Сценарии энергетического перехода: зеленый, красный, серый

Мировое сообщество упрямо двигается к новому энергетическому переходу — от ископаемых источников к низкоуглеродным и возобновляемым альтернативам. Во многих странах принимают национальные стратегии, направленные на снижение углеродных выбросов, внедрение ВИЭ и достижение климатической нейтральности к 2050 году.

Насколько успешно на практике реализуются эти планы, от которых зависит будущее в том числе производителей нефти, газа, угля? Об этом наш разговор с учеными Института экономики НАН Беларуси — заведующим сектором эколого-экономических исследований кандидатом экономических наук, доцентом Надеждой Батовой и научным сотрудником сектора эколого-экономических исследований магистром экономических наук Дарьей Самцовой.

Светлана Сабило:

— Какие глобальные тенденции наблюдаются в мире в связи с энергетическим переходом?

Надежда Батова:

— Прежде всего ведущие мировые экономики активно сокращают зависимость от угольной генерации и других видов топлива, получаемого из ископаемого сырья, заменяя их на возобновляемые источники энергии (ВИЭ). В контексте адаптации к изменению климата более 110 стран, включая ряд европейских, а также Великобританию, Японию, Республику Корея, взяли на себя обязательства достичь углеродной нейтральности к 2050 году. Китай заявил, что намерен осуществить переход к 2060-му. Каждое государство вырабатывает собственные программы, планы действий и мероприятий, учитывающие национальные особенности. 

Одна из наиболее значимых тенденций — рост солнечной и ветровой энергетики. Это направление стало одним из ведущих в глобальной трансформации энергетической системы благодаря высокой доступности, постоянному снижению затрат и быстрому технологическому прогрессу. 

Дарья Самцова:

— Важный фактор, способствующий росту ВИЭ, — снижение стоимости технологий. По данным Международного агентства по возобновляемой энергии (IRENA), с 2010 года стоимость установки солнечных панелей упала более чем на 80%, ветряных турбин — на 55%. Это делает ВИЭ доступными даже для стран с ограниченными экономическими ресурсами.

Непостоянный характер генерации солнечной и ветровой энергии требует эффективных технологий ее накопления и управления. Инновации в этой области становятся ключевыми элементами ускоренного перехода на ВИЭ. Развитие аккумуляторных систем, таких как литий-ионные батареи, и использование распределенной генерации существенно повышают устойчивость энергосистемы.

С.С.: — Какие государства стали лидерами и достигли впечатляющих результатов в энергетическом переходе?

Д.С.: — Коста-Рика уже почти 10 лет 98% потребляемой электроэнергии производит из возобновляемых источников. В 2018 году страна установила мировой рекорд, обеспечив энергоснабжение исключительно за счет ВИЭ в течение 300 дней. Основу системы составляют гидроэнергетика, ветровая и солнечная энергия, а также биомасса.

В Исландии около 100% производства электроэнергии и отопление 90% жилых домов обеспечиваются гидро- и геотермальной энергетикой, что обусловлено уникальными природными условиями.

Уругвай — мировой лидер по темпам роста ветровой энергии. Благодаря реформам и инвестициям в ВИЭ доля возобновляемых источников в энергобалансе страны достигла 91% к 2022 году. За пять лет ветровая энергетика выросла с 1% до 34% от общего объема вырабатываемой электроэнергии.

В Марокко, в пустыне Сахара, расположен крупнейший в мире солнечный энергетический комплекс Нур-Уарзазат мощностью 580 МВт, который производит достаточно электроэнергии для снабжения города, превышающего по размеру Марракеш, с населением около 1 миллиона человек.

Тем не менее для дальнейшего масштабирования и интеграции ВИЭ в мировой энергобаланс требуется решить технологические и инфраструктурные вызовы, что делает их развитие приоритетной задачей глобальной энергетической политики.

