Abstract and keywords
Abstract (English):
The article considers the problems of preservation and the most economical use of existing energy sources with minimal emissions into the environment, which are urgent in modern conditions. Tightening measures to exclude or minimize the negative impact on the nature is an objective vital necessity for the survival of humanity on the planet. The search for the most environmentally friendly fuel is an important task for researchers in various fields of modern science. The measures of the International Maritime Organization (IMO) on tightening the environmental requirements at sea and the advantages of the conversion of transportation means, including ships, from black oil to liquefied natural gas are outlined. It has been stated that since 01.01.2020 IMO has put forward the requirements for the sulfur concentration in the initial fuel up to 0.5%. The sulfur content in marine fuels is illustrated, according to the current standards. Possible advantages for the Russian Federation are considered in the event that appropriate legislative acts are adopted in the field of shipbuilding and the operation of ships. The advantages of liquefied natural gas compared to other fuels are listed. The forecast values of the demand for liquefied natural gas for bunkering ships for 2020–2040 are illustrated. Research has been carried out and a formula has been derived to determine the conditions for the transition of ships to liquefied natural gas. Existing and possible in the near future projects for the generation of liquefied natural gas in the Arctic zone of Russia are considered. It is concluded that the Russian Federation has vast deposits of natural gas and scientific and technical potential for the development and revival of shipbuilding both within the country and abroad.

Keywords:
clean fuels, environmental impacts, liquefied natural gas, oceans, methane, ships, emission control
Text
Publication text (PDF): Read Download

Введение

Тенденция к увеличению народонаселения на 85–90 млн чел. в год (за столетие – до 6,5 млрд чел.) способствует стремительному росту промышленности, использованию самых различных типов топлив и, соответственно, активному загрязнению окружающей среды, в том числе вод Мирового океана. Неразумное использование разнообразных видов топлив в гонке за сиюминутной выгодой может закончиться катастрофой для человечества [1]. Мы уже являемся свидетелями глобального потепления на планете, вызванного выбросами вследствие использования различных технических устройств. Воды некоторых рек и озер исчерпали все возможности к самоочищению, безвозвратно нарушена естественная экосистема, огромные территории Земли подвергнуты техногенному загрязнению [2]. Таким образом, в настоящее время проблемы защиты окружающей среды не только актуальны среди ученых-экологов, но важны для международного сообщества в целом.

Цель настоящей работы состоит в определении наиболее рационального (экологического, экономного) вида энергии, приемлемого для нашей планеты на ближайшие 40 лет.

К вопросу об «экологическом» топливе

Евросоюз к 2050 г. утвердил стратегию (в рамках Парижского соглашения), направленную на существенное снижение выбросов углекислого газа в атмосферу, и предъявил повышенные экологические требования для снижения парникового эффекта на планете. Международные организации определили вектор дальнейшего развития по уменьшению негативного воздействия на окружающий мир: всемирное ужесточение мер по снижению количества выбросов в атмосферу, что было зафиксировано в стандартах Международной морской организации (ИМО), в частности уже с 2020 г. ужесточены международные требования к выбросам в атмосферу от плавающих судов. Какого-либо послабления этих требований ожидать не стоит, поскольку если не будут существенно снижены негативные нагрузки на окружающую среду, множество видов экосистемы исчезнет безвозвратно.

Ужесточение экологических требований на судах в ближайшие десятилетия приведет к постепенному вытеснению из обихода не только флотского мазута (HFO) [3], но и всех других видов топлив из нефти, кроме газового топлива (метана). Безусловно, у судостроителей имеются варианты соблюдения стандартов ИМО по выбросам, различные дорогостоящие технические решения, однако для судовладельцев, в особенности когда речь идет о проектировании и строительстве новых судов, это не станет рациональным, экономичным и стратегически верным решением.

В настоящее время ни гипотетические разработки проектов космических солнечных электростанций (где нет восходов и закатов Солнца, облаков), ни геотермальная, ни биомассовая, ни ветровая энергетика или энергия приливов и отливов в ближайшее будущее не могут быть альтернативой углеводородам, лишь небольшим дополнением к углеводородному сырью [4].

Поиски «экологического» топлива являются насущной проблемой человечества. Европа признала, что в ближайшие годы (до 2050 г.) нет альтернативы метану как самому экономичному и экологически чистому топливу [5, 6]. Поэтому в современных условиях достаточно остро стоит вопрос по переводу транспорта (автотранспорта, железнодорожного, водного), а также промышленности на относительно чистое, безвредное топливо.

 

Результаты научных исследований: газомоторное топливо как решение для существующих проблем

В настоящее время в водах Мирового океана совершают переход более 65 000 судов различного класса, и только небольшое количество судов (менее 200), по данным классификационного общества Det NorskeVeritas (DNV), переведено на газомоторное топливо (сжиженный природный газ (СПГ)).

