Рациональный путь

Иллюстрация: The Land of Giants: Proposal for Landsnet, Iceland

Российское энергетическое агентство (РЭА) при Министерстве энергетики РФ провело большую аналитическую работу, определяя возможные сценарии развития мировой энергетики до 2050 года. Началась эта работа около трёх лет назад, когда проявились тенденции к ускорению энергоперехода, а завершилась в нынешнем феврале. Поскольку Россия - это крупный экспортёр, снабжающий мир сырьевыми товарами и энергоносителями, наметившиеся тенденции влияют на российский ТЭК.

«Чтобы сформировать собственный взгляд на наиболее вероятную траекторию развития мировой энергетики, РЭА Минэнерго России разработало свой вариант возможных сценариев энергоперехода, - отметил генеральный директор агентства Алексей Кулапин. - Мы создали неангажированный аналитический продукт, на который могут ориентироваться не только исследователи, учёные и отраслевые эксперты, но и государство, бизнес, международное сообщество».

Главный советник генерального директора РЭА Владимир Дребенцов неоднократно докладывал о полученных результатах на различных конференциях, в том числе на состоявшемся 11 апреля научном семинаре по экономике энергетики и окружающей среды.

«Мы в своей работе исходили из того, что энергопереход неизбежен, - рассказал Дребенцов. - Современная энергетика удовлетворяет потребности населения и промышленности, но атмосферные выбросы нужно сокращать». Поскольку зарубежные сценарии энергоперехода очень разнятся, например, оценки доли возобновляемой энергии в разных случаях различаются на 71 процентный пункт, РЭА решило самостоятельно исследовать тему.

Вычисляя, во сколько энергопереход обойдётся в мировом масштабе, аналитики РЭА отталкивались от реальных инвестиционных возможностей. Полученные результаты примерно сходятся с расчётами таких известных аналитических организаций, как BloombergNEF, которая сообщила, что для выхода на нулевые парниковые выбросы к 2050 году мир должен тратить порядка семи триллионов долларов в год. Владимир Дребенцов указал, что в этом посыле содержится заблуждение: Парижское соглашение говорит о достижении углеродной нейтральности не к 2050 году, а позже. «Мы считаем, что мировой экономике будет трудно изыскать такие суммы», - отметил он.

Разделив весь мир на одиннадцать макрорегионов, специалисты РЭА разработали регрессионные модели, в которых основным двигателем изменений служит технологический прогресс и при этом действуют инвестиционные ограничения. Получены три сценария: чисто инерционный «Всё как встарь» (ВКВ), оптимизационный «Рациональный технологический выбор» (РТВ) и экстремальный «Чистый ноль» (по выбросам, ЧН). Расчёты проводились по отраслям для макрорегионов; чтобы получить общемировую картину, результаты суммировались.

В соответствии со сценарием ВКВ общемировое потребление первичных энергоресурсов к 2050 году вырастет на 37%, по сценарию РТВ - на 15%, а в ЧН оно сокращается. Мировой ВВП тем временем более чем удваивается, а мировая экономика становится энергоэффективнее.

Атмосферные выбросы, связанные с энергетикой, продолжают увеличиваться только в случае ВКВ. В вариантах РТВ и ЧН они к 2050-му сократятся на 34 и 74% соответственно. Одного прироста энергоэффективности для этого мало, необходимо структурное изменение топливно-энергетического баланса. Какое? В РТВ потребление природного газа будет расти, но совокупная доля ископаемых углеводородов уменьшится с нынешних 80 до 56%, а доля ВИЭ вырастет с 3 до 31%. В РТВ и ЧН просматривается рост доли ветровой, солнечной и атомной генерации.

Черты энергоперехода

Электроэнергетике придётся непросто, поскольку другие отрасли пойдут по пути электрификации. В конечном потреблении основное сокращение выбросов произойдёт за счёт использования электроэнергии взамен ископаемого топлива. Особенно это касается транспорта. Специалисты РЭА рассматривали не только личные электромобили, но и грузовой автопарк, электрические морские и речные перевозки, авиацию. Промышленность тоже будет заменять углеводородное топливо на электроэнергию, хотя и не в столь быстром темпе, как транспорт.

