Перспективы развития мировой энергетики до 2050 г.

К настоящему времени в мире накоплен значительный опыт исследования будущего мировой энергетики. Прогнозы и форсайтные исследования в этой сфере ведутся с 1970-х гг. с использованием как методов математического моделирования, так и качественных сценарных подходов [10, 11, 12, 13, 18, 20, 23].

Проблема исследования будущего мировой энергетики состоит в том, что необходимо учесть сложный комплекс факторов – тренды развития мировой экономики и мировой энергетики, технологические, ресурсные и экологические тренды, политических и социокультурные проблемы, а также взаимное влияние всех указанных факторов. Необходимо также сочетать количественный и качественный анализ. Особенно важно учесть взаимное влияние энергетики и экономики. Для решения этой задачи наиболее целесообразно применить сценарный подход. В нашем понимании сценарий - точка сборки взаимосвязанных демографических, экономических, технологических, политических, социокультурных, экологических и энергетических трендов.

Мировые тренды развития

В долгосрочной перспективе мировая система развивалась по гиперболическому закону

(см. примечание), или в режиме с обострением [4, 6, 14]. Этим законом описывается динамика численности населения, ВВП, потребления энергии и пр. С 1960 г. началось изменение режима роста мировой системы и выход из режима с обострением.

Примечание: 1 Гиперболический рост описывает динамику системы, при которой не только абсолютные, но и относительные темпы роста определенного параметра увеличиваются по мере роста самого показателя.

Гиперболический рост мировой системы не является однородным. Длительные периоды сравнительно устойчивого развития (фазы развития) разделены короткими периодами фазовых переходов, когда меняется режим роста и сама основа развития социума. При этом помимо успешного фазового перехода возможны сценарии фазовой стагнации и фазовой катастрофы.

Динамика мировой системы в 1800-1970 г. определялась очередной фазой долгосрочного гиперболического роста – индустриальной. В рамках индустриальной фазы наблюдались несколько волн роста, разделенных острыми кризисами, которые сопровождались сменой парадигмы развития. Это кризис начала 1930-х гг., кризис начала 1970-х гг. и кризис конца 2000-х гг. (аналогичная динамика наблюдалась и в 19 веке; по-видимому, она связана с длинными циклами экономической конъюнктуры Кондратьева – Шумпетера) [3, 8].

Кризис начала 1930-х гг. привел к тому, что резко усилилось государственное воздействие на экономику в США, Германии и СССР. Этот процесс совпал с ускоренной индустриализацией и резким ростом спроса на электрическую энергию для промышленности и нефтяное моторное топливо.

Кризис начала 1970-х гг. был вызван переходом США и Западной Европы к постиндустриальному развитию и окончанием «холодной войны». Резко активизировалось частное предпринимательство, произошла либерализация и монетизация мировой экономики, на смену кейнсианскому регулированию пришло монетаристское. Одновременно ускорилось развитие атомной энергетики, возрос спрос на газ как топливо для энергетики, обслуживающей в том числе мелкий и средний бизнес и жилищно-сервисную сферу.

Индустриальное развитие ограничено пределами экологической емкости Земли по параметрам потребления ресурсов и производства отходов. Его продолжение приводило выходу мировой системы к выходу за пределы роста.

Примечание: Количественные оценки пределов роста, данные Римским клубом, спорны. Принципиальное наличие экологических ограничений не вызывает сомнений, но они зависят от фазы развития и могут быть значительно отодвинуты технологическим прогрессом.

Кризис 1970-х гг. был разрешен переходом к постиндустриальной фазе развития тремя путями – глобализация, информатизация и либерализация [1,5]. Ключевые показатели мировой динамики после 1970 г. резко изменились. Темпы экономического роста снизились с 4-5% в год в 1945-1970 гг. до 3% в год в 1970-2010 гг. Темпы роста потребления энергии снизились с 5% в год до 2% и менее. Темпы роста населения начали упали с 2,0% до 1,3%. Но в 2000-е гг. произошло исчерпание потенциала глобализации, информатизации и либерализации. Кризис не был полностью преодолен, и это было вскрыто в ходе глобального финансово-экономического кризиса 2008-2009 гг.

Кризис конца 2000-х гг. был обусловлен кризисом «виртуальной экономики» и спекулятивного мирового рынка «бумажных» активов (включая нефтяной фъючерсный рынок), угрозой глобального потепления. Возникла необходимость очередной смены парадигмы развития. Это потребовало усиления роли государства, перехода основных углеводородных ресурсов под контроль национальных нефтегазовых компаний (вместо доминирования транснациональных компаний), развития принципов регионального самообеспечения и национальной энергетической безопасности, интенсификации энергосбережения и развития ВИЭ.

