Потенциал отрасли. Транспортировка сжиженных газов с использованием судов смешанного плавания

Россия располагает уникальной системой внутренних водных путей в виде ЕГС и великих сибирских рек. Сейчас заложенный в них огромный транспортный потенциал никак не используется для перевозки сжиженных газов, которые по сложившейся практике транспортируют либо по железной дороге, либо автотранспортом. В то же время суда смешанного (река-море) плавания могли бы непосредственно связать большинство крупнейших российских производителей сжиженных газов, многих их крупных потребителей и обеспечить возможность бесперевалочного экспорта сжиженных газов. Кроме того, открывается возможность транзита из бассейна Каспийского моря. Насколько целесообразны такие суда и какова их экономическая привлекательность?

Использование различных газов в энергетических, индустриальных, бытовых и прочих целях после двух веков развития сегодня превратилось в один из глобальных процессов, без которых невозможно представить современную экономику. Основную часть добываемого в мире газа (около 90%) составляет природный газ (Natural Gas, NG) – смесь, на 95…98% состоящая из метана. Доля различных углеводородных или нефтяных газов (Petroleum Gas, PG) в общем объёме добычи составляет порядка 8%. Также присутствуют на рынке добываемые либо получаемые иными способами в промышленных масштабах этан, этилен (обобщающее название Ethylene Gases, EG), аммиак, углекислота, хлор и ряд других химических веществ, которые в силу своих свойств могут транспортироваться аналогично PG.

Для транспортировки газа необходимо существенно (в сотни раз) уменьшить занимаемый им объем, иначе использование любых транспортных средств неэффективно. Принципиально возможны следующие подходы: газ можно сжать (компримировать), перевести в жидкое либо твердое состояние, растворить или химически связать. Решающее значение имеет то обстоятельство, что NG, этан и ряд других газов не могут быть сжижены за счет повышения давления, а только за счет охлаждения до криогенных температур или комбинацией повышенного давления и пониженной температуры. В то же время газы, отнесенные к числу PG, могут быть превращены в жидкость в результате сжатия. Это различие оказывает принципиальное влияние на все технические, логистические и другие аспекты транспортировки NG и PG.

NG является одним из главных энергоносителей. Согласно данным компании British Petroleum за 2011 г, в мире его было потреблено 3223 млрд. м³, экспортировано из разных стран – 1025,4 млрд. м³, в том числе, в сжиженном виде (сжиженный природный газ, СПГ, либо Liquefied NG, LNG) – 330,8 млрд. м³ (т.е. ок. 10% от общемирового потребления и ок. 32% от общемирового экспорта).

Россия в 2011 г. экспортировала более 207 млрд. м³ газа, что составило более 20% мирового экспорта. Однако практически весь этот объём NG был экспортирован в Европу и страны бывшего Советского Союза посредством самой длинной в мире (протяженностью более 220 тыс. км) системы магистральных трубопроводов.

PG в отличие от NG технологически сложно транспортировать на большие расстояния по трубопроводам. Однако PG относительно просто сжижать, перевозить и хранить в жидком виде (Liquefied Petroleum Gas, LPG). Мировое потребление LPG в 2008 г и в 2010 г составило ок. 240 млн. т, причем по данным Poten & Partners в 2008 г. около 60 млн. т. (25% от потребленного объема) было перевезено водным транспортом. Основной объем производства, транспортировки и потребления LPG в мире приходится на пропан-бутановую смесь, доля всех прочих газов, вместе взятых, существенно меньше.

Отечественный рынок LPG и основные экспортные направления

В России в 2010 году по данным Минэнерго РФ было произведено около 10 млн. т LPG (около 4% от общемирового производства), причем в будущем ожидается рост объемов выработки LPG, в основном за счет получаемого при добыче нефти попутного нефтяного газа, значительная часть которого (около 30 млрд. м³ в год) в настоящее время сжигается на факелах. Комплекс мер по рациональному использованию PG был принят Правительством РФ еще в 2007 году и должен был быть реализован в срок до 2012 г., однако недавно срок реализации был продлен до 2014 г.