Водородная энергетика расцветает в сценарии ЧН, где ослаблены финансовые ограничения, а потому дорогостоящие водородные решения широко используются в промышленности и на транспорте. «Применение водорода является одним из самых дорогих способов декарбонизации, - отмечает Дребенцов. - Он подходит в том случае, если стоит задача любой ценой добиться углеродной нейтральности к 2050 году».

Углеродоёмкость различных источников электроэнергии различается очень сильно. Здесь можно идти по пути всемерного развития солнечной и ветровой генерации, дополняя её накопителями энергии. Сегодня многие СЭС за рубежом оснащаются электрохимическими аккумуляторами, которые резервируют нагрузку на срок не свыше четырёх часов. Такие накопители позволяют сгладить внутрисуточные пики потребления, но не более того.

Если сравнить оснащённые накопителями солнечные или ветровые станции с современными парогазовыми установками, то окажется, что у последних более низкая удельная капиталоёмкость. Дело в том, что разные технологии генерации требуют разного количества материалов - стали, цемента, стекла, меди... Для получения тераваттных мощностей фотоэлектрической отрасли необходимо в тысячи раз больше материалов, чем в случае парогазовой генерации (данные Управления энергетической информации при Департаменте энергетики США). Конечно, для доставки газа на электростанции нужна трубопроводная инфраструктура. С её учётом материалоёмкость парогазовой генерации вырастает, но не в тысячу раз.

«Когда мы рассматривали различные пути модернизации электроэнергетики, то пришли к выводу, что ПГУ остаются достаточно конкурентным источником электроэнергии при том, что они позволяют снизить атмосферные выбросы, - объяснил Дребенцов. - Текущие расходы на эксплуатацию парогазовых установок складываются в основном из стоимости топлива, а причин для сохранения высоких цен на природный газ, которые наблюдались в 2023 году, на будущее не видно».

В условиях дефицита времени порой выигрывают объекты ВИЭ-генерации, которые можно построить быстрее, чем ТЭС, но в конечном счёте всё решает экономика. «Чтобы понять, какой сценарий энергоперехода наиболее реалистичен, нужно смотреть на капиталоёмкость, - объяснил Дребенцов. - По нашим расчётам получается, что для развития электроэнергетики с использованием ВИЭ потребуются гораздо большие капиталовложения, чем для её развития путём строительства высокоэффективных парогазовых установок». Не удивительно, что по сценарию ЧН возобновляемая энергетика растёт в полтора раза быстрей, чем по сценарию РТВ. Но в любом случае ВИЭ будут развиваться.

В обоих вариантах энергоперехода (РТВ и ЧН) большая роль отводится атомной генерации. АЭС дороги, но отлично держат базовые нагрузки, обеспечивая стабильную работу энергосистемы при заданных объёмах спроса на электроэнергию.

Лучший вариант

Достижение углеродной нейтральности к 2050-му по сценарию ЧН технологически возможно, однако для этого нужно в самые ближайшие годы нарастить инвестиции в «зелёную» модернизацию более чем до 7% мирового ВВП. Такие вложения вероятны только за счёт других социально-экономических программ, что чревато снижением уровня жизни в развивающихся странах.

По оценкам РЭА, более реалистично выглядит сценарий РТВ, который позволяет сократить выбросы парниковых газов, связанных с использованием энергоресурсов, на 34%. В этом сценарии энергоёмкость мирового ВВП к 2050 году снижается на 45%, а совокупная доля ископаемых углеводородных ресурсов в мировом первичном энергобалансе сокращается с нынешних 80 до 56%. Потребление природного газа в сценарии РТВ продолжает расти на протяжении всего прогнозного периода, тогда как использование нефти и угля проходит пик и начинает сокращаться.

Энергоёмкость российской экономики снижается, но держится выше среднемирового уровня (что не удивительно для большой северной страны), а природный газ остаётся основным топливом в энергобалансе. Благодаря использованию низкоуглеродных видов топлива на 2022-2050 годы в нашей стране прогнозируется снижение выбросов парниковых газов на 38%.

Владимир Дребенцов считает, что при условии сохранения конкурентоспособности производимых энергоносителей Россия сможет удержать свои экспортные позиции на мировых рынках.