Лидером по газификации в области водного транспорта является Норвегия, где прописаны около 70 % метановых судов мира. В Российской Федерации перевод судов на сжиженный газ только обсуждается и далек до реализации, если в масштабах государства не будут изменены существующие подходы к решению данного вопроса.

Ситуация обострилась для российских судовладельцев после того, как организация ИMO с 01.01.2020 г. ужесточила требования к содержанию концентрации серы в исходном топливе до 0,5 % [7] (ранее содержание серы в топливе допускалось до 3,5 % (рис. 1)).

 

 

Рис. 1. Допустимое содержание серы в судовых топливах по нормативам [7]

К сожалению, по организационным и управленческим причинам мы все еще не смогли создать развитую сеть даже для перевода автотранспорта на газомоторное топливо, хотя РФ является производителем СПГ и было бы гораздо выгоднее стратегически локализовать в стране технологии по производству СПГ [5]. Приходится констатировать факт того, что мы сильно отстали в этом направлении по различным причинам, прежде всего из-за отсутствия последовательной государственной поддержки на должном уровне. Тем временем в США весь технический парк жилищно-коммунального хозяйства переведен на газомоторное топливо.

Рассмотрим подробнее вопрос использования газомоторного топлива (метана), которое является наиболее приемлемым вариантом топлива как с экологической, так и с экономической точек зрения.

Сегодня разведанные запасы природного газа (с известными месторождениями газовых гидратов в мире) огромны и достаточны на ближайшие тысячелетия, их добыча, осушка, переработка не требуют каких-либо больших капитальных затрат [8, 9].

Активное вовлечение углеводородов в начале 20-х гг. ХХ столетия привело к мощному развитию производительных сил, следствием чего явились более комфортные условия жизни для человека, повышение продолжительности жизни и резкое увеличению народонаселения.

Применение газомоторного топлива (метана) на транспорте, в промышленности исключает ряд проблем, которые казались неразрешимыми совсем недавно, когда использовали такие источники топлива, как мазут или каменный уголь:

  • в десятки, в сотни раз снижается антропогенное воздействие (выбросы) на окружающую среду с отходящими дымовыми, токсичными газами, которые способствуют парниковому эффекту на нашей планете;
  • из дымовых газов промышленных предприятий исчезают различные выбросы так называемых «вредных газов» с компонентами S, Si, Ca, Mg, Na, K, Al и тяжелых металлов Fe, Pb, Zn, Ni, Cu.

К недостаткам использования газомоторного топлива на транспорте относится незначительное снижение мощности (не выше 10–15 %), в том числе на легковом транспорте. Использование газомоторного топлива (СН4) вместо таких традиционных топлив, как бензин, дизельное топливо, мазут, на транспорте (морских судах, железнодорожных составах, воздушном транспорте, автотранспорте) открывает поистине огромные перспективы в области снижения антропогенного воздействия на окружающую среду. Ведь в газомоторном топливе концентрация метана достигает 99,9 %, отсутствуют соединения серы, тяжелые металлы, свойственные другим видам топлив. Это стало решающим в выборе газомоторного топлива (CH4) как самого экологически чистого вида топлива современности. Западные страны Евросоюза, США, Канада, Китай и др. на государственном уровне создали условия для широкого внедрения газомоторного топлива во всех сферах народного хозяйства, учитывая минимальную концентрацию в дымовых газах углекислого газа (СО2) [10, 11].

Исходя из антропогенного воздействия каждого вида наиболее используемых топлив на окружающую среду, себестоимости и коэффициента полезного действия, использование газомоторного топлива стало альтернативой другим видам топлива на ближайшие 50 лет.

Широкое распространение газомоторного топлива позволит решить не только проблемы дымовых токсичных газов, выбрасываемых с промышленных предприятий и транспорта и негативно воздействующих на окружающую среду, появляются возможности использовать нефть (смесь самых разных углеводородов) не в качестве топлива, а как сырье химической промышленности для производства самых разнообразных изделий, веществ с заданными свойствами.

При окислении газомоторного топлива в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) или дизельных двигателях в цилиндропоршневой группе на стенках отсутствуют какие-либо образующиеся отложения (характерные для ДВС), установлено, что износ цилиндропоршневой группы уменьшается примерно в два раза.

