В предыдущей статье мы обсудили современное состояние мировой энергетики: какие источники первичной энергии существуют, каким образом, где и в каком количестве они используются. Выяснилось, что более 80% первичной энергии мы сегодня получаем из ископаемого топлива (то есть угля, нефти и природного газа), и более 85% — из невозобновляемых источников (то же, плюс атомная энергетика). На возобновляемые источники приходится менее 15% первичной энергии. При этом биоэнергетика, составляющая две трети всех возобновляемых источников и 10% общего потребления первичной энергии, по большей части присуща неиндустриальным обществам. Таким образом, современные технологии возобновляемой энергетики дают пока что не более 5% первичной энергии.
Понятие первичной энергии является ключевым для обсуждаемой темы; подробное описание этой концепции было приведено в предыдущей статье. Определение используемых здесь единиц измерения первичной энергии — миллионы тонн нефтяного эквивалента — можно найти там же.
Посмотрим теперь, какие существуют прогнозы в отношении мировой энергетики. Международное энергетическое агентство (МЭА), помимо ранее нами изученных данных по текущему состоянию мировой энергетики, готовит также и прогноз до 2040 года.
Модель, используемая МЭА для прогноза, учитывает политики различных стран в области энергетики и их ожидаемые изменения в будущем. Прогноз МЭА содержит всего три сценария, отличающихся друг от друга предполагаемой энергетической политикой. Так, в основном варианте прогноза предполагается, что политика всех стран будет со временем становиться всё более благоприятной для возобновляемых источников и менее благоприятной для ископаемого топлива. Это будет происходить как по причине увеличения прямого и косвенного субсидирования возобновляемой энергетики, так и по причине расширения мер по ограничению выбросов парниковых газов, в том числе углекислого газа.
Второй вариант прогноза подразумевает сохранение текущего состояния энергетической политики до 2040 года; соответственно, в этом варианте доля ископаемого топлива в потреблении энергии выше, а доля возобновляемых источников ниже. В третьем варианте предполагается реализация энергетической политики, при которой средняя мировая температура будет превышать доиндустриальный уровень не более чем на 2 градуса Цельсия. Такой максимально допустимый предел роста температуры в последние годы заявлялся как разумная цель для мировой климатической политики; подразумевается, что он позволит избежать наиболее разрушительных последствий глобального потепления.
В принципе, эти три варианта покрывают большую часть диапазона различных существующих прогнозов мировой энергетики, от умеренно консервативных до разумно оптимистических. Поэтому их изучение позволит составить достаточно адекватную картину возможных перспектив, которые просматриваются сегодня в этой области.
Предпосылки прогноза МЭА до 2040 года
Прогноз мировой энергетики необходимо помещать в контекст: какие предпосылки в части мировой экономики, демографии, технологий и политик в области энергетики использовались при его составлении. Из их перечисления будет также понятно, какие факторы влияют на развитие энергетики.
Предполагается, что мировой ВВП будет расти со средним темпом 3,5% в год, то есть до 2040 года он должен вырасти примерно в два с половиной раза. Две трети этого роста произойдёт за счёт сферы услуг. Население Земли с нынешних 7,3 миллиардов к 2040 году должно вырасти до 9 миллиардов человек, в основном за счёт Африки, Индии, Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока.
Технологии возобновляемых источников энергии будут дешеветь. Так, для солнечных батарей ожидается снижение стоимости единицы энергии на 30—50% к 2040 году, а для ветрогенераторов — на 10—20%, с учётом постепенного сокращения количества доступных и продуктивных площадей для их размещения. Технологии улавливания и хранения углерода также подешевеют на 30—50%. Стоимость батарей для электромобилей упадёт на 10—50%. Вырастет и энергоэффективность; например, за счёт применения светодиодных ламп стоимость освещения упадёт примерно на 50%.
Себестоимость добычи нефти и газа в целом к 2040 году вырастет, так как эффект роста стоимости по причине истощения запасов перекроет эффект снижения стоимости за счёт применения новых технологий.
