Низько-вуглецеві можливості для індустріальних регіонів України

BIGCCS

Однією з тем  виступів на церемонії підписання в Нью-Йорку був низьковуглецевий розвиток. Очікується, що під впливом Паризької угоди країни будуть все частіше обирати ті технології, що призводять до найменшої кількості викидів СО2 та інших парникових газів. Однією з таких технологій є технологія уловлювання та зберігання вуглецю (УЗВ). Міжнародне енергетичне агентство (МЕА) прогнозує, що на УЗВ до 2050 року припадатиме приблизно 14 відсотків глобального скорочення викидів СО2.

Skjermbilde 2016-07-11 kl. 14.18.54

Міжурядова група експертів ООН зі зміни клімату в своїй п’ятій доповіді вказує на складність досягнення цільових показників скорочення викидів без технології УЗВ. Десять країн вже зробили УЗВ частиною своїх кліматичних зобов’язань напередодні кліматичної зустрічі в Парижі, серед них –  такі ключові гравці, як Китай, Канада та Саудівська Аравія. Також, навіть  менш розвинені країни (напр.Малаві) висловили зацікавленість у використанні технології УЗВ за умови її техніко-економічного обґрунтування.

В Україні кілька років тому почали проводитися дослідження щодо можливісті та обґрунтовання  використання технології УЗВ. Сьогодні ми хочемо нагадати про один з таких проектів.

Матеріали проекту надані Миколою Шеставіним, координатором проекту LCOIR-UA.

Проект «Низько-вуглецеві можливості для індустріальних регіонів україни» виконувався у 2011-2015 роки за Тематичною програмою Європейського Союзу для навколишнього середовища і сталого управління природними ресурсами, зокрема енергією (напрямок «Співробітництво у галузі чистих вугільних технологій і технологій уловлювання і зберігання вуглецю») Донецьким національним університетом (м. Донецьк, Україна) та фінансувався Європейським Союзом за грантовим контрактом № DCI/ENV 2010/243-865.

Україна є шостою країною у Європі по обсягам викидів CO2, і більше 70% цих викидів є результатом діяльності енергетичного сектора, в основному, за рахунок спалення місцевого вугілля (5-е Повідомлення України з питань зміни клімату, Київ, 2009). Більшість теплових електростанцій розташовані в східній частині України, а саме в регіонах, вибраних для реалізації проекту. Решта галузей промисловості – металургія, гірничодобувні підприємства, а також хімічні виробництва – є величезними споживачами вугілля для отримання енергії і велика частина цих заводів також знаходиться в регіонах, які досліджуватимуться.

В останні десятиліття відбувається зниження викидів СО2 в Україні в результаті згортання промислового виробництва і регулярного закриття заводів. Щоб пожвавити промислові галузі без надмірного зростання викидів CO2, в Україні, а також у Донбасі, як в основному індустріальному регіоні, необхідно започаткувати упровадження чистих вугільних технологій і технологій уловлювання і зберігання вуглецю (кліматичні технології).

Основна проблема, з якою стикається український енергетичний сектор, є знос устаткування, велика частина якого працює вже більше 50 років. Устаткування є дуже старим, щоб бути адаптованим до менш емісійних кліматичних технологій і, таким чином, повинно бути демонтовано і замінено новими технологіями. Зараз настав час для України відновити свої технології і вибрати найефективніші. Отже, існує потреба і необхідність розширення знань у сфері кліматичних технологій для осіб, що визначають політику, промисловців, інженерів і учених.

Загальною ціллю проекту було  сприяння та допомога фактичному здійсненню діяльності з впровадження кліматичних технологій в Україні. А також важливо було розпочати співпрацю у сфері кліматичних технологій між Україною і Європейським співтовариством.

Конкретна ціль полягала в тому, щоб поліпшити знання українського контексту для здійснення кліматичних технологій, визначити потенційні об’єкти для актуальних програм адаптації в Україні кліматичних технологій та створити в основних зацікавлених сторін усвідомлення про кліматичні технології як інструменти боротьби із зміною клімату.

До цільових груп із обраних індустріальних регіонів (Донецької, Дніпропетровської, Запорізької, Луганської та Харківської областей) відносяться регіональні органи державного управління і органи місцевого самоврядування, адміністративний та інженерно-технічний персонал регіональних енергетичних і промислових компаній, представники регіональних освітніх та наукових спільнот, студенти та аспіранти природничих й економічних факультетів університетів.