Речь идет о том, что энергетическая трансформация характеризуется переходом от централизованных углеродоемких моделей к более устойчивым, децентрализованным и экологически чистым системам, когда энергия производится на месте потребления.

С.С.: — В развитие каких технологий сейчас вкладываются инвестиции для энергетического перехода?

Н.Б.: — Технологии улавливания, использования и хранения углерода (CCUS — Carbon Capture, Utilization and Storage) занимают ключевое место в достижении углеродной нейтральности. Они позволяют не только сокращать выбросы углекислого газа, но и компенсировать уже произведенные. Бурно развиваются технологии интернета вещей (IoT), искусственного интеллекта и смарт-устройств, которые играют ключевую роль в оптимизации производства, распределения и потребления энергии. Многие страны активно адаптируют свои энергетические системы к цифровой эпохе, разрабатывая стратегии и программы цифровой трансформации.

В мире наблюдается уверенная тенденция к увеличению доли электромобилей в автопарке — этому способствуют развитие зарядной инфраструктуры, государственная поддержка и инициативы автопроизводителей.

То есть сегменты рынка, на которые ранее приходилась значительная часть выбросов углерода, постепенно переходят на электропривод благодаря внедрению стандартов и увеличению доступности технологий.

С.С.: — Как складывается ситуация в сфере использования водорода в качестве альтернативного топлива?

Н.Б.: — Водород выступает одним из ключевых компонентов энергетического перехода, занимая центральное место в глобальной стратегии декарбонизации. При этом его роль возрастает в секторах, где переход на низкоуглеродные технологии затруднен, включая тяжелую промышленность, авиацию, судоходство и грузовой транспорт. Основной сдерживающий фактор развития — высокая стоимость производства зеленого водорода, получаемого с использованием электролиза на базе ВИЭ.

Многие страны активно развивают водородные технологии в рамках национальных программ, и это уже даже становится частью геополитической конкуренции.

Китай, например, демонстрирует существенный прогресс в развитии производственных мощностей электролизных установок. По данным на конец 2022 года, накопленная на них мощность составила 220 МВт, кроме того, на этапе строительства находились проекты общей мощностью 750 МВт.

Индия ратифицировала Национальную программу «Зеленый водород», нацеленную на производство 5 миллионов тонн водорода к 2030 году и закрепление за страной статуса лидера в этой сфере.

Инвестиции в технологии производства, хранения и транспортировки водорода, а также разработка стандартов и стратегий на уровне стран создают условия для его интеграции в мировой энергобаланс. В перспективе водород может стать основой для устойчивого экологически чистого будущего.

С.С.: — Какие выводы вы сделали в результате исследований национальных стратегий энергетического перехода отдельных стран?

Д.С.: — Государства с высоким уровнем экономического развития (ЕС, США, Канада) могут позволить себе масштабные долгосрочные инвестиции в ВИЭ, внедрение умных сетей и декарбонизацию, в то время как развивающиеся страны (ЮАР, Индия) сталкиваются с нехваткой финансирования и зависимостью от угля.

Политическая стабильность и государственное регулирование играют ключевую роль в достижении энергетических целей, а климатические особенности (солнечный потенциал в Африке, гидроресурсы в Канаде и Норвегии) — на выбор направлений энергетического перехода.

С.С.: — Есть хоть какой-то шанс остаться на углеродном топливе? Какой прогноз дают зарубежные эксперты?

Н.Б.: — Эксперты BloombergNEF в рамках ежегодного отчета сформировали три сценария с долгосрочными мерами развития мировой энергетики, каждый из которых ведет к полной декарбонизации к 2050 году.

Сценарий № 1 (зеленый) представляет собой наиболее экологически благоприятное решение, но сталкивается с проблемой стабильности поставок энергии. Его реализация требует наращивания технологий накопления и гибкости энергосетей. Больше половины электрической генерации в этом варианте развития событий принадлежит ветроэнергетике, еще 32% — солнечной. Турбины, работающие на водородном топливе, появятся к концу 2020-х, а к 2050-му их мощность достигнет 5,5 ТВт.

