Что горючий лед гидрат. “Горючий лед» угрожает «Газпрому». Энергетика. Что такое "горючий лед"

Газовые гидраты могут изменить весь глобальный энергетический сектор и стать основным источником энергии в грядущие годы.

Китай впервые извлек газ из отложений гидратов метана на дне Южно-Китайского моря - это событие может стать поворотным для будущего энергетики во всем мире.

Китайские власти сразу же провозгласили, что это серьезное достижение.

Гидраты метана, известные так же под названием "горючий лед", содержат огромные запасы природного газа.

Многие страны, в том числе США и Япония, работают над решением проблемы эксплуатации отложений газовых гидратов, но их добыча и извлечение из них газа - сложная задача.

Что такое "горючий лед"?

Броское словосочетание описывает то, что является в реальности кристаллическим соединением воды и газа.

"Он напоминает кристаллы льда, но если рассматривать его на молекулярном уровне, то оказывается, что молекулы метана включены в решетку их молекул воды", - говорит профессор Правин Линга с кафедры химической и биомолекулярной технологии Национального университета Сингапура.

Официальное название субстанции - клатраты метана или гидраты метана, они формируются под высоким давлением и при низких температурах в слоях вечной мерзлоты или на дне морей.

Несмотря на свою низкую температуру, эти гидраты легко воспламеняются. Если поднести зажигалку, то газ, заключенный в замерзшей воде, начинает гореть. Вследствие этого гидраты и получили название "горючий лед".

При уменьшении давления и повышении температуры гидраты распадаются на воду и метан - очень большое количество метана. Один кубометр соединения выделяет до 160 кубометров метана, что делает его высококонцентрированным топливным ресурсом.

Image captionКристаллы гидрата метана, извлеченные американскими геологами в Мексиканском заливе

Однако загвоздка в том, что процесс извлечения из газовых гидратов горючего газа чрезвычайно сложен и дорогостоящ.

Газовые гидраты были впервые обнаружены на севере России в 60-х годах прошлого столетия. Однако исследования в области добычи гидратов из донных отложений начались всего 10-15 лет назад.

Ведущие позиции в этих исследованиях занимает Япония как страна, которая не имеет запасов ископаемых источников энергии. Подобные исследования активно ведутся в Индии и Южной Корее, у которых тоже нет запасов нефти.

Исследования в США и Канаде имеют свою специфику: они в основном изучают возможность добычи гидратов в районах вечной мерзлоты - на севере Канады и на Аляске.

В России ведутся исследования возможности добычи газа из огромных залежей метангидратов в зонах вечной мерзлоты в Западной Сибири. Они финансируются государственной корпорацией "Газпром".

Почему китайское достижение так важно?

Газовые гидраты могут изменить весь глобальный энергетический сектор и стать основным источником энергии в грядущие годы.

Огромные отложения гидратов существуют на дне всех океанов, особенно на краях континентальных плит. Разные страны ищут способы сделать добычу "горючего газа" безопасной и прибыльной.

Китай утверждает, что совершил прорыв в этой области и профессор Линга согласен с ним.

"По сравнению с результатами японских исследований китайские ученые добились впечатляющего успеха, сумев получить гораздо больше метана при экстракции, - объясняет он. - Это действительно значительное достижение".

Считается, что отложения газовых гидратов содержат в 10 раз больше газа, чем сланцевые месторождения. "И это только по самым осторожным оценкам", - говорит ученый.

Китай обнаружил "горючий лед" на дне Южно-Китайского моря в 2007 году. На многие районы в акватории этого моря одновременно претендуют КНР, Вьетнам и Филиппины, и территориальные споры обостряются наличием там огромных энергоресурсов.

Что будет теперь?

Как считает профессор Линга, успех Китая является только первым шагом на долгом пути к освоению нового ресурса.

"Впервые перспективы добычи гидратов выглядят обещающими, - говорит он. - Но полагаю, что только к 2025 году (самое раннее) мы сможем увидеть реальное коммерческое использование гидратов".

Как сообщают китайские СМИ, в районе Шенху в Южно-Китайском море удалось достичь уровня добычи в 16 тысяч кубометров в сутки газа высокой чистоты.

Однако профессор Линга предупреждает, что эксплуатация запасов газовых гидратов должна сопровождаться строжайшими мерами экологической безопасности.

