"Авиация нуждается в альтернативных видах топлива"

С каждым годом авиационная отрасль испытывает возрастающий прессинг со стороны общественности и экологов, которые отмечают, что увеличение объема перевозок и количества эксплуатируемых самолетов наносит серьезный ущерб окружающей среде, к тому же авиация является одним из самых крупных потребителей горюче-смазочных материалов. Такие настроения уже нашли свое отражения в действиях Евросоюза, правительственные органы которого решили включить авиацию в Систему торговли квотами на выбросы (ETS). Кроме того, Международная организация гражданской авиации (ICAO) решила ускорить работы над созданием подобной системы в мировых масштабах.

Напомним, что еще в 2008 г. ведущие представители авиационной отрасли пришли к единому мнению о необходимости повышения топливной эффективности эксплуатируемых самолетов на 1,5% до 2020 г. С начала 2020 г. в авиации будет введено ограничение на выбросы вредных веществ, а к 2050 г. планируется сократить выбросы углекислого газа на 50% по сравнению с показателями 2005 г. Кроме того, Европейская комиссия настаивает на том, чтобы к 2020 г. в авиационной отрасли использовалось около 4% топлива, полученного из биологических источников. Планы действительно грандиозные, и сейчас главной задачей всей отрасли в целом является их четкая реализация.

Как отмечают ведущие эксперты, существует множество способов повышения топливной эффективности современных авиалайнеров, начиная от использование специальных законцовок крыла и более легких композитных материалов и заканчивая применением новых, более экономичных и экологичных двигателей. На других видах транспорта существует широкий выбор альтернативных источников энергии, самым привлекательным из которых является электроэнергия, но в этом плане авиационная отрасль остается в стороне, поскольку использование электроэнергии подразумевает применения тяжелых аккумуляторных батарей, к тому же они не обладают достаточной мощностью, необходимой для взлета самолета.

Таким образом, практически единственным альтернативным источником энергии в авиации остается биотопливо, получаемое на основе возобновляемых природных ресурсов. Именно использование биотоплива способно обеспечить достижение поставленной цели по сокращению выбросов CO2 в ближайшее время. К сожалению, пока промышленность не готова к производству большого объема биотоплива, необходимо для всей авиационной отрасли, и это, как считает руководство концерна EADS, является одним из главных препятствий на пути к широкомасштабному использованию биотоплива. В целом, как считают эксперты, применение биотоплива может обеспечить 80-процентное сокращение выбросов CO2 по сравнению с обычным авиакеросином.

Примечательно, что определенный прогресс в этом направлении уже сделан. Начиная с 2007 г. было выполнено более 1500 рейсов с использованием биотоплива. Безусловно, главная проблема, связанная с широкомасштабным производством этого вида керосина, никуда не делась. На данный момент стоимость биотоплива в три раза превосходит стоимость обычного авиакеросина, соответственно использование альтернативного источника энергии пока экономически невыгодно для авиаперевозчиков. С другой стороны с наращиванием объемов производства биотоплива его стоимость будет постепенно падать. При этом, по прогнозам аналитиков, стоимость традиционного авиакеросина будет увеличиваться, соответственно, со временем эти два вида топлива, наверняка, поменяются ролями.

Помимо прочего авиационная отрасль ждет начала производства биотоплива следующего поколения, поскольку топливо первого поколения вырабатывается преимущественно из растительных ресурсов, в основном, зерна, и здесь возникают вполне резонные вопросы относительно продовольственной проблемы. Есть и другие источники биотоплива, например, пальмовое масло, но эти ресурсы выращиваются на тех площадях, которые раньше были заняты тропическими лесами. Эти леса вырубаются, что негативно сказывается на содержании углекислого газа в атмосфере.

Учитывая такие отрицательные стороны биотоплива первого поколения, авиационная отрасль отказалась от его использования. Помимо этого, многие сорта данного топлива не подходят для применения в авиации: например, этанол не обладает необходимой плотностью энергии, тогда как биодизельное топливо имеет склонность к кристаллизации на больших высотах.

Производителям биотоплива также необходимо учитывать еще один важный фактор, обязательный для авиационный отрасли: биологическое топливо должно обладать такими же химическими свойствами, как и обычный авиакеросин. Только в этом случае не потребуется модернизации двигателей, топливных систем и самолетов, а значит, можно будет обойтись без огромных дополнительных затрат.

