Всего 15–20 лет назад экономическая эффективность инвестиций в энергетический сектор планеты была главным критерием бизнеса в энергетической отрасли, но сегодня ведущую роль в стратегическом планировании играют цели устойчивого развития, среди которых на первый план выходят вопросы декарбонизации. Общепризнана необходимость сокращения выбросов парниковых газов (особенно CO₂ – наиболее массового из них) как в секторе генерации энергии, так и в сфере потребления – транспорта, энергоемких производств, строительства и жилом секторе. 48 стран, на долю которых в совокупности приходятся 46 % глобальных выбросов парниковых газов, провозгласили достижение углеродной нейтральности своей экономики к 2050–2060 годам. Россия ратифицировала Парижское соглашение по климату и приняла на себя обязательство прийти к углеродной нейтральности своей экономики к 2060 году. О том, как это может происходить, по просьбе «Поиска» рассказывает исполнитель проекта (№21-79-30013), поддержанного РНФ и посвященного перспективам развития нашей энергетики в условиях изменения климата и декарбонизации мировой экономики, главный научный сотрудник ИНЭИ РАН Александр КЕЙКО:

- Задача проекта – найти оптимальные пути для трансформации энергетики России в условиях декарбонизации мировой экономики и ожидаемых климатических изменений до середины нашего века. Иначе ТЭК России рискует потерять свои позиции в формировании ВВП и бюджета страны. Плюс учащающиеся погодные аномалии меняют эффективность применяемых технологий генерации энергии.

Чтобы разумно решить эти задачи (приемлемо как для экономики, так и для населения), нужен надежный прогностический инструмент. Средствами системного технико-экономического моделирования мы конструируем модельно-информационный комплекс, который позволит исследовать различные стратегии развития российского ТЭК. Причем с учетом вариантов развития мировых рынков энергоносителей и энергетического оборудования, масштабов глобальной кооперации, условий обеспечения технологической независимости энергетики страны и, конечно, углеродного регулирования. Плюс под давлением бесконечных санкций.

– Какой фактор наиболее значим?

– Чтобы автомобиль ездил, каждая его деталь должна оказаться на своем месте. Один из ключевых вопросов выбора стратегии – обеспечение необходимых инвестиций. Здесь задача выходит в плоскость финансовых моделей, и для корректного построения энергетических технологий нам требуется математически точно описать процессы во многих других отраслях. Зарубежные оценки предсказывают нам упадок энергетической отрасли, обусловленный снижением спроса на продукцию ТЭК за пределами нашей страны. Но эти прогнозы очень грубо описывают Россию и ее ТЭК и уж точно не оптимизируют структуру технологий на территории РФ.

– То есть вы создадите уникальный инструмент?

– По сути, да, поскольку мы наш модельно-информационный комплекс SCANER, учитывающий взаимодействие российского ТЭК с сопредельными системами экономики и зарубежным окружением, намерены дополнить блоками, анализирующими меры технической и климатической политики именно для условий России. И на основе полученной картины данных подробно обосновать перспективные производственно-финансовые показатели. Все это поможет выбрать адекватные целям пути государственной технологической политики в этой сфере.

– Что сканирует ваш SCANER?

– SCANER – это аббревиатура: Super Complex for Active Navigation in Energy Research. Этот инструмент позволяет нам получить «срез», смоделировать развитие энергетики и ТЭК страны для заданного набора информации и управленческих решений. Используя максимально широкий круг технологических, экономических, экологических, социальных и иных факторов, формирующих потенциальные вызовы, угрозы, научиться находить выгоды при формировании сценариев технологической трансформации энергетики России.

– Для этого нужно собрать огромный массив данных!

– Не только собрать, но и корректно описать в энергетических терминах и моделях. Этот массив включает три основных агрегата исходных данных: ресурсы; технологии извлечения и преобразования энергоносителей; нагрузки потребителей. Кроме того, исходная информация содержит режимы работы энергосистем, рынки энергии и энергоносителей, реалистичные схемы распределения климатических изменений во времени и пространстве, институциональные ограничения и т. п.

– Да еще декарбонизация обязывает…

– Наиболее обстоятельные исследования путей технологической трансформации, выполненные за рубежом, анализируют так называемые кривые предельных затрат на декарбонизацию. В профессиональном просторечии такую кривую называют «лесенкой» – она выглядит как множество разновеликих ступенек, карабкающихся куда-то вверх. Каждый шаг лесенки «затраты – выбросы» соответствует определенной технологии. Мы построили такие лесенки для условий России (см. рис. 1). Существуют два принципиально разных подхода к их формированию. В первом оценивается, сколько начальных инвестиций потребуется для исключения заданного количества выбросов с учетом возможностей отраслей. Это как бы взгляд со стороны государства. Второй подход учитывает, какой окажется себестоимость мер декарбонизации (с учетом как инвестиций, так и приобретаемых преимуществ, включая углеродные платежи, возможно, с отрицательной стоимостью). Это – взгляд со стороны бизнеса.

Исследование кривых предельных затрат уже показало, что при современных ценах на энергоносители и стоимости технологий лидерами соревнования за декарбонизацию оказываются электромобили и автомобили на биодизеле. За ними следуют меры энергосбережения, чей потенциал в России все еще чрезвычайно велик. Следующие по эффективности сокращения выбросов парниковых газов – АЭС, ветряные, гидравлические и солнечные электростанции. Только потом идут экзотические геотермальные источники и пеллеты. А замыкают список атомное теплоснабжение, водородный автотранспорт, солнечное теплоснабжение и водородные технологии. 

– Безуглеродные технологии настолько важны?

