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:

• синтетическое — изготавливается из водорода и переработанного углерода (технологию опробовали в Shell);
• биотопливо — производится с помощью преобразования биомассы из растительных и отработанных масел, животного жира, отходов сельского хозяйства, целлюлозы, водорослей, сырья для производства сахара и крахмала (может выпускаться множеством заводов в разных странах мира).

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.

Однако Совет Международной организации гражданской авиации (ICAO), видимо, все эти детали не слишком беспокоят. В 2020 году он утвердил отвечающие критериям единицы эмиссии для Системы компенсации и сокращения выбросов углерода для международной авиации (CORSIA). С 2027 года ICAO в обязательном порядке собирается взимать плату за выбросы СО2 с авиаперевозчиков, если объем их выбросов в ходе перелетов будет превышать показатели 2019 года. В Air Transport Action Group даже посчитали, во сколько авиаперевозчикам обойдется компенсация этих выбросов к 2025 году — около $1,5-6 млрд в год (в зависимости от текущей цены СО2).

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.

Как отметила в беседе с «НиК» эксперт по нефти Центра энергетики Московской школы управления «Сколково» Екатерина Грушевенко, нефть для переработки на традиционных НПЗ может быть не только добыта из недр, но и синтезирована на основе биотехнологий. Нефть из водорослей может быть переработана на обычных НПЗ с получением топлива, не отличающегося от привычного энергоемкого дизельного топлива. В Европе уже есть проекты в этом направлении.

«В Total трансформируют НПЗ Grandpuits в био-НПЗ к 2024 г. Инвестиции оцениваются на уровне более €240–300 млн. НПЗ La Mede уже преобразован в био-НПЗ. На таких объектах будут реализованы следующие процессы: производство возобновляемого дизельного топлива, предназначенного, в первую очередь, для авиационной промышленности, производство биопластика, переработка пластмасс и эксплуатация двух фотоэлектрических солнечных электростанций», — рассказала эксперт.

Включаются в тренд с «чистым» авиатопливом и Соединенные Штаты. В сентябре 2021 года в администрации главы США Джо Байдена заявили, что страна сократит выбросы ПГ в самолетах на 20% к концу десятилетия, значительно увеличив использование SAF.

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.

По оценкам Министерства сельского хозяйства США, в 2021 году количество соевого масла, которое используется для производства биотоплива, составит более $13,5 млрд. Это на треть больше, чем в 2019 году и почти в полтора раза больше, чем закупают продуктовые компании для внутреннего потребления.

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).

«Однако данные технологии пока нерентабельны без поддержки. Стимулирование за счет субсидий или налогово-кредитной политики будет главным фактором развития устойчивого топлива для авиации. При этом в краткосрочном периоде для авиации из всех типов SAF наиболее перспективным является биотопливо из отработанного пищевого масла», — резюмирует Екатерина Грушевенко.

В России идея производства и массового использования SAF воспринимается не столь радужно.

Как уверяет «Коммерсант», «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:

• Air BP;
• Shell;
• Total SA;
• Chevron Corp;
• China Aviation Oil;
• Vitol;
• World Fuel Services;
• Mercury Air Group;
• ExxonMobil;
• Chevron;
• «Газпром».

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:

• Aemetis Inc (США);
• Avfuel Corp (США);
• Eni (Италия);
• Fulcrum BioEnergy Inc. (США);
• Lanzatech (США);
• Gevo Inc. (США);
• Neste Corp. (Финляндия);
• SkyNRG BV (Нидерланды);
• Total (Франция);
• Velocys (Великобритания);
• World Energy (США).

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.

«Серьезных стимулов к росту потребления авиационного керосина в России нет. Никакие эконометрические изыски тут не помогут. Многое зависит от макропараметров — доходов населения, бизнеса. Население надо делить на группы по доходу, учитывать влияние событий и еще кучу факторов. Мы недавно делали модельный расчет рынка авиакеросина, и пока авиация не дает нужных для отрасли значений», — резюмировала Тамара Канделаки.

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.