Принципиально все типы судов можно перевести на СПГ, но его использование в качестве судового топлива представляется более привлекательным и выгодным для определенных групп судов. Это зависит от следующих показателей:

– время работы в зонах контроля выбросов. Особенно выгодно для судов, работающих в зонах контроля выбросов, которые подпадают под самые строгие правила по загрязнению воздуха. Они представляют хорошую окупаемость капиталовложений по переводу на СПГ. Суда, которые соответствуют данному показателю, – это танкеры, суда для генеральных грузов, контейнеровозы, паромы и круизные суда, проводящие определенное время в зонах контроля выбросов;

– суда прибрежного плавания и местные суда. Данные типы судов предназначены для работы в определенной зоне или гавани, например паромы, буксиры и офшорные служебные суда. В зависимости от того, находится ли район или порт их операций в зонах контроля выбросов, эти типы судов могут работать постоянно в соответствии с самыми строгими правилами в отношении загрязнения воздуха;

– чувствительность к стоимости топлива. Для судов, эксплуатационные расходы и капитальные затраты которых ниже, чем затраты на топливо, экономия затрат на топливо может быстро уравновесить инвестиции, необходимые для установки оборудования СПГ;

– вместимость для размещения топливного оборудования СПГ. Одной из наиболее важных проблем использования СПГ в качестве топлива является больший размер топливных баков СПГ, поскольку они требуют больше места (примерно в 3–4 раза), чем эквивалентные судовые резервуары для дизельного топлива;

– стоимость и доступность СПГ. Цена и доступность СПГ варьируются в зависимости от региона, поскольку большая часть объектов по бункеровке СПГ находится в зонах контроля выбросов. Суда, работающие на СПГ, такие как танкеры, контейнеровозы, автовозы и балкеры, должны учитывать наличие СПГ в их действующих портах, а также правила и методы бункеровки;

– возможность переоснащения. Модернизация существующих судов требует значительных инвестиций. Тем не менее некоторые группы судов имеют значительный потенциал для модернизации и переводу судна на СПГ, поскольку новое строительство стоит в определенных регионах довольно высоко;

– перспективы обновления флота. Этот вопрос, прежде всего, связан с ужесточением правил ИМО по выбросам в окружающую среду. Предполагается, что некоторые типы судов будут иметь соответствующий рост и спрос на использование СПГ в качестве судового топлива. Ожидается, что в связи с их эксплуатационными характеристиками количество морских обслуживающих судов, контейнеровозов и нефтеналивных танкеров, работающих на СПГ, значительно увеличится;

– линейные суда. Количество лайнеров и трамповых судов варьируется среди разных типов судов. Из-за нераспространенности инфраструктуры СПГ во всем мире суда, обслуживающие линейные перевозки, более подходят для работы на СПГ, поскольку они функционируют между фиксированными портами;

– чувствительность к количеству выбросов в окружающую среду. Двигатели, работающие на СПГ, способствуют снижению выбросов выхлопных газов, позволяя выполнять экологически безопасные операции. В настоящее время некоторые сегменты судоходства, такие как круизные или пассажирские суда, находятся в поиске экологически чистых ценностей и рассматривают использование СПГ в качестве судового топлива.

Суда с эксплуатационными характеристиками, соответствующими вышеупомянутым показателям, будут иметь высокий потенциал для перевода на СПГ.

Для дальнейших научных исследований мы используем элементы корреляционно-регрессионного анализа. Если в ходе работы будет известно, что изменение одного явления вызвано изменениями другого (на основе аналитической группировки и дисперсионного метода), т. е. установлена существенная причинная связь, то целесообразно использование термина «корреляционная зависимость», в другом случае следует употребить термин «корреляционная связь».

Существует и функциональная связь между явлениями. Функциональные связи всегда имеют то или иное математическое выражение, в то время как корреляционная связь может иметь математическое выражение «в среднем», а не в каждом отдельном случае. Таким образом, выбираем план работы:

  1. Устанавливаем результативный признак (y) и факторные ( ). Например, результативным признаком можно выбрать внедрение газомоторного топлива, а факторными – снижение мощности, воздействие выбросов, износ цилиндрической группы, затраты на установку и т. д.;
  2. Осуществляем проверку информации на однородность и нормальность распределения. Однородность совокупности определяется коэффициентом вариации, который не должен превышать 33 %;
  3. Устанавливаем наличие и направление корреляционной зависимости между результативным признаком на основе аналитической группировки. Все единицы совокупности разбиваются на группы по факторному признаку, и в каждой группе рассчитывается средняя величина результативного признака. Данные этой группировки можно изобразить графически, построив линию регрессии. Так, можно судить не только о наличии, но и о форме корреляционной связи;
  4. Определяем степень тесноты связи и оценку ее существенности.

Теснота парной корреляции измеряется коэффициентом корреляции r – при линейной корреляции, корреляционным отношением η – при линейной и криволинейной зависимости:

Коэффициент корреляции может принимать значение в пределах от –1 до +1. Знак указывает на направление связи. Абсолютная величина иллюстрирует силу связи: чем ближе к 1, тем сильнее связь.

