Рынок углеводородов не только играет важнейшую роль в экономике, но и определяет основные принципы мировой политики. Зачастую именно энергоносители дают толчок к развитию целых регионов и направлений бизнеса. В нашем проекте «ТЭК 360» мы рассмотрим ключевые тренды отрасли, перспективы ее развития, влияние на другие сферы экономик.
Тема
месяца
Энергия движения

Сокращая расстояния между континентами: как новые виды топлива покоряли океан

Водный транспорт всегда был лидером по объему грузовых, а иногда и пассажирских, перевозок. Умение использовать реки в качестве транспортных артерий вывело русских казаков к Тихому океану, развитие морской навигации привело Колумба в Америку. Cегодня именно водный транспорт является хребтом современной международной торговли, всецело зависящим от углеводородного топлива. Немалую роль играют и трубопроводы, идущие по морскому дну.

Весло и парус тысячелетиями обеспечивали движение судов и боевых кораблей по водным просторам планеты. Идея же механического двигателя для судна, в свою очередь, уходит в глубокую древность. Со времен Герона Александрийского, создавшего около двух тысяч лет назад первую паровую турбину, пытливые умы задумывались над тем, как обеспечить плавание без оглядки на направление ветра и силу мышц гребцов. 

Прогресс в этой области начался в конце XIX века, когда в 1783 году во Франции маркиз Клод Жоффруа д’Аббан продемонстрировал свой «Пироскаф», оснащенный примитивной паровой машиной. Спустя 24 года «Клермонт», построенный Робертом Фултоном в США, стал первым рабочим судном на паровой тяге. 

В России первый русский пароход «Елизавета» совершил опытный переход из Петербурга в Кронштадт в 1815 году. Спустя год появились первые пароходы на Волге, а в 1818 году был построен пароход для военного флота по имени «Скорый», который стал первым военным паровиком в Европе. 

Так на флот пришел уголь. Очень долгое время и военные, и даже коммерческие моряки презрительно относились к коптящим паровым машинам, тем более что и колесный движитель был далеко не идеален. В течение нескольких десятилетий по морю ходили странные суда — парусники с гребными колесами по бортам. Затем, с появлением винтов и ростом надежности машин ситуация начала изменяться — и паруса стали потихоньку исчезать из оснащения морских судов. 

Во второй половине XIX века также начались эксперименты с двигателем внутреннего сгорания, однако они шли медленнее, чем на суше. Причина была проста — большие морские суда не очень зависели от массы двигательных установок, а паровые машины были уже отработанными механизмами, поставки угля были стандартным процессом. Но вот для маломерных судов вопрос выбора двигателя имел большое значение. 

В 1894 году британский инженер Чарльз Парсонс вывел из дока свое экспериментальное судно «Турбиния», оснащенное паровой турбиной собственной конструкции. Это малое судно водоизмещением всего в 45 тонн смогло разогнаться до скорости 63 км/час. Однако пар для этого нового двигателя по по-прежнему получали, сжигая уголь. 

При этом еще в 60-е годы XIX века появились разработки по отоплению паровых котлов жидким топливом. Очень быстро использование мазута, который был побочным продуктом в ходе выработки осветительного керосина, стало широко использоваться на пароходах в Каспийском море, так как глубокой переработки нефти в те годы на Бакинских нефтепромыслах не велось. Однако со временем российские инженеры стали внимательнее относиться к этому ресурсу. 

Особенно интересным совмещение нефтяного отопления и паровой турбины было для военных целей. Мировую известность приобрел российский эсминец «Новик», который будучи оснащен нефтяными котлами и паровыми турбинами мощностью в 26 000 кВт при водоизмещении 1400 тонн достигал скорости 68 км/час. 

В свою очередь, приобретение компанией братьев Нобелей патента на двигатель Рудольфа Дизеля и развитие его идеи привело к появлению первых коммерчески успешных судовых двигателей внутреннего сгорания. В 1903 году на Сормовском заводе было построено первое в мире судно с дизельным двигателем — «Вандал». Его три трехцилиндровых двигателя суммарной мощностью 318 кВт оказались крайне выгодными — расход топлива составил одну пятую от расхода топлива на пароходах такого же водоизмещения. Спустя год танкер «Сармат» продолжил линию дизельных судов. 

