Відродження вугілля. Брудне паливо знову в моді, незважаючи на кліматичний аврал

Вугілля переживає ренесанс. Найбрудніше паливо та головне джерело парникових газів в енергетиці знову користується шаленим попитом, незважаючи на обіцянки всіх країн світу скоротити викиди заради боротьби з глобальним потеплінням. Однак не все так погано – є в зростанні споживання вугілля та гарні новини для зеленої енергетики.

2021 рік, що минає, виявився рекордним, і в найближчі три роки споживання вугілля не зменшиться, прогнозує Міжнародне енергетичне агентство (IEA). А все тому, що відновлення після ковидної пандемії виявилося енерговитратним. Газу, вітру та сонця не вистачає, щоб закрити шалений попит на електроенергію. Тому світ знову почав палити вугілля, незважаючи на протести екологів.

"Після спаду у вугільній енергетиці в 2019 і 2020 роках здавалося, що пік був пройдений у 2018-му. Однак 2021 рік розвінчав ці надії. Попит на електроенергію випереджає її виробництво з низьковуглецевих джерел, що разом з швидко зростаючими цінами збільшенню виробітку на вугільних електростанціях на 9% у 2021 році", - підрахувало IEA, на оцінки якого орієнтуються багаті країни-споживачі при визначенні енергетичної політики.

У Європі проблему посилили погода (в останні місяці там безвітряно і прохолодно), дефіцит природного газу (третина якого традиційно постачала Росія) і ремонт на атомних станціях у Франції.

Китай запустив на повну потужність законсервовані шахти та кар'єри, оскільки перестав купувати вугілля в Австралії через дипломатичний конфлікт, а високі ціни та перебої з транспортом на світовому ринку не дозволили швидко заповнити втрачені постачання.

І це тимчасовий ковидний збій, а цілком собі нова тенденція. Відмовитись від вугілля швидко не вийде, попереджає IEA. У наступному році світ спалить його ще на 1,5% більше, ніж у минулому.

"Те, як зараз розвивається ситуація, дозволяє припустити, що споживання вугілля у світі зросте у 2022 році до небаченого досі рівня і залишиться на ньому до кінця 2024 року", - йдеться у щорічному вугільному звіті IEA.

Play video, "Зупинка "зеленої" революції заради опалення. Чому у світі - енергетична криза?", Тривалість 3,09

Це хороші новини для Росії, яка і без того є найбільшим у світі постачальником викопного палива на світові ринки завдяки нафті та газу, а тепер ще й нарощує видобуток та експорт вугілля. За оцінкою IEA, до 2024 року видобуток зросте на 2,8%, тоді як стратегія російської влади передбачає подвоєння експорту в найближчі 15 років.

Але зростання споживання вугілля у світі – погані новини для клімату. Генсек ООН Антоніу Гутерріш не перший рік закликає країни взяти на себе чіткі зобов'язання відмовитись від спалювання вугілля, але все ніяк. Надії домовитися про це на кліматичному саміті у Глазго у листопаді розбилися про ковидні реалії.

Як вугілля спалює власне майбутнє

Однак є і привід не засмучуватися.Як не парадоксально, ренесанс вугілля та рекордні ціни на природний газ у результаті ризикують лише прискорити зелену революцію в енергетиці. І ось чому.

Для того щоб запустити вугільну електростанцію, європейській енергетичній компанії необхідно купити квоту на викид парникових газів. Чим більше викидів – тим дорожче. Так ЄС підштовхує промисловість та енергетику до переходу на зелені рейки.

Ціна цих квот зростає так швидко, що на останньому саміті 27 країн Євросоюзу кілька членів ЄС, включаючи Польщу, Чехію та Іспанію, вимагали приборкати спекулянтів.

Вони впевнені, що без втручання фінансистів ціна квоти на тонну викидів вуглекислого газу не могла зрости з 31 євро на початку року до 90 євро до грудня, причому лише з початку листопада вона додала аж 50%.

Все це робить запуск вугільних електростанцій дорогим задоволенням, проте за поточних цін на природний газ вугілля палити все одно вигідніше, ніж чистіший газ.

Отже, Європа продовжить збільшувати споживання вугілля, а потім підвищуватиметься і вартість викиду тонни СО2 - ще й тому, що одночасно зі зростанням попиту скорочується пропозиція, адже з часом обсяг цих квот поступово зменшується, оскільки ЄС твердо налаштований обнулити викиди до 2050 року.

І ось тут якраз і криється втішний приз для тих, хто тимчасово програв битву за чисте повітря.

Ціна квоти на викид тонни вуглекислого газу досягла такого рівня, на якому витрати "зелені" технології раптом стали рентабельними. Таких технологій на стадії розробок багато, але в промисловому масштабі розвиваються поки що дві головні.Перша - виробництво водню для енергетики і транспорту, друга - уловлювання вуглецю, що викидається на виробництві, і його зберігання, наприклад, під землею.

