Инициатором регулярных научно-технологических сессий выступает Японская ассоциация по торговле с Россией и новыми независимыми государствами (РОТОБО) — в число последних, помимо бывших республик СССР, входит Монголия. Как сообщила директор НИИ по экономике России (Institute for Russian & NIS Economic Studies) РОТОБО Мики Вадзима — модератор семинара с японской стороны, — подобные семинары по энергоэффективности проводились в Москве, Уфе, а после первой встречи в Новосибирске в 2016 году Сибирское отделение РАН проявило заинтересованность во второй — посвященной в первую очередь различным аспектам использования угля в энергетике с учетом целей Парижского соглашения по климату.
Мики Вадзима
«Сибирское отделение РАН и здесь выступило первопроходцем, — отметил председатель Объединенного ученого совета СО РАН по энергетике, машиностроению, механике и процессам управления, модератор семинара с российской стороны академик Сергей Владимирович Алексеенко. — По собственной инициативе в прошлом году мы организовали при президиуме Отделения Экспертный совет по проблемам Парижского соглашения по климату. Его возглавил председатель СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон, ученым секретарем стал кандидат физико-математических наук Валентин Владимирович Данилов. Недавно правительством России принято решение о ратификации Парижского соглашения по климату в сентябре этого года, а Сибирское отделение уже почти год работает над проектами по реализации целей этого соглашения».
Валентин Данилов привел данные о постоянном росте концентрации двуокиси углерода в атмосфере. «Динамика концентрации СО2 в атмосфере Земли отображается так называемым графиком Килинга, — рассказал ученый. — Это неуклонно возрастающая по годам линия, показывающая к тому же ускорение роста. Когда я родился, концентрация двуокиси углерода была примерно на 30 % ниже, чем сейчас: соответственно, воздух был настолько же свежее». Валентин Данилов подчеркнул, что этот процесс связан со многими факторами — в эмиссии СО2 участвуют в основном природные источники, но и антропогенные нельзя исключать из внимания. «Мы не можем влиять на извержения вулканов, — сказал он, — но вполне способны управлять эмиссией СО2, связанной с деятельностью человека».
Сегодня годичный прирост антропогенных выбросов СО2 составляет около 16 гигатонн в год (что, впрочем, на порядки меньше природной эмиссии СО2). Лидирует Китай, предприятия которого ежегодно выбрасывают в атмосферу около 9 Гт этого газа, за ним следуют США (5,3 Гт), Евросоюз (3,5 Гт), Индия (2 Гт), Россия (1,8 Гт) и Япония (1,2 Гт). В сумме эта пятерка стран выбрасывает за счет своей экономической деятельности 23 Гт СО2 в год. Если бы этих выбросов не было, концентрация СО2 в атмосфере бы не росла. «Правильная постановка вопроса состоит не в том, кто виноват в росте концентрации СО2, природа или экономическая деятельность, а может ли человечество воспрепятствовать этому росту, то есть перейти на низкоуглеродную экономику, — уверен В. Данилов. — И наш ответ — может!» Россия, по понятным причинам, является самой мощной в мире по производству тепловой энергии. По данным Минэнерго РФ, в стране производится для целей отопления около 2 миллиардов гигакалорий тепловой энергии в год. Только системы централизованного теплоснабжения требуют до 1,5 миллиардов Гкал в год, что составляет около 44 % всего мирового производства тепла. В основном эта энергия получается за счет сжигания органического топлива. Повышение энергоэффективности производства тепла приведет к снижению эмиссии СО2.
Валентин Данилов
По словам Юдзи Хирадзуки из Sumitomo Corporation, сибирский уголь поступает для энергетической отрасли Японии (поставки из России составляют около 10 % импорта и стоят на третьем месте после Австралии и Индонезии). По запасам угля у России второе место в мире после США, и у России есть преимущества: быстрый срок доставки (два дня из Находки против 14 дней из австралийских портов), возможность доставки мало- и среднетоннажными судами, широкая продуктовая линейка — от антрацитов до суббитуминозных углей. Недостатками японский специалист назвал низкую пропускную способность и надежность всей российской логистической цепочки, ограниченные возможности применения судов класса panamax (максимальный размер, позволяющий проходить Панамский канал. — Прим. ред.). При этом Юдзи Хирадзука выделил важнейший фактор роста импорта угля из Сибири в его страну — государственную политику России, направленную на развитие угледобычи, в том числе для внешних рынков
Япония в потреблении угля придерживается ориентиров национальной энергетической политики, предусматривающей увеличение доли возобновляемых источников энергии к 2030 году до 22—24 %, но потребление угля при этом снизится не так кардинально: с 30 % в 2013 году до 26 % в 2030-м. Об этом рассказал Томио Кубота, представляющий JCOAL — Национальный центр угольной энергетики. JCOAL ведет исследования и поддерживает новые разработки не только в Японии, но и в ряде других стран, прежде всего Азиатско-Тихоокеанского региона. «Мы сосредоточились на программе ССТ (Clean Coal Technology), — уточнил Томио Кубота. — Она имеет два стратегических направления: повышение энергетической эффективности сжигания угля и снижение выбросов СО2 в атмосферу во всех технологических цепочках».
