Зеленая траектория
Продолжит ли мировая электроэнергетика «зеленеть» и какие источники дирижируют процессом энергоперехода
Глобальное энергопотребление растет, и вместе с ним по-прежнему растут выбросы парниковых газов, однако человечество, судя по всему, не намерено сворачивать с пути зеленого энергоперехода. Экологические доводы в последнее десятилетие уже не оспариваются, но теперь и экономические аргументы в пользу доступных и конкурентоспособных чистых технологий стали гораздо весомее. Прошлый год поставил много энергетических рекордов и антирекордов, и проявившиеся в 2022-м тенденции явно будут оказывать долгосрочное системное влияние на перспективы и темпы перехода человечества к все большему использованию экологически чистой энергии.
Электричества нужно больше
2022 год рассматривается многими аналитиками в сфере мировой энергетики как поворотный на пути движения в зеленом направлении. Именно в прошлом году многие страны пересмотрели свои энергетические планы в сторону ускоренного перехода на чистые источники на фоне резкого роста цен на ископаемое топливо и опасений по поводу энергобезопасности, связанных с зависимостью от импорта углеводородов. Эти же причины ускорили внедрение новых электроэнергетических технологий: в мире стало использоваться больше электромобилей, электролизеров для производства зеленого водорода, а также тепловых насосов (это устройства, которые извлекают тепло из окружающей среды — земли, воды, воздуха — и усиливают его, при этом выход энергии в виде тепла обычно в несколько раз больше, чем требуется для электрического питания агрегата, поэтому такая технология отопления считается намного более эффективной, чем традиционные).
Повышение доли электричества в конечном потреблении энергии (электрификация экономики) — важная для процесса энергоперехода тенденция. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в 2022 году на электроэнергию приходилось 20% конечного потребления энергии в мире, агентство прогнозирует, что к концу текущего десятилетия этот показатель достигнет 27%. Аналитики сходятся во мнении, что он будет расти и далее, но сильно расходятся в цифрах: так, эксперты BP предполагают, что к 2050 году он составит порядка 30%, в то время как прогноз МЭА — 50%.
Рост спроса на электроэнергию наблюдается во всем мире по мере увеличения населения планеты и повышения уровня жизни. В прошлом году мировой спрос вырос на 2,5%, что аналогично среднему росту на 2,6% в предыдущее десятилетие. Большая часть этого роста (93%) была обусловлена увеличением спроса в трех странах: Китае (54%), США (21%) и Индии (18%). В ЕС спрос на электроэнергию, напротив, упал на 3% — из-за теплой зимы и усилий по сокращению потребления в связи с проблемой доступности поставок энергоносителей.
Электроэнергетика-2022 в цифрах и фактах
10% жителей нашей планеты до сих пор не имеют доступа к электричеству, в основном в странах Африки, к югу от Сахары, и в Азии.
Более 60 стран в настоящее время производят более 10% своей электроэнергии за счет ветра и солнца.
Прирост глобальной солнечной генерации в 2022 году мог бы удовлетворить годовой спрос на электроэнергию в Южной Африке, а прирост ветровой генерации — обеспечить электроэнергией почти всю Великобританию.
С 2015 года, когда было подписано Парижское соглашение, доля солнечной энергетики в мировом производстве электроэнергии увеличилась в четыре раза — до 4,5% в 2022 году. Доля ветровой энергетики увеличилась за тот же период более чем вдвое — до 7,6%.
Доля атомной энергетики в мировом энергобалансе с начала XXI века сократилась больше всего: с 17% мирового производства электроэнергии в 2000 году до всего 9,2% в 2022-м.
Согласно сценарию достижения углеродной нейтральности к 2050 году, атомная генерация должна расти на 3,8% в год, но в 2022 году она упала на 4,7%.