Самым крупным риском в этой области является неуправляемый выброс в атмосферу огромных количеств метана, что может резко ускорить глобальное потепление. Метан является гораздо более эффективным парниковым газом, чем углекислый газ.

Поэтому задача состоит в том, чтобы добыть газ и не дать ему при этом вырваться на свободу.

Горючий лёд - в сущности, замороженный природный газ - гидрат природного газа, и один из новейших источников энергии. Новые залежи, обнаруженные в Китае, открывают огромный источник, эквивалентный как минимум 35 миллиардам тонн нефти, этого достаточно, чтобы обеспечить Китай энергией на 90 лет.

Учёные находили горючий лёд на большой высоте на покрытых льдом плато, а также под водой в морских отложениях. Гидраты природного газа, по сути, представляют собой замороженный метан и воду, они могут буквально гореть, придавая новое значение льду и огню. Исследователям ещё предстоит глубже изучить новый вид топлива, перед тем, как его можно будет коммерциализировать. Департамент Энергетики США так же заинтересован этим вопросом, исследователи предполагают, что гидрат должен пройти через фазовое превращение и при таянии превратиться в метан и воду, перед тем как его можно будет эффективно сжигать. Если он будет таять сам по себе по мере нагревания земли, метан может быть высвобожден в атмосферу - это может вызвать ещё больший вред, чем если его просто сжигать.

Один кубический метр горючего льда содержит 164 кубических метра обычного природного газа и предположительно содержит мало примесей - значит, при горении он будет выделять меньше загрязняющих веществ.

Удалось добыть со дна моря «горючий лед» - соединение воды и газа, ставшее кристаллическим веществом под действием высокого давления и низких температур

Китай впервые добыл со дна моря «горючий лед». Как сообщило Центральное телевидение КНР, образцы были подняты с глубины более 1200 метров с подводной скважины примерно в 300 километрах к юго-востоку от Гонконга .

«Горючий лед» - это соединение воды и природного газа, превратившееся в кристаллическое вещество под действием высокого давления и низких температур. В одном кубометре этого энергоносителя содержится эквивалент 160 кубометров природного газа. «Наша страна заняла передовые позиции по добыче „горючего льда“. Это будет таким же крупным событием, как произошедшая ранее в США сланцевая революция», - заявили в китайском министерстве земельных и природных ресурсов. Что представляет собой «горючий лед»? Почему он пока не смог заменить природный газ?

«Возможно, это метановое топливо будущего. Но в настоящее время это, скорее, из области научных разработок перспективных. Конечно, прогресс идет довольно быстрыми темпами, но на земле еще достаточно много ресурсов газа, которые извлекаются гораздо с меньшими затратами и с меньшими технологическими проблемами. Есть просто запасы традиционного газа, для которых нужно пробурить скважину глубиной всего тысячу метров и без специальных технологических примочек транспортировать его чуть ли не под изначальным давлением. Поэтому китайцы ищут тут возможности, как и другие. Япония предпринимала шаги, даже запускала некую опытно-промышленную добычу с одного из специальных научно-исследовательских кораблей. Но такие пиар-запуски о том, что это было сделано, возникают регулярно. Однако отчет о реальных успехах, пока мы не слышали».

Когда может начаться промышленная добыча «горючего льда»?

«Вопрос на миллиард долларов, потому что это действительно, была бы следующая революция. Сланцевая революция. Но сланцами тоже занимались десятилетия прежде, чем удалось подобрать такие технологии, которые оказались экономически эффективными. Газогидратами тоже занимаются уже десятилетия. Пока не удалось сделать это экономически эффективным. Если удастся сделать в больших масштабах, это может быть очень большим сдвигом, потому что ресурсы газогидратов очень велики, гораздо больше, чем ресурсы традиционного газа и нетрадиционного газа. Но давать какие-то оценки просто не время, потому что, еще раз, этим многие занимаются, на это брошено довольно большие силы. Государственные гранты есть, исследовательские коллективы работают. Пока сделать это масштабным экономически эффективным не удавалось».

Китай обнаружил залежи «горючего льда» в Южно-Китайском море в 2007 году, напоминает Shanghai Daily. По информации издания, первые в мире попытки извлечения этого энергоносителя были предприняты в 60-х годах XX века. Китай приступил к соответствующим исследованиям только в 1998 году.

Согласно публикациям западных ученых, признаки наличия крупных залежей горючего льда обнаружены в Сибири. Информации о том, чтобы Россия пыталась его извлечь, в открытых источниках нет.

