Олена Михайлюк
Одеський національний економічний університет
Події останніх двох років свідчать про суттєву небезпеку «російської теорії енергоконнекторів», розробленої задля панування в Європі. У разі її успіху це мало спричинити катастрофічні втрати енергетичної безпеки країнами згаданого регіону. Отож, існує нагальна потреба у нових альтернативних джерелах енергії. Одним із таких потенційних, і у деякій мірі навіть гіпотетичних, є технічна можливість та економічна доцільність використання енергетичного потенціалу ресурсу дна Чорного моря — газогідратів метану.
Але насамперед ще раз зауважимо: світова спільнота вже давно відчуває потребу у нових джерелах енергії для забезпечення своєї енергетичної безпеки. Сьогодні така безпека вже навіть стала важливим чинником зовнішньої політики не лише в Україні. Що ж до нині відомих викопних видів палива, то вони ще довго відіграватимуть провідну роль у паливному балансі. Так, за прогнозами експертів Exxon Mobil, споживання таких енергоресурсів на планеті у найближчі 30 років зросте щонайменше наполовину. А потім світові запаси нафти та природного газу на суходолі вичерпаються, що змусить шукати нові джерела, пов’язані з невідновлюваною енергією. Не даремно провідні держави світу останнім часом почали приділяти чимало уваги зміцненню своєї енергобезпеки у спосіб впровадження новітніх технологій енергозбереження та шукати нові види палива і енергії. Зокрема, одним з потенційних енергетичних джерел є запаси метану у газогідратах Світового океану та у вічній мерзлоті Північної півкулі.
|
Довідково: Запаси CH4 в океані на даний момент становлять ≈ 1600–2000 ПгC (петаграм вуглецю). Більшість родовищ, різних за величиною, сховані у вічній мерзлоті та у відкладеннях на дні океану вздовж континентальних околиць, де мілководні прибережні води спускаються до глибшого океанського дна. Майже 99 % з них за межами Антарктиди містяться у відкладеннях уздовж континентальних схилів, на глибині понад 500 метрів у середніх широтах та 300 метрів — у вищих широтах. 1 %, що залишився, трапляється у полярних широтах, в основному вічномерзлих ґрунтах на суходолі і під Північним Льодовитим океаном. |
Місцезнаходження на даний момент основних таких запасів:
- західний шельф Європи, що розтягнувся у бік Ейре та Ісландії. Очікується, що гідрати метану будуть утримуватися в Середземному морі, у тому числі у деяких частинах Адріатичного, Тірренського, Егейського та Мармурового морів;
- західне узбережжя Америки, від Аляски до Чилі;
- східне узбережжя Північної Америки, що включає майже усі Карибські острови;
- узбережжя Аргентини, Уругваю та південного сходу Бразилії;
- все узбережжя Африки в усіх напрямках, включно з Червоним морем та Мадагаскаром;
- повсюдно поблизу Південно-Азійського півострова, включно з великими зонами Аравійського та Бенгальського морів;
- райони біля берегів Південної Кореї, Японії та островів Росії на північ від Японії, включно з шельфом Камчатки;
- майже усі водні площі, океани та моря навколо країн АСЕАН;
- берегові зони Австралії та Нової Зеландії.
Запаси гідратів є також у Чорному морі, де на їхню розробку з часом зможе претендувати низка країн Чорноморського регіону — у першу чергу Україна, Туреччина і Румунія. Саме тому нам вже зараз слід подбати про розробку і впровадження сучасної економічно виваженої технології видобутку метану з газогідратів.
Загальна характеристика енергетичного потенціалу українського шельфу Чорного і Азовського морів
Спочатку зауважимо, що Україна має достатньо різноманітних власних енергетичних ресурсів, які поки що використовуються не досить вдало: те, що видобувається або купується, витрачається енергетично не ефективно. Існуючі потенційні запаси ресурсів експлуатуються низькими темпами через нестачу інвестицій.