Прогноз по основному сценарию МЭА
Рассмотрим сначала основной вариант прогноза МЭА, а затем сравним его с другими двумя вариантами. На рисунке 1 приведены для сравнения две схемы распределения мирового потребления энергии — фактическое в 2013 году и прогнозное в 2040 году, по основному сценарию прогноза IEA. Какие основные изменения ждут нас в ближайшие десятилетия по этому прогнозу?
Рисунок 1а. Схема мирового потребления энергии по источникам в 2013 году. Все значения в млн тнэ.
Рисунок 1б. Схема мирового потребления энергии по источникам в 2040 году по основному сценарию прогноза МЭА. Все значения в млн тнэ.
Во-первых, существенно вырастет совокупный объём потребления первичной энергии — с 13,6 до 17,9 млрд тнэ в год, или на 32% (около 1% ежегодно). Интересно сравнить это увеличение с предполагаемым ростом мирового ВВП за тот же период — в 2,5 раза, то есть на 150%. Отчасти это объясняется тем, что две трети роста ВВП ожидается за счёт сферы услуг, где удельное потребление энергии ниже, чем в других сферах. Но, тем не менее, эффективность использования первичной энергии для выполнения такого прогноза, очевидно, должна так или иначе значительно вырасти.
Во-вторых, доля ископаемого топлива должна несколько уменьшиться, с 81% до 75%. При этом абсолютный объём потребления топлива увеличивается как в целом (на 21%), так и по каждому отдельному виду, а потребление природного газа увеличивается почти в полтора раза. Потребление нефти увеличивается в основном за счёт сферы транспорта. При этом в качестве альтернативных нефти источников энергии для транспорта развиваются в основном тот же природный газ и биотопливо. Доля электроэнергии в транспорте хоть и растёт, но остаётся к 2040 году малозначительной.
В-третьих, выработка электроэнергии увеличивается на 69%. Доля природного газа в тепло- и электрогенерации остаётся примерно такой же, доля нефти и угля сокращается. Вдвое вырастает в абсолютных показателях атомная энергетика. Наконец, доля возобновляемой энергетики в генерации увеличивается с 12% до 24%. Отметим также, что в целом рост доли возобновляемых источников в потребляемой первичной энергии менее впечатляющий — с 14% до 19%. Рост использования возобновляемых источников энергии происходит в основном за счёт тепло- и электрогенерации. Сокращение использования биоэнергетики в секции «Здания» связано, видимо, с прогнозируемым уменьшением использования примитивных источников энергии — дров и пр.
В-четвертых, увеличение использования возобновляемых источников происходит по большей части за счёт прочих (кроме гидроэнергетики и биоэнергетики) возобновляемых источников, то есть в основном солнечной и ветроэнергетики. Прогнозируется многократный рост доли прочих возобновляемых в потребляемой первичной энергии по прочим возобновляемым — с 1% до 5%. В отчёте Международного энергетического агентства прогноз представлен по годам с пятилетними интервалами; по этим данным среднегодовой прирост использования прочих возобновляемых источников составляет около 10% до 2020 года, но затем снижается каждую пятилетку до 2040 года — 7%, 6%, 5% и 4%.
Прогноз до 2040 года по регионам и странам
Интересно также посмотреть на прогноз потребления первичной энергии в разрезе регионов мира. На рисунке 2 показано сравнение потребления в 2013 и 2040 годах по некоторым регионам и группам стран. Группа ОЭСР включает в себя страны-члены Организации экономического сотрудничества и развития — это США, Канада, большинство стран Евросоюза, Австралия, Новая Зеландия, Япония, Турция, Израиль, Мексика и Чили. В регион «Восточная Европа и Средняя Азия» входит большинство стран бывшего СССР и бывшей Югославии. В регионы «Ближний Восток» и «Латинская Америка» входят те страны, которые обычно к ним относят, за исключением стран-членов ОЭСР.
Рисунок 2. Потребление первичной энергии по регионам/странам в 2013 и 2040 годах по основному варианту прогноза МЭА. Все значения в млн тнэ.