Можно отметить следующих крупнейших отечественных производителей LPG: ОАО «СИБУР-холдинг» (в первую очередь – Тобольский НПЗ), ОАО «Газпром» (в т.ч. ООО «Астраханьгазпром»), ОАО «Лукойл» (в т.ч. Пермский НПЗ), Башкирский нефтехимический кластер (в т.ч. Уфимский НПЗ) и ряд других.

Для транспортировки LPG по территории России используются ж/д. цистерны вместимостью ок. 50…100 м³. Местные перевозки выполняются в основном автомобильным транспортом. Существующая практика экспорта LPG из России также в большей степени ориентирована на использование железнодорожного транспорта. Однако с ростом необходимости диверсификации рынков сбыта доля перевозок водным транспортом будет расти.

Основные направления экспорта LPG из России – в Польшу, Турцию, Финляндию, Белоруссию, Украину, Венгрию. В 2009 г экспорт LPG составил 3,2 млн. т, что на 52% превысило показатель 2008 г (рост произошел за счет временной отмены экспортных пошлин на LPG), из них только 28% от общего объёма экспорта LPG составляла перевалка через морские терминалы. Большая часть экспортных поставок южного направления осуществлялась через портовые терминалы Украины (Одессу, Керчь, Ильичёвск), на Балтике – через Рижский терминал. В последние годы доля перевалки LPG на морские суда растет. В настоящее время строятся либо запланированы к строительству терминалы в российских портах Тамань, Туапсе, Азов, Усть-Луга, Архангельск, Находка. Из указанных терминалов принимать относительно крупные суда смогут только последние три, а единственный на сегодняшний день функционирующий в России терминал в Темрюке не может принимать суда с осадкой более 4,2 м (что соответствует вместимости морского судна – газовоза LPG 3…4 тыс. м³ или предполагает использование мелкосидящих судов большей вместимости).

Следует также отметить, что через Россию проходят транзитные пути экспорта LPG из Казахстана (около 950 тыс. т. в год), Туркмении и ряда других стран. На этих путях также используется, главным образом, железнодорожный транспорт.

То обстоятельство, что российский LPG достигает оптового потребителя по железной дороге, тогда как LPG, поставляемый конкурентами, доставляется по морю, в большинстве случаев дает последним преимущество, позволяя им поддерживать более низкие цены за счет меньшей стоимости доставки и грузообработки.

Во ФГУП «Крыловский государственный научный центр» с целью обоснования перспективности транспортировки LPG по внутренним водным путям были проанализированы перспективные грузопотоки LPG, выполнен сопоставительный анализ экономической эффективности транспортных систем LPG на основе водного и железнодорожного транспорта. На основе выполненных исследований была выполнена соответствующая проектная проработка оптимального для заданных условий эксплуатации газовоза LPG смешанного плавания и обоснованы основные проектные решения для такого судна.

Перспективы использования внутренних водных путей для транспортировки LPG

Значительная часть российских предприятий – производителей LPG находится вблизи водных путей ЕГС, от большинства других предприятий LPG может быть доставлен к потенциальным местам перегрузки по участкам железной дороги относительно небольшой протяженности. Схема ЕГС с наиболее важными объектами для водной транспортировки LPG приведена на рисунке 1.

РИС. 1. Схема основных водных путей Единой глубоководной системы

Продолжительность навигации для судов, следующих по ЕГС из Каспийского моря в Балтийское, составляет ок. 189 суток, из Каспийского в Азовское – 230…260 суток.

Судно, приспособленное для плавания по ЕГС (без учета Беломоро-Балтийского канала), с учетом размеров шлюзов и судового хода, должно иметь габаритные размеры, не более: длину – 141,2 м, ширину – 16,7 м, осадку – 3,6 м, надводный габарит – 16,0 м. Скорость хода ограничена величиной 20 км/ч. Указанные габариты позволяют использовать на путях ЕГС суда водоизмещением до 8000 т, что значительно больше, чем в других подобных водных системах. Также следует отметить, что суда таких размерений могут иметь достаточную мореходность для выполнения морских переходов.