Технології вже зараз коштують від 75 до 120 євро за тонну, проте для того, щоб компанії зацікавилися такими вкладеннями, ціни на викиди мають протриматися на нинішньому рівні кілька років, говорили аналітики, опитані FT.

Підвищений попит на вугілля якраз сприяє цьому. Проте впевненості в експертів немає, хоча деякі й очікують зростання цін до трицифрових цифр і навіть до 200 євро за тонну.

Справа в тому, що окрім ринкових факторів на котирування впливають і політичні, як показав демарш Польщі, Чехії та Іспанії на останньому саміті ЄС. Теоретично все йде до того, щоб ціни зростали й надалі, оскільки Європа збирається розширити кількість тих, хто зобов'язаний купувати квоти, і має намір урізати пільги для промисловості, авіації, морського транспорту та інших галузей.

Однак Єврокомісія - фактично уряд ЄС - поки що не змогла переконати владу 27 країн. Політики там побоюються невдоволення населення зростаючими платежами за світло та газ.

І все ж якщо квоти на викиди залишаться дорогими через високі ціни на газ, включаючи російський, і завдяки ренесансу вугілля в Європі, в тому числі на тлі закриття атомних електростанцій у Німеччині, то технологічний прорив в енергетиці може статися швидше, ніж було б, залишайся все як було до ковіда.

Хто, як і коли заплатить за відмову від вугілля

Щоправда, це лише частково вирішить проблему викидів від вугільної енергетики та глобального потепління, оскільки ні Європа, ні навіть США не є основними споживачами вугілля.

Ця роль відведена Китаю та Індії - на них припадає дві третини світового попиту. За оцінками IEA, у Китаї, який споживає половину всього вугілля у світі, попит зростатиме найближчі три роки на 1% на рік, а в Індії - на 4% на рік до 2024 року.

"Ці дві країни із загальним населенням майже 3 млрд осіб і визначать майбутнє вугільної енергетики. Доля вугілля залежить від того, як швидко і наскільки ефективно ці країни рухатимуться до заявлених цілей скорочення викидів", - пише IEA.

І Китай, і Індія обіцяють і хочуть скоротити викиди і мають намір повністю відмовитися від вугілля. Чітких термінів немає, є лише чітке розуміння, що вони не збираються робити це за будь-яку ціну.

Країни, що розвиваються, вважають, що рахунок за зелену революцію повинні сплатити розвинені економіки, оскільки саме їх накопичені викиди винні в нинішньому потеплінні, і тому що в їх індустріальну революцію не було жодних обмежень, і завдяки їй вони розбагатіли.

На думку IEA, у Європі та США вугілля вже наступного року вийде з моди. Друга молодість брудної енергетики швидко обернеться евтаназією під тиском громадськості, законів та регулюючих органів.

Однак побіжний постковидний ренесанс може залишити на згадку про себе технологічний прорив, який дозволить різко здешевити зелені технології в енергетиці. Якщо це станеться, то дешеві та чисті технології швидко поширяться і на решту світу, назавжди звільнивши його від необхідності палити вугілля.

Теми

Все, що вам потрібно знати про вугілля

Вугілля є надзвичайно цінним викопним паливом, яке сотні років використовується у промисловості.Складається із органічних компонентів; зокрема, рослинний матеріал, який був похований у безкисневому чи не насиченому киснем середовищі та стиснутий протягом мільйонів років.

Викопне, Мінерал або Камінь

Оскільки вугілля є органічним, воно не відповідає звичайним стандартам класифікації гірських порід, мінералів та копалин:

• Скам'янілість – це будь-яке свідчення життя, яке збереглося у гірських породах. Залишки рослин, з яких складається вугілля, піддавалися «варінню під тиском» протягом мільйонів років. Тому не можна сказати, що вони збереглися.
• Мінерали – це неорганічні, які у природі тверді речовини. Хоча вугілля є природною твердою речовиною, воно складається з органічного рослинного матеріалу.
• Гірські породи, звичайно, складаються з мінералів.

Однак поговоріть з геологом, і він скаже вам, що вугілля це органічна осадова порода. Незважаючи на те, що технічно він не відповідає критеріям, він виглядає як камінь, відчувається як камінь і знаходиться між листками (осадової) породи. Тож у цьому випадку це камінь.

Геологія не схожа на хімію або фізику з їх непорушними та послідовними правилами. Це наука про Землю; і, як і Земля, геологія сповнена «виключень із правил».

Законодавці штатів також борються з цією темою: Юта та Західна Вірджинія включили вугілля до списку офіційних гірських порід штату, а Кентуккі в 1998 назвав вугілля своїм мінералом штату.

Вугілля: органічна порода

Вугілля відрізняється від будь-якого іншого виду гірських порід тим, що він складається з органічного вуглецю: фактичних залишків, а не просто мінералізованих скам'янілостей мертвих рослин.Сьогодні переважна більшість мертвих рослинних речовин поглинається вогнем та розкладається, повертаючи свій вуглець в атмосферу у вигляді газоподібного вуглекислого газу. Іншими словами, він окислюється. Однак вуглець у вугіллі зберігся від окислення і залишається у хімічно відновленій формі, доступній для окислення.

