Мировая энергетическая революция. Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир - Владимир Сидорович

Наряду с упомянутым ранее исследованием Института Фраунхофера «100 % возобновляемой энергетики для тепло– и электроснабжения Германии» при содействии министерства окружающей среды Германии был осуществлен трехлетний исследовательский проект и создана всеобъемлющая компьютерная модель под названием Kombikraftwerk 2. В ней использованы реальные почасовые показатели потребления энергии по всей Германии и метеорологические данные, на которые «наложена» генерация на основе ВИЭ, в результате чего можно проследить, где и как производится, где и кем потребляется энергия. В данном случае использована следующая структура производства электроэнергии: 60 % обеспечивается ветроэнергетикой, 20 % – фотоэлектрическими установками, 10 % – биоэнергетикой, а остаток – геотермальной и гидроэнергетикой. Результат моделирования: «Надежное и стабильное энергоснабжение, обеспечиваемое на 100 % возобновляемыми источниками, в будущем технически возможно с соответствующими корректировками в системе». Под корректировками подразумевается в первую очередь создание дополнительных накопительных (аккумулирующих) емкостей. Интерактивная модель представлена на сайте проекта в свободном доступе[280].

Международное энергетическое агентство описывает несколько возможных сценариев мирового энергетического развития к 2050 г., опираясь, с одной стороны, на экономико-технологические возможности трансформации энергетических систем и, с другой стороны, на прогнозы роста объемов выбросов парниковых газов и температуры атмосферы в результате человеческой деятельности[281]. Сценарий 6DC, в соответствии с которым среднемировая температура вырастет на 6 °C от доиндустриального уровня, реализуется в случае сохранения нынешних тенденций потребления ископаемого топлива, дальнейшего роста угольной электрической генерации, являющейся одним из главных загрязнителей атмосферы. Здесь мировое потребление углеводородов вырастет более чем на две трети, а выбросы парниковых газов еще больше. Сценарий 4DC – «сценарий новой политики», по которому рост температуры к 2050 г. будет ограничен 4 °C и в котором учитываются нынешние усилия и меры по стимулированию ВИЭ и повышению энергоэффективности. Наконец, сценарий 2DC описывает энергетическую систему, которая как минимум с 50 %-ной вероятностью позволит ограничить рост температуры на Земле 2 °C и которая потребует существенной перестройки энергетического уклада. Предполагается, что при реализации данного сценария рост концентрации углекислого газа в атмосфере может быть остановлен на уровне 450 частей на миллион (как мы помним, в 2015 г. концентрация CO2, скорее всего, превысит 400 частей на миллион). Поэтому данный вариант развития энергосистемы называют еще сценарием 450, или 450ppm. Для этого необходимо, чтобы выброс CO2 на единицу произведенного электричества сократился на 90 %[282].

Сценарий 2DC может быть реализован двумя путями, первый из которых – базовый вариант – предусматривает наряду с 65 %-ной долей ВИЭ в мировом энергетическом балансе весомую долю атомной энергетики. Вторая возможность, рассматриваемая Международным энергетическим агентством, состоит в увеличении доли возобновляемых источников до 79 % за счет сокращения доли атомной энергетики и дальнейшего сокращения угольной генерации практически до нулевого уровня. Этот последний вариант носит название «hi-Ren», т. е. «высокая доля ВИЭ». Международная группа по изменению климата (IPCC) считает необходимым увеличить долю ВИЭ в производстве электричества до 80 % к 2050 г. В противном случае человечество ожидает «тяжелый, всеобъемлющий и необратимый» ущерб[283].

Насколько сильно указанные сценарии отличаются с точки зрения эмиссии парниковых газов – иллюстрирует следующий пример. При нынешних трендах развития традиционных типов генерации (сценарий 6DC) выбросы CO2 в электроэнергетическом секторе вырастут с 13 Гт в 2011 г. до 22 Гт в 2050 г. При реализации сценария hi-Ren их, напротив, удастся снизить всего до гигатонны[284].

Таким образом, если на национальном уровне в ряде стран уже сейчас с большой долей вероятности можно описать детали будущей энергетической системы, в которой ископаемому топливу практически не останется места, то на мировом уровне дать какой-то единый прогноз сложно. Разумеется, организация энергетики станет отличаться от страны к стране и доли того или иного источника энергии в разных местах земного шара будут разными в зависимости от уровня экономического развития, климатически-природных условий, доступности ископаемого топлива и т. д. Тем не менее далее мы постараемся выделить базовые общие черты и основные принципы передовых энергетических систем будущего, которые формируются уже сегодня.