Электричество становится чище
Согласно отчетам МЭА, в последние годы на энергетический сектор в целом приходилось порядка трех четвертей глобальных выбросов парниковых газов, а на производство электроэнергии — более трети общих мировых выбросов, связанных с энергетикой. В 2021 году на электроэнергетический сектор приходилось 59% всего используемого в мире угля, а также 34% природного газа, 4% нефти, 52% всех возобновляемых источников энергии и почти 100% атомной энергии. В 2022 году в структуре производства электроэнергии в мире по-прежнему преобладали ископаемые виды топлива, которые обеспечили 61% выработки электроэнергии. На долю угля в глобальной генерации приходилось 36%, ископаемого газа — 22%. Эксперты считают, что мировой электроэнергетический сектор необходимо декарбонизировать в первую очередь, поскольку это позволит по цепочке сократить выбросы в других отраслях экономики.
В 2022 году, по данным недавно вышедшего ежегодного отчета аналитического центра Ember, углеродоемкость производства электроэнергии в мире упала до рекордно низкого уровня в 436 г CO2/кВт·ч. Это связано со столь же рекордным ростом ветровой и солнечной энергетики, их доля в мировом электроэнергетическом балансе достигла 12% (в 2021-м этот показатель составлял 10%). Вместе все чистые источники электроэнергии, то есть возобновляемые источники и атомная энергетика, достигли 39% мирового производства, что также является новым рекордом. Солнечная генерация выросла на 24%, это самый быстрорастущий источник электроэнергии 18 лет подряд; ветровая генерация выросла на 17%. Возобновляемые источники энергии покрыли 92% роста спроса.
Выбросы на пике
Каждый киловатт-час стал чище, чем когда-либо, но человечество стало использовать больше электричества, чем ранее. Значительного прошлогоднего роста ветровой и солнечной энергетики оказалось недостаточно, чтобы удовлетворить растущие потребности мира в электроэнергии, и этот пробел восполнили уголь и другие виды ископаемого топлива. Поэтому в прошлом году был установлен и противоположный рекорд: общие выбросы выросли на 1,3%, достигнув исторического максимума в 12 Гт.
Угольная генерация увеличилась на 1,1%, что соответствует среднему росту за последнее десятилетие. Но есть и хорошая с точки зрения достижения климатических целей новость: хотя процесс поэтапного отказа от использования угля, согласованный на Конференции ООН по изменению климата (COP26) в 2021 году, еще не начался, но мировой энергетический кризис не привел к значительному увеличению сжигания угля, как многие опасались. Выработка электроэнергии на газе в 2022 году незначительно (–0,2%) снизилась — из-за высоких мировых цен на этот энергоноситель, при этом мощность построенных за год газовых электростанций составила всего 31 ГВт, что является самым низким показателем за 18 лет. Но в 2022-м было зафиксировано и наименьшее количество закрытий угольных электростанций за семь лет, поскольку государства стремились сохранить резервные мощности на фоне энергокризиса.
Если бы вся электроэнергия, вырабатываемая ветром и солнцем, производилась из ископаемого топлива, то выбросы в 2022 году были бы на 20% выше. Рост только ветровой и солнечной генерации (+557 ТВт·ч) в прошлом году обеспечил 80% роста мирового спроса на электроэнергию (+694 ТВт·ч). Аналитики Ember предполагают, что в текущем году рост доли чистых источников энергии превысит рост спроса на электроэнергию. По их мнению, спрос на ископаемое топливо достиг пика и весь будущий рост спроса будет покрываться за счет возобновляемых источников энергии.
Согласно прогнозу Ember, в 2023 году произойдет небольшое падение производства электроэнергии с использованием ископаемого топлива (–47 ТВт·ч, –0,3%) с еще большим падением в последующие годы по мере дальнейшего роста доли ветровой и солнечной генерации. Другие исследовательские организации также считают, что пик может быть пройден в самое ближайшее время. Мнение о том, что выбросы в энергетическом секторе могут сократиться уже в 2023 году, разделяет Rystad Energy. МЭА в январе текущего года также прогнозировало, что в отношении выбросов при производстве электроэнергии мир «близок к переломному моменту», который может произойти на горизонте 2025 года. Если эти прогнозы верны, то человечество действительно окажется на пороге новой энергетической эры.