У 2011 році початкові потенційні ресурси вуглеводнів України в перерахунку на умовне паливо (у. п.) оцінювалися у 9 322,7 млн тонн, у т. ч. нафти з газоконденсатом 1643,4 млн тонн (17,6 %) і вільного газу — 7 254,3 млрд м3 (77,8 %). Початкові розвідані запаси вуглеводнів складали 3501,1 млн тонн у. п.; початкові ресурси нафти розвідані на 37 %, вільного газу — на 39 %, а ступінь виробленості (частина накопиченого видобутку в початкових потенційних ресурсах) відповідно 27,4 і 25,5 %, тобто 7004,3 млн тонн у. п. (75,1 %). Початкові потенційні ресурси залишаються ще в надрах, з яких 5821,6 млн тонн у. п. відносяться до категорії нерозвіданих. Значна частина ресурсів вуглеводнів (27 %) зосереджена на глибинах 5–7 км. 7043,5 млн тонн початкових потенційних ресурсів вуглеводнів, або 75,5 % від їх загальної кількості, знаходяться на суходолі, а 2279,2 млн тонн (24,5 %) — на шельфі Чорного й Азовського морів.
|
Довідково: Україна сьогодні посідає друге місце в Європі за величиною запасів природного газу. На кінець 2019 року розвідані українські родовища містили 1,09 трлн м3 природного газу. За цим обсягом Україна поступається в Європі тільки Норвегії, ресурси якої становлять 1,53 трлн м3. |
Поклади метану у Чорному морі виявлені на глибинах 300–1000 м. У центральній глибоководній частині моря запаси оцінюють у 20–30 трлн м3, а загалом у Чорному морі міститься 60–80 трлн м3 цього газу. Очікувані запаси тільки в осадових породах в українській частині чорноморського дна — 7–10 трлн м3.
Початкові сумарні ресурси вуглеводнів українського сектора акваторій Чорного і Азовського морів у 2011 році затверджені міжвідомчою експертною комісією в обсязі 1531,9 млн тонн умовного палива, у тому числі:
- північно-західний шельф Чорного моря — 604,1 млн тонн у. п.;
- континентальний схил і глибоководна западина Чорного моря — 346,0 млн тонн у. п.;
- Прикерченський шельф Чорного моря — 257,0 млн тонн у. п.;
- акваторія Азовського моря — 324,8 млн тонн умовного палива.
У зв’язку з низьким ступенем проведеної розвідки Азовсько-Чорноморського регіону освоєння початкових ресурсів не перевищує 4 %. Потенційні запаси газогідратних родовищ шельфу Чорного моря оцінюються до 65–70 трлн м3. Це район глибоководної Кримської частини моря. Запаси газогідратних родовищ складають понад 20 трлн м3. Також прогнозуються великі запаси гідрату метану в палеодельті Дніпра.
Гідрат метану — це супрамолекулярна сполука метану з водою. Якщо гідрат метану нагрівається, або підвищується тиск, сполука розпадається на воду і природний газ (метан). З одного кубічного метра гідрату метану при нормальному атмосферному тиску можна отримати 164 м3 природного газу.
Світовий досвід визначення родовищ і видобутку газогідратів метану
Одним із регіонів потенційного видобутку гідратів є Арктика. За контроль над Арктикою активно змагаються п’ять держав, які мають прямий вихід до Льодовитого Океану. Зокрема це Росія, Канада, США, Норвегія і Данія. А загалом бажають розробляти корисні копалини арктичного шельфу більше 20 держав. Передбачається, що боротьба за арктичний шельф у найближчій перспективі може призвести до нової холодної війни.
Національні програми з вивчення та промислового освоєння природних метаногідратів мають США, Японія, Індія, Канада. За оцінкою British Petroleum, доступних запасів природного газу на північноамериканському континенті, де його щорічне споживання становить більше 770 млрд м3 (близько 30 % всього споживання у світі), вистачить лише на десятиліття. Тому уряди США, Канади, а також Мексики докладають величезні зусилля для пошуку способів забезпечення своїх економік енергоресурсами. За деякими розрахунками міністерства енергетики США, у цій країні близько 6000 трлн м3 газогідрату метану, що у сто разів більше у порівнянні із запасами природного газу. Проблема в тому, що його видобуток технологічно непростий, небезпечний і тому доволі вартісний.