65–79 % – такая доля возобновляемой энергетики в производстве электричества может быть достигнута в глобальном масштабе при реализации «экологичных» сценариев развития Международного энергетического агентства, предусматривающих существенное сокращение эмиссии парниковых газов и ограничение роста температуры воздуха[285]. Технологические предпосылки для этого есть уже сегодня. По мере дальнейшего удешевления технологий ВИЭ идеологические, климатические мотивы развития возобновляемой энергетики будут отодвигаться на второй план, уступая место рыночной прагматике.

В то же время существуют иные, оптимистичные для ископаемого топлива сценарии, один из которых, например, содержится в Прогнозе мировой энергетики (World energy outlook) до 2040 г., составленном Международным энергетическим агентством. Здесь предполагается, что, несмотря на рост ВИЭ и сокращение доли углеводородов в мировом энергетическом балансе, эта доля останется высокой – к 2040 г. 55 % электричества будет производиться на основе угля, природного газа и нефти (сегодня 68 %), а доля возобновляемых источников составит 33 % при росте потребления энергии на 37 %, а электричества на 80 %[286]. В данном случае годовой объем выбросов парниковых газов будет возрастать, что противоречит активно декларируемым международным целям борьбы с глобальным потеплением.

Увы, здесь многое зависит от политики ведущих индустриальных стран, от того, какая политическая линия возьмет верх. Если европейский поворот к ВИЭ более-менее очевиден, то вопросы, касающиеся возможностей других крупных держав ускорить изменения в энергетическом секторе, остаются открытыми. США и Китай, главные энергетические державы, ответственны сегодня примерно за 45 % мировых выбросов парниковых газов. Если Китай, как мы видели, ставит перед собой сверхамбициозные планы по развитию чистой энергетики и уже к концу 2017 г. до одной трети всех генерирующих мощностей Поднебесной может приходиться на ВИЭ, то США с их исторически сильным нефтяным лобби не столь активны. Тем не менее и там планируется удвоить мощности возобновляемой энергетики к 2020 г. по сравнению с уровнем 2012 г.

В ноябре 2014 г. на двусторонней встрече руководителей Китая и США стороны взяли на себя взаимные обязательства по сокращению выбросов парниковых газов. США планируют к 2025 г. сократить эмиссию на 28 % от уровня 2005 г., а Китай обязуется достичь пика выбросов к 2030 г. и предпринять усилия, чтобы осуществить это раньше[287]. Данные меры, несомненно, повлекут за собой изменение структуры энергетики, в то же время, по мнению ряда комментаторов, они недостаточны для обеспечения благоприятных климатических сценариев.

Также открытым остается вопрос, каким будет дальнейшее развитие. И здесь, увы, не обойдется без серьезных (надеемся, что мирных) столкновений, поскольку на кону триллионы долларов, ежегодно вращающиеся на мировых сырьевых и энергетических рынках. Таким образом, существует несколько вариантов развития мировой энергетической системы и потребления ископаемого топлива до 2050 г.

На сегодняшний день представляются весьма вероятными рестрикции, касающиеся дальнейшего использования угля, который до сих пор остается главным источником электроэнергии в США, Германии, Китае, Индии и многих других странах. Грозным предупреждением явилось решение Норвежского государственного пенсионного фонда (Government Pension Fund Global), управляющего активами стоимостью $850 млрд, выйти из вложений в угольные предприятия, так как «компании с особенно высокими выбросами парниковых газов могут быть подвержены риску из-за нормативных или иных изменений, ведущих к падению спроса»[288]. Инвестиционный банк Goldman Sachs полагает, что «уголь достиг своего пенсионного возраста и ему пора на покой»[289]. Угольная генерация электроэнергии может замещаться более чистыми способами, основанными как на использовании ископаемого топлива (природный газ), так и на возобновляемых источниках или мирном атоме. При этом тенденции, например в случае Германии, свидетельствуют о том, что замещение с большей вероятностью будет происходить на основе ВИЭ. На рынке Индии, крупного потребителя угля, также отмечается попытка резкого поворота в сторону солнечной энергетики, поскольку природные условия и «созревшие» технологии создают все предпосылки для экономически эффективной генерации. Правительство Нарендра Моди анонсировало планы увеличить установленные мощности солнечной энергетики с 3000 до 100 000 МВт за короткий период – до 2022 г., что существенно повысит ее долю в энергетическом балансе страны[290]. В течение ближайших 10–12 лет Индия планирует довести долю ВИЭ в энергетическом балансе с нынешних 6 до 15 %[291]. В то же время без учета эколого-политического фактора, чисто экономически уголь остается достаточно привлекательным источником энергии во многих регионах мира.