Для достижения климатических целей от солнца и ветра ожидают многого. Сценарий достижения «чистых» (нетто) нулевых выбросов МЭА (Net Zero Emissions by 2050 Scenario — NZE) показывает, что производство солнечной и ветровой энергии должно увеличиться к 2030 году более чем в три раза — до 41% мирового объема выработки электроэнергии. Аналогичная главная роль ветру и солнцу отводится в сводном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), опубликованном в апреле 2022 года: медиана всех сценариев, оцененных МГЭИК, показывает те же 41% к 2030 году, что фигурируют в сценарии NZE.
Однако, согласно последним краткосрочным прогнозам МЭА, развитие солнечной и ветровой энергетики идет все же более медленными темпами, чем предполагалось ранее, и доля этих видов генерации к 2027 году может вырасти лишь до 20% (согласно наиболее консервативной оценке). Так что консенсуса в вопросе о том, какой будет доля солнца и ветра на рынке электроэнергетики в ближайшие годы, пока нет, и это означает, что ставка только на эти два источника может быть неоправданной и другие источники чистой энергии ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов.
Подробности
Международное энергетическое агентство отслеживает три сценария развития мировой энергетики. В основном они различаются прогнозами в отношении политики различных государств. Сценарий STEPS очерчивает траекторию, соответствующую уже действующим в настоящее время экономическим параметрам, которые определяются официально принятыми политическими решениями. Сценарий APS основан на учете принятых разными странами обязательств и предполагает, что все желаемые цели, объявленные правительствами, будут выполнены вовремя и в полном объеме, включая долгосрочные цели достижения углеродной нейтральности и обеспечения доступа к энергии. Сценарий NZE, основанный на стремлении достичь «нетто-нулевого» уровня выбросов к 2050 году, определяет пути стабилизации роста средней глобальной температуры в пределах 1,5 °C, а также обеспечения к 2030 году всеобщего доступа к современным источникам энергии.
Разрыв между консервативным и оптимистичным сценариями существенен. В сценарии STEPS прогнозируется, что объем выбросов CO2 в атмосферу в результате потребления всех видов топливно-энергетических товаров до 2050 года будет медленно сокращаться — с прошлогоднего максимума в 37 Гт до 32 Гт. Согласно сценарию APS, после прохождения краткосрочного пика объема выбросов CO2 в атмосферу последует более быстрое снижение этого показателя до 12 Гт к середине века. Аналитики подчеркивают, что путь к выполнению «нулевого» сценария (NZE) не будет быстрым и легким. Даже при полном выполнении обязательств, принятых государствами на сегодняшний день, потребуется использование всех доступных технологий и вариантов сокращения выбросов и скоординированные усилия всех стран с учетом признания различия в этапах их экономического развития и стремления избежать волатильности на энергетических рынках.
Чистый застой
Несмотря на быстрый рост и предполагаемое лидирующее место в будущем глобальном энергобалансе, пока ни солнце, ни ветер не вносят основной вклад в экологически чистую энергокорзину, в которую также входят гидро- и атомная энергетика и другие виды генерации, способствующие увеличению доли низкоуглеродной электроэнергии, — водородная, геотермальная, морская и биоэнергетика, а также производство энергии с использованием технологии CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage — это технические процессы, позволяющие уловить до 90% выбросов СО2 при выработке из грязных источников). Крупнейшим источником чистой электроэнергии с долей 15% в 2022 году оставалась гидроэнергетика, а атомная занимала второе место с долей чуть более 9%.
