Четвертый энергопереход в мировой энергетике: технологический и энергетический суверенитет России

Сизов Андрей Андреевич кандидат технических наук Глава совета директоров, АО "ЛОЭСК" 142074, Россия, Московская область, г. Домодедово, деревня Акулинино, 77б Sizov Andrei Andreevich PhD in Technical Science Head of the Board of Directors, JSC "LOESK" 142074, Russia, Moscow region, Domodedovo, Akulinino village, 77b lohnagar24@yandex.ru Другие публикации этого автора

Введение

С эпохи промышленного переворота и на протяжении всей последующей истории человечества фактор стабильности обеспечения энергоресурсами растущей мировой экономики является важнейшим параметром глобального развития. Однако, принципы этого обеспечения, подходы к нему, не являются константой и подвержены как технико-экономическим, экологическим, социальным, так и политическим факторам влияния. Частные и комплексные изменения этих факторов порождают новые глобальные тренды энергетического развития, получившие название энергопереходов.

Энергопереход – это значительное изменение всей энергетической системы, обусловленное новой комбинацией используемых ресурсов, а также трансформациями в структуре системы, её масштабах, экономике, поведении конечных пользователей и целеполаганием новой энергетической политики. Энергетический переход целесообразно определять как изменение состояния энергетической системы в отличие от изменения отдельной энергетической технологии или источника топлива. ^[1] Даже поверхностный ретроспективный анализ истории мировой энергетики делает очевидным, что за последние 250 лет в мире произошли три глобальных структурных изменения мировой энергетики, вызвавшие изменения промышленной и социальной структуры, а также политических воззрений и идеологий. Наиболее ярким примером является переход от доиндустриальной системы, основанной на энергии сжигаемой биомассы (дрова, солома, торф) и других возобновляемых источниках энергии (ветер, вода, мускульная сила), к промышленной системе, характеризующейся повсеместной механизацией (паровая энергия), а, следовательно, использованием более калорийного ископаемого топлива.

Цели и методы исследования

Целями данного исследования является обзор современной ситуации в мировой энергетике, которую по ряду признаков можно охарактеризовать как четвертый энергопереход и определения слабых и сильных сторон России в этом процссе.

Методологическая база исследования, помимо традиционных общенаучных аналитических методов, базируется на использовании исторического и институционального подходов, а также элементах контент-анализа нормативных документов и вторичных статистических данных.

Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что вопросы, связанные с глобальной трансформацией мировой энергосистемы, затрагивают стратегические интересы России. Энергетическая безопасность для Российской Федерации как северного (а значит энергоемкого) государства всегда являлась вопросом экзистенциальной важности, кроме того, последние полвека энергоносители являлись главной статьей российского экспорта, основным источником валютных поступлений, отраслью специализации государства в международном разделении труда. Устойчивость и высокая ресурсообеспеченность российской энергетики является безусловным плюсом, однако данный факт не должен усыплять бдительность и игнорировать инновационные мировые тренды.

Результаты исследования

Термин «энергетический переход» имел разное определение в течение нескольких десятилетий своего существования. Впервые он был использован в США после первого нефтяного шока 1973 года. Его популяризировал президент США Джимми Картер в своём выступлении из Овального кабинета 18 апреля 1977 года ^[2], в котором он призвал «оглянуться назад в историю, чтобы понять нашу энергетическую проблему. Дважды за последние несколько сотен лет люди меняли способы использования энергии... Поскольку сейчас у нас заканчиваются газ и нефть, мы должны быстро подготовиться к третьему изменению (изменению или переходу)- к строгому сохранению и возобновлению использования угля, а также к постоянным возобновляемым источникам энергии, таким как солнечная энергия». Как подчёркивает историк Дуччо Басози, после второго нефтяного шока 1979 года во время конференции Организации Объединённых Наций в Найроби летом 1981 года термин «энергопереход» получил глобальное определение как переход к новым и возобновляемым источникам энергии. ^[3]

На текущий момент в истории энергетики выделяют четыре энергоперехода, и, на сегодняшней стадии развития, человечество как раз находится в начале четвертого.