Компоненти проекту, які виконував Донецький національний університет, було поділено на три частини. До першої відносилося дослідження національного та регіонального контексту можливостей використання кліматичних технологій. Результатами цієї частини є огляди про світовий контекст із проблем впровадження низько-вуглецевих технологій; про існуючу українську політику, закони та нормативні акти у сфері змін клімату; про зацікавлені сторони, а також рекомендації щодо створення потенціалу кліматичних технологій в Україні.

Задача другої частини полягала в оцінці за допомогою географічних інформаційних систем (ГІС). На цьому етапі були створені ГІС джерел і поглиначів СО2, а також інтегрована ГІС із інформацією про діючи вугільні шахти та можливості застосування української газотранспортної системи для нужд кліматичних технологій, щоб побачити можливості та перешкоди розгортання кліматичних технологій в Україні. Надані рекомендації із фактичного здійснення кліматичних технологій для об’єктів в індустріальних регіонах України.

Третя – мала відношення до обміну знаннями, створеними і накопиченими в процесі виконання проекту, який здійснювався шляхом організації та проведення наступних заходів: освітніх сесій та круглих столів для представників влади та бізнесу, для освітян, науковців та інженерів; міжнародних науково-практичних конференцій з актуальних питань зміни клімату та використання кліматичних технологій; лекції для студентів старших курсів і аспірантів.

У рамках проекту видані: монографія; огляди основних проблем, що виникають при зміні клімату, та шляхів їх вирішення; 3 навчальні посібники для студентів і аспірантів з питань змін клімату та кліматичних технологій; 12 інформаційних бюлетенів «Зміни клімату і кліматичні інновації» та 16 випусків наукового журналу «Огляди низько-вуглецевих відкритих інновацій».

За результатами досліджень стало зрозуміло, що глобальна зміна клімату зараз вже є незаперечною загрозою для світового розвитку, а головним винуватцем цих змін визнані викиди парникових газів в атмосферу і, в першу чергу, емісія діоксиду вуглецю (СО2) із стаціонарних джерел. Впровадження технологій уловлювання та зберігання вуглецю (УЗВ) в енергетиці і в інших галузях промисловості дозволить тимчасово пом’якшити наслідки зміни клімату до розробки сприятливих для клімату джерел енергії. Але при використанні технологій УЗВ виникають ризики витоку СО2, які можуть надавати несприятливий вплив на людину і навколишнє природне середовище.

Оцінка і ранжування цих екологічних ризиків витоку СО2 при впровадженні технологій УЗВ в східних областях України є метою цього дослідження, яке полягає у виконанні певних завдань:

–  Створення ГІС об’єктів з ризиком витоку СО2: стаціонарних джерел СО2, можливих шляхів транспортування і перспективних ділянок геологічного зберігання СО2, а також суб’єктів з ризиком впливу витоків СО2: водних ресурсів, різних типів ґрунту і видів рослинності;

–  Розробка методів аналізу екологічних ризиків витоку СО2 при адаптації технологій УЗВ з урахуванням географічних, демографічних та екологічних факторів;

–  Виконання, на основі створеної ГІС, ранжирування об’єктів і суб’єктів ризиків витоку СО2 при різних варіантах реалізації процесів адаптації технологій УЗВ в східних областях України.

Необхідні для проведення цього дослідження ГІС створені на базі Інтернет-сервісу Google Earth Pro, де побудовані шари як об’єктів, так і суб’єктів ризику витоку СО2. Підсумковий рейтинг екологічної безпеки перспективних ділянок геологічного зберігання СО2 був визначений за допомогою методу мультикритериального аналізу (MCA) на підставі даних створеної багатошарової ГІС.

Project_LCOIR_UA

Створена ГІС (див. мал.) містить шар джерел емісії СО2, які розташовані на території Дніпропетровської, Донецької, Запорізької, Луганської та Харківської областей і представлені 12 вугільними тепловими електростанціями (1 на мал.), 13 металургійними заводами (2), 14 коксохімічними заводами (3), 1 газовою теплоелектроцентраллю (4), 3 хімічними заводами (5), 8 цементними заводами (6) і 39 діючими вугільними шахтами (7), а також шар з елементами існуючої на території цих областей газотранспортної системи, які можуть бути використані для транспортування СО2 і містять магістральні газопроводи (8), розподільні газопроводи (9), компресорні станції (10) і підземні газові сховища (11). Аналіз геологічних структур цих територій з урахуванням демографічних чинників дозволив доповнити ГІС шаром з 8 перспективних ділянок (12-19 на мал.) геологічного зберігання СО2. Всі разом ці шари ГІС є об’єктами ризику для територій Донбасу відповідно до міжнародного стандарту з управління ризиками.