– По оценкам, до 2025 года подавляющее большинство безуглеродных технологий имеет положительные значения полных затрат на предотвращение выбросов СО2. Конкуренция технологий в дальнейшей перспективе будет происходить уже в условиях принятого углеродного регулирования – углеродных налогов, биржевых квот, зеленых сертификатов и т. п. Определить оптимальные параметры таких мер регулирования – тоже наша забота.

К 2030–2035 годам ожидается значительное снижение капитальных затрат для многих из известных малоуглеродных технологий. Расходы на сокращение выбросов СО2 снизятся для всех технологий производства электроэнергии, особенно для ветряных и солнечных электростанций.

По традиции камнем преткновения останется теплоснабжение. Для значительной части потребителей радикальным способом снижения выбросов СО2 станет электрификация теплоснабжения. Для потребителей, которые сейчас отапливаются от угля, этот переход будет означать прирост тарифов на 33–35 %, для потребителей природного газа – на 20–25 %. Эти меры станут трудным политическим решением для органов государства, особенно за пределами мегаполисов.

– Можно ли представить, куда мы движемся?

– С учетом известных ограничений множество доступных технологий климат-ориентированной энергетики ограничено всего тремя крайними вариантами, различающимися доминирующим в них энергоносителем. Назову их соответственно: электрический мир, водородный мир и биоуглеродный мир (см. рис. 2). Каждый из вариантов является гипотетическим, поскольку полный перевод всей экономики на единственный энергоноситель нерационален. Так, например, в полностью электрическом мире проблематично эксплуатировать воздушные и морские суда, а в полностью водородном мире нерационально высокими окажутся затраты. В сценарии биоуглеродного мира огромным преимуществом является возможность сохранения существующей инфраструктуры жидких моторных топлив, включая заправочные сети и двигатели внутреннего сгорания, однако доступных на планете ресурсов недостаточно для полного перевода нефтяного транспорта на биотопливо. По этим причинам оптимальная структура технологий лежит во внутренней области многогранника. Цель же системных технологических исследований состоит в определении оптимального пути перехода к этому состоянию из известного современного.

– Какова роль климата здесь?

– Климатические изменения имеют разнонаправленное влияние на энергетику, и к ним надо приспосабливаться. Например, с потеплением не так эффективно работают тепловые электростанции, учащаются экстремальные погодные явления, на случай которых надо иметь достаточные резервы. С другой стороны, меняется спрос на энергию. Скажем, кондиционирование требует больше энергии, а отопление – меньше.

Особенность наблюдаемых климатических изменений состоит как раз в их значительной пространственной и сезонной неравномерности. Теплеют в основном холодные регионы. Если к 2070 году мир потеплеет в среднем на 1,5 °С относительно 2010 года, то для России, занимающей побережье северных морей, средний рост температуры может составить 2–3 °С. Надо готовить наш ТЭК и к таким переменам.

Похожая ситуация с атмосферными осадками. Их количество возрастает в регионах с достаточным увлажнением, тогда как засушливые регионы становятся еще суше. Изменяется водность водохранилищ, питающих гидроэлектростанции. Мы ожидаем увеличения количества осадков почти на всей территории страны, за исключением самых южных районов с развитым сельским хозяйством.

При оценке долгосрочных изменений мы уже рассчитали, как трансформируется потенциал возобновляемой энергетики в России. Ясны нам рост и падение прикладных климатических характеристик, определяющих потенциал ВИЭ: объемы речного стока, ветропотенциала, биопродуктивности лесов. При этом мы не знаем, насколько эффективными окажутся меры по декарбонизации, предпринимаемые в других странах, как и то, в какой мере декарбонизация затормозит глобальные климатические изменения. Поэтому рассчитывали несколько сценариев развития ситуации. Какой из них реализуется в будущем, мы узнаем заранее по некоторым индикаторам. В зависимости от сценария потребуется разный объем инвестиций в энергетику – для резервирования негарантированных генерирующих мощностей. Объем инвестиций должен будет вырасти в сопоставимых ценах к 2050 году от 9 до 34 %.

– Получается, чтобы заглянуть в будущее отечественной энергетики, вам надо разбираться не только с климатом, но и с экономикой, причем не только с российской?

– Увы, это так. Для исследования долгосрочного развития энергетики особенно важно и интересно оценить будущую потребность в энергии. Здесь мы встречаем множество разнонаправленных тенденций. Почти в каждой отрасли есть пока незаметные направления, которые за ближайшие полвека могут произвести революцию в энергопотреблении. К таким направлениям относятся, в частности, технологии 3D-печати в строительстве, способные преобразить рынок строительных материалов, клеточное животноводство и вертикальное земледелие, которые могут радикально изменить современную структуру землепользования, и еще десяток таких же «темных лошадок».

Плюс сегодня мы видим межстрановую миграцию промышленных производств и переезд населения в мегаполисы. К ним со временем добавятся вынужденная климатическими изменениями широтная миграция, а также миграция углерод-интенсивных производств в страны с более мягким режимом углеродного регулирования. Ускоренная цифровизация разовьет дистанционную занятость, способную в перспективе охватить до четверти населения. Это снизит потребность в общественном транспорте. Поэтому помимо генерации и распределения энергии наиболее заметных перемен мы ждем в сферах производства продуктов питания, стройматериалов, рециклинге отходов и организации транспорта.

У России пока на фоне разнообразных инициатив в области малоуглеродной экономики и энергетики внятного плана технологической трансформации ТЭК нет. Так что впереди много работы. Надеюсь, наши исследования помогут изменить ситуацию к лучшему.  

Источник: еженедельная газета научного сообщества «Поиск».
Подготовил Андрей Субботин.