Новые сорта и виды биотоплива до начала использования в авиационной отрасли должны пройти обязательную сертификацию, которую проводят две специализированных организации. Сертификацией биотоплива для гражданской авиации занимается американская организация ASTM, тогда как биотопливо для нужд военной авиации сертифицируется организацией Def-Stan, штаб-квартира которой расположена в Великобритании, или Министерством обороны США.

Сертификации подвергается не только сырье, но и производственные процессы. В настоящее время сертификационными организациями одобрены два процесса, используемых для получения биотоплива. Первый из них был сертифицирован в 2009 г. Этот процесс направлен на получение синтетического парафинового керосина посредством хорошо известного процесса Фишера-Тропша, который позволяет использовать различные виды промышленного сырья, включая твердые бытовые отходы и разные типы биомассы.

Второй, известный как гидрированные сложные эфиры и жирные кислоты (HEFA), был сертифицирован в 2011 г. С помощью данного процесса авиатопливо получают из различных растительных видов биомассы, куда входят рыжики, ятрофа и морские водоросли. Как отмечают эксперты, процесс сертификации биотоплива для нужд авиационной отрасли является достаточно сложным, поскольку особый акцент делается на обеспечение безопасности полетов, что требует проведения дополнительных испытаний.

В процесс сертификации биотоплива вовлечено множество различных организаций, включая авиастроителей, моторостроителей, производителей комплектующих и надзорные органы. Проведение сертификации одного вида топлива требует от трех до четырех лет. Соответственно увеличение количества видов биотоплива стоит ожидать, по меньшей мере, только через 10 лет.

По словам экспертов, следующим сертифицированным процессом, скорее всего, будет прямая переработка этанола в топливо для реактивных двигателей (ACJ). Использование данного процесса открыло бы доступ авиакомпаниям к большому количеству топлива, полученному из биоэтанола. На рынке уже доступно значительное количество биоэтанола, преимущественно в Бразилии, где он производится из сахарного тростника, и в США, где основным сырьем для его производства является кукуруза.

У топлива ACJ есть одно весомое преимущество: его не нужно смешивать с авиакеросином, поскольку оно уже содержит в своем составе ароматические углеводороды. С другой стороны, некоторые эксперты выступают с критикой в адрес этого вида топлива, отмечая, что для окружающей среды выгоды от использования этого топлива будут минимальны, особенно, если учитывать весь полный цикл его производства. Однако многие аналитики сходятся во мнении, что топливо ACJ в будущем получит значительную долю на рынке.

Другие эксперты подчеркивают, что ни один вид биотоплива не получит серьезного преимущества, поскольку в разных частях мира будет использоваться различное сырье для производства биокеросина. Boeing, например, работает с морскими водорослями, выращиваемыми в Китае, а также изучает возможность использования галофитов для производства биотоплива. Компания Airbus намерена использовать рыжики, которые будут выращиваться в Румынии и Испании, а также ятрофу, выращиваемую в Бразилии. Также изучается возможность использования кустарников малли, которые произрастают в Австралии, и морских водорослей, выращиваемых в Катаре.

Как отмечают эксперты, производство биотоплива находится еще в зачатке, и для освоения коммерческих масштабов потребуются значительные инвестиции, но уже точно можно сказать, что будущее авиации без альтернативных видов топлива немыслимо. Немецкая авиакомпания Lufthansa уделяет достаточно пристальное внимание использованию биотоплива в авиации. В период с 15 июля по 27 декабря 2011 г. Lufthansa использовала новый авиалайнер Airbus A321 на рейсах между Гамбургом и Франкфуртов-на-Майне, один из двигателей IAE V2500 которого работал на обычном авиакеросине, а второй - на смеси керосина с биотопливом в пропорции 50:50. Приблизительно лайнер выполнял до восьми одночасовых рейсов в день, а за время проведения испытаний было израсходовано 1556 тонн биотоплива.