Тут доречно нагадати, що Канада і Японія були партнерами у пошуках метану з гідратів. З 2000 року Natural Resources Canada інвестувала у таку діяльність понад 16 млн доларів. У період від 2002 до 2008 року Японія витратила близько 60 млн доларів на фінансування виробничих випробувань у канадській Арктиці. У 2012 році Японська національна корпорація з нафти, газу та металів (JOGMEC) досягла важливої віхи, успішно завершивши випробування з видобутку метану з морських гідратних утворень, використовуючи методи видобутку, що вперше були застосовані у Канаді.
Новим видом палива займаються також Норвегія і Південна Корея. Немає сумніву, що цей список розширюватиметься з кожним роком, а розробка газогідратів сприятиме економічному розвитку окремих країн.
Японія, згідно з положеннями Конвенції ООН з морського права від 1982 року, має намір розширити свою виняткову економічну морську зону та отримати право на природні ресурси шельфу. Перш за все — це можливість встановити таким чином контроль над запасами гідрату метану, які з часом можуть гарантувати енергетичну безпеку країни.
У 2011 році Японія спільно зі США, Канадою, Німеччиною та Індією втілювала проєкт видобутку газу з вічної мерзлоти у районі канадської провінції Маккензі з метою встановити, чи можливий комерційно виправданий видобуток гідрату метану. У березні 2013 року Японія стала першою країною, яка оголосила про успішне безперервне виробництво газоподібного метану з твердого прошарку гідрату метану, розташованого під морським дном у надглибоких водах, що підтвердило технічну здійсненність цього нового природного ресурсу та його нову технологію екстракції.
За оцінками фахівців, запаси газу, що містяться в метанових газових гідратах, у 100 разів більші за запаси газу з традиційних родовищ, через що може бути недоцільним імпорт природного газу з інших країн.
На даний момент США зосереджені на видобутку сланцевого газу, але й потенційні зиски від перспектив експлуатації газогідратів також беруться до уваги.
В арктичних районах США і Канади запущені експериментальні установки для видобутку гідрату метану, які на Алясці вже видали першу партію нової сировини.
Про досвід України у технічних розробках видобутку газогідратів
Чорне море також багате на поклади метану. У деяких його районах пошуково-розвідувальні організації впродовж ще 1988–1989 років виявили на глибинах 300–1000 м під дном метаногідратні родовища. У центральній глибоководній частині моря запаси метану в гідратах оцінюють у 20–30 трлн м3, а загалом у Чорному морі, за прогнозами геологів, міститься 60–80 трлн м3 цього газу.
У 1993 році уряд України затвердив Постанову про виконання програми «Газогідрати Чорного моря», якою передбачалися великі геологорозвідувальні роботи і створення технологій та конструкцій газодобувного комплексу. Було ухвалено відповідну державну програму фундаментальних досліджень «Газогідрати Чорного моря», розроблено бізнес-план для інвесторів, виконані сейсмічні дослідження на значних структурах з величезними запасами газогідратів, проведено кілька наукових експедицій. Проте, відсутність коштів та індиферентність влади не дали можливості практично підійти до розробки технології видобутку.
До вирішення такої проблеми наші вчені залучалися фактично на добровільних засадах. Так, фахівці НАН України у 2002 році розробили «Загальнодержавну програму розвитку мінерально-сировинної бази України на період до 2010 року», в якій важливе місце відводилося вивченню запасів природного газу на шельфі Чорного моря. Цю програму Верховна Рада затвердила, як закон України (набрав чинності від 1 січня 2007 році).
У 2000 році було ухвалено Закон України «Про альтернативні види рідкого та газового палива», в якому визначалися «правові, соціальні, економічні, екологічні та організаційні засади виробництва (видобутку) і споживання альтернативних видів рідкого та газового палива на основі залучення нетрадиційних джерел та видів енергетичної сировини», і який був спрямований на створення необхідних умов для розширення виробництва (видобутку) і споживання цих видів палива в Україні.
В Одеській академії холоду та науково-дослідній фірмі «Лід-Газогідрат» у 2006 році було опрацьовано оригінальний бізнес-план прибуткового інноваційного проєкту «Метан — з газогідратів Чорного моря». Його реалізація лише в одному невеликому газодобувному комплексі за рік могла дати 0,97 млрд м3 метану.
Наприкінці 2006 року був розроблений бізнес-план, в якому детально визначалися видатки на розробку і прибутковість проєкту. Він був розрахований на п’ятнадцять років, з них перші чотири — на розробку, проєктування і монтаж газодобувного комплексу, також на третьому році — розпочати виробництво талої води; ще одинадцять років — на видобуток метану.