При этом, если исключить солнечную и ветровую генерацию, приходится констатировать, что в прошлом году наблюдалось первое с 2011 года падение годовой выработки электроэнергии с использованием остальных низкоуглеродных источников. Небольшой рост доли гидро- и биоэнергетики в прошлом году компенсировал общее падение лишь частично. По мнению аналитиков Ember, маловероятно, что падение продолжится и в последующие годы, но очевидно, что рост замедляется: и в 2020-м, и в 2021 году чистая электроэнергия (за исключением ветра и солнца) прибавляла лишь половину по сравнению со среднегодовым ростом, наблюдавшимся с 2000 года.
Падение производства атомной энергии в 2022 году также стало антирекордом: на 4,7% (–129 ТВт·ч) по сравнению с предыдущим годом. В основном сокращение наблюдалось в Евросоюзе — из-за технических проблем и плановых ремонтов на АЭС во Франции, а также закрытия атомных станций в Германии и Бельгии. Производство атомной энергии также значительно сократилось в Японии (–9,5 ТВт·ч) из-за планового обслуживания АЭС.
При этом доля атомной и гидроэнергетики падала с начала XXI века, потому что темпы роста этих видов генерации были ниже темпов роста глобального спроса на электроэнергию. Доля атомной энергетики в мировом производстве электроэнергии упала с 17% в 2000-м до 9% в 2022 году, а доля гидроэнергетики — с 18% до 15% соответственно. В абсолютных значениях в 2022 году рост солнечной и ветровой энергетики в пять раз превышает средние показатели, добавляемые атомной, гидро- и биоэнергетикой (в среднем 105 ТВт⋅ч в год в 2000–2022 годах). При этом ядерные мощности снижались с 2019 по 2021 год, так как останавливалось больше энергоблоков, чем запускалось. Рост мощностей гидроэнергетики в последние годы также замедлился, с 2017 по 2021 год добавлялось в среднем 20 ГВт в год по сравнению с 33 ГВт за пять лет до этого (во многом это связано с замедлением роста в Китае, который строил около половины гидромощностей мира).
Во всех моделях дальнейшего развития энергетики ветер и солнце должны возглавить зеленый энергопереход. МГЭИК показывает, что эти источники смогут обеспечить более трети сокращения выбросов, необходимого в текущем десятилетии. Во многих регионах эти виды генерации привлекательны с экономической точки зрения, так как обеспечивают более низкую стоимость по сравнению с ископаемым топливом. Однако аналитики подчеркивают, что замедление развития гидро- и атомной энергетики может иметь негативные последствия для темпов перехода к чистой электроэнергии. Возможно, тенденция меняется: на 2023 год МЭА дает прогноз роста гидрогенерации в 5%, атомной — в 4%. Из-за длительных сроков строительства новые ГЭС и АЭС не будут влиять на рост показателей в ближайшие несколько лет, но затем смогут обеспечивать производство значительного количества чистой энергии.
Ожидается ли атомный ренессанс?
Сценарий заявленной странами политики (APS) МЭА рассматривает рост установленной мощности АЭС более чем на 43% с 2020 по 2050 год (до примерно 590 ГВт), при этом вклад атомной энергетики в мировое производство электроэнергии составит в середине века около 8,5%, что приведет к снижению глобальных выбросов углекислого газа примерно на 13%. Сценарий NZE предполагает увеличение мощностей атомной энергетики до 871 ГВт к 2050 году.
Как информирует система PRIS МАГАТЭ, в июле 2023 года в более чем 30 странах мира находятся 437 действующих ядерных энергетических реакторов общей мощностью около 390 ГВт (410 — в эксплуатации, работа 27 приостановлена). По данным Всемирной ядерной ассоциации (WNA), по состоянию на май 2023 года заказано или планируется к строительству порядка 100 энергетических реакторов, при этом отмечается, что большинство из них — в Азиатском регионе с его быстрорастущей экономикой и спросом на электроэнергию, но Россия также имеет большие планы по новым блокам. В настоящее время в 15 странах строится около 60 энергетических реакторов, до 2030 года включительно планируется ввод в эксплуатацию 55 из них, в том числе 23 в Китае, 8 в Индии, 6 в Южной Корее, 4 в Турции, 3 в России. WNA также подчеркивает, что многие страны с существующими ядерно-энергетическими программами либо планируют, либо строят новые энергетические реакторы, а около 30 стран рассматривают, планируют или начинают такие программы. Кроме того, значительные дополнительные мощности создаются за счет модернизации энергоблоков, а также продления срока их службы.
