EROEI на месте потребления

EROEI - это энергетическая рентабельность, аналог экономической рентабельности. В ней используются не доллары или рубли, а самые настоящие джоули, которые в отличие от денег не могут взяться из никуда или же туда исчезнуть - их защищает закон сохранения. Именно благодаря этим самым джоулям человечество не настигла термодинамическая смерть, против которой бессильны любые деньги. За более глубокими подробностями и о том, почему это важно, мы отошлём к упомянутой книге.

Рис. http://www.wellingtonwebsites.co.nz

Тема EROEI в последнее время потеряла актуальность для ветреного общества, но не для техногиков. Как соотносится EROEI нефтегаза США и России? Насколько сильно EROEI в точке потребления ухудшается удалённостью отечественных месторождений? Существуют гипотезы, что энергозатраты на транспорт углеводородов с месторождений западной Сибири эквивалентны плохому EROEI плохих месторождений США. Всё это не имеет хоть сколько-нибудь точных ответов, и мы попробуем обеспечить крепкий сон друзьям и коллегам.

Матчасть: разные виды EROEI

C исходными данными для США проблем нет, для России же будем опираться на это исследование. Стоит упомянуть и ряд нюансов. Дело в том, что в зависимости от ситуации есть смысл включать разный набор энергорасходов в расчет EROEI, а иногда часть интересуемых энергозатрат и вовсе учесть невозможно из-за неполноты статистических данных по отраслям. Более того, если интересует именно качество добытой нефти, то лучше не включать в расчет затраты на нефтепереработку, которые будут только смазывать картину. Проще говоря, EROEI бывает разным и сравнения полученных результатов между разными исследованиями не всегда уместны. Проблемы давно известны и были решены введением множества видов EROEI, которые четко и конкретно обозначают учитываемые энергозатраты:

Классификация EROEI

 Из этой таблицы, введённой ещё основателями понятия EROEI, нам актуальны три вида EROEI:

1.       EROEI(1,deo) - в затратах энергии учитывается только топливо - нефтепродукты, природный газ и электричество, которые используются для бурения, эксплуатации скважин и других операций. Не учитываются энергозатраты на выплавку стали для труб на скважины, производство буровой установки и многое другое.

2.       EROEI(stnd) - в затратах энергии помимо топлива учитываются и остальные энергорасходы. То есть учитываются и энергозатраты на получение используемых материалов, оборудования и многого другого, вплоть до строительства нефтяными компаниями собственных офисных зданий и бонусов управленцам. Эти расходы хоть и находятся в экономических рамках, но имеют за собой обязательный эквивалент энергорасходов, который и учитывается в данном варианте EROEI. Именно этот вариант EROEI принят научным сообществом за основу.

3.       EROEI(3,i) - к пункту выше добавляются расходы, необходимые для потребления, ведь нефть в сыром виде в бак не залить и автомобили колесят по удаленным от месторождений городам. Поэтому есть смысл учесть и энергозатраты на обработку полученного сырья (нефтепереработку), транспорт до места потребления (по трубопроводу и т.п.) и инфраструктуру на самом месте потребления.

Цель этой статьи - прикинуть EROEI(3,i). Этот комплексный EROEI вычисляется поэтапно, раз за разом добавляя всё больше энергорасходов. То есть сначала учитываются только топливные расходы и получается EROEI(1,deo). Затем к топливным расходам добавляются энергорасходы, перечисленные во втором пункте и получается EROEI(stnd). Заключительным штрихом является добавление к энергорасходам упомянутого в третьем пункте - в нашем случае транспортировки добытой нефти или газа по трубопроводам и переработки, например на нефтеперебатывающих заводах. Поделив энергию добытой нефти и газа на сумму всех энергорасходов мы и получим EROEI(3,i).

Исходные данные: полный комплект EROEI(1,deo)

Суммируя упомянутое исследование по компаниям России с расчётами по разным месторождениям и штатам США, можно получить сравнение EROEI(1,deo):

Марселлус — это основное месторождение сланцевого газа в США, Баккен - крупное на “сланцевой” нефти. В Техасе, на данный момент, “сланцевая” добыча достигла примерно половины, вторая же половина - традиционная добыча. Значение для США - это среднее по всему нефтегазовому сектору. Напоминаем, здесь учтены только топливные расходы, это лишь промежуточный шаг. То есть судить об EROEI на основе этих данных некорректно.

Переход от EROEI(1,deo) к EROEI(stnd)

Значение EROEI(stnd) есть для США, а для России его подсчитать практически невозможно в связи с отсутствием необходимой статистики. Придётся искать обходные пути: из расчётов для других стран (Канады, Китая, Норвегии) известно, что топливные расходы формируют подавляющую часть всех энергорасходов. То есть, чтобы получить EROEI(stnd) из EROEI(1,deo), нужно лишь немного увеличить энергорасходы, примерно на 10-20%. Соответственно, результирующее значение EROEI(stnd) будет ниже EROEI(1,deo) на те же 10-20% - для ТатНефти вместо 42 получится 36 и так далее. Это выглядит фривольным, но ниже мы покажем, что влияние этого недоразумения ничтожно и можно нас за это не ругать.