Геологи-кутники вивчають свій предмет так само, як інші геологи вивчають інші гірські породи. Але замість того, щоб говорити про мінерали, з яких складається гірська порода (оскільки їх немає, є лише шматочки органічної речовини), геологи-кутники називають компоненти вугілля мацералами . Розрізняють три групи мацералів: інертиніти, ліптиніти та вітриніти. Щоб спростити складне питання, інертиніт зазвичай отримують з тканин рослин, ліптиніт - з пилку і смол, а вітриніт - з гумусу або рослинних залишків, що розклалися.

Де утворилося вугілля

Стара приказка в геології говорить, що сьогодення – це ключ до минулого. Сьогодні ми можемо знайти рослинний матеріал, що зберігається в безкисневих місцях: торф'яних болотах, таких як ірландські, або водно-болотних угіддях, таких як Еверглейдс у Флориді. І дійсно, в деяких вугільних пластах знаходять викопне листя і деревину. Тому геологи давно припускали, що вугілля є формою торфу, створеного теплом і тиском глибокого поховання. Геологічний процес перетворення торфу на вугілля називається вуглефікацією.

Вугільні пласти набагато більше, ніж торф'яні болота, деякі з них мають товщину в десятки метрів, і вони зустрічаються по всьому світу. Це говорить про те, що в стародавньому світі мали бути величезними і довгоживучими безкисневими водно-болотними угіддями, коли добувалося вугілля.

Геологічна історія вугілля

У той час як вугілля виявлено в гірських породах віком від протерозою (можливо, 2 мільярди років) до пліоцену (вік 2 мільйони років), переважна більшість світових запасів вугілля утворилася у кам'яновугільний період, вік якого становить 60 мільйонів років. 359-299 млн років тому, коли рівень моря був високим, а ліси з високих папоротей та саговників росли на гігантських тропічних болотах.

Ключем до збереження мертвої речовини лісу було його поховання. Про те, що сталося, ми можемо судити по породах, що вміщають вугільні пласти: зверху лежать вапняки та сланці, відкладені в мілководних морях, а знизу пісковики, відкладені дельтами річок.

Очевидно, вугільні болота були затоплені просуванням у морі. Це дозволило сланцю та вапняку відкластися поверх них. Скам'янілості в сланцях і вапняках перетворюються з мілководних організмів на глибоководні, а потім назад на мілководні форми. Потім з'являються пісковики, коли річкові дельти просуваються до мілководних морів, а зверху відкладається ще один вугільний пласт. Цей цикл типів гірських порід називається циклотемою .

Сотні циклотем зустрічаються в товщі порід кам'яновугільного періоду. Це може зробити лише одна причина — довга низка льодовикових періодів, що піднімають і опускають рівень моря. І справді, в районі, який на той час знаходився на південному полюсі, наскальний літопис показує безліч свідчень існування льодовиків.

Такий збіг обставин ніколи не повторювався, і вугілля кам'яновугільного періоду (і наступного пермського періоду) є безперечними чемпіонами свого типу.Стверджувалося, що близько 300 мільйонів років тому деякі види грибів розвинули здатність перетравлювати деревину, і це був кінець великої епохи вугілля, хоча молодші вугільні пласти існують. Дослідження геному в журналі Science дало цій теорії додаткову підтримку у 2012 році. Якщо деревина була несприйнятлива до гниття до 300 мільйонів років тому, то, можливо, безкисневі умови не завжди були необхідні.

Марки вугілля

Вугілля буває трьох основних типів чи сортів. По-перше, болотяний торф стискають і нагрівають, щоб отримати коричневе м'яке вугілля, зване лігнітом . У процесі матеріал виділяє вуглеводні, які мігрують і зрештою стають нафтою. При більшому нагріванні та тиску лігніт виділяє більше вуглеводнів і стає бітумінозним вугіллям вищої якості. Бітумінозне вугілля чорне, тверде і зазвичай має матовий або глянсовий вигляд. Ще більше тепла та тиску дає антрацит , вугілля вищого гатунку. При цьому вугілля виділяє метан чи природний газ. Антрацит, блискучий, твердий чорний камінь, є майже чистий вуглець і горить з великою жаром і невеликою кількістю диму.

Якщо вугілля зазнає ще більшого нагрівання і тиску, воно стає метаморфічною гірською породою, оскільки мацерали зрештою кристалізуються у справжній мінерал — графіт. Цей слизький мінерал все ще горить, але набагато корисніше як мастило, інгредієнт для олівців та інших цілей. Ще цінніша доля глибоко залягаючого вуглецю, який за умов мантії перетворюється на нову кристалічну форму — алмаз. Однак вугілля, ймовірно, окислюється задовго до того, як потрапить у мантію, тому тільки Супермен міг зробити цей трюк.