Америка. В США принятый закон о снижении инфляции содержит положения, которые помогут существенно увеличить долю атомной энергетики. Наиболее заметным из них является налоговая льгота в размере $15 за мегаватт-час, которая позволит повысить конкурентоспособность существующего парка АЭС по сравнению с другими производителями электроэнергии. Несколько компаний, занимающихся развитием технологий малых модульных реакторов (ММР), объявляют о продвижении в этой сфере, в частности в вопросах лицензирования и сертификации. Кроме того, Министерство энергетики США опубликовало крупное исследование, в котором говорится, что 80% оцениваемых площадок угольных электростанций в стране могут быть преобразованы в атомные электростанции. Этот переход может увеличить атомные мощности США до более чем 250 ГВт с нынешних 97 ГВт. Согласно этому исследованию, использование инфраструктуры угольных станций для сооружения АЭС может сэкономить 15–35% затрат на строительство.
Азия. В Японии произошел серьезный сдвиг: страна возвращается к атомной энергетике, не только за счет перезапуска существующих атомных станций (при рекордной поддержке со стороны японской общественности — впервые с 2011 года число поддерживающих возобновление работы АЭС в стране превысило 50% среди опрошенных), но и за счет рассмотрения возможности строительства новых станций. В Юго-Восточной Азии — на Филиппинах, в Индонезии и Вьетнаме — идет обсуждение вопросов развития атомной энергетики. Южная Корея объявила о планах построить еще четыре энергоблока к 2030 году и продлить срок службы десяти старых энергоблоков, увеличив свою долю на рынке атомной энергетики с 27% в 2021 году до 30% в 2030 году, а затем до 35% к 2036 году. Китай планирует увеличить мощности атомной энергетики с 50 ГВт в 2021 году до 70 ГВт в 2025 году (согласно объявленному в 2021 году 14-му пятилетнему плану).
Европа. В Польше принято решение правительства о строительстве первой в стране АЭС с шестью энергоблоками. Новая энергетическая стратегия Великобритании предполагает строительство до восьми новых энергоблоков, а также финансирование НИОКР по модульным реакторам. Во Франции озвучено решение начать работу над первым из шести запланированных новых блоков до 2027 года. Румыния объявила о планах строительства двух новых энергоблоков действующей АЭС «Чернаводэ», Словакия в 2022 году ввела в эксплуатацию третий энергоблок АЭС «Моховце», запуск четвертого запланирован на 2024 год, рассматривается возможность строительства новых энергоблоков в будущем. В Венгрии запланировано строительство двух энергоблоков АЭС «Пакш-2». Однако Европа сталкивается с проблемами финансирования атомной отрасли: финская «Олкилуото» была запущена в 2023 году — с отставанием от первоначального срока на 14 лет, ввод нового энергоблока АЭС «Фламанвиль» во Франции вновь отложен, в основном по экономическим причинам, при строительстве британской АЭС «Хинкли Пойнт С» расходы также резко возросли.
Россия. Что касается нашей страны, то, по сообщению ТАСС, глава Росатома Алексей Лихачев в ходе Невского международного экологического конгресса в мае текущего года рассказал журналистам о необходимости построить 17 блоков атомных станций до 2035 года и выходить в 2040-е годы на величину в 25% атомной генерации в энергобалансе страны (сейчас эта доля составляет около 20%).