Для США ситуация с переходом к EROEI(stnd) гораздо хуже. Бурение горизонтальных стволов, многостадийный ГРП, а для максимизации результатов применяются самые последние технологические “навороты”. В итоге, инвестиции в нефтегазовую отрасль США составляют половину от общемировых, то есть “нетопливные” расходы очень велики и отделаться увеличением на 10-20% не получится. Расчёты показывают, что энергорасходы нужно домножить на 2,3. Соответственно, для США EROEI(1,deo)=26 элегантно превращается в EROEI(stnd)=11. Этот коэффициент (2,3) нельзя применять для отдельных месторождений, так как это “среднее по больнице”. Он применим либо для всех США, либо для Техаса, где добывают всё вперемешку, начиная от традиционной нефти и заканчивая сланцевым газом в аналогичных пропорциях.

Транспортные энергорасходы и переход к EROEI(3,i)

Далее по цепочке идут энергозатраты транспорта до НПЗ, переработки и транспорта до потребителя (автозаправки). На этот счёт естьисследования с учётом инфраструктурных, топливных и других составляющих. Энергозатраты газопровода были получены на основе данных по нефтепроводу из упомянутого исследования и топливных затрат применяющихся в России газоперекачивающих агрегатов.

Энергозатраты нефтепереработки требуют 10% от перерабатываемой нефти и далее её нужно доставить с нефтебазы на автозаправку. Теперь можно перейти к главному вопросу - что лучше, плохая нефть, но рядом, или хорошая, но далеко?

Итоги

В качестве модельных примеров интересно взять “крайние” ситуации. Транспорт с западной Сибири до Москвы (2200 км по трубопроводу) для Газпрома и Газпромнефти. В США же ситуация противоположная - крупнейшее месторождение Марселлус находится рядом с регионом потребления - 300 км до Нью-Йорка. По нефти США рассмотрим два “крайних” случая. Первый - потребление рядом, 500 км трубопровода. А во втором возьмём транспорт нефти на автотранспорте (40 км до ж/д хаба) - именно таким способом транспортируется половина нефти с месторождения Баккен в Северной Дакоте, что часто ставится ей в упрёк и потому интересно рассмотреть. После автотранспорта нефть с ж/д хаба в цистернах разъезжается по всей стране.

Если принять энергию добываемой нефти или газа за 100%, то энергорасходы и полезная энергия как доли от добычи распределятся следующим образом:

Горизонтальная ось не от нуля. Цветами отмечены виды энергозатрат.

Наилучший результат показал Газпром: сером полем обозначена полезная энергия, которая осталась после вычета всех энергорасходов и в результате 93%. Как видно, из 7% энергозатрат основная доля приходится на транспорт добытого газа на 2200 км (компрессоры газопроводов потребляют много энергии) и это сильно нивелирует низкие энергозатраты при добыче. За счёт этого месторождение сланцевого газа Марселлус отстало лишь на 3%. 90% полезной энергии соответствуют EROEI(3,i)=10.

В случае Газпромнефти, добыча и транспортировка отнимает относительно немного энергии - нефть транспортировать намного энергетически дешевле и основным пожирателем энергии является нефтепереработка. Приподнёс сюрприз сценарий с автотранспортом в США: высокие энергозатраты автотранспорта на километр скомпенсировались мизерным расстоянием и на графике представлены практически незаметной фиолетовой полоской. А вот 2400 км по ж/д не прошли даром и занимают 5% энергорасходов добываемой нефти. Итого, 77% полезной энергии против 86% для отечественной нефти, что соответствует значениям EROEI(3,i)=4 и 7 (23/100 и 14/100).

Конечно, эти числа не абсолютны и сильно варьируются от месторождения к месторождению, от их удалённости и других нюансов и мы рассмотрели лишь отдельные сценарии.

Обзор исследований EROEI(stnd)

Раз уж мы сравниваем EROEI(stnd) России и США, то есть смысл не останавливаться на достигнутом и добавить другие страны. Во-вторых, интересно не только статичное значение EROEI, но и изменения с течением времени. Исследований именно EROEI(stnd) по общепринятой методологии гораздо меньше чем кажется и придётся радоваться тому что есть:

В целом, угадывается тренд на снижение, но около EROEI(stnd)=10 можно отметить некоторую стабилизацию - ниже “десятки” значения EROEI смещаются крайне неохотно. Дело тут вот в чём: если для снижения EROEI c 50 до 45 требуется рост доли энергорасходов с 2% до 2,2% от всей добытой энергии, то есть на 0,2%, то для снижения EROEI с 10 до 5 энергорасходы должны вырасти с 10% до 20%, аж на 10%. Отсюда и замедление темпов снижения.

Тренд на снижение EROEI, пусть и с замедлением, это не смертельный приговор человечеству. Можно оптимизировать технологии как добычи, так и утилизации доступной энергии. Давайте вспомним, что в случае нефти Газпромнефти и Техаса полезной энергии остаётся 86% и 77%. Для примера, при сжигании нефтепродуктов в двигателях внутреннего сгорания, две трети энергии уходит впустую на нагрев и только треть в полезную механическую энергию движения автомобиля. Таким образом, 50% начальной энергии нефти теряется непосредственно при её утилизации в ДВС и оптимизацией этого и других процессов можно, при желании, нивелировать увеличение остальных энергозатрат. Через тернии к звёздам!

Источник