Квадрат коэффициента корреляции, называемый коэффициентом детерминации, иллюстрирует, на сколько процентов изменение результата обусловлено изменением фактора.

На практике могут быть использованы и другие показатели определения тесноты связи, например коэффициент Фехнера:

где С – число совпадений знаков отклонений наблюдаемых значений случайных величин от их средних значений; Н – число несовпадений знаков отклонений наблюдаемых значений случайных величин от их средних значений.

Коэффициент Фехнера целесообразно использовать для установления факта наличия связи при небольшом объеме исходной информации.

После определения тесноты связи выполняется построение модели связи, т. е. уравнение регрессии;

  1. Определить тип уравнения регрессии можно, исследуя зависимость графически, на основе группировки. Так, если результативный и факторный признаки возрастают примерно одинаково, то это свидетельствует о том, что связь между ними линейная; если один признак увеличивается, а другой неравномерно уменьшается, то связь гиперболическая. Если с увеличением значений фактора результативный признак сначала растет, а потом снижается, то связь параболическая.

Для определения параметров используется метод наименьших квадратов. Решаем систему нормальных уравнений.

Для линейной связи система нормальных уравнений будет следующей:

В качестве меры достоверности уравнения корреляционной зависимости будем использовать процентное отношение средней квадратичной ошибки и уравнения S к среднему уровню результативного признака :

, где

Если это отношение не превышает 10–15 %, то будем считать, что уравнение регрессии достаточно эффективно отображает изучаемую взаимосвязь;

  1. Для сравнения роли различных факторов в формировании результата определяются коэффициенты эластичности:

Коэффициент эластичности иллюстрирует, на сколько процентов в среднем изменится результат с изменением фактора на 1 %.

Таким образом, выбрав признаки и исследуя их методом корреляционно-регрессионного анализа, мы может получить достоверную картину взаимосвязи между выбранными признаками, определить степень тесноты связи, определить роль каждого фактора и его влияние на результативный признак.

 

Обсуждение и сопоставление данных

Преимущества СПГ по сравнению с другими топливами:

  • более стабильная работа двигателя транспорта (октановое число СПГ – не менее 110) и теплотехнического оборудования для генерации энергии, т. к. молярная доля метана, согласно ГОСТ Р 56021-2014, должна быть не менее 99 %;
  • отсутствие масштабных проблем при авариях судна на море, следствием которых всегда является антропогенное воздействие на окружающую среду из-за разлива топлива (печного топлива, дизельного топлива, мазута) [1];
  • себестоимость СПГ как минимум в два раза меньше, чем дизельного топлива, используемого преимущественно как основное топливо на дизельных генераторах;
  • сжиженный природный газ не токсичен и не агрессивен, является криогенной жидкостью без цвета и запаха и при атмосферном давлении кипит при –161 °С, а по степени воздействия на организм человека пары СПГ относятся к веществам 4-го класса опасности, т. е. это малоопасное вещество.

Первые шаги в РФ по переводу танкеров на СПГ сделали в 2017 г. ПАО «Совкомфлот» и компания Shell Western LNG B. V. (Shell), которые подписали соглашение о поставках СПГ в качестве топлива для серии первых в мире танкеров типоразмера «Афрамакс», которые будут работать на газомоторном топливе [11]. В планах ФГУП «Атомфлота» – строительство четырех ледоколов на СПГ (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Танкер Bit Viking, переведенный на СПГ-топливо в 2011 г. [12]

 

Основная проблема внедрения СПГ как топлива в масштабах РФ на речном, морском, железнодорожном и автотранспорте – отсутствие координирующего центра (с соответствующими инвестициями). Попытки некоторых компаний (ООО «Газпромнефть Марин Бункер») строить суда-бункеровщики СПГ и соответствующую инфраструктуру пока не привели к прорыву в этом направлении (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Прогнозы спроса на СПГ для бункеровки судов (2020–2040 гг.) [1]:

1 – зафиксирован максимум Ллойда (2017 г.); 2 – прогнозы аналитиков (2017 г.);
3автономный международный орган в рамках новой политики (2018 г.);
4 – зафиксирован минимум Ллойда (2017 г.);

5 – автономный международный орган в рамках текущей политики (2018 г.);
6автономный международный орган в рамках устойчивого развития (2018 г.)

 

В действительности строительство новых судов на СПГ-топливе шаг за шагом набирает обороты в мире. Прогнозируемая газомоторная революция становится реальностью. Российская Федерация обладает огромными месторождениями природного газа, и кораблестроение с сохранившимся научно-техническим потенциалом имеет хорошие перспективы для развития, возрождения судостроения в направлении локализации производств, выпускающих основную оснастку судов.