Таким образом, учитывая географическое расположение производителей, транзитеров и потребителей LPG, особое значение для его транспортировки в России приобретают водные пути ЕГС, причем наиболее полно их потенциал может быть раскрыт при эксплуатации газовоза смешанного плавания, способного совершать переходы как по внутренним водным путям, так и в прибрежных водах европейских морей. Проект такого газовоза не имеет аналогов в мире. Это обусловлено тем, что большинство зарубежных систем внутренних водных путей в силу ограничений на размерения судов не позволяют эксплуатировать газовозы вместимостью более 2000 м³, соответственно, стоимость перевозок оказывается достаточно высокой. Кроме того, для судов таких малых размеров обеспечение полноценной возможности смешанного (река-море) плавания является затруднительным.

Проект газовоза LPG смешанного плавания

В результате выполнения концептуальной проектной проработки газовоза LPG (см. Рисунок 2) был определен облик и обоснованы основные проектные решения по судну, такие, как общее расположение судна, тип энергетической установки, расположение, число и форма грузовых емкостей и т.п. В результате экономического анализа было установлено, что наибольшей экономической эффективностью обладает судно с максимальной грузовместимостью. С учетом ограничений на главные размерения грузовместимость спроектированного судна составляет ок. 7000 м³.

Основное назначение судна – круглогодичная перевозка нефтяного газа плотностью до 0,98 т/м³ полурефрижераторным способом из портов, расположенных на Каспийском море и в пределах ЕГС, в порты Европы и Турции. Судно может перевозить всю номенклатуру LPG, предусмотренную для газовоза класса 2G, согласно Международному газовому кодексу (IGC Code). Также судно может быть использовано для перевозки наливом жидких химических грузов: спиртов, эфиров, различных масел (в т.ч. растительных и животных) и др. Полурефрижераторный тип судна был выбран как наиболее универсальный при заданной вместимости: грузообработка полурефрижераторного газовоза возможна, как на напорных, так и на рефрижераторных терминалах LPG.

Судно спроектировано в соответствии с требованиями к классу Российского Морского Регистра Судоходства (РМРС): KM Ice2 [1] R1 AUT1 Gas carrier type 2G (минус 50 °C, 6 бар).

Район плавания судна – ограниченный R1 (СП1). Судно может эксплуатироваться при температуре наружного воздуха ‑30…+35˚С и температуре забортной воды ‑2…+32˚С.

РИС. 2. Общий вид полурефрижераторного газовоза LPG смешанного плавания (пр.23070)


Архитектурно-конструктивный тип судна (см. Рисунок 3): однопалубное, с баком и ютом, с двойными бортами в районе грузовой зоны, со скуловыми цистернами, с кормовым расположением машинного отделения и надстройки, в которой размещены все жилые, общественные, служебные помещения и посты управления, с подъемной рулевой рубкой, с палубой тронка в районе грузовых танков, с помещением оборудования грузообработки на палубе тронка, с переходной площадкой вдоль судна в грузовой зоне.

Спроектированное судно может быть охарактеризовано следующим образом:

¾ как полурефрижераторный газовоз, судно полностью удовлетворяет требованиям к судам данного класса и при своей осадке может принять существенно большую партию груза, чем морские суда аналогичного назначения с такой же осадкой.

¾ как судно смешанного плавания, имеющее возможность совершать переходы по ЕГС между Каспийским, Азовским и Балтийским морями и по соответствующим внутренним водным путям, судно имеет максимально возможные размеры и дедвейт, соответствуя в этом плане лучшим существующим аналогам. Кроме того, с учетом ограничения района плавания судно может работать вдоль всего европейского побережья и побережья бассейнов Средиземного и Красного морей, вдоль значительной части побережья Африки и ряда участков побережья Азии в Индийском океане.

¾ для повышения эксплуатационной гибкости (с учетом необходимости обеспечения безубыточной эксплуатации судна на время прекращения навигации по ЕГС в холодное время года, а также для обеспечения возможности обратной загрузки судна при работе на экспортных линиях) судно может быть использовано, как танкер-химовоз.

Судно имеет следующие главные размерения:

- длина наибольшая, м	140,2
- ширина наибольшая, м	16,6
- высота борта на миделе, м	6,7
- осадка в море, м	4,7
- осадка в реке, м	3,6
- высота от ОП до верхней кромки несъёмных частей, м	16,6

Дедвейт судна и его распределение по статьям при плавании в море и в реке приведены в таблице 1.