Как видно из диаграммы на рисунке 2, весь рост потребления первичной энергии до 2040 года должен произойти вне ОЭСР. Самый значительный рост, не только в абсолютных величинах, но и в относительных — в два с половиной раза — ожидается в Индии, которая к тому моменту обгонит Китай по численности населения. В целом рост потребления энергии ожидает практически все регионы и страны за пределами ОЭСР. Напротив, в США потребление энергии останется примерно на том же уровне, а по странам же Евросоюза прогнозируется даже значительное — на 15% — сокращение потребления первичной энергии.
Несколько иная картина предстанет, если построить аналогичный график по регионам и странам, но не по абсолютному использованию энергии, а по удельному потреблению энергии на душу населения (см. рисунок 3).
Рисунок 3. Удельное потребление энергии на душу населения по регионам/странам в 2013 и 2040 годах по основному варианту прогноза МЭА. Все значения в тнэ/чел.
Отметим существенное сокращение потребления энергии на душу населения в странах ОЭСР. Рост потребления вне ОЭСР оказывается совсем не таким значительным, как казалось на предыдущей диаграмме. Это понятно, так как рост населения ожидается в основном также по странам — не членам ОЭСР. Индии в этом прогнозе удаётся нарастить удельное потребление энергии вдвое, что облегчается крайне низким текущим уровнем. А самая грустная картина получается по Африке — на этом континенте удельное потребление энергии даже немного сокращается к 2040 году, что не удивительно, если учесть прогнозируемый почти двукратный рост численности населения. В результате Африка становится безусловным аутсайдером по количеству доступной населению первичной энергии.
Альтернативные варианты прогноза МЭА
Вернёмся теперь к началу и посмотрим, какое абсолютное потребление первичной энергии в разрезе источников прогнозируется по альтернативным сценариям МЭА. Вариант «текущий» предполагает сохранение энергетической политики разных стран в текущем состоянии и является в определённым смысле консервативным. Вариант «2 °C» предполагает широкомасштабный пересмотр энергетической политики с целью достижения обозначенных климатических целей и поэтому является достаточно радикальным.
Рисунок 4. Потребление первичной энергии по источникам в 1990, 2013 и 2040 годах в трёх вариантах прогноза Международного энергетического агентства. Все значения в млн тнэ.
На рисунке 4 для сравнения приведено ожидаемое состояние мировой энергетики в 2040 году по всем трём вариантам прогноза Международного энергетического агентства. Видно, что в варианте текущей политики общее потребление первичной энергии выше, чем в основном варианте; при этом потребление энергии из возобновляемых источников ниже. Тем не менее, прочие возобновляемые источники (кроме гидроэнергетики и биоэнергетики) все равно кратно вырастают по сравнению с 2013 годом.
Напротив, в варианте 2 °C общее потребление первичной энергии довольно близко к текущему уровню, доля возобновляемых источников энергии достигает 29%, а доля ископаемого топлива падает до 60%. Потребление угля и нефти в этом варианте значительно сокращается даже и в абсолютных величинах.
Также на рисунке 4 показано потребление первичной энергии по источникам в 1990 году. Можно отметить, что рост потребления с 1990 по 2013 год составил более 55% за 23 года; максимальный же из трёх вариантов прогноза на 2040 год даёт только 45% роста потребления по сравнению с 2013 годом, то есть за 27 лет.
Таким образом, все три варианта прогноза Международного энергетического агентства до 2040 года сходятся в следующих основных положениях:
- мировое потребление первичной энергии будет расти, но не так быстро, как раньше;
- многократно вырастет использование энергии из новых возобновляемых источников, таких как солнечная и ветроэнергетика;
- атомная энергетика вырастет примерно вдвое;
- доля ископаемого топлива заметно уменьшится, но оно, тем не менее, останется ключевым источником первичной энергии;
- среди видов ископаемого топлива существенно вырастет доля природного газа, а доля угля и нефти, скорее всего, сократится.
Этими выводами и завершается краткий обзор прогноза мировой энергетики.
Дмитрий Юлмухаметов