Единица топлива: как ищут общий знаменатель для нефти, газа и угля

• Объем – ничто, калории – всё
• Фунт и галлон против килограмма и литра
• Условные эквиваленты: а тут еще и т.у.т.
• Недостижимый стандарт

Объем – ничто, калории – всё

Измерение нефти, газа и тому подобного в кубометрах или тоннах сравнимо с подсчетом денежной массы в штуках купюр: оно не учитывает номинал, то есть в случае с топливом его теплотворную способность (теплоту сгорания, калорийность). Это количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива, – именно то, за что оно ценится.

Когда основным топливом были дрова, разные породы деревьев сильно различались в цене: дубовые всегда стоили дороже березовых. Потребителю в данном случае были важны не объем или вес, а то, сколько пользы, то есть теплоты можно от них получить. И сегодня цена, например, на уголь может различаться в разы, ведь наравне с высококалорийными есть угли, которые почти бесполезны в топке. Одно дело – высококачественный антрацит, другое – бурые угли или лигниты. Цены на нефть варьируются в зависимости от сорта в пределах 20%.

Качество газа наиболее стабильно, и о небольшой разнице его потребительских свойств вспоминают редко, разве что при подписании контракта на покупку. Впрочем, на разных месторождениях он различается по составу, поэтому перед подачей в газотранспортную систему газ подготавливают – осушают и очищают от примесей.

Технические условия требуют определенного содержания метана и допусков по примесям. Однако даже в пределах узкого диапазона норм главное свойство газа – выделять в процессе горения тепло – несколько меняется. Поэтому измерение его в объеме не совсем корректно. Исправляют ситуацию либо корректировкой цены на калорийность конкретного газа, либо переходом на единицы измерения, в основе которых теплотворность топлива. Первый способ требует пересчета в каждом конкретном случае, второму мешают укоренившиеся традиции и особенности национальных систем мер и весов.

Счет топлива на вес или объем без учета калорийности может привести к курьезам. Рассказывают, что несколько лет назад в одной закавказской республике газораспределительная компания решила разбавлять метан дешевым инертным газом (азотом, аргоном). Клиент, как положено, платил по счетчику за объем метана – более дорогого топлива. Жульничество в конце концов было раскрыто: газ разбавляли все больше и больше и доразбавлялись до того, что он вообще перестал гореть. Быль это или анекдот, неизвестно, но связь калорийности топлива с его ценой прямая.

Фунт и галлон против килограмма и литра

В чем измерять теплотворную способность – вопрос привычки и традиции: используются и джоули, и калории. Для газа наиболее прочно в мире прижилась британская тепловая (термическая) единица – British thermal unit (BTU), составляющая 252 калории. Это количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть 1 фунт воды на 1 градус по Фаренгейту. Для наглядности: 1 BTU – это тепло, образующееся от горения одной спички. Величина, согласимся, очень маленькая, поэтому в торговле энергоносителями цены указывают за 1 миллион BTU.

Сегодня за пределами США фунты и градусы по Фаренгейту уже непонятны. В течение XIX века сначала Европа, а затем и большинство стран перешли на метрическую систему, где основные единицы – метр и килограмм – кратны 10. Впервые обязательной к применению она стала во Франции в 1837 году. Целью было навести порядок в торговле: когда по миру бродили разные единицы измерений, даже в пределах одной страны, пересчет превращался в головоломку.

В 1875-м международную метрическую конвенцию подписали представители 17 государств, в том числе Россия. Однако окончательный переход на нее состоялся в нашей стране уже в советский период, после издания в 1918-м декрета Совнаркома «О введении международной метрической системы мер и весов». Впрочем, еще лет 20 в повседневной практике граждане использовали привычные аршины, версты и пуды.

Сегодня только три страны официально не перешли на метрическую систему – Либерия, Мьянма и США. Американцы упорно рисуют на спидометрах мили (1609,3 м), бензин покупают галлонами (4,55 л), продукты взвешивают в фунтах (0,45 кг), а свой рост измеряют в футах (0,3048 м). Любопытно, что в соседней Канаде в ходу обе системы, но у среднестатистического американца «десятичность» вызывает раздражение. При этом для нефти действует исключение: в США (как и в России) ее иногда продают в тоннах.

Нефтяной рынок всего мира использует для измерения не вес, а объем. Баррель (бочка) нефти составляет 159 литров. Традиция, родившаяся в 1870-х в американской Пенсильвании, закрепилась в нефтяной торговле. Поэтому в отчетности российских нефтегазовых компаний по международным стандартам используются именно баррели, чтобы не вынуждать зарубежных партнеров заниматься устным счетом. Хотя он простой: баррель, умноженный на 0,14, дает тонну; тонна, умноженная на 7,33, – баррель.

Постепенно баррель превращается в основную единицу отечественного ТЭКа, но Росстат по-прежнему считает запасы и добычу нефти в тоннах. Рационального объяснения этому нет, просто еще одна традиция.