У атомной энергетики стало больше сторонников
По сообщению World Nuclear News, новое исследование показало, что общественное мнение в вопросе использования атомной энергии меняется. Несколько неправительственных организаций провели онлайн-опрос 13 500 представителей общественности в восьми странах (Франция, Германия, Япония, Польша, Южная Корея, Швеция, Великобритания и США) в период с ноября 2022 года по январь 2023 года. Исследование выявило мощную поддержку атомной энергетики в каждой из этих стран, при этом Польша, Франция и Швеция продемонстрировали самый высокий уровень поддержки. Во всех восьми странах члены экологических групп также являются сторонниками атомной энергетики. В шести странах (кроме Германии и Японии) большинство сторонников каждой крупной политической партии также поддерживают атомную энергетику.
В Польше 84% респондентов высказались за использование энергии атома, при этом более 75% опрошенных считают, что это необходимо для достижения климатических целей. Население Франции и Швеции демонстрирует явный консенсус в отношении важности атомной энергетики: 69% респондентов в каждой стране согласны с ее использованием наряду с другими источниками. Более того, большинство опрошенных в обеих странах считают, что она должна быть основным источником энергии. В Германии — стране, которая недавно закрыла свои последние АЭС, — 51% респондентов проголосовали за использование атомной энергии. Самым сильным аргументом в пользу использования передовых атомных технологий в этих странах была названа энергетическая независимость.
Исследование показало, что неприятие атомных технологий исходит в основном от небольшого обособленного сегмента населения (15%), в целом старшего возраста и скептически относящегося к инновациям. Все другие группы, указанные в отчете, в подавляющем большинстве поддерживают атомную энергетику, даже если они сильно различаются по своим политическим взглядам, экономическому положению и взглядам на окружающую среду и изменение климата.
В отчете отмечается, что опрос подтвердил наличие больших пробелов в знаниях людей о преимуществах атомной энергетики, в частности о ее роли в снижении выбросов углекислого газа. Это означает, что популяризации знаний об атомных технологиях в мире должно уделяться более пристальное внимание.
Переходный этап: найти баланс
Международное энергетическое агентство в World Energy Outlook 2022 (WEO, Прогноз развития мировой энергетики) излагает принципы, которыми стоит руководствоваться в течение предстоящего периода, когда одновременно будет сокращаться потребление углеводородов и развиваться чистые источники. На этом переходном этапе обе системы (несмотря на то что их доля в энергобалансе меняется) должны надежно функционировать, чтобы предоставлять все необходимые потребителям энергетические услуги.
Производителям электроэнергии следует быть более гибкими, потребителям — способными приспосабливаться к меняющейся обстановке, а сетевая инфраструктура должна быть усилена и адаптирована к применению цифровых технологий. Для того чтобы позволить наиболее уязвимым слоям общества управлять первоначальными затратами при переходе на более чистые технологии и обеспечить широкие возможности использовать все преимущества, связанные с этим процессом, необходимы инклюзивные, социально ориентированные подходы.
Использование углеводородов в процессе энергоперехода сокращается, но некоторые элементы системы, в которой они продолжают использоваться, остаются критически важными для энергетической безопасности. Например, это касается генерации с использованием мощностей на природном газе для удовлетворения пиковых потребностей в электроэнергии, а также работы нефтеперерабатывающих заводов для заправки остающихся транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Преждевременный вывод из эксплуатации этих объектов инфраструктуры может иметь негативные последствия для населения и экономики.
Сегодня понятно, что уже к 2030 году мировая электроэнергетика может значительно измениться: электричество станет чище, будет меньше зависеть от «грязного» ископаемого топлива и больше использоваться для транспорта, отопления и кондиционирования. Аналитики сходятся во мнении, что 2020-е годы должны стать поворотным периодом на пути к чистой энергетике будущего, но одна из главных задач на этом пути — не принести в жертву благим целям декарбонизации надежность и устойчивость глобальной энергосистемы.
