«Экологическая экономика»: Ученые из Лос-Аламоса говорят, что их новая технология может сократить выбросы метана на 90%

«Экологическая экономика»: Ученые из Лос-Аламоса говорят, что их новая технология может сократить выбросы метана на 90%

Ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали новую технологию, которая, по их словам, может сократить выбросы метана, мощного парникового газа, до 90%.

В рамках работы, финансируемой Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E), группа из трех человек разработала коды машинного обучения, которые анализируют скорость и направление ветровых течений, чтобы отслеживать утечки метана до их источников.

Единственное используемое реальное оборудование – это небольшой датчик метана, разработанный калифорнийским стартапом Aeris Technologies, Inc., хотя алгоритмы ученых могут использоваться для анализа данных, поступающих практически от любого датчика газа и ветра, включая, возможно, датчики, прикрепленные к автомобилю или дрону.

Доступные в настоящее время методы обнаружения утечек метана, такие как инфракрасные сканеры, являются слишком дорогостоящими по своему масштабу. Новая технология увеличивает вероятность того, что сеть датчиков обнаружения метана на нефтегазовых объектах может быть использована для создания карт утечек метана в реальном времени, что дает компаниям возможность направлять технических специалистов для устранения утечек почти сразу же, как только они происходят.

Ведущий ученый Манвендра Дубей и два члена его команды из Лос-Аламоса, Брайан Трэвис и Джереми Зауэр, уже поговорили с несколькими потенциальными коммерческими партнерами, заинтересованными в сотрудничестве с ними для коммерциализации технологии. Команда надеется, что их программное обеспечение - тип кода машинного обучения, называемый «нейронной сетью», - получит широкое распространение в энергетической отрасли.

«Это, наверное, самая значимая вещь, над которой я работал со времен аспирантуры», - сказал ведущий ученый Манвендра Дубей в телефонном интервью, вспоминая свои дни в качестве аспиранта по атмосферной химии в Гарварде, где он изучал истощение стратосферного озона.

На данный момент технология, разработанная Дуби и его командой, может эффективно оценивать местоположение и размер утечек в любом месте на глубине примерно 100 метров, хотя ее точность будет улучшаться по мере того, как алгоритмы будут подвергаться большему «обучению» посредством виртуального моделирования и реального использования.

Команда опубликовала свои методы и результаты недавних испытаний, которые она провела на имитационном нефтегазовом предприятии в Колорадо, в статье в Atmospheric Environment: X в конце прошлого месяца.

Без запаха и цвета

На метан приходится около 15% всех антропогенных выбросов парниковых газов, при этом на энергетический сектор приходится около одной трети техногенных выбросов метана. (Среди других основных участников - сельское хозяйство и сектор обращения с отходами).

Поскольку Европа, США и Китай взяли на себя обязательство смело сокращать выбросы парниковых газов, борьба с утечками метана стала главным климатическим приоритетом. Тем не менее, как известно, утечки трудно обнаружить. Компании по добыче нефти и газа выкачивают колоссальные количества метана в качестве побочного продукта в поисках природного газа, но даже самая маленькая трещина или неплотный фитинг трубопровода может выбросить газ в атмосферу. Утечки метана без запаха и цвета могут оставаться незамеченными в течение нескольких месяцев.

Значительная доля выбросов метана также связана с практикой, известной как «сжигание на факеле», при которой избыточный метан намеренно сжигается в атмосферу в виде CO2. Эта практика широко критикуется в основном из-за того, что факелы часто сдуваются в результате сильного ветра или других факторов, что не позволяет снизить высокий потенциал потепления метана. (Метан в 28 раз сильнее парникового газа, чем CO2).

Хотя технология команды Лос-Аламоса могла бы теоретически быть менее полезной в решении этой проблемы - в отличие от трещин или ослабленных фитингов труб, мест для факелов не так уж много - они все же могут уменьшить ресурсы, которые потребуются фирме для отслеживания таких неисправных факелов.

Есть также более широкий потенциал. Команда сосредоточилась на метане, но их коды машинного обучения также потенциально могут быть применены к ряду других атмосферных проблем. Например, можно использовать технологию для отслеживания дыма от лесных пожаров до его исходного местоположения, что позволит группам быстрого реагирования остановить или минимизировать пожары до того, как они выйдут из-под контроля.

Стоимость – это ключ

Доступные в настоящее время технологии, используемые для обнаружения утечек метана, слишком дороги для частого использования. Нефтегазовые компании часто проверяют наличие утечек метана в определенной зоне своих объектов только раз в несколько месяцев. Когда они это сделают, это может означать просто езду с инфракрасными датчиками, которые делают метан видимым человеческому глазу - вряд ли идеальная стратегия.

Но растущее внимание к проблеме заставляет искать новые решения. Ряд фирм в настоящее время изучают возможность использования дронов для постоянного мониторинга и сканирования выбросов. А в последнее время несколько стартапов разработаны, чтобы искать выбросы метана из космоса. Этот метод оказался эффективным при обнаружении очень крупных утечек и дает надежду на то, что самые крупные выбросы метана можно остановить.

Тем не менее, даже спутники могут не обнаруживать утечки в течение длительного времени после их появления, поскольку их орбитальные пути ограничены их орбитальными путями для сканирования только определенных коридоров Земли в любой момент времени.

Ключевым преимуществом программного обеспечения, разработанного Дуби и его командой, является стоимость. Теоретически, по их мнению, затраты достаточно низки, чтобы обеспечить широкое распространение в отрасли.

Нефтегазовая промышленность готова принять участие. В отличие от некоторых аспектов своей деятельности, ряд нефтегазовых компаний, в том числе влиятельная отраслевая группа American Petroleum Institute (API), не оспаривают решительно общественное давление, с которым они сталкиваются, чтобы принять меры по сокращению выбросов метана.

Растущая огласка вокруг этой проблемы угрожает еще больше нанести ущерб их общественному имиджу, и у них также есть финансовый стимул: метан может быть не таким прибыльным, как природный газ или нефть, но он все равно может приносить много денег при продаже на рынке.

Тем не менее, некоторые задаются вопросом, как далеко частный сектор готов самостоятельно внедрять новые решения, даже относительно недорогие.

«Стоимость сокращения утечек может быть довольно высокой, а стоимость газа, не прошедшего утечку, довольно низка в любой точке США», - сказал Роберт Ховарт, профессор и биогеохимик Корнельского университета, в комментариях по электронной почте.