· первый энергопереход– от биомассы (дрова, древесный уголь, бытовые и сельскохозяйственные отходы, др.) к ископаемому топливу, прежде всего углю (доля угля в выработке первичной энергии в 1840 году составляла не более 5 %, в 1900 году – 50 %);

· второй энергопереход– увеличение доли нефти в первичной энергии (1915 год – 3 %, 1975 год – 45 %);

· третий энергопереход– расширение использования газа (1930 год – 3 %, 2017 год − 23 %);

· четвёртый энергопереход – переход к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ): энергии ветра, Солнца, внутреннего тепла Земли и т. д. (2017 год – 3 % более 7 % к 2023 г. (в отдельных странах более 50% потребления электроэнергии обеспечивается за счет ВИЭ).

Предпосылки для четвертого энергоперехода были заложены еще в 1980-90-х годах. Однако, только во втором десятилетии XXI века технологии позволили достичь конкурентно приемлемых уровней себестоимости возобновляемых источников энергии и сделать их действительно реальной альтернативой источникам традиционным.

Кконцу первого десятилетия ХХI века стали очевидными глобальные климатические изменения. По одной из версий, господствующей среди апологетов «зеленой энергетики», потепление климата является следствием антропогенного воздействия, выражающегося в значительном наращивании использования углеродсодержащих энергоресурсов. Стремительно растущая эмиссия парниковых газов (углекислого газа и метана) в масштабах планеты становится критической, вместе с тем неравномерность распределения традиционных энергоресурсов несет в себе потенциальную угрозу энергетической безопасности развитых стран.

Принятие на конференции ООН по изменению климата 2015 года Парижского соглашения, подразумевает взятые на себя развитыми странами обязательства ускорить энергетический переход к безуглеродной энергетике, обеспечив к 2050 г. нулевой выброс парниковых газов. Декларируемую цель — снижение выбросов парниковых газов и достижение углеродной нейтральности никто не отменял. Ни одна страна, включая Россию, еще не заявила о том, что она выходит из Парижского соглашения по климату. Цель сохраняется, но пути и темпы ее достижения у отдельных стран разные, исходя из ситуации: энергетических потребностей экономики, себестоимости энергии, внешнего торгового баланса, геополитических интересов и т.п. Для России сегодня важно определиться насколько эта цель соответствует средне- и долгосрочным задачам устойчивого развития, в том числе задачам достижения технологического суверенитета в сфере энергетики и гарантированного обеспечения потребителей дешевыми и доступными энергетическими ресурсами. С точки зрения нашей страны, существенную долю внешнего торгового баланса которой составляет экспорт углеводородов, завершение 4 энергетического перехода в мировом масштабе потенциально влечет серьезный экономический вызов с точки зрения экспортно-импортного торгового баланса, наполнения бюджета, устойчивости национальной валюты, экономического и как следствие политического веса на мировой арене.

Современный энергетический суверенитет России базируются на существенных запасах и сравнительной дешевизне ископаемого углеводородного топлива, технологиях и научно-практических наработках в использовании ядерной энергии, значительном гидроэнергопотенциале територии страны. Энергообеспеченность российской экономики - залог не только конкурентоспособности страны на мировых рынках энергоемкой продукци, но и социальной стабильности, оборонспособности и самого существования государства, жизнеобеспечения его населения в условиях экстремально холодного (в сравнении с подавляющим большинством стран) климата. Определенную обеспокоенность вызывает технологическая сторона вопроса: энергетика основанная на использовании ВИЭ (за исключением гидро-) в России отличается низкой эффективностью и высокой себестоимостью и, как следствие, небольшой инвестиционной привлекательностью. Такое положение вещей не способствует становлению в стране институтов НИОКР в сфере использования ВИЭ, что грозит потенциальным технологическим отстованием в энергетической сфере от ведущих мировых держав. Этот вопрос встанет весьма остро если темпы четвертого энергоперехода остануться даже на современном уровне, а его география существенно расширится. Вместе с тем, на данный момент Россия остается ведущей энергетической державой, нейтрализация конкурентных преимуществ которой возможна только посредством использования инструментов геополитического давления. Сложившуюся ситуацию вполне правомерно рассматривать под углом "не было бы счастья, да несчастье помогло". В случае успешного массового прохождения четвертого энергоперехода ведущими мировыми державами, стране предстаит решать задачу изменения структуры экспорта и быть готовой к возможным мировым соглашениям дискриминирующим как углеводородную энергетику, так и промышленную продукцию произведенную с ее участием.