Перечисленные промышленно значимые проекты (табл.) доказывают, что к 2030 г. в Арктике имеются реальные возможности генерировать до 70 млн т СПГ в год [4–6], а при соответствующем координирующем центре возможно превратить Арктику в экологически благополучную зону.

Существующие и возможные проекты в ближайшем будущем по генерации СПГ
в Арктической зоне РФ

Название проекта

Инициатор проекта

Местоположение

производства

Мощность предприятия, тыс. т/г.

Балтийские проекты:

КС Портовая

ООО «Газпром»

Финский залив – Балтийское море

1 500

Порт Высоцк

АО «Газпромбанк»

2 000

«СПГ-Горская»

ООО «СПГ-Горская»

1 800

«Балтийский СПГ»

ООО «Газпром»

Усть-Луга

10 000

«Калининградский СПГ»

АО «Криогаз»

Балтийское море

150

«Норильский СПГ»

АО «Норильскгазпром»

Норильск

2 000

Арктические проекты:

«Печора СПГ»

ПАО «НК Роснефть», Alltech

Баренцево море – порт Индига

5 000

«Ямал СПГ»

ПАО «НОВАТЭК»

Порт Сабетта

17 000

«Арктик СПГ-2»

ПАО «НОВАТЭК»

Гыданский полуостров, Карское море

33 000

 

* Составлено по [13–17].

 

Учитывая богатства Севера РФ, которые освоены не более чем на 10 %, и реализованные проекты по СПГ, у нашей страны имеются все возможности защитить свои интересы и запретить судоходство по Северному морскому пути судам, не использующим экологически чистое топливо (СПГ), при этом одновременно наращивать темпы перевода своего флота на газомоторное топливо.

Перевод судов на сжиженный природный газ: коммерческая и эксплуатационная составляющие

Выбор конкурентоспособного судна практически определяется ставкой фрахта и предлагаемой платой за тайм-чартер. Другими словами, при прочих равных условиях – чем ниже фрахтовая ставка, тем выше вероятность аренды для рейсов. На рынке тайм-чартеров фрахтователи руководствуются не только арендой, но и потреблением с заданной скоростью. Это означает, что владельцы заинтересованы в предоставлении энергоэффективных судов, т. е. судов с более низкой удельной стоимостью топлива. Следовательно, сравнение судов, работающих на обычном топливе и СПГ, должно основываться на произведении требуемой энергии и рыночной цены для одинаковых скорости, вместимости и параметров рейса.

Структура затрат на морскую перевозку:

  1. Капитальные затраты, связанные с финансированием и приобретением судна;
  2. Эксплуатационные расходы, связанные с обеспечением мореходности судна (укомплектование персоналом, смазочные материалы, запчасти, запасы, административные дела и т. д.);
  3. Расходы на рейс, связанные с конкретным рейсом или поездкой туда и обратно (портовые и канальные сборы, бункеры и расходы на погрузочно-разгрузочные работы).

Ожидается, что капитальные затраты для судов, работающих на СПГ, будут выше, чем для судов, работающих на традиционном топливе, из-за более дорогой силовой установки и связанной с ней технологией. Самым большим фактором затрат на дополнительные требуемые инвестиции для всех судов является резервуар для СПГ. Дополнительные капитальные затраты могут варьироваться от 5 до 20 млн долл. США, в зависимости от объемов бака и двигателя.

Как и у большинства технологий, по мере того, как на рынок выходит все больше поставщиков и разрабатываются более специализированные и рентабельные технологии, ожидается, что затраты на топливную систему будут снижаться. Как правило, общие дополнительные затраты на судно, работающее на СПГ (в основном применимы для торговых судов, таких как балкеры, контейнеровозы и танкеры), составляют 15–30 % от стоимости постройки нового судна обычного типа.

Хотя внедрение технологии СПГ влияет на операционные расходы, информация с описанием конкретных изменений, публикуемая в академических и профессиональных источниках, ограничена. Поскольку экипаж двигателя определяется на основе установленной мощности (в л. с. или кВт), можно предположить, что никаких изменений в количестве людей, занятых движущей силой, не ожидается. Предполагается, что разница в эксплуатационных расходах, связанных с экипажем, техническим обслуживанием и ремонтом судов, работающих на СПГ, и судов, работающих на традиционном топливе, незначительна.

Поскольку стоимость конкретного рейса зависит от портовых и канальных сборов, сборов за погрузочно-разгрузочные работы и расходов на топливо, ожидаются существенные различия в структуре затрат для судов, работающих на СПГ, и судов, работающих на обычном топливе. Если предположить, что сборы за погрузочно-разгрузочные работы схожи, внимания требуют две другие категории.