Каждый кризис вызывал изменение динамики мировой энергетики, которая сходила с устойчивой траектории экспоненциального роста, характерной для докризисного периода (1945-1970, 1980-2005 гг.). В ходе кризиса темпы роста мирового энергопотребления снижались и могли становиться отрицательными, а после кризиса формировалась новая устойчивая траектория экспоненциального роста.

В перспективе 2010-2050 гг. неизбежно произойдет выход из режима индустриального роста в развивающихся странах. Мировая индустриальная система может существовать только в рамках модели Центр – Полупериферия – Периферия [2]. По мере индустриализации развивающихся стран сохранение лидерства индустриального Центра становится невозможным. Если кризиыс 1930-х гг. и 1970-х гг. имели своей предпосылкой исчерпание доступного пространства для получения ресурсов индустриальными странами, а кризис 2000-х гг. – доступного пространства для размещения прозводства, то кризис 2030-х гг. будет обусловлен исчерпанием рынков сбыта. Это требует от Центра перехода на новую фазу развития. Кризис перехода к новой фазе развития ожидается после 2030 г.

Сценарии мирового развития

Кризис индустриальной фазы развития в может происходить в трех вариантах: инерционный сценарий (реализация фазовой катастрофы), стагнационный сценарий (реализация фазовой стагнации), инновационный (реализация фазового перехода).

Инерционный сценарий предполагает продолжение постиндустриальной фазы и острый кризис после 2030 г. из-за достижения пределов роста индустриальной фазы. Для энергетики инерционный сценарий предполагает расширение индустриальной энергетики в развивающихся странах при медленном развитии постиндустриальной энергетики в развитых странах. В результате неизбежен быстрый рост спроса на ископаемое топливо всех видов, рост противоречий на этой почве, ухудшение экологической ситуации.

Стагнационный сценарий предполагает управляемое развитие вблизи пределов роста индустриальной фазы через экологическую парадигму и создание информационного общества, что может быть устойчиво только при значительном замедлении темпов развития и завершится кризисом 2030 г. Темпы энергетического роста в развивающихся странах будут существенно ниже.

Инновационный сценарий предполагает преодоление пределов роста индустриальной фазы и переход к новой фазе к 2030 г. Ключевой чертой новой фазы развития должно стать комплексное развитие человека и связанных с ним технологий – биологических, информационных, социальных, когнитивных [7]. Инновационный сценарий предполагает формирование энергетики нового типа в развитых странах и в некоторых лидирующих развивающихся странах.

Технологические тренды

Анализ технологических трендов показывает, что мировая энергетика стоит на пороге энергетической революции [12], содержанием которой является переход от индустриальной энергетики к постиндустриальной. Индустриальная энергетика основана на сжигании ископаемого топлива, транспортируемого на большие расстояния, и на потреблении больших объемов энергии при сравнительно слабом управлении энергетическими потоками («силовая энергетика»). Постиндустриальная энергетика основана на энергии возобновляемых источников энергии (а также, возможно, атомной энергетике), децентрализации энергии, эффективном использовании сравнительно небольших потоков энергии («умная энергетика») [19, 21]. Основные направления энергетической революции - повсеместное распространение технологий энергосбережения, интеграция энергетики в техносферу, распространение ВИЭ, децентрализация энергетики, создание «умных сетей» и энергоинформационных систем, «энергоэффективный дом» и «энергоэффективный город».

Ресурсные и экологические ограничения

Экологический фактор в настоящее время является одним из ключевых в развитии энергетики. В рамках Киотского протокола и пост-Киотских соглашений, национального экологического законодательства создаются правовые и экономические механизмы, которые стимулируют процесс перехода к энергетике нового типа. В инерционном сценарии объемы потребления ресурсов и производства отходов будут быстро нарастать, что после 2030 г. приведет к 3 острому кризису. В стагнационном сценарии давление социума на окружающую среду будет снижаться за счет применения правовых механизмов снижения энерго- и ресурсоемкости развития. В инновационном сценарии потребление ресурсов и производство отходов может быть радикально снижено за счет комплекса новых технологий в энергетике.

Энергетические тренды

Тренды развития мировой энергетики определяются наложением двух процессов – быстрого роста индустриальной энергетики (и потребления ископаемого топлива) в развивающихся странах и постепенного перехода развитых стран к постиндустриальной энергетике. Лидером роста индустриальной энергетики, безусловно, является Китай. За 2000-2009 гг. потребление энергии в стране возросло в 2,15раза, в том числе угля – в 2,15 раза, нефти – в 1,8 раза, природного газа – в 3,3 раза, электроэнергии – в 2,75 раза. В развивающихся странах в целом за 2000-е гг. потребление энергии выросло на 66%, в то время как в развитых странах – только на 5%.

В нефтяной отрасли в 2000-е гг. главной тенденцией был быстрый рост спроса в развивающихся странах при спаде спроса в странах ОЭСР (с 2006 г.). В условиях истощения месторождений с благоприятными условиями добычи это стало предпосылкой быстрого роста цен на нефть. В газовой отрасли наблюдались, по существу, аналогичные процессы, а также быстрая интеграция мирового газового рынка. В угольной отрасли контраст между развитыми и развивающимися странами был еще более ярким. В 2000-2009 гг. 92,5% прироста мирового потребления угля пришлось на Китай.

Наиболее заметным признаком постиндустриального развития стал бум в сфере возобновляемой энергетики [16]. С 2000 по 2009 г. мировая мощность ветровых электростанций возросла с 18 до 160 ГВт, солнечных ФВ-станций - с 1,8 до 22,9 ГВт. К 2008-2009 гг. ВИЭ вышли на первое место в приросте мощностей в мире (40% в 2009 г.). Наряду с ВИЭ в электроэнергетике, настоящий бум пережили в 2000-е гг. мировые углеродные рынки. Их объем к 2009 г. достиг 120 млрд долл. в год, увеличившись за 10 лет в 10 раз [15]. Инвестиции в «умные сети» достигли к 2009 г. 21 млрд долл. в США и 69 млрд долл. в мире. Объем рынка энергосервисных услуг в США и ЕС достиг 4-5 млрд долл. В строительстве значимую долю стало составлять строительство по стандартам энергоэффективности (LEED в США, BREEAM в Европе) и экологической безопасности.

Инерционный (углеводородный) сценарий

Основной предпосылкой инерционного сценария является прохождение развивающимися странами материалоемкого этапа индустриализации. Фронтальный рост потребления энергоресурсов всех видов в большинстве развивающихся стран приведет к резкому росту напряженности топливно-энергетического баланса. Наиболее напряженное положение сложится в нефтяной отрасли, где растущий спрос столкнется с существенными ограничениями со стороны предложения. Усилится тенденция к концентрации добычи нефти на Ближнем Востоке. Продолжится освоение ряда месторождений со сложными условиями добычи (Арктика, глубоководный шельф, тяжелые нефти и пр.). Это приведет к росту предельных издержек и цен, а также к снижению уровня энергетической безопасности. «Геополитика нефти» по-прежнему будет играть чрезвычайно значимую роль. Схожие процессы будут происходить в мировой газовой промышленности. «Геополитика газа» станет для многих стран не менее важной, чем геополитика нефти. В угольной отрасли, как и в 2000-е гг., основная часть роста будет сосредоточена в Китае. Китай и Индия могут перейти к импорту угля. В атомной энергетике ожидается инерционный рост к 2050 г. в рамках существующей технологической основы (реакторы 2+ и 3 поколения на тепловых нейтронах). Потребности в уране будут расти, а урановый баланс станет напряженным.

Возобновляемая энергетика покажет максимальные темпы роста по сравнению с другими отраслями. Рост ВИЭ до 2015 г. будет происходить за счет ГЭС и береговых ВЭУ. В 2015-2030 гг. к лидерам роста добавятся биомасса и морские ВЭУ. Выработка солнечной энергии будет быстро увеличиваться, но ее доля будет мала. Возобновляемая энергетика к 2030 г. будет составлять 7% мирового потребления первичной энергии, а к 2050 г. – 10%. Этого будет недостаточно для энергетической революции.

Основные изменения в мировой энергетике будут геополитическими. Развивающиеся страны станут крупнейшими импортерами всех видов ТЭР, при этом их зависимость от импорта будет выше уровня развитых стран. Основные риски мировой энергетики будут связаны с тремя факторами:

1) нестабильность и вооруженные конфликты на Ближнем Востоке и в Центральной Азии;

2) угрозы морским путям транспортировки;

3) борьба между государствами за доступ к энергетическим ресурсам.

Стагнационный (возобновляемый) сценарий

Основной предпосылкой стагнационного сценария является трансферт существующих технологий в развивающиеся страны с целью снижения энергоемкости процесса индустриализации.

Потребление нефти продолжит свой рост, но оно будет существенно более медленным, чем в инерционном сценарии (на 10% к 2010 г. по сравнению с 30%). Структура мирового автопарка к 2050 г. претерпит существенные изменения. Главным трендом будет развитие всех существующих альтернатив нефтепродуктам и двигателю внутреннего сгорания. Пониженное потребление нефти приведет к меньшей концентрации добычи на Ближнем Востоке, повышенному уровню самодостаточности ряда регионов-импортеров, меньшей геополитической напряженности. Спад напряженности на нефтяном рынке станет долгосрочной предпосылкой снижения цен на нефть. В мировой газовой промышленности рост потребления также окажется существенно ниже, чем в инерционном сценарии. «Геополитика газа» будет играть гораздо меньшую роль, чем в инерционном сценарии.

Если в инерционном сценарии ожидался значительный рост угольной отрасли (к 2050 г. – более чем на 30%), то в стагнационном сценарии мировое потребление угля существенно упадет. В атомной энергетике в стагнационном сценарии ожидается устойчивый нисходящий тренд, отрасль сократится практически в 2 раза. Предпосылками для этого будут высокая стоимость и продолжительность строительства, стагнация технологического уровня, сохраняющиеся проблемы радиационной безопасности.

Возобновляемая энергетика будет расти существенно быстрее инерционного сценария. Доля ВИЭ к 2050 г. достигнет 21% мирового первичного потребления энергии. В возобновляемой энергетике в 2030 г. г. будет преобладать ветровая энергетика (72%), но к 2050 г. ее доля снизится до 60% за счет опережающего роста производства электроэнергии из биомассы и солнечной энергетики.

В результате основные изменения в мировой энергетике будут регулятивными Сложится сложная система регулирования мировой энергетики, включающая глобальные и локальные климатические соглашения, климатические налоговые и таможенные тарифы, технологические стандарты.

Инновационный (возобновляемо-атомный) сценарий

Основной предпосылкой инновационного сценария является переход к новой фазе развития в лидирующих странах, что окажет значительное индуктивное влияние и на процесс индустриализации развивающихся стран, делая его значительно менее энергоемким.

Потребление нефти до 2020 г. стагнирует, а затем начинает снижаться. К 2050 г. снижение достигает почти 30% от современного уровня. Структура производства автомобилей и мирового автопарка к 2050 г. претерпит радикальные изменения. Главным трендом будет развитие гибридов и электромобилей. Сворачивается добыча в районах с наиболее сложными условиями и наиболее высоким уровнем издержек, что приводит к снижению предельных издержек, а в сочетании со спадом спроса – к долгосрочному и глубокому падению цен. Ожидается концентрация добычи на Ближнем Востоке с его низкими издержками, но геополитическое значение нефтяной отрасли все равно снизится, а ее использование как инструмента политического давления станет невозможным.

Динамика газовой отрасли будет аналогична динамике нефтяной отрасли. Спад спроса приведет к формированию «рынка покупателя». «Геополитика газа» будет играть минимальную роль. Динамика угольной отрасли аналогична стагнационному сценарию – стагнация до 2030 г. и существенный спад к 2050 г. (до 47% к современному уровню).

В атомной энергетике в инновационном сценарии, напротив, ожидается прорыв. К 2030 г. атомная энергетика может возрасти вдвое, а к 2050 г. – вчетверо по сравнению с современным уровнем. Основой такого роста станет ускоренный переход на стандартные реакторы 3 и 4 поколения, а также на реакторы на быстрых нейтронах. Это позволит решить урановую проблему и проблему отработанного ядерного топлива.

Возобновляемая энергетика будет расти быстрее, чем в двух других сценариях. Она возрастет к 2030 г. по сравнению с уровнем 2010 г. в 9 раз, а к 2050 г. – в 26 раз (без учета биомассы и большой гидроэнергетики). Доля ВИЭ в производстве электроэнергии в мире возрастет с 2,6% в 2010 г. до 27,1% в 2030 г. и 48,8% в 2050 г. В структуре возобновляемой энергетики в 2030 г. будет преобладать ветровая энергетика (70%). К 2050 г. ее доля сократится до 47% за счет роста доли солнечной энергетики (35%). Ожидается радикальное удешевление солнечной энергетики.

В инновационном сценарии электроэнергетика растет максимальными темпами, что приближает мировую энергетику к состоянию «электрического мира». Доля электроэнергии в мировом конечном энергопотреблении в инновационном сценарии вырастет с 21,7% в 2010 г. до 28,6% в 2030 г. и 36,8% в 2050 г. К 2050 г. развивающиеся страны достигают современного стандарта энергопотребления (5000 кВт-ч на человека в год). Но снижение количественных различий сопровождается ростом качественных различий. После