труби, буде врівноважений раніше уловленим CO₂ з атмосфери.
Однак зрозуміло, що собівартість такого палива буде в рази вищою за нафтове. Втім, стосовно цього питання оцінки сильно варюються. Наприклад, Німецьке енергетичне агентство (Dena) у 2015 році оцінювало собівартість такого палива у 3,5-5 євро за літр без урахування податків, тоді як собівартість палива з НПЗ – менше ніж 0,5 євро за літр. Хоча Shell вважає, що вартість е-палива становитиме нижче 1 євро за літр до 2050 року. На думку Frontier Economics, ціна e-Fuel впаде нижче за 2 євро за літр вже до 2030 року.
Зараз для Porsche собівартість електронного палива не має великого значення – це пілотний проект, поки що далекий від комерції. Представник Porsche оцінює його поточну вартість приблизно в $10 за літр, але до 2030 року вона може впасти приблизно до $2 за літр, вважають у компанії. Це без урахування податків, акцизів та інших надбавок, які сягають близько 60% від ціни палива в більшості країн. Але тут якраз очікується, що для e-Fuel ці акцизи та надбавки напевно будуть обнулені.
Висока вартість такого палива обумовлена великими енерговитратами, пов'язаними з необхідністю застосування електролізу, а також з дорожнечею існуючих технологій уловлювання CO₂ з повітря. Загалом для виробництва 1 літра рідкого e-Fuel необхідно 4 літри води, 90 МДж електроенергії та 3 кг CO₂.
Очевидно, собівартість є центральним питанням, від якого залежить майбутнє ДВЗ: чи зможе е-паливо конкурувати з електромобілем та водневим паливом? У найближчі 10 років е-Fuel використовуватиметься в маркетингових цілях: суперкари та боліди «Формули-1» перейдуть на е-паливо, рекламуючи новий нешкідливий ДВЗ. І весь цей час інженери прагнутимуть знизити вартість синтетичного бензину для пересічних споживачів. Отже, цілком можливо, що у нових ДВЗ з'явився шанс протриматися на європейському ринку як мінімум до 2050 року. Особливо, якщо згадати, що для e-Fuel не потрібно будувати збутову мережу: е-паливо можна реалізовувати через існуючі АЗС без додаткових інвестицій.
Проте головна перевага палива, виробленого з нафти – відносна передбачуваність економіки його виробництва. Нафтові компанії завжди знають, скільки палива та якого типу зможуть зробити, за якою собівартістю та в який термін поставити його на ринок. А ось всі види альтернативного палива поєднує одне вузьке місце – ВДЕ, вироблення яких є непостійним. У разі безвітряної чи похмурої погоди ціна на електроенергію різко зросте, а тоді виробництво «зеленого» водню та е-палива може взагалі зупинитися. Ситуацію може врятувати або наявність комерційних запасів e-Fuel, або підключення до технологічних процесів його виробництва газових та/або вугільних електростанцій.
Однак не варто думати, що Європа після 2035 року залишиться без нафтопереробних заводів. По-перше, це майданчики, де є вся інфраструктура для роботи з моторним паливом, а значить потужності з випуску e-Fuel, швидше за все, розміщуватимуть там же. По-друге, європейський бензин і дизпаливо, напевно, будуть затребувані на світових ринках. Судіть самі: за власним визнанням Європейського агентства з навколишнього середовища, лише близько 28% викидів CO₂ в ЄС припадає на транспорт, що становить 0,9% від загального обсягу глобальних викидів CO₂. Це крапля у морі. Автомобілі з ДВЗ затребувані всюди за межами ЄС – у країнах Азії, Африки та Південної Америки, що розвиваються, де тренд на придбання автомобіля тільки набирає обертів. Іншими словами: двигуни внутрішнього згоряння будуть використовуватися там ще довгий час, а потреба у паливі для них – зростатиме. Отже, зважаючи на це все, Європа не позбудеться нафтопереробної галузі, а просто паралельно створить ще одну – з вироблення e-Fuel.
А що ж Україна?
А тут все те саме, що й із «зеленим» воднем, про який так любили говорити українські чиновники від енергетики в останній передвоєнний рік. Нагадаємо, що e-Fuel вироблятиметься із «зеленого» водню, тобто такого, для якого використані відновлювані джерела енергії (або АЕС). Другий компонент – CO₂, уловлений з повітря. Якщо вдуматись, наша країна – ідеальний виробничий майданчик для цього завдання. Більше того, нам навіть вигідніше для Європи виробляти е-паливо, ніж водень, як планувалося раніше, тому що відпадає непроста проблема подальшого транспортування газоподібного водню, а ми приходимо до випуску складнішого продукту з вищою доданою вартістю.
Україна вже зараз має помітний профіцит електроенергії, а після війни він може стати ще більшим, адже розвивати атомну та «зелену» енергетику у нас планується паралельно. Можна, звісно, просто експортувати електрику. А можна виробляти синтетичне паливо, і це буде набагато вигідніше.
CO₂ можна уловлювати і з точкових джерел – на газопереробних заводах, підприємствах з виробництва добрив та етанолу. Якщо вартість тонни CO₂, уловленої DAC (з повітря), може перевищувати $200 за тонну, то точкове уловлювання, наприклад на ГПЗ або на виробництві добрив, – лише $35 за тонну.
Вартість електроенергії, на яку припадає більша частина собівартості e-Fuel, дасть найбільшу економію, якщо, звичайно, не повториться ситуація 2020 року, коли для українських промислових споживачів електрика коштувала вдвічі дорожче, ніж для європейських. Але це вже навряд, дорога електрика тепер у Європі надовго. Тож Україна – якщо вчасно усвідомлює перспективи та вживе відповідних заходів – цілком може стати головним балансуючим постачальником e-Fuel та водню в Європі та Чорноморському регіоні.