Строя прогнозы на ближайшие три десятилетия, энергетики готовы в основном обсуждать технологический аспект и давать по нему количественные оценки на основе перспектив совершенствования имеющихся и освоения разрабатываемых технологий. Компетентный прогноз ожидаемого состава и масштабов применения новых энергетических технологий в период до 2050 г. в свое время предлагало Междунадодное Энергетическое Агентство (МЭА.)^[4]

Основной упор в своем докладе и перечне технологий МЭА делает на расширение использования возобновляемых источников энергии, повышение их доступности и распространения, с общим трендом на технологии четвертого энергоперехода. При этом отдельно стоит отметить уникальную роль России в таких условиях. Помимо колоссальных запасов традиционных углеводородных источников энергии, Россия, в отличие от большинства ведущих энергетических держав мира, имеет значительный ресурс неиспользованного гидроэнергопотенциала, что может стать ключом к обеспечению энергоперехода и снижению карбонового следа в нашей стране.

Одновременно МЭА в своем отчете от декабря 2022 года ^[5] прогнозирует кардинальное изменение структуры баланса производства электроэнергии. Согласно прогнозу Агентства, возобновляемые источники энергии (ВИЭ) (включая традиционную гидроэнергетику) к 2025 г. обойдут уголь и станут главным поставщиком электричества на планете. При этом уже к 2027 году на ВИЭ будет приходиться около 38-40% всего производимого в мире электричества. Согласно данному прогнозу, темпы роста доли ВИЭ практически удвоятся по сравнению с периодом 2016-2021 годов.

Флагманами выработки электроэнергии с использование ВИЭ остануться Китай, ЕС, США, к которым вероятно присоежиниться Индия. Эти страны должным образом воплощают существующие меры стимулирования развития ВИЭ и проводят реформы рынка и нормативного регулирования. В то же время доля угля, природного газа и атомных электростанций в энергобаллансе этих государств будет продолжать снижаться.

МЭА ожидает, что к 2027 году в мире появятся новые мощности по производству электроэнергии из ВИЭ в объеме 2400 ГВт по сравнению с 2022 годом, что примерно соответствует совокупным генерирующим мощностям современного Китая. «В ближайшие пять лет в мире появится столько же возобновляемой энергии, сколько и за последние 20 лет», - отметил глава МЭА Фатих Бироль.

Тенденции четвертого энергоперехода стали более явственными в свете обострения ситуации на Украине и начавшегося в 2022 г. мирового энергетического кризиса. Стремительный рост развития ветровой и солнечной энергетики прекрасно иллюстрирует новейшая динамика инвестиций в данную отрасль (Так, Международное энергетическое агентство (МЭА) отмечает к ноябрю 2022 года многократный относительно предыдущих лет рост инвестиций в возобновляемую энергетику до уровня в 1,145 трлн. $. Только за 2022 г. произошло фактическое удвоение объема инвестиций в развитие "чистой" энергетики в мире (см. рис. 1). Согласно дальнейшим прогнозам МЭА их объем к 2030 году еще раз удвоиться превысив уровень в 2 триллиона $ в год в текущих ценах.

Рис. 1 Инвестиции в возобновляемую энергетику накопленным итогом с начала года, млрд. долларов США, по данным МЭА

При этом следует понимать, что указанные МЭА объемы инвестиций в возобновляемую и низкоуглеродную энергетику на практике на 90% приходятся на развитые страны, в первую очередь Китай, США и страны ЕС. Таким образом, на сегодняшний момент можно констатировать растущую дифференциацию между переходящим на безуглеродную энергетику Глобальным Севером и увеличивающими объем использования традиционных энергоресурсов странами Глобального Юга (см. рис. 2).