Еще одним перспективным приемом представитель JCOAL назвал совместное сжигание угля и биомассы, дающее меньший выход СО2, чем при горении газа. «Япония приобретает для этого импортные древесные пеллеты, — отметил Томио Кубота, — А в России есть много отходов древесины, которые, при соответствующей подготовке, могли бы представлять для нас интерес».
Томио Кубота
Правда, в фокусе совместного семинара оказались прежде всего технологии высокоэффективного сжигания углей. Японские компании добились здесь впечатляющих результатов при поддержке правительства, которое, кроме JCOAL, создало Национальный центр энергосбережения (ECCJ). Эта организация ориентирована на стимулирующие и обучающие акции: командировки и стажировки, выездные семинары (в том числе и в Россию), конкурсы и премии.
Корпоративные технологические решения по снижению выбросов СО2 представил Булат Маратович Низамеев, руководитель направления по энергоменеджменту компании «Йокогава Электрик СНГ» — части холдинга Yokogawa, специализирующегося на автоматизации в энергетике и химической промышленности. В русле национальной энергетической политики Японии Yokogawa создает цепочки автоматизированного управления как для предприятий зеленой энергетики, так и для ТЭС, сжигающих ископаемое топливо. В последнем случае, по словам Б. Низамеева, только за счет обновления автоматики и программных продуктов эффективность может быть повышена на 0,3—1 %, а выбросы сократятся на 3—10 тысяч тонн в год. Иллюстрацией послужил прецедент с Улан-Баторской TЭЦ-4, обеспечивающей 65 % центрального теплоснабжения столицы Монголии и 70 % заполнения единой энергосети всей страны. После замены систем управления потребление угля на ТЭЦ-4 снизилось на 22 %, а общий объем выбросов СО2 от тепло- и электрогенерации сократился на 17 %.
На совместном семинаре обсуждались не только японские, но и российские идеи и решения по энергоэффективности и снижению эмиссии СО2. Валентин Данилов рассказал об оригинальном принципе переработки бурого угля — его частичной газификации. «В «КАТЭКНИИугле» (Красноярск) в 1990-х годах был обнаружен эффект обратной тепловой волны. При поджоге угольного слоя с одной стороны и продувке воздухом с противоположной части горячий слой, где идут термохимические реакции и происходит частичная газификация бурого угля, движется навстречу воздушному потоку со скоростью около 20 см/ч. Поскольку газификация бурого угля частичная, вместо золы после прохода горячего слоя остается высокопористый углеродный остаток (угольный сорбент), — пояснил ученый. — Таким образом, при частичной газификации бурого угля можно получать тройной результат: чистый горючий топочный газ плюс твердый остаток — буроугольный сорбент, и к тому же полное отсутствие золошлаковых отходов и вредных воздушных выбросов, сопровождающих угольные котельные. Буроугольный сорбент широко применяется в мире для очистки промышленных стоков и выбросов от мусоросжигающих заводов».
Эта технология, получившая название «Термококс», созданная коллективом ученых и инженеров под руководством доктора технических наук Сергея Романовича Исламова (который принял участие в работе семинара), была доведена до создания опытно-промышленного производства мощностью до 3 тысяч тонн в год. На сегодняшний день технология пока не получила широкого распространения по ряду объективных и субъективных причин. «Но не зря говорят, что русские медленно запрягают, зато быстро ездят, — подчеркнул В. В. Данилов. — Когда речь идет об отработанной технологии, показавшей свою эффективность, она может быть в течение пары лет масштабирована: например, одну установку «Термококс» с годовым выходом сорбента в 10 000 тонн можно было бы запустить как пилотный проект. Оценочная емкость только японского рынка по этому продукту — 150 тысяч тонн в год, всего рынка АТР — 1 миллион тонн. Поскольку Новосибирск ранее породнился с Саппоро, наши города могут стать первыми в мире низкоуглеродными городами-побратимами».
Заместитель главного ученого секретаря СО РАН кандидат технических наук Юрий Александрович Аникин подчеркнул роль Сибирского отделения в процессе налаживания интеграционных связей между научными, инновационными и промышленными организациями разных стран. «СО РАН — это интерфейс для международных партнеров, в том числе и восточных, в российскую науку и технологии, — акцентировал Ю. Аникин. — Новые возможности открывают наши масштабные программы: “Академгородок 2.0” и план комплексного развития Сибирского отделения. Мы будем очень рады, если участники семинара присоединятся к этим программам и конкретным проектам в их рамках, поскольку они имеют выход не только на российскую, но и на мировую экономику».