МОСКВА, 18 мая - РИА Новости. Китай объявил об успешном эксперименте по извлечению со дна Южно-Китайского моря "горючего льда" — гидрата природного газа. По заявлениям представителей Министерства природных ресурсов Китая в эфире телекомпании CCTV, начало промышленной добычи газогидрата может означать переход к чистой альтернативной энергетике будущего.
По сообщению представителя Китайской Геологической службы Е Цзянляна (Ye Jianliang), работы по извлечению газогидратов с глубины более километра проводятся с 10 мая. За это время удалось произвести более 120 тысяч кубических метров газа.
По мнению заведующего отделом исследования энергетического комплекса мира и России Института энергетических исследований Российской академии наук Вячеслава Кулагина, говорить о начале энергетической революции пока преждевременно.

"То, что Китаю удалось подтвердить возможность извлечения газа из газогидратов, с точки зрения науки это действительно достижение, — комментирует Вячеслав Кулагин. - Но на сегодняшний день ключевым вопросом является экономическая эффективность такого метода добычи метана, которая пока не раскрывается. По существующим на данный момент оценкам, на ближайшие годы и даже десятилетия извлечение газа из газогидратов вряд ли станет рентабельным, и тот же Китай не рассматривает в своих стратегических документах газогидраты в качестве одного из основных видов топлива в среднесрочной перспективе. Например, активные исследования по добыче сланцевого газа проводились в течение 35 лет, прежде чем технология стала экономически эффективной, а первая добыча сланцевого газа была еще в далеком 1821 г. В ситуации с гидратами всё станет понятнее, когда будут объявлены экономические показатели проекта".

"Горючий лед" — газогидрат — представляет собой ледяное кристаллическое соединение, образованное природным газом (метаном) и водой при высоком давлении и низкой температуре. Один кубический метр "горючего льда" содержит 164 кубических метра обычного природного газа и практически не содержит примесей. Общемировые предполагаемые запасы горючего льда более чем в два раза превосходят запасы угля, нефти и природного газа. Самые крупные месторождения находятся у побережья Китая. Первые удачные опыты по извлечению природного газа из газогидратов провела Япония в 2013 году, однако в дальнейшем прекратила разработки.

Китай стал первой в мире страной, начавшей с морского шельфа добычу гидрата природного газа – который рассматривается в качестве нового энергетического источника и со временем сможет стать достойным конкурентом нефти и природному газу.

Не смотря на то, что себестоимость добычи нового топлива еще достаточно высока, можно не сомневаться, что мы наблюдаем очередной виток энергетической диверсификации, который, подобно сланцевым нефти и газу, скоро даст о себе знать.

Что такое газогидрат?

Это кристаллическое соединение, которое образуется из воды и газа при необходимой температуре и давлении. По виду похож на обычный лед. На ощупь – гладкий и холодный. Не имеет запаха. Горит желтовато-синим пламенем.

В одном кубическом метре газогидрата содержится намного больше энергии, чем в кубометре природного газа. Один кубометр «горючего льда» равен 164 кубометрам природного газа в газообразном состоянии.

На 1 литре газогидрата автомобиль может проехать около 500 километров, в то время как на 1 литре природного газа автомобиль проезжает лишь 3 километра.

Неисчерпаемое хранилище энергии

Результаты геологических исследований говорят о том, что мировые запасы газогидратов составляют от 12 до 20 тыс. гигатонн. Прогнозные запасы углеводородов в дальнейшем могут вырасти, поскольку исследованы далеко не все участки, потенциально богатые на «горючий лед».

Крупные запасы гидрата природного газа залегают на морских глубинах от 500 до 2500 метров. Много «горючего льда» находится также и в арктических недрах.

По оценкам геологов, запасы газогидрата превышают по своему объемы все известные на планете источники энергии. Еще нет полной картины того, сколько гидрата природного газа содержится в земных недрах, но даже по заниженным приблизительным оценкам можно уверенно говорить о том, что это самый большой энергетический резерв, на данный момент доступный человечеству.

Энергетический потенциал метангидрата больше, чем у нефти, угля, сланца и торфа вместе взятых. Если будут найдены приемлемые технологии для недорогой и экологически-безопасной добычи, этого топлива должно хватить на многие столетия.