Эксплуатационная скорость хода судна в грузу на внутренних водных путях – 20 км/ч. (согласно действующим ограничениям), в море – 11 узлов. Дальность плавания судна в море с эксплуатационной скоростью хода составляет 5000 морских миль. Автономность плавания по запасам сухой провизии – 20 суток, по запасам пресной воды – 5 суток с пополнением запасов пресной воды от опреснителя.

Таблица 1 Составляющие дедвейта судна

Статьи дедвейта судна	В море при осадке 4,7 м	В реке при осадке 3,6 м
Дизельное топливо, т	300,3	215,7
Смазочные масла, т	15,3	15,3
Пресная вода, т	47,1	47,1
Провизия, т	1,4	1,4
Экипаж с багажом, т	2,4	2,4
Перевозимый груз, т	6603	3959
Суммарный дедвейт, т	6970	4241

Экипаж судна составляет 14 человек. Капитан и старший механик размещаются в блок-каютах, остальные члены экипажа – в одноместных каютах. Также на судне может быть дополнительно размещено 6 человек спецперсонала.

В качестве грузовых танков для сжиженного газа приняты три вкладных цилиндрических резервуара диаметром 9,9 м с эллиптическими глухими донышками, выполненные из стали высокой прочности. В верхней части каждого резервуара предусмотрен купол, обеспечивающий доступ людей внутрь резервуара и размещение необходимого оборудования. Резервуары покрыты слоем высокоэффективной теплоизоляции, обеспечивающей минимальный уровень тепловых потерь. Вся теплоизоляция грузовых танков доступна для осмотра и контроля.

Грузовая система судна обеспечивает проведение, как выгрузки судна, так и его загрузки за время, не превышающее 12 часов. Манифольды расположены побортно, несколько в корму от миделя.

Движение судна обеспечивают два главных двигателя – четырехтактных среднеоборотных дизеля номинальной мощностью 960 кВт каждый, работающих через прямую передачу на две азимутальные угловые колонки с винтами регулируемого шага.

Судовая электростанция состоит из четырех вспомогательных дизель-генераторов мощностью около 450 кВт с приводом от среднеоборотных дизелей. Аварийный дизель-генератор мощностью около 400 кВт с воздушным охлаждением обеспечивает питание аварийных потребителей при исчезновении напряжения в судовой сети.

Предусмотрена интегрированная система управления техническими средствами (ИСУТС).

Сопоставительный анализ экономической эффективности транспортировки LPG по водным путям и по железной дороге

На настоящей ранней стадии разработки проекта транспортировки LPG по ЕГС был выполнен сопоставительный анализ экономической эффективности водного и железнодорожного вариантов транспортировки LPG. В рассмотрение был принят экспортный вывоз LPG от терминала Актау (Казахстан) на терминалы Дьёртьёл (Турция) и Гданьск (Польша) (см. Рисунок 1) в количестве 7000 м³ в период летней навигации, т.к. в зимний (ненавигационный) период использование ЕГС невозможно и экспортные поставки должны будут осуществляться с помощью железнодорожного транспорта. Необходимо отметить, что на выбранных маршрутах груз достигает пункта назначения за 16…18 суток по воде и за 24…27 суток по железной дороге. Указанная разница в расчетах на настоящей стадии не учитывалась, поскольку ее учет требует привязки к конкретной организационно-логистической задаче, определенному грузопотоку и т.п.

Таблица 2. Сопоставление экономических показателей систем транспортировки LPG по водным путям и по железной дороге

Расчет стоимости транспортировки по железной дороге (ж/д) выполнялся в соответствии с тарифами РЖД. На маршруте п. Актау – п. Дьёртъёл предполагалось, что LPG доставляется из п. Актау до порта Ильичевск (Украина), а затем на железнодорожном пароме - до терминала Деринже (Турция). Использование железнодорожного парома на этом маршруте оказывается существенно дешевле, чем доставка LPG в Турцию только по ж/д. На маршруте п. Актау – п. Гданьск полагалось, что груз доставляется только по ж/д.