Согласно зеленому сценарию электромобили будут доминировать. Аммиак, получаемый из водорода, станет основным топливом после 2030 года, а самолеты, работающие на водородном топливе, начнут совершать полеты на короткие и средние расстояния. К 2050 году на экологически чистое авиационное топливо придется 39% спроса по сравнению с традиционным.

Тепловая энергия, выработанная на основе водорода, составит около 43% объемов всей произведенной в промышленности.

Д.С.: — Сценарий № 2 (красный) предполагает стабильное производство энергии, но столкнется с вызовами массового строительства новых АЭС и необходимостью решения проблем радиоактивных отходов. Для его реализации критически важны законодательная поддержка и масштабные инвестиции в атомную инфраструктуру. По данным отчета, 56% общей электрогенерации будут вырабатывать ядерные установки. В рамках этого сценария к 2050 году ядерные мощности достигнут 7 080 ГВт, что в 19 раз выше текущего уровня. В качестве вспомогательных источников энергии выступят солнечная — 12% и ветроэнергетика — 27%. По аналогии с зеленым сценарием водородный аммиак станет доминирующим решением в сфере судоходства. Самолеты, работающие на водороде, будут использоваться для полетов на короткие и средние расстояния.

Сценарий № 3 (серый) предлагает компромиссный подход. Газовая и угольная генерации сохранятся, но при этом будет введено обязательное углеродное регулирование в виде технологий улавливания и хранения CO2. Однако это наиболее затратный и технологически сложный путь. Основная роль в сером сценарии у ветроэнергетики — 40% общего числа электрогенерации к 2050 году.

Н.Б.: — По оценкам экспертов BloombergNEF, для достижения любого сценария придется увеличить ежегодные инвестиции в энергетический сектор как минимум вдвое. Важность перехода на низкоуглеродную энергетику обусловлена тем, что к 2050 году прогнозируется рост доли электричества в конечном потреблении энергии до 49% с нынешних 19%. Наиболее вероятной стратегией становится комбинация отдельных ключевых элементов всех сценариев: активное развитие ВИЭ, расширение атомной генерации в качестве базовой нагрузки, а также применение CCUS для снижения выбросов от ископаемого топлива в тех секторах, где декарбонизация менее эффективна.

С.С.: — Мировой энергетический переход влияет на развитие и тех стран, где солнечные дни в дефиците, нет стремительных рек, глубоких морей, сильных ветров, да и ископаемых углеродов не так много, как хотелось бы. Что делать в этой ситуации, например, Беларуси?

Н.Б.: — Энергетический переход применительно к нашей стране — это одновременно и вызов, и возможность укрепления энергетической безопасности, стимулирования экономического роста и улучшения экологической ситуации. Для достижения этих целей необходимо активное взаимодействие государства, бизнеса и международного сообщества, а также последовательная реализация комплекса мер — увеличение доли ВИЭ в энергетическом балансе страны до 8—9%.

Учитывая высокую энергоемкость промышленного сектора Беларуси, следует продолжить реализацию комплекса мероприятий по энергосбережению, включая модернизацию энергетического оборудования, повышение энергоэффективности технологических процессов и внедрение технологий утилизации вторичных энергетических ресурсов. Снижение издержек и увеличение производительности станут основой для укрепления конкурентоспособности отечественной промышленности в условиях международных обязательств по снижению углеродных выбросов.

Нам необходимо сохранять баланс между экономическими и экологическими целями и учитывать социальные аспекты, обеспечивая справедливость и поддержку уязвимых групп.

Энергетический переход требует координации на межгосударственном уровне. Участие в программах БРИКС, ШОС и других объединений, проведение совместных разработок и исследований с дружественными странами, прежде всего Россией и КНР, поможет в привлечении технологий, ресурсов и опыта, усилит потенциал трансформации энергосистем.

ФОТО Елизавета Лукашун, Игорь Рубан