Роль природного газа в США при переходе на чистую энергию

Новое исследование MIT исследует роль природного газа в борьбе с изменением климата в качестве переходного варианта к будущему с меньшими выбросами парниковых газов

Природный газ, который по большей части является метаном, рассматривается в качестве важного «переходного топлива», помогающего миру отказаться от выбросов парниковых газов, поскольку при сжигании природного газа для производства электроэнергии выделяется примерно вдвое меньше углекислого газа, чем при сжигании угля.

Но сам по себе метан - это также парниковый газ, и в настоящее время он выделяется из эксплуатационных скважин, резервуаров, трубопроводов и городских распределительных сетей, транспортирующих природный газ.

Использование его для обезуглероживания электроснабжения также увеличит количество таких сопутствующих выбросов метана, хотя существует большая неопределенность относительно того, в каком количестве это будет происходить. Недавние исследования подтвердили опасения даже при измерении существующих уровней выбросов.

Эта неопределенность усугубляет сложность оценки роли природного газа в переходе к энергосистеме с нулевым углеродным выбросом и в том, чтобы знать, когда газом перестать пользоваться. Уже сейчас необходимо сделать стратегический выбор относительно того, стоит ли инвестировать в газовую инфраструктуру.

Это вдохновило исследователей из Массачусетского технологического института на количественную оценку сроков очистки инфраструктуры Соединенных Штатов от природного газа или ускоренного перехода к нему, одновременно признавая неопределенность в отношении неорганизованных выбросов метана.

Исследование показывает, что для того, чтобы природный газ стал основным компонентом усилий страны по достижению целевых показателей по сокращению выбросов парниковых газов в предстоящее десятилетие, существующие методы контроля утечки метана должны быть улучшены в пределах от 30 до 90 процентов.

Учитывая текущие трудности в мониторинге метана, достижение этих уровней может стать проблемой. Метан является ценным ресурсом и поэтому у компаний, производящих, хранящих и распространяющих его, уже сегодня есть стимул минимизировать потери. Однако, несмотря на это, преднамеренная вентиляция и сжигание природного газа (с выделением углекислого газа) при добыче и переработке все еще сохраняется.

Исследование также показывает, что политика, направленная на то, чтобы перейти непосредственно к безуглеродным источникам энергии, таким как ветровая, солнечная и ядерная энергия, могла бы соответствовать целевым показателям выбросов, не требуя таких улучшений в уменьшении утечек, даже если природный газ будет также участвовать в производстве энергии.

Исследователи сравнили несколько различных сценариев ограничения выбросов метана из системы производства электроэнергии, чтобы достичь цели на 2030 год по сокращению выбросов парниковых газов на 32 процента по сравнению с уровнем 2005 года, что согласуется с прошлыми обязательствами США по смягчению последствий изменения климата.

Полученные результаты опубликованы в журнале Environmental Research Letters.

Метан является гораздо более сильным парниковым газом, чем углекислый газ, и насколько сильнее, можно определить, взяв на рассмотрение определенный промежуток времени. Области в зоне воздействия метана нагреваются гораздо больше. При усреднении по 100-летнему графику, который является наиболее широко используемым для сравнения, метан примерно в 25 раз мощнее, чем углекислый газ.

Фактические утечки, связанные с использованием метана, широко распространены, они непостоянны и их очень трудно определить. Используя цифры из разных источников, исследователи обнаружили, что общий диапазон составляет от 1,5 до 4,9 процента от объема добываемого и распределяемого газа.

Часть этого процесса происходит прямо в скважинах, часть происходит во время переработки и хранения в резервуарах, а другая приходится на распределительную систему. Таким образом, для решения проблем в различных условиях могут потребоваться различные виды систем мониторинга и принятие мер по смягчению последствий.

«Летучие выбросы могут выходить от самого места, где добывается природный газ, и до конечного потребителя». «Сложно и дорого следить за этим на протяжении этого пути». «Важная вещь, о которой следует помнить, думая о парниковых газах, заключается в том, что трудности с отслеживанием и измерением утечек метана сами по себе являются риском». «Уровень выбросов для одного и того же типа оборудования в одном и том же году может значительно меняться».

Большое внимание было уделено так называемым «супер-утечкам», но даже их может быть трудно отследить. «Во многих наборах данных небольшая доля точечных источников вносит непропорционально большой вклад в общие выбросы». «Если бы было легко предсказать, где это произойдет, и, если бы было понятно, то программы обнаружения и ремонта могли бы стать более конкретными».

Исследователи рассмотрели весь спектр неопределенностей. Один из подходов делает сильный упор на замену угольных электростанций, например, природным газом, а другой направлен на увеличение инвестиций в источники с нулевым содержанием углерода, сохраняя при этом роль природного газа.

При первом подходе выбросы метана из энергетического сектора США должны быть сокращены на 30-90 процентов по сравнению с сегодняшним уровнем к 2030 году, наряду с 20-процентным сокращением выбросов углекислого газа.

В качестве альтернативы, эта цель может быть достигнута за счет еще большего сокращения выбросов диоксида углерода, например, за счет более быстрого внедрения низкоуглеродного электричества, не требуя каких-либо сокращений скорости утечки природного газа. Более высокий предел опубликованных диапазонов отражает больший акцент на краткосрочный вклад метана в потепление.

Один из вопросов, поднятых в ходе исследования, заключается в том, сколько инвестировать в развитие технологий и инфраструктуры для безопасного расширения использования природного газа, учитывая трудности в измерении и уменьшении выбросов метана, а также учитывая, что практически все сценарии для достижения целевых показателей сокращения выбросов парниковых газов требуют в дальнейшем окончательного прекращения его использования.

Подробный анализ в исследовании должен служить руководством для местных и региональных регулирующих органов, а также политиков вплоть до федеральных агентств. Эти сведения также применимы к другим странам, которые полагаются на природный газ.

Лучший выбор и точные сроки, вероятно, будут варьироваться в зависимости от местных условий, но исследование определяет проблему, рассматривая различные возможности, которые включают крайние значения в обоих направлениях, то есть, в основном инвестирование в улучшение газовой инфраструктуры при увеличении повсеместного внедрения.

Источник: MIT News