Создание национальной сети композитных труб для сокращения выбросов парниковых газов

Apr 13, 2023

Согласно исследованию Принстонского университета, 65 000 миль трубопровода: именно такое расстояние может потребоваться для достижения нулевых выбросов в масштабах всей экономики к 2050 году. Соединенные Штаты находятся на пороге строительства обширной сети трубопроводов для транспортировки водорода и углекислого газа, чему способствуют Закон о инвестициях в инфраструктуру и создании рабочих мест и Закон о снижении инфляции. Тем не менее, выбросы в течение жизненного цикла, генерируемые типичным стальным трубопроводом, составляют 27,35 кг эквивалента углекислого газа на фут1. Это означает, что на расстоянии 65 000 миль будет произведено почти 9,4 миллиона мегатонн эквивалента углекислого газа (что соответствует более чем 2 миллионам легковых автомобилей в год), произведенных только за счет инфраструктуры стальных трубопроводов.

Трубопроводы из композитных материалов предлагают один из путей снижения выбросов. Композитная труба состоит из нескольких слоев различных материалов — обычно термопластичного полимера в качестве основного структурного слоя с армирующими материалами, такими как волокна или дисперсные наполнители, для повышения прочности и жесткости. У некоторых типов выбросы в течение жизненного цикла почти на треть меньше, чем у типичного стального трубопровода. В зависимости от применения композитные трубопроводы могут быть более безопасными и менее дорогими. Однако процесс выдачи разрешений на композитные трубы в Управлении по трубопроводам и опасным материалам и безопасности (PHMSA) занимает больше времени, чем на стальные, а для водорода и сверхкритического диоксида углерода в отрасли вообще отсутствуют нормативные стандарты. Повторное одобрение Закона о защите нашей инфраструктуры трубопроводов и повышении безопасности (PIPES) дает прекрасную возможность пересмотреть политику, касающуюся новых, менее эмиссионных технологий трубопроводов.

Соединенные Штаты находятся на пороге бума строительства экологически чистой энергии, выходя далеко за пределы ветровой и солнечной энергии и включая инфраструктуру, использующую водород и улавливание углерода. В соответствии с Законом об инвестициях в инфраструктуру и создании рабочих мест в насос был выделен 21 миллиард долларов на демонстрационные проекты или «центры», а также дополнительно выделены еще 7 миллиардов долларов на демонстрационные проекты и как минимум 369 миллиардов долларов в виде налоговых льгот в соответствии с Законом о сокращении инфляции. Конгресс признал, что трубопроводы являются важнейшим компонентом, и предоставил кредиты и гранты на сумму 2,1 миллиарда долларов в соответствии с Законом о финансировании и инновациях инфраструктуры транспортировки углекислого газа (CIFIA).

Соединенные Штаты пронизаны трубопроводами. Приблизительно 3,3 миллиона миль преимущественно стальных трубопроводов транспортируют триллионы кубических футов природного газа и сотни миллиардов тонн жидких нефтепродуктов каждый год. Гораздо меньше 5000 миль используется для транспортировки углекислого газа и только 1600 миль – для транспортировки водорода. Исследования показывают, что существующая трубопроводная сеть далеко не соответствует потребностям. По данным Net Zero America, для транспортировки улавливаемого углекислого газа потребуется около 65 000 миль трубопроводов, чтобы к 2050 году достичь нулевых выбросов в масштабах всей экономики США. В исследовании также определяется потребность в нескольких тысячах миль трубопроводов для транспортировки водорода внутри страны. каждый регион.

Производство труб из стали — углеродоемкий процесс, а на производство стали в целом приходится от семи до девяти процентов мировых выбросов парниковых газов. Продолжаются усилия по снижению выбросов, образующихся при производстве стали (т.е. «зеленой стали») за счет повышения энергоэффективности, улавливания и хранения выбрасываемого углекислого газа, переработки стального лома в сочетании с возобновляемыми источниками энергии и использования водорода с низким уровнем выбросов. Однако стоимость является серьезной проблемой для многих из этих стратегий смягчения последствий. Ориентировочная стоимость перевода глобальных сталелитейных активов на технологии, совместимые с нулевым уровнем выбросов, к 2050 году составляет 200 миллиардов долларов США, в дополнение к базовому среднему значению в 31 миллиард долларов США в год, просто для удовлетворения растущего спроса.

Учитывая обширную сеть трубопроводов, необходимую для достижения нулевого будущего, расширение использования композитных труб предоставляет Соединенным Штатам значительную возможность снизить выбросы углерода. Композитные материалы обладают высокой устойчивостью к коррозии, меньшим весом, большей гибкостью и улучшенной пропускной способностью. Это означает, что трубопроводы из композитных материалов имеют более длительный срок службы и требуют меньшего обслуживания, чем стальные трубопроводы. Композитные трубы можно устанавливать в четыре раза быстрее, их установка требует на треть трудозатрат и значительно снижает эксплуатационные расходы2. Ожидается, что использование композитных труб будет продолжать расти, поскольку технологические достижения делают эти материалы более надежными и экономически эффективными. .