Вже на першому етапі реалізації проєкту можна було видобувати до 1 млрд м3 метану щорічно і продавати його на автозаправних станціях. На другому етапі (поки що важко визначити, через який час після початку реалізації проєкту він розпочнеться) передбачалося збільшити газовидобування до 40 млрд м3 на рік, але для цього знадобилося б інвестицій на суму 2,8 млрд доларів.
У Центрі енергетики майбутнього Інституту проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України (м. Київ) розроблялися й інші, не менш привабливі проєкти за участю закордонних та вітчизняних інвесторів. Зокрема, у Міжнародному науково-технічному університеті (м. Київ) була розроблена національна програма розвитку паливно-комірчаних технологій в Україні «Паливні комірки», яка може використовуватися й для видобутку газогідратів метану у Чорному морі.
Екологічні ризики проєкту
З видобутком гідратів метану з морського дна постає питання про ризики та небезпеки для навколишнього середовища, у тому числі про можливість дестабілізації морського дна, підводних зсувів та цунамі.
Під час видобутку метану з морського дна існує, наприклад, реальна небезпека підняття газогідратних мас на поверхню, що може призвести до вибухового виділення газу. За однією з вірогідних версій, саме таке підняття газогідратного пласту стало причиною вибуху і руйнування платформи Deepwater Horizon у квітні 2011 року. Деякі фахівці взагалі радять не чіпати газогідрати, оскільки це може викликати значні викиди метану в атмосферу, який є у 20 разів потужнішим парниковим газом, аніж діоксид вуглецю. Якщо метан з газогідратів з-під води потрапить у великій кількості до атмосфери, то процес парникового ефекту та руйнування озонового шару пришвидшиться у 20 разів.
Вчені активно обговорюють гіпотезу про можливе вивільнення гідрату метану при підвищенні температури через глобальне потепління — так звана гіпотеза «клатратної рушниці». Метан є парниковим газом, і виділення його призведе до подальшого потепління та ще більшого вивільнення метану. Зупинити цей процес неможливо, і внаслідок глобального потепління може статися глобальна екологічна катастрофа.
Прикладом негативних наслідків втручання людини у газогідрати слугують найбільші аварії під час науково-дослідних експедицій. Так, у 1989 році компанія Saga Petroleum a.s. від буріння свердловини на півночі Норвезького моря зазнала збитків на 90 млн доларів. Саме вивільнення великої кількості газу зі скупчення газогідратів у морських донних осадах, на думку низки дослідників, призвело свого часу до руйнування видобувних платформ у Північному та Каспійському морях.
Гіпотетично можливе використання морських гідратів метану, як способу ведення війни підводними човнами. Для прискореної дестабілізації газогідратів потрібні лише прості вибухи через встановлення мін або скидання бомб з повітря. Наслідки таких процесів і цунамі будуть більш руйнівними, аніж від вибухів атомної та ядерної зброї.
Висновки та пропозиції
Питання енергозабезпечення завжди стоятиме перед Україною і пошук нових енергоносіїв є нагальним. Продовження досліджень у сфері розробки технології видобутку газогідратів дасть змогу в майбутньому сподіватися на видобуток цього природного ресурсу як з дна Чорного моря, так і у Світовому океані. На думку вчених, метан газогідратних шарів Чорного моря в майбутньому може слугувати перспективним джерелом газу для Криму і України. А розробка родовищ газогідратів може стати не менш рентабельною, ніж розробка великих родовищ вільного газу.
Собівартість видобутку метану з газогідратів у Чорному морі може становити не більш, аніж 54 долари за 1 тисячу кубометрів палива.
Наявні теоретичні розробки українських вчених і фактичні дані, отримані ними у процесі вивчення газогідратів Чорного моря, потребують виконання комплексних експериментальних досліджень з метою запровадження в перспективі технологій промислового видобутку метану з газогідратів Чорного моря для потреб народного господарства нашої країни.
Рано чи пізно, але Україна змушена буде повернутися до цієї нагальної проблеми. Однак, на той час має вже існувати надійний фундамент, закладати який слід уже сьогодні.
Весь текст статті – у журналі геополітичної аналітики «Бінтел»
