Двигатель внутреннего сгорания в России еще поработает

Фото агентства городских новостей "Москва"

С прогнозом выбросов парниковых газов автомобильным транспортом на недавнем совместном семинаре форума Глобальный энергетический диалог ИМЭМО РАН и центра «Энергоэффективность – XXI век», который носит название «Технологический разрыв на пути декарбонизации российской экономики. Масштабы и пути преодоления», выступил Юрий Трофименко, профессор МАДИ, с докладом «Прогноз выбросов парниковых газов автомобильным транспортом РФ до 2050 года с учетом перехода транспорта на траекторию декарбонизации». При этом стоит отметить, что, по подсчетам Word Resources Institute (основан в 1982 году в Вашингтоне), транспорт генерирует около 15,9% мировых выбросов парниковых газов. Причем самая существенная их часть приходится на автотранспорт (11,9%).

Принуждение или свободный полет

Докладчик положил в основу своего исследования Стратегию развития автомобильной промышленности России (далее – Стратегия) до 2035 года, которая была принята в конце прошлого года.

Как известно, об этом объявил вице-премьер и глава российского Минпромторга Денис Мантуров буквально накануне нового, 2023 года.

Напомним читателям, что среди ключевых целей Стратегии значились обеспечение технологического суверенитета автомобильной промышленности, удовлетворение потребности российского рынка конкурентоспособной на мировом уровне продукцией с высоким уровнем локализации (не менее 80%) и обеспечение роста вклада автомобильной промышленности в российскую экономику. Предусматривалось обновление парка российских автомобилей, стимулирование спроса на них и их экспорта.

Реализация Стратегии обеспечит конкурентоспособность российской автомобильной промышленности и возможность экспорта технологий на глобальном уровне за счет создания производств инновационного транспорта – электромобилей, гибридных автомобилей, включая автомобили на водородных топливных элементах, и автономных автомобилей. В частности, планируется появление линейки российских электромобилей с достижением значительных темпов роста продаж (65–70% в год с долей электротранспортных средств не менее 15% совокупного объема автомобильного рынка в натуральном выражении к 2030 году), создание новых производств компонентов и материалов для электромобилей и гибридного транспорта с наращиванием их экспорта, включая тяговые батареи, ячейки к ним, катодные и анодные материалы, другие компоненты и материалы.

Считается, что основным драйвером и показателем эффективности развития экономики, включая транспортный сектор, становится декарбонизация – сокращение углеродного следа в жизненном цикле как транспортных средств, так и транспортных технологий. Но чтобы понять роль транспортной составляющей в этом процессе, необходимо разобраться с развитием транспорта. Упрощенно говоря, сколько каких транспортных единиц будет в перспективе курсировать по улицам российских городов. Весь вопрос упирается в способы достижения поставленных целей: должна ли это быть свободная игра рыночных сил или результаты, намеченные в Стратегии, будут достигнуты методом принуждения со стороны государства. По сути дела, именно подобные сценарии и рассматривал докладчик в своем выступлении.

Дорожная карта декарбонизации российского автотранспорта.  Инфографика МАДИ

В своем докладе автор рассматривал два сценария: линейный и декарбонизационный, то есть вариант запрета с 2045 года поставок в Россию автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), работающим на бензине и дизельном топливе.

По мнению автора, до 2035 года автомобили с ДВС будут занимать доминирующее положение на рынке продаж легковых, легких коммерческих, грузовых автомобилей и автобусов. При этом будет происходить постепенное замещение автотранспорта с ДВС на жидком топливе электрическими и гибридными автомобилями. Наиболее заметно это будет происходить в сегменте легковых автомобилей.

Сценарий с линейным трендом говорит о том, что в секторе легковых автомобилей число продаж автомобилей с ДВС и с электрическим приводом сравняется на уровне 2045 года. Чуть позже это произойдет с легкими коммерческими автомобилями (2047) и грузовиками, а также с автобусами (примерно в те же временные рамки). Правда, замещение автобусов на метане произойдет значительно позже или вообще не произойдет.

В сценарии декарбонизации переломный момент наступит на уровне 2035 года, когда кривые объемов продаж автомобилей с различными энергетическими установками совпадут, а потом, к 2045 году, объемы продаж автомобилей с ДВС сойдут на нет. Ситуация с автобусами на метане в принципе повторяет линейный сценарий.

Рассчитывая численность транспортных средств в России, докладчик должен учитывать сочетание различного рода факторов, включая благосостояние населения, наличие и появление новых особенностей владения транспортом (каршеринг и т.п.).

Главным спорным вопросом в данном случае, считает докладчик, является расчет автомобильного парка по видам топлива. С его точки зрения, особенностью российского автомобильного парка является его относительная стабильность. Дело в том, что автомобили в России эксплуатируются десятилетиями, многократно меняя своих владельцев. Поэтому на территории РФ, особенно в сельской местности, основой автомобильного парка останутся транспортные средства с ДВС. Использование электропривода для российских условий характерно скорее для крупных городов. В таких условиях переход на электропривод для РФ затруднителен.