Можливі витоки СО2 в процесах уловлювання та транспортування будуть носити характер аварійної ситуації, тому повинні швидко ідентифікуватися і усуватися. А ось витоки СО2 з підземних сховищ є непередбачуваними і складними у виявленні. У зв’язку з цим ділянки, на яких будуть розташовуватися підземні сховища СО2, мають ризики негативного впливу на людину і навколишнє природне середовище. Визначивши площі цих сховищ, дистанції між різними об’єктами і беручи до уваги географічні та демографічні характеристики територій за допомогою методу MCA було виконане ранжування ризиків витоку СО2 в процесах уловлювання на підприємствах кластерів джерел емісії СО2, а також в процесах геологічного зберігання СО2 на перспективних ділянках, з урахуванням протяжності використовуваних для транспортування СО2 трубопроводів як існуючих в газотранспортній системі, так і нових, які необхідно побудувати.

В результаті аналізу було визначено наступний рейтинг кластерів джерел емісії СО2: перше місце зайняв Слов’янський кластер з об’ємом емісії СО2 = 5722 Мт на рік; друге – Криворізький = 23576; третє – Сєверодонецький = 4030; четверте – Луганський = 5321; п’яте – Донецький = 17930; шосте – Маріупольський = 14927; сьоме – Запорізький = 5673; восьме – Харківський = 10782; дев’яте – Вуглегорський = 2694; десяте – Дніпропетровський = 5508. При цьому враховувалися: обсяг емісії СО2 на рік; кількість підприємств, на яких буде встановлене обладнання для уловлювання СО2; довжина додаткових трубопроводів для транспортування СО2; відстань від кластеру до найближчої дільники зберігання СО2.

Також було визначено рейтинг перспективних ділянок геологічного зберігання СО2: перше місце зайняла ділянка під номером 19 на мал. з корисною площею = 10522 км2; друге – ділянка 14 = 2336; третє – ділянка 13 = 4749; четверте – ділянка 12 = 4490; п’яте – ділянка 15 = 1808; шосте – ділянка 17 = 3661; сьоме – ділянка 18 = 2626; восьме – ділянка 16 = 3693. Основними параметрами для аналізу були: площа ділянки; кількість осіб, які проживають на ділянці; середня щільність населення на ділянці; чисельність населення великих населених пунктів, розташованих поблизу ділянки.

Вплив можливих витоків СО2 на навколишнє природне середовище було проаналізовано на основі створених додаткових шарів ГІС, які включали в себе інформацію про наступні суб’єкти ризику впливу витоків СО2 із підземних сховищ:

–  Поверхневі води, де 34,1% площі басейну річки Сіверський Донець, а також 17,8% – басейну річки Дніпро, займають ділянки геологічного зберігання СО2 і можуть бути піддані впливу витоків СО2;

–  Підземні води, де 42,7% площі Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну збігаються з ділянками зберігання СО2, 18,1% – Донецької провінції і 5,1% – провінції Українського щита можуть опинитися під впливом витоків СО2;

–  Поверхневий шар ґрунту, де 73,6% площі дерново-піщаних ґрунтів, 69,5% – темно-сірих опідзолених ґрунтів, 55,0% – лугових ґрунтів, 47,4% – дерново-підзолистих ґрунтів, 22,8% – чорноземів типових і 20,4% – чорноземів звичайних знаходяться в зоні можливих витоків СО2;

–  Рослинність, де 56,3% площі північно-степових низинно-рівнинних, 48,7% – північно-степових рівнинно-піднесених, 28,8% – лісостепових піднесених і схилових розчленованих, 24,8% – лісо- та лугостепових піднесених розчленованих, 11,4% – північно-степових піднесених і 1,0% – північно-степових піднесено-рівнинні ландшафтів, на яких знаходяться ділянки можливих витоків СО2, що призводять до зміни концентрації СО2 в приземної атмосфері і ґрунті;

–  Рослинність заплав, де 47,0% площі заплав басейну річки Сіверський Донець і 18,8% – басейну річки Дніпро припадає на ділянки зберігання СО2.

Виконане дослідження обґрунтувало можливість використання технологій УЗВ на підприємствах і територіях Донбасу при умовах дотримання необхідних заходів безпеки для забезпечення пом’якшення наслідків глобальних змін клімату.

Микола ШЕСТАВІН, координатор проекту LCOIR-UA msshest@gmail.com

Нагадаємо, що міжнародне екологічне об’єднання «Біллона» (The Bellona Foundation) опублікувало в 2013 році доповідь “Уловлювання та Зберігання Вуглецю: Українські перспективи для промисловості та забезпечення енергетичної безпеки”

 

 

Larisa Bronder

larisa@bellona.no