Во-первых, ожидается, что портовые сборы будут гораздо ниже для судов, соблюдающих требования ИМО по выбросам в окружающую среду [18]. Во-вторых, сопоставимая цена на топливо для судов, работающих на СПГ, ниже.

Таким образом, конкурентоспособность судов, работающих на СПГ, по сравнению с судами, работающими на обычном топливе, зависит от различий в капитальных затратах (Кап) и расходах на рейс (Рейс). Присвоив индекс 1 судам, работающим на обычном топливе, 2 – судам, работающим на СПГ, можно вывести следующие расчеты для аналогичных судов, если все другие условия, такие как вместимость, рейс и т. д., будут одинаково конкурентоспособными [19]:

            Опер1 + Кап1 + Рейс1 = Опер2 + Кап2 + Рейс2;                    

                                                     Кап1 + Рейс1 = Кап2 + Рейс2,                                                (1)

т. к. Опер1 = Опер2; если Кап2 = (1 + k) · Кап1, где k является наценкой нового судна, работающего на СПГ, тогда уравнение (1) можно переписать:

                      Кап1 + Рейс1 = (1 + k) · Кап1 + Рейс2 Рейс1k · Кап1 = Рейс2.                      (2)

Уравнение (2) подразумевает, что путевые расходы судна, работающего на СПГ, должны компенсировать наценку за приобретение. Разбивание расходов на рейс на погрузочно-разгрузочные работы, портовые сборы и стоимость топлива, принятие следующих условий:

Рейс1 = Порт1 + Топливо1 + Груз1;

Рейс2 = Порт2 + Топливо2 + Груз2;

Порт2 = (1 – m) · Порт1;

Топливо2 = (1 – n) · Топливо1;

                                                                 Груз1 = Груз2                                                                               

позволяют уравнение (2) переписать следующим образом:

                Порт1 + Топливо1k · Кап1 = Порт2 + Топливо2

m · Порт1 + n · Топливо1 = k · Кап1.

(3)

Уравнение (3) выражает условие, при котором оба типа судов одинаково конкурентоспособны. Это выражение также может побудить органы власти к предоставлению стимулов, поскольку m как скидка для судов с уменьшенным уровнем выбросов оценивается и определяется на основе двух факторов: наценки, уплаченной за приобретение судна, работающего на СПГ, и разницы в цене бункеровки СПГ по сравнению с обычными бункерами:

               m · Порт1 + n · Топливо1 = k · Кап1 m = (k · Кап1n · Топливо1) / Порт1.             (4)

Вопрос, который также может иметь финансовые последствия, – это потеря грузового пространства из-за установки на борту резервуаров для СПГ. Это соображение относится как к новым судам, так и к модернизированным. Из различных типов судов группа нефтеналивных танкеров и танкеров-химовозов обеспечивает наибольшую гибкость при установке и модернизации резервуаров для СПГ, поскольку не требуется никаких серьезных изменений. Резервуары СПГ можно разместить на палубе, где будет достаточно места. Контейнеровозы и суда типа RORO также могут относительно легко размещать резервуары для СПГ. Как и в случае с нефтеналивными танкерами и танкерами-химовозами, установка резервуаров для СПГ и их модернизация возможны, но влекут за собой последствие в виде потерянных грузовых мест. Резервуар для СПГ будет занимать место контейнеров, что нежелательно с коммерческой точки зрения, поскольку снижает полезное доступное для использования пространство. Навалочные и генеральные грузовые суда сталкиваются с самой большой проблемой с позиции размещения резервуаров для СПГ. Резервуары объемом более 600 м3 потребуют значительных модификаций надстройки для размещения.

Суда обеспечения платформ пожертвуют большим количеством грузового пространства под палубой, где обычно размещаются резервуары, что окажет влияние на их финансовые показатели. Более того, на большинстве этих судов устанавливаемые дизельные двигатели являются четырехтактными, их модернизация стоит дорого. Во многих случаях стоимость модернизации может быть близка к стоимости установки нового двигателя, что делает инвестиции менее привлекательными. Для небольших пассажирских судов размещение цистерны под СПГ будет проблематичным, и в некоторых случаях установка цистерны СПГ на борту может оказаться невозможной. На более крупных пассажирских судах палубное пространство можно было бы использовать для размещения цистерн СПГ, хотя и за счет уменьшения вместимости или доступного пространства для пассажиров.

Вследствие требований к пространству для установки резервуаров СПГ разумно ожидать, что суда, работающие на СПГ, могут быть немного больше, чем суда, работающие на обычном топливе, для размещения того же груза. Следовательно, энергоэффективность, обеспечиваемая использованием СПГ в качестве судового топлива, обязательно связана со снижением вместимости. Однако это снижение является существенным.