Что касается природного газа, то его применение в транспорте в условиях России давно отработано. Поэтому применение газомоторного топлива в российском транспорте необходимо учитывать при прогнозах по перспективам декарбонизации в нашей стране и, возможно, в большей степени, чем это принято сейчас. Тем более что, по оценке докладчика, именно автомобили на газомоторном топливе легче технологически приспособить к применению в двигателе водорода.

Как известно, водород в автомобиле можно использовать в двух вариантах: либо напрямую в модифицированных двигателях ДВС или для выработки электроэнергии в топливных ячейках. Конечно, непосредственно заправлять автомобиль с ДВС водородом технологически достаточно сложно, поскольку газ должен быть в сжатом или сжиженном виде. Водород в сжиженном состоянии может находиться только при температуре минус 259 градусов по Цельсию и при давлении в 350 или 700 атмосфер. Пока единственная действующая водородная заправка, для автономности оснащенная промышленным бесщелочным генератором водорода, находится на территории научного городка ФИЦ ПКФ и МХ РАН в городке Черноголовка Московской области. Кстати, автомобили на водороде уже производят автокомпании Toyota, Honda и Hyndai. Наиболее же распространенным способом использования водорода в качестве автомобильного топлива на сегодня является добавление воды в топливно-воздушную смесь. Воду при подаче в двигатель подвергают электролизу.

Доля косвенных выбросов СО2 при производстве электроэнергии, использованной электромобилями.  Инфографика МАДИ

В результате докладчик предполагает, что максимальное число единиц автотранспорта появится в России на рубеже 2034–2036 годов. Его общая численность составит более 68 млн единиц. А затем начнется сокращение парка автотранспорта за счет снижения числа легковых автомобилей при некотором росте автопарка других его видов. Для сравнения: мировой автопарк в 2035 году составит, по прогнозным оценкам рыночной консалтинговой компании Navigant Research, 2 млрд единиц. А впервые миллиардную отметку число транспортных средств перешагнуло еще в 2010 году.

Если сравнивать прогноз докладчика со Стратегией, представленной Минпромторгом, то следует учитывать, что в министерстве эксперты считаются с увеличением продаж автомобилей к расчетному году 2035 более чем в два раза. По базовому министерскому прогнозу, продажи автомобилей в России в 2022 году составят 0,8 млн единиц, в 2026-м – 1,6–1,7 млн единиц, а в 2035-м – 1,9 млн единиц.

Официально к концу 2022 года в России было зарегистрировано 50,6 млн легковых автомобилей.

Суммарные выбросы парниковых газов автомобильным парком в 2050 году могут составить 126,8 млн т СО2-экв., что на 28,5% меньше, чем в 2021 году. При этом численность парка может сократиться с 57,8 до 49,6 млн единиц. Доля косвенных выбросов парниковых газов (при производстве электроэнергии в ТЭК, использованной электромобилями всех типов) определена на базе значений расхода электроэнергии на тягу электромобилей в ездовых циклах (кВт-ч/км). И она может превысить 9 млн т СО2.

Таим образом, как ожидается, только после 2044–2045 годов доля продаж легковых, легких коммерческих и грузовых электромобилей и электробусов может превысить долю продаж этих типов автотранспортных средств с ДВС. В автомобильном парке России к 2050 году будут преобладать автотранспортные средства с ДВС на углеводородном топливе (жидком, газообразном). С учетом целевых показателей, заложенных в Стратегии развития автомобильной промышленности РФ на период до 2035 года (распоряжение правительства РФ от 28.12.22 № 4261-р), уточнения численности и структуры парка АТС в 2018–2022 годах установлено, что в период до 2050 года темпы декарбонизации автомобильного транспорта могут замедлиться по сравнению с ранее разработанными прогнозами (в 2016–2019 годах) примерно на пять лет (сценарий декарбонизации).

При этом заслуживает внимания тот факт, что докладчик обращает внимание на развитие энергетики транспорта на газомоторном топливе и считает, что это облегчает перевод российского транспорта на водородное топливо. В этой связи интересно мнение Сергея Колобанова, заместителя руководителя направления «Экономика отраслей ТЭК» фонда Центра стратегических разработок (ЦСР). В материале, опубликованном на сайте ЦСР «Альтернативное топливо на транспорте: «Вам шашечки или ехать?», он, в частности, пишет, что в автомобильном секторе продвижение водородных технологий сначала показалось более значительным – в 2021 году уже презентовали водородный «Аурус», а также камазовский «водоробус», однако пока до промышленного производства этих моделей дело не дошло и их перспективы остаются туманными, в том числе из-за импортных технологий и части комплектующих.