Условные эквиваленты: а тут еще и т.у.т.

На основе тонн и баррелей появились производные для приведения разных топлив к общему знаменателю. В нашей стране за основу была взята средняя калорийность каменного угля: 1 кг – это 7000 ккал, или 29,3 МДж (мегаджоуля). При пересчете в условные единицы 1 тонна каменного угля = 0,4 тонны бурого = 1,5 тонны нефти = 1,15 тонны природного газа. Тонна условного топлива (т.у.т.) применяется ограниченно, поскольку содержит большие допуски и далеко не всегда отражает потребительские качества энергоносителей. За пределами СССР эта система не особо прижилась, да и в России встречается все реже.

Международное энергетическое агентство (МЭА) использует тонны нефтяного эквивалента – Tonne of oil equivalent (ТОЕ). Это тоже категория скорее статистическая, чем экономическая, и даже МЭА использует ее редко.

Т.у.т. все чаще заменяют на баррель нефтяного эквивалента (б.н.э.) – Barrel of oil equivalent (BOE). В его основе количество тепла, выделяемого при сжигании одного барреля нефти. И это тоже искусственная единица. Во-первых, сырую нефть в чистом виде почти никогда не сжигают, только ее производные. Во-вторых, нефтей насчитывается десятки сортов, и они различаются по теплотворной способности. Налоговая служба США определяет 1 BOE как 5,8 млн BTU.

Унифицированный подсчет нужен госорганам и для сведения запасов компаний в общий баланс страны. Б.н.э. оказались особенно удобны для ведения статистики углеводородов, где объединяются газ, нефть и конденсат. На сайте любого зарубежного мейджора запасы указаны только в BOE, там нет тонн. Эта единица измерения принята и российскими компаниями. Газ и жидкие углеводороды взаимозаменяемы, поэтому в коммерческих целях считать их в сумме наиболее удобно.

Таким образом, как правило, запасы и добычу всех углеводородов показывают в б.н.э., нефть на рынке измеряют в баррелях, а газ – в миллионах BTU.

Недостижимый стандарт

Выражение цены газа через BTU удобно, но проблему создания общего знаменателя для всех видов ископаемого топлива не решает. До сих пор нет единой методики пересчета топлив в производстве (электроэнергии например). Вместо этого применяются частные формулы, не унифицированные между странами и компаниями. Разница небольшая, но она есть.

Баррель нефтяного эквивалента – единица ограниченная и применяется только для нефти, газа и конденсата, без учета угля и тем более возобновляемых источников либо такой экзотики, как торф или горючие сланцы. Есть методики на основе стоимости производства 1 кВт электроэнергии из разных видов топлива, но для них нужны большие поправки на КПД конкретной электростанции. Кроме того, даже если единая система и будет создана, она не сможет учесть все рыночные, географические, климатические и политические факторы, определяющие цены на углеводороды.

Любая система измерения содержит допуски, недочеты и даже парадоксы. Теплотворность – лишь одно из качеств углеводородов. На их цену влияют стоимость разведки/добычи/транспортировки, потребности нефтехимии и других отраслей, удобство и стоимость хранения, спекулятивные факторы.

Потребительские качества топлива – это не только его теплотворность, но и экологичность. С 2015 года, когда было принято Парижское соглашение по климату, важным качеством энергоносителей стало также количество выбросов углекислого газа. Самое чистое из ископаемых топлив – газ: всего 3,8 г СО2/МДж. У угля 4 г СО2/МДж. При этом в угле много вредных твердых частиц, а у газа их ноль: результат его горения – тепло плюс CO2. Другие энергоносители содержат целый букет вредных веществ.

Из-за сложности учета всех факторов, влияющих на качество топлива, универсальной единицы измерения до сих пор нет, но постепенный отход от тонн и кубометров упрощает определение цены поставок и приучает покупателя думать не о количестве товара, а о его качестве, в том числе на бытовом уровне.

Например, пользование электрической плитой на кухне обходится дешевле, чем газовой, хотя на первый взгляд кажется, что должно быть наоборот. КПД газовой горелки не превышает 50%, у штампованной электрической плиты – 55%, у стеклокерамической – 70% (такой же у электрочайника). То есть эффективнее использовать не горение газа, а производную от него электроэнергию. Это одна из причин, по которой газа гораздо больше потребляют энергетики, а не коммунальный сектор. На ТЭС России направляется 70% его объема, в быту используется меньше 9%.

Кстати, несмотря на критику газификации регионов РФ, в нашей стране она одна из самых высоких в мире – 71% (все типы зданий, районные ТЭЦ и придомовые котельные). Для сравнения: в Германии – 47%, во Франции – 38%, в Испании – 32%. Впрочем, в каждой стране своя структура потребления энергии в быту. Евросоюз сделал ставку на электричество.

В идеальном случае все поиски формул и пересчетов должны закончиться изменением политики стран в отношении ископаемых источников как носителей энергии и тепла, а также найденным ответом на главный вопрос – как их рационально тратить.