По оценкам геологов, в арктических широтах Сибири и Северной Америки в месторождениях гидрата концентрация газа составляет от 60 до 80%, что намного больше, чем на морских месторождениях, где наполняемость газом, как правило, не превышает 20%. При этом морские залежи значительно крупнее арктических континентальных.

Месторождения газогидратов уже обнаружены у берегов США , Канады, Мексики, Японии, Южной Кореи, Индии, Китая, в Средиземном, Черном, Каспийском и Южно-Китайском морях. В шельфовой зоне возле Украины также присутствуют запасы метангидрата.

Геологи предполагают, что залежи гидрата природного газа расположены на значительно больших площадях, чем те, что известны уже сейчас.

Остается нерешенным вопрос, как снизить себестоимость добычи, и как использовать эти богатства, не нарушив экологическое равновесие в окружающей среде?

Гонка за «горючим льдом» началась

Многие развитые страны уже сейчас серьезно рассматривают гидрат природного газа как очень перспективное направление для энергетики ближайшего будущего.

Первая промышленная добыча метана из гидратов была налажена в Сибири. На Мессоякском газовом поле в России уже много лет природный газ получают из метангидрата. От месторождения проложен газопровод до Норильска.

Не смотря на лидерство в добыче углеводородов из сланцевых пород, США серьезно интересуются добычей газогидратов. Конгресс выделил первые 50 млн долларов на разработку программы включения нового топлива в энергетический баланс страны. По оценкам американских экспертов, потребность страны в энергии в ближайшие пять лет увеличится на 30%, поэтому любые новые варианты получения топлива будут очень кстати.

Активно осваивают новый вид топлива японцы. В Японии нет нефти и газа, весь объем приходится импортировать, но зато эта страна обладает большими запасами метана, который находится на морском дне. Японцы ставят перед собой цель выйти на уровень коммерческой, промышленной добычи газогидрата, получив новый, почти неисчерпаемый источник энергии. Чтобы как можно быстрее выйти на нужный результат, Япония одновременно отрабатывает технологии добычи как с морского дна, так и в арктических широтах.

Пробное бурение в канадской Арктике показало, что добытый лед заполнен газом на 80%. Полномасштабную разработку месторождения, которое находится в 70 километрах от японского побережья, планируется начать уже в 2018 году.

По оценке JOGMEC , с имеющимися запасами метангидратов на шельфе страны, Япония может покрыть свои потребности в природном газе на 100 лет вперед.

О своих успехах в вопросе выхода на промышленную добычу гидратов заявили и китайцы. Китаю первому удалось поднять «горючий лед» с морского дна. Месторождение расположено на дне Южно-Китайского моря в 285 километрах от Гонконга. С мая текущего года с месторождения ежедневно добывается 16 тысяч кубометров природного газа из гидратов.

Обладающая большими запасами энергетических ресурсов Канада также работает над освоением промышленной технологии добычи метангидрата, как самостоятельно, так и совместно с японцами.

Для добычи «горючего льда» нужны новые технологии

Ни одна страна в мире пока не смогла выйти на отлаженную промышленную технологию добычи нового топлива. Сложность добычи газогидрата состоит в том, что, по предположению исследователей, под слоем метанового льда находятся огромные газовые пузыри.

Разгерметизация такого пузыря и попадание большого объема метана в атмосферу может привести к экологической катастрофе большого масштаба. Поэтому идет поиск технологии, которая даст возможность добывать газ, не допуская его утечки в атмосферу.

Вопрос выхода технологий на коммерческий уровень – это лишь вопрос времени. Вначале нефть и газ из сланцевых пород из-за их высокой себестоимости также не могли конкурировать с традиционной добычей.

Но за два десятилетия американцы настолько продвинулись вперед, что стоимость добычи из сланцевых пород снизилась до уровня традиционной. Это дало возможность сланцевым углеводородам стать успешным конкурентом на мировом энергетическом рынке.

Появление газогидрата свидетельствует об одной важной тенденции – газ становится важнейшим энергетическим ресурсом. Прежде всего, потому, что его много. Запасы метангидрата превышают существующие объемы традиционного и сланцевого газа в 50 раз, этого хватит не на одно столетие активной эксплуатации.

Газ метан в перспективе заменит собой традиционные нефтепродукты, и уже сейчас пришло время создавать новые двигатели и оборудование, которые будут работать на метане. Успехи японских и китайских геологов могут сигнализировать о скором наступлении новой энергетической эпохи.

Сергей Савенко