Рис.2 Инвестиции в возобновляемую энергетику развитых и развивающихся стран на ноябрь 2022 г., млрд. долларов США, по данным МЭА

Исходя из диаграмм представленных на Рис.2 можно заключить, что доля инвестиций в "чистую" энергетику в развитых странах, даже в относительных величинах, в 4 раза опережает страны развивающиеся, некоторые из которых подходят сейчас к этапу индустриального взлета, а значит повышенного спроса на энергию. Большинство этих стран пытается решить проблему энергодефицита за счет наращивания добычи имеющегося в доступе ископаемого топлива. Вероятно, базируясь на данном тренде, то же МЭА дает прогноз, что при снижении доли в общем производстве, абсолютные объемы использования углеводородных источников энергии, таких как газ, нефть и уголь на период до 2030 года будут лишь возрастать. В частности, агентство прогнозирует пик потребления нефти в абсолютных значениях в 2030 году.

Выводы и предложения

В целом, ^[6] с учетом продолжающегося энергоперехода, в предстоящие 30 лет в энергетике ожидаются различные, в том числе крупные, технологические прорывы, но новая технологическая революция маловероятна. Косвенно на это может указывать направление научных исследований в области электроэнергетики,где основные разработки ведуться в области фотовольтатики, повышения эффективности ВЭУ (ветровых энергоустановок), а не поиске принципиально новыхпринципов получения энергии. Направления ряда технологических прорывов заложены уже сейчас, это развитие и усовершенствование технологий использования ВИЭ, газификации углей, разработка нетрадиционных ресурсов нефти и газа, освоении новых видов моторного топлива - биотоплива, сжатого и сжиженного метана на транспорте, освоение газовых гидратов, получение водородного топлива и др. Данный вектор развития направленный, помимо снижения экологической нагрузки, на расширение ресурсной базы, сможет на долгий период сдвинуть пики добычи углеводородных энергетических ресурсов и, параллельно, замедлить повышение стоимости и снизить волатильность цен на энергию.

Вероятно, стоит констатировать, что ближайшее десятилетие для мировой энергетики пройдет под знаком плюрализма источников энергии и многовекторности направлений развития технологий, обеспечивающих как снижение воздействия на окружающую среду традиционных источников (в том числе углеводородных), так и повышение эффективности, и удешевление энергии, получаемой от ВИЭ.

Под энергетическим плюрализмом и многовекторностью мы понимаем, что ближайшие годы мировая энергосистема будет нащупывать пути дальнейшего устойчивого развития, используя как ископаемые, так и возобновляемые источники энергии. В разных регионах мира этот процесс будет происходить по разному, зачастую обнаруживая противоречевые сочетаниях, как например развитие ветровой энергетики в Китае, при сохранении колоссальных объемов добычи угля, или развитие технологий добычи нетрадиционных ресурсов нефти и газа в США в сочетании с ростущей долей использования солнечной и ветровой энергии.

В данной ситуации России очень важно не остаться в числе технологических аутсайдеров в области эффективности использования ВЭИ. Требуется учреждение отдельной государственной программы по разработке, апробации и внедрению энергетических генерирующих мощностей использующих ВИЭ, адаптированных к климатическим условиям страны (особенностям инсоляции, скорости ветра), проведение работы по повышение их эффективности (увелечение КИУМ (коэффициента использования установочной мощности) и снижения себестоимости кВт*ч выработанной энергии. Российская Федерация обладает достаточным потенциалом для развития любого из направлений. Более того, именно Россия может сбалансированно и постепенно пройти стадию четвертого энергоперехода: с одной стороны, не ударяясь в крайности «зеленой повестки», а с другой не твердя мантру экономической безальтернативности традиционных источников энергии. Сочетание задачи обеспечения экономики государства дешевой энергией должно дополняться новыми технологическими прорывами, которые позволят стране играть значительную роль в сфере мировой энергетики, даже в случае глобальной смены технико-экономического уклада.