 

Заключение

Скачкообразное увеличение количества населения [16] на планете привело к промышленной революции, последствиями чего стало глобальное потепление, загрязнение почвы, огромные выбросы вредных веществ из различных технических устройств в воздух и катастрофическое загрязнение вод Мирового океана. Тем не менее для человека еще существует возможность совместить свои интересы с бережным использованием природных ресурсов.

Ужесточение мер по исключению или минимизации негативного воздействия человечества на окружающий мир, в первую очередь, является объективной жизненной необходимостью, связанной с множеством рисков.

Поиск экологически чистой энергии с минимальными выбросами вредных веществ в окружающий мир в настоящее время также является актуальной проблемой человечества. Принятые ИМО меры по ужесточению экологических требований на море для нас должны быть руководством к действию, тем более в РФ уже имеются проекты по генерации СПГ в Арктике. Если АО «Объединенная судостроительная корпорация» своевременно запустит проектирование и строительство судов с арктическим классом на газомоторном топливе в необходимом количестве с одновременной локализацией производств для выпуска оснастки судов и в РФ примут соответствующие законодательные акты по недопущению в воды Арктики судов с выбросами серы и других вредных (парниковых) веществ, это будет важным шагом в процессе защиты воздушного пространства Арктики от вредных выбросов, а также в обеспечении защиты интересов российских компаний, генерирующих газомоторное топливо, судостроителей, учитывая, что для Северного морского пути нужны будут не только новые суда – газовозы для СПГ, но и танкеры для перевозки нефти, руды, леса, угля, контейнеровозы и множество мелких судов-буксиров класса Arc4 – Arc7. Кроме того, принятые меры способствовали бы открытию новых производств по выпуску обвязки судов с инновационными технологиями, с появлением новых рабочих мест.

На основе статистического анализа стоимости энергии выгода от использования СПГ с позиции соотношения цены и потребления энергии очевидна: снижение стоимости энергии достаточно, чтобы компенсировать наценку за приобретение судов, работающих на СПГ.

Проведенные исследования, согласно уравнению (4), проиллюстрировали условие для оценки конкурентоспособности судов, работающих на СПГ, с учетом принятой структуры затрат коммерческих судов. Используя данную формулу или подход, заинтересованные стороны могут оценивать стимулы, необходимые для продвижения СПГ в качестве судового топлива прозрачным способом, который может быть настроен для различных типов судов. Государство, руководствуясь этим подходом, может также стимулировать судовладельцев субсидиями на портовые сборы для судов с уменьшенным уровнем выбросов.

Переход на экологически чистое газомоторное топливо судов – это объективная необходимость на ближайшее 50 лет, и чем быстрее это осознают судостроители, тем меньше у них в будущем составят эксплуатационные издержки.

References

1. Patin S. A. Neftianye razlivy i ikh vozdeistvie na morskuiu sredu i bioresursy [Oil spills and their impact on marine environment and bioresources]. Biblioteka VNIRO, 2008. 508 p. Available at: http://dspace.vniro.ru/handle/123456789/1264 (accessed: 17.04.2021).

2. Samye zagriaznennye reki Rossii [Most polluted rivers in Russia]. Available at: https://zen.yandex.ru/media/id/5c8930777951ff00b405a92f/samye-zagriaznennye-reki-rossii-5c89412128941b00b4b28407 (accessed: 05.11.2020).

3. Kliment'ev A. Iu., Knizhnikov A. Iu. Metodika otsenki zapreta ispol'zovaniia mazuta v Arkticheskoi zone Rossiiskoi Federatsii [Methodology for assessing ban on using fuel oil in Arctic zone of Russian Federation]. Moscow, Vsemirnyi fond dikoi prirody (WWF), 2018. 21 p.

4. Kliment'ev A. Iu., Knizhnikov A. Iu., Grigor'ev A. Iu. Perspektivy i vozmozhnosti ispol'zovaniia SPG dlia bunkerovki v arkticheskikh regionakh Rossii [Prospects and possibilities of using LNG for bunkering in Arctic regions of Russia]. Moscow, Vsemirnyi fond dikoi prirody (WWF), 2017. 60 p.

5. Knizhnikov A. Iu., Kliment'ev A. Iu. Perevod arkticheskogo flota s mazuta na szhizhennyi prirodnyi gaz (SPG). Rossiia v okruzhaiushchem mire. Sudostroenie v Arktike [Transfer of Arctic fleet from fuel oil to liquefied natural gas. Russia in outside world. Shipbuilding in Arctic]. Diskussionnye materialy k mezhdunarodnoi konferentsii (Arkhangel'sk, iiun', 2019 g.). Arkhangel'sk, Vsemirnyi fond dikoi prirody (WWF), 2019. 29 p.