Опыт эксплуатации дизельных установок вызвал интерес во всем мире. В Британии, которая была в те годы союзницей России, появился настоящий пул сторонников перевода флота на нефтепродукты. В 1911 году морской министр Великобритании Уинстон Черчилль добился перевода британского флота с угля на мазут. Это оказалось крайне мудрым решением, важность которого оценили в годы Первой мировой. 

Примечательно, что к началу той войны лишь 4% мирового торгового флота работало на нефтепродуктах в любом виде. Но после войны началось массированное переоборудование котельных установок на отопление нефтью, а также строительство новых судов с дизельными двигателями. После окончания Второй мировой войны уже 80% мирового торгового флота в той или иной форме работало на жидком топливе. 

При этом сам способ использования энергии шел разными путями. Для самых больших судов (таких, как круизные лайнеры) со времен «Лузитании» подходящей считается паровая турбина. Они же стоят и на линкорах и авианосцах. Турбина может быть источником электроэнергии для маршевых электродвигателей — в этом случае судно является по сути дела плавучей электростанцией. Впрочем, вместо турбины может стоять и дизель. 

Строительство морских дизельных установок способствовало все большей популярности этих машин. Их мощность все росла, и на данный момент рекорд — 109 000 лошадиных сил — принадлежит финским дизелестроителям. Лавинообразно росло и потребление топлива в связи с ростом международных грузовых перевозок. Сейчас морской транспорт потребляет всего 10% мирового топлива, хотя на него приходится в несколько раз большая доля в общем объеме перевозки грузов. Это связано с возможностью строительства судов очень высокой, десятки и сотни тысяч тонн, грузоподъемности: один океанский грузовик может везти в 30 раз больше груза, чем стандартный железнодорожный состав.

Однако в начале XXI века в связи с ростом цен на нефть и ужесточением экологических норм корабелы стали задумываться о переводе судов на новое топливо, гораздо более экологически чистое и дешевое, а именно на сжиженный природный газ. Пионерами стали финны, которые построили морской пассажирский паром «Викинг Грейс» вместимостью 2800 пассажиров. Сердцем этого парома является многотопливный дизель, который может работать на легком и тяжелом мазуте, а также на природном газе, плавно переключаясь с одного типа топлива на другой. Применение природного газа позволяет сократить выбросы оксида азота на 90%, и на 20% — углекислого газа. 

В апреле 2015 года был спущен первый в мире контейнеровоз «Исла Белла», работающий на сжиженном природном газе. Корейские кораблестроители использовали немецкий двухтопливный дизель нового поколения для этого судна, которое будет ходить из Джексонвилля, штат Флорида, в Сан-Хуан, Пуэрто-Рико. Именно на этой линии планируется отработать систему обслуживания и заправки таких судов для расширения линий, обслуживаемых судами такого типа. 


В мире ходят уже десятки судов, судовые установки которых работают на природном газе. Сжиженный природный газ специалисты считают главным судовым топливом грядущих десятилетий. Особо выгодным считается использование тех портов, которые связаны с магистральными газопроводами, откуда можно брать природный газ для сжижения и заправки судов. Ведь морские трубопроводы идут параллельно маршрутам судов, и терминалы, обслуживающие эти трубопроводы, часто совмещены с портами. Технологии создания трубопроводов тоже не стояли на месте и развивались, так же, как и судостроительные. И в каждом случае требуется индивидуальный подход. Так, для проведения трубопроводов к каспийским месторождениям «Лукойла» ЧТПЗ пришлось освоить совершенно новый, необычный стандарт труб — диаметром 559 мм и толщиной стенки 15,9 мм из стали повышенной прочности. Ведь для морских трубопроводов требуются особо прочные и стойкие к воздействиям элементы.