И если водородный транспорт еще надолго (если не навсегда) останется «нишевой» технологией в России, «газомоторка» и электротранспорт активно развиваются и вступают в явную конкуренцию, но, к сожалению, не с ДВС на традиционном жидком топливе, а только между собой. При этом и те и другие находят своих потребителей в основном благодаря господдержке и административному ресурсу (в том числе госзакупкам).

«Потребителю важны выгода и удобство. И с тем и с другим у транспорта на альтернативном топливе пока плохо. Выгода от использования (ниже – цена энергии на единицу пробега) нивелируется дороговизной самого транспортного средства в сравнении с традиционными аналогами (что особенно заметно для электромобилей), а удобство использования снижается плохим развитием заправочной инфраструктуры. Для электромобилей ограничивающим фактором также являются продолжительное время зарядки и сниженный пробег зимой.

При этом в России пока отсутствует в массовом сознании такая категория, как ответственное потребление: люди не готовы платить больше за «зеленость» своей «повозки». То есть в части экологичности транспорта на вопрос: «Вам шашечки или ехать?» – подавляющее большинство ответит: «Ехать!» – отметил Колобанов.

Авиационный парк

На семинаре в ИМЭМО не оставалось времени и возможности шире подойти к проблеме декарбонизации транспорта в целом. Поэтому, видимо, докладчики (также в силу своей узкой специализации) предпочли ограничиться автомобильной составляющей транспорта. Вместе с тем процесс транспортной декарбонизации затрагивает и авиационный и морской транспорт. Несомненно, что эти проблемы требуют отдельного исследования, но по авиационному транспорту привлекает внимание анализ консалтинговой группы McKinsey. В нем отмечается, что мировые авиаперевозчики собрались включить в стоимость билетов на самолеты пункт о декарбонизации отрасли ради борьбы с глобальным изменением климата. Суммарные затраты на переход авиалайнеров на экологичные виды топлива до 2050 года оцениваются в 5 трлн долл.

Сейчас мировой коммерческий авиафлот насчитывает примерно 25 тыс. самолетов, перевозящих до 4 млрд пассажиров ежегодно. Двигатели авиалайнеров суммарно сжигают около 100 млрд галлонов реактивного керосина. Как уточнили в McKinsey, из необходимых 5 трлн долл. затрат на декарбонизацию большая часть денежных средств уйдет на устойчивое производство топлива, работающего на возобновляемых источниках энергии.

По словам главы Международной ассоциации воздушного транспорта (IATA) Вилли Уолша, затраты на декарбонизацию отрасли неизбежно лягут на плечи рядовых пассажиров самолетов: найти другие эффективные источники финансирования мировой отрасли будет крайне сложно. Недостаточный уровень внимания к решению проблемы загрязняющих выбросов за последние 70 лет привел к ухудшению и без того кризисной ситуации. Теперь у перевозчиков остается мало времени для поиска указанной суммы. Дорогостоящий переход авиации на более чистые виды топлива приведет к повышению тарифов, а также сокращению числа маршрутов и авиакомпаний. Если не начать решать проблему сейчас, суммарная доля выбросов парниковых газов глобальной авиацией может вырасти с нынешних 2% до 22% к 2050 году. На этом фоне включение расходов на декарбонизацию в цены билетов в обозримом будущем будет происходить на регулярной основе, чтобы компенсировать растущие затраты таких авиагигантов, как Boeing и Airbus, заключили эксперты.

Ранее глава IATA Вилли Уолш уже предрекал подорожание авиабилетов на фоне массового перевода самолетов на устойчивое авиатопливо. При этом рост цен, по его мнению, окажется оправданным: биотопливо поможет сократить выбросы от авиаотрасли на 65% к 2050 году. В то же время в IATA оценили суммарные затраты на декарбонизацию отрасли в гораздо меньшую сумму, чем аналитики McKinsey, – речь шла о финансировании на 1 трлн долл.

Декарбонизация морских перевозок

«НГ-энергия» в прошлых номерах достаточно активно освещала вопросы декарбонизации морского транспорта. Новым явлением на сегодня является вступление в силу новых требований по снижению выбросов парниковых газов в международном судоходстве, на которое приходится большая часть мировых торговых перевозок с 1 ноября 2022 года. Новые поправки вступили в силу к Приложению к Международной конвенции по предотвращению загрязнения судов, известной как МАРПОЛ. Одна из задач, ставящихся при этом Международной морской организацией, состоит в обеспечении к 2030 году снижения выбросов парниковых газов судами на 40% по сравнению с уровнем 2008 года. Отрасль собирается добиться этого показателя за счет повышения уровня энергоэффективности судов и введения новых технологий и применения топлива с низким или нулевым содержанием углерода. Следующим шагом в этом направлении станет декарбонизация внутреннего судоходства. «НГ-энергия» намерена подготовить на эту тему ряд материалов российских экспертов.