Газифікація: потужності в Європі та економічні аспекти | Частина 2

Глобальний енергетичний ландшафт зазнає стрімких змін, оскільки країни прагнуть зменшити свою залежність від викопних палив та пом’якшити наслідки зміни клімату. Зобов’язання Європейського Союзу досягти нульового рівня викидів до 2050 року стимулювало інтерес до відновлюваних газів. Серед різних технологій відновлюваної енергетики газифікація виявилася перспективним рішенням, що пропонує універсальний підхід до перетворення органічних матеріалів на чисту енергію.

Європейська біогазова асоціація (EBA) у грудні 2024 року оприлюднила звіт Gasification: diversification of biomass processing and waste utilisation, який деталізує технологію газифікації біомаси та відходів у Європі.

Зважаючи на обсяг звіту, ми розділили його огляд на дві частини. Наразі публікуємо другу, де детальніше поговоримо про синтез-газ, заводи з газифікації в Європі та економічні аспекти газифікації біомаси та відходів. Перша частина вже доступна для перегляду на платформі SAF.

Синтез-газ

Енергетична щільність синтез-газу може бути на 30% нижчою, ніж у природного газу, і його не можна безпосередньо закачувати в газову мережу. Це призводить до інтеграції газифікації з другою стадією переробки. Отриманий газ можна використовувати для різних кінцевих цілей, кожна з яких має свої переваги та виклики.

Газифікація зазвичай поєднується з другою стадією переробки для наступних кінцевих цілей:

• когенерація в електричну та теплову енергію;
• водогазовий перехід у водень;
• виробництво CH4 шляхом метанування;
• Фішера-Тропша (FT) у транспортні палива (наприклад, дизельне);
• високотемпературні промислові процеси;
• хімічний синтез у хімічні речовини (наприклад, етанол, метанол).

Енергоефективність:

1. Найвища ефективність: Пряма когенерація (80-90% загальної ефективності з рекуперацією тепла).
2. Помірна ефективність: Метанування (60-70% і до 85% з рекуперацією тепла) та виробництво водню (60-70%).
3. Низька ефективність: Палива Фішера-Тропша (45-55%), високотемпературні промислові процеси (40-65%) та хімічний синтез (40-60%).

Біовугілля

Підвищення цінності побічних продуктів газифікації робить процес більш економічно вигідним та екологічно сталим, а також відкриває нові можливості для технологічних інновацій та використання ресурсів. Попри те, що більшість застосувань газифікації допомагають максимізувати виробництво синтез-газу, деякі газифікатори можуть також виробляти невелику кількість біовугілля. Воно може бути використане для виробництва енергії або розглядатися як товарний матеріал.

Біовугілля — це твердий матеріал, подібний до вугілля, в основі якого лежить біомаса. Воно також є поглиначем вуглецю. За оцінками, кожна тонна біовугілля утримує близько 2,0-2,6 тонни CO2. Доки він не використовується термічно, вуглець зберігається протягом сотень років. Це цінний біопродукт, застосування якого має значні переваги не лише для поліпшення ґрунту.

Заводи з газифікації в Європі

Станом на 2023 рік в Європі налічувалося в експлуатації приблизно 141  установка з газифікації біомаси та відходів і 54 установки на різних стадіях розробки або з невідомою датою будівництва. За кількістю установок лідирує Німеччина — 61. Більшість заводів перебувають на пілотній або демонстраційній стадії. Кілька установок розташовані в дослідницьких центрах та університетах, оскільки вони побудовані на основі інноваційних технологій. Другою за кількістю проєктів країною є Франція. У Франції п’ять заводів працюють, а 34 заводи — на стадії розробки. Фінляндія та Італія ділять третє місце за кількістю установок (по 18).

Сировина

Сировина, що використовується під час термічної газифікації, відіграє вирішальну роль для ефективності процесу та якості виробленого синтез-газу. Можна використовувати широкий спектр ресурсів біомаси, включно із сільськогосподарськими відходами, відходами лісового господарства, енергетичними культурами та твердими побутовими відходами (ТПВ).