6. Kliment'ev A. Iu., Knizhnikov A. Iu. Potentsial gazifikatsii Arkticheskoi zony Rossiiskoi Federatsii szhizhennym prirodnym gazom (SPG) [Potential of gasification of Arctic zone of Russian Federation with liquefied natural gas]. Moscow, Vsemirnyi fond dikoi prirody (WWF), 2018. 86 p.

7. Kliment'ev A. Iu., Mitrova T. A., Sobko A. A. i dr. Srednetonnazhnyi SPG v Rossii: mezhdu nebom i zemlei [Medium-tonnage LNG in Russia: between heaven and earth]. Moscow, Izd-vo Moskovskaia shkola upravleniia Skolkovo, 2018. 102 p.

8. US Coalbed Methane: Past, Present, Future. U.S. Energy Information Administration. Available at: http://www.eia.gov/oil_gas/rpd/cbmusa2,pdf (accessed: 09.11.2020).

9. Ventilation air methane (VAM). B&W MEGTEC, 2014. Available at: http://www.megtec.com/ventilation-air-methane-vam (accessed: 09.11.2020).

10. Mingxun J., Hu Aimer Wang Zhuping. China United Coai bed MethaneCorporation Ltd. Analysis on current status and development trend of Chinaʼs coalbed methane resources. Proceedings. The 8th International Conference on Northeast Asian Natural Gas and Pipeline: Multilateral Cooperation (Shanghai, China, 2004,8–10 March). China, Shanghai. P. 75-85.

11. LNG Supply Chains and the Development of LNG as a Shipping Fuel in Northern Europe. Oxford Institute for Energy Studies, 2019. Available at: https://www.oxfordenergy.org/wpcms/wp-content/uploads/2019/01/LNG-supply-chains-and-the-development-of-LNG-as-a-shipping-Fuel-in-Northern-Europe-NG-140.pdf (accessed: 11.12.2020).

12. Anders Hermansson. Case: Tanker ship Bit Viking. LNG Conversion for environmental sustainability. Wärtsilä, 2012. Available at: https://cdn.wartsila.com/docs/default-source/services-documents/learning-center/references/services-reference-tarbit-shipping.pdf?sfvrsn=600ee245_0 (accessed: 11.12.2020).

13. Residuals bunker fuel ban in the IMO Arctic waters. An assessment of costs and benefits. Delft, CEDelft, August 2018. Available at: https://www.cedelft.eu/en/publications/2165/residuals-bunker-fuel-ban-in-the-imo-arctic-waters (accessed: 11.12.2020).

14. Heavy Fuel Oil use in the IMO Polar Code ArcticSummarized by Flag State, 2015. Prepared for: European Climate Foundation, February 2018. Available at: https://www.hfofreearctic.org/wp-content/uploads/2018/03/Briefing-1-HFO-use-in-2015-by-flag-states.pdf (accessed: 18.12.2020).

15. Impact Assessment methodology and the proposed ban on HFO and carriage as fuel by ships operating the Arctic. HFO-Free Arctic, October 2018. Available at: https://www.hfofreearctic.org/en/2018/10/18/pre-mepc-73-media-briefing-on-ban-on-use-and-carriage-of-heavy-fuel-oil-use-by-ships-in-the-arctic/ (accessed: 11.12.2020).

16. Alternative fuels in the Arctic - a report generated for PAME. DNV GL 2019. Available at: https://www.pame.is/document-library/shipping-documents/heavy-fuel-oil-documents/452-report-on-the-environmental-economic-technical-and-practical-aspects-of-the-use-by-ships-in-the-arctic-of-alternative-fuels-1/file (accessed: 17.12.2020).

17. Osnovy gosudarstvennoi politiki Rossiiskoi Federatsii v Arktike na period do 2020 goda i dal'neishuiu perspektivu (utv. Prezidentom RF 18.09.2008 № Pr-1969) [Fundamentals of state policy of Russian Federation in Arctic for period up to 2020 and beyond (approved by the President of the Russian Federation on September 18, 2008 No. Pr-1969)]. Available at: https://rg.ru/2009/03/30/arktika-osnovy-dok.html (accessed: 08.09.2020).

18. Arabova Z. M., Arabov M. Sh., Prokhorov E. M., Saadati P. A. Problemy i puti snizheniia antropogennogo vozdeistviia na vody Mirovogo okeana [Problems and ways of reducing anthropogenic impact on ocean waters]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Morskaia tekhnika i tekhnologiia, 2019, no. 3, pp. 41-47.

19. Rudakova R. P., Bukin L. L. Praktikum po statistike [Workshop on statistics]. Saint-Petersburg, Piter Press, 2017. 287 p.