Целью испытаний, в первую очередь, была проверка влияния биотоплива на характеристики двигателей и состояние топливной системы. Как отмечает руководство авиакомпании, было бы бессмысленно использовать биокеросин в том случае, если бы он негативно влиял на техническое состояние двигателей и приводил бы к увеличению затрат на обслуживание самолетов. Но опасения были напрасными. Проведенные испытания подтвердили, что биотопливо не только безопасно для авиационных двигателей, но и приводит к сокращению расхода топлива на 1% по сравнению с традиционным керосином.

Руководители Lufthansa подчеркивают, что биотопливо может обеспечить сокращение выбросов CO2 в атмосферу на 60%, кроме того, в долгосрочной перспективе авиационная отрасль сможет не обращать внимания на колебания нефтяных котировок, осталось только освоить промышленные масштабы производства биотоплива.

Примечательно, что Lufthansa рассматривает Россию, как одно из мест для выращивания рыжиков, необходимых для производства биотоплива. В начале июня текущего года специалисты авиакомпании приезжали в Россию для того, чтобы проинспектировать поля с рыжиками в приволжском регионе. Сообщается, что местные фермеры пробовали выращивать на этих полях различные виды пшеницы, но многие поля за последние 10-15 лет были выведены из сельхозоборота по причине частых неурожаев. Безусловно, для освоения выращиваемых рыжиков потребуется строительство перерабатывающих заводов, но руководство Lufthansa несмотря ни на что возлагает большие надежды на этот регион.

Выращивание рыжиков в этом регионе может дать определенный стимул местной экономике, кроме того, использование бывших сельскохозяйственных земель идеально вписывается в стратегию производства биотоплива, поскольку нет необходимости в вырубке леса для создания новых полей и не затрагивается продовольственная проблема.

Авиакомпания Lufthansa также рассматривает и другие области, которые потенциально могли бы использоваться для выращивания сырья, необходимого для производства биотоплива. Так, например, в Африке есть множество пригодных для этого земель в полузасушливой субтропической зоне. Эти земли идеально бы подошли под выращивание ятрофы, поскольку африканский климат слишком теплый для рыжиков. По мнению руководства перевозчика, необходимо комбинировать различные методы производства и виды сырья для того, чтобы обеспечить стабильные поставки биотоплива.

По оценкам специалистов Lufthansa, в ближайшее время биотопливо, конечно же, не сможет заменить обычный авиакеросин, но целью является использование 5% биотоплива через 5-7 лет. В то же время руководство Lufthansa подчеркивает, что в течение следующих 20 лет авиационный керосин точно будет основным видом топлива, используемым на авиационном транспорте. Тенденции в современной промышленности таковы, что авиакомпании будут вынуждены взять на себя роль поставщика биотоплива для своих нужд, поскольку развитой логистической инфраструктуры в этом сегменте не существует в отличие от нефтяного рынка.

В будущем с разработкой новых присадок для топлива использование биокеросина должно стать намного проще. В настоящее время стандарты, разработанные организацией ASTM, предусматривают использование на самолетах смеси биотоплива с обычным керосином в максимальной пропорции 50:50. Сама же пропорция зависит от качества авиакеросина. Например, если содержание серы в авиакеросине достаточно низкое, то он не может быть смешан с биотопливом в пропорции 50:50. По оценкам руководства Lufthansa, присадки будут доступны на рынке уже через три-четыре года, и они позволят использовать 100-процентный биокеросин на самолетах. Кроме того, биотопливо можно будет хранить и поставлять вместе с традиционным авиакеросином.

Перспективы таковы, что авиакомпании в будущем независимо от своего желания будут вынуждены искать альтернативные виды топлива. По прогнозам аналитиков Lufthansa, стоимость авиационного керосина в будущем будет постоянно расти, причем независимо от мировых цен на нефть. Объясняется это рядом причин. Во-первых, разработка новых нефтяных месторождений становится слишком дорогой, а существующие месторождения постепенно иссякают. Во-вторых, авиакеросин на нефтяном рынке имеет сильных конкурентов в виде того же автомобильного бензина. Потребность в топливе постоянно растет, и нефтеперерабатывающим заводам выгоднее производить автомобильный бензин, нежели авиационный керосин. Поэтому стоимость авиатоплива будет постоянно расти, чтобы обеспечить прибыльность его производства. Соответственно, без альтернативных видов топлива авиации не обойтись.