Сільськогосподарські відходи зазвичай характеризуються високим вмістом целюлози та геміцелюлози, які можуть бути ефективно перетворені на синтез-газ. Лісові відходи є важливим джерелом біомаси для газифікації в регіонах з розвиненою лісовою промисловістю. ТПВ як сировина для газифікації пропонує подвійну вигоду — управління відходами та отримання енергії. Неоднорідна природа ТПВ створює проблеми при підготовці сировини та управління процесом, але прогрес у технологіях сортування та попередньої обробки покращив це.

Економічні аспекти газифікації

Ринок газифікації біомаси та відходів пропонує значні можливості для зростання та інвестицій, що зумовлені потребою у сталих енергетичних рішеннях та ефективному управлінні відходами. Хоча ринок стикається з такими проблемами, як високі капітальні витрати, технологічні ризики та регуляторна невизначеність, потенційні економічні вигоди та позитивний вплив на навколишнє середовище роблять газифікацію привабливою сферою для інвестицій.

Подальший розвиток і впровадження технологій газифікації за підтримки сприятливої політики та державно-приватного партнерства є необхідною умовою для реалізації повного потенціалу цього ринку. Із посиленням глобального руху до відновлюваної енергетики та сталого розвитку газифікація біомаси та відходів відіграватиме вирішальну роль у переході до більш чистої та стійкої енергетики в майбутньому.

Ключові переваги ринку

• Екологічне законодавство: у всьому світі впроваджуються суворі правила, спрямовані на скорочення викидів парникових газів та сприяння розвитку відновлюваної енергетики. Це заохочує впровадження технологій газифікації для перетворення відходів та біомаси на чисту енергію.
• Енергетична безпека: країни все більше прагнуть диверсифікувати свій енергетичний баланс та використовувати ВДЕ. Газифікація пропонує надійне і стале джерело енергії, зменшуючи залежність від викопних видів палива та підвищуючи енергетичну безпеку.
• Управління відходами: ефективне управління відходами є значним викликом для міських територій. Газифікація перетворює тверді побутові відходи (ТПВ) на цінну енергію та зменшує використання звалищ, пом’якшуючи забруднення навколишнього середовища.
• Технологічний прогрес: інновації в технологіях газифікації підвищують ефективність, знижують витрати і розширюють асортимент сировини, яку можна переробляти.
• Попит і пропозиція: наявність і вартість сировини, такої як сільськогосподарські відходи, муніципальні відходи та побічні продукти лісового господарства, впливають на економічну життєздатність проєктів газифікації.

Основні виклики та ризики

• Високі капітальні витрати: початкові інвестиції для створення заводів з газифікації є високими, що може стати бар’єром для входу на ринок для багатьох інвесторів.
• Технологічні ризики: оскільки технології газифікації є складними і вимагають передового інженерного та операційного досвіду, ризик технологічних збоїв та експлуатаційних проблем може стримувати інвестиції.
• Регуляторна невизначеність: зміни в державній політиці та нормативно-правових актах можуть вплинути на ринок газифікації, тому інвесторам необхідно враховувати регуляторні ризики та забезпечувати відповідність екологічним стандартам, що змінюються.
• Ринкова конкуренція: сектор відновлюваної енергетики є висококонкурентним щодо частки ринку. Технології газифікації повинні конкурувати з сонячною, вітровою та іншими ВДЕ за інвестиції та впровадження.

---

У підсумку, можна сказати, що газифікація біомаси та відходів є перспективним напрямом виробництва відновлюваної енергії зі значним економічним потенціалом. Однак, існує нагальна потреба в політиці та фінансових стимулах для проєктів газифікації біомаси. Згідно з оцінками Європейської Комісії за актуальних ринкових умов енергетичний внесок технологій газифікації може сягнути 0,62 млрд куб. м до 2030 року та 9,9 млрд куб. м до 2050 року. Однак, згідно з моделюванням Guidehouse потенціал виробництва біометану в результаті термічної газифікації може сягнути 37 млрд куб. м. Прискорене зростання очікується після 2030 року, коли всі технології, що зараз розробляються, досягнуть технологічно зрілої стадії, виробничий ланцюжок буде повністю оптимізовано, а вся відповідна сировина (включно з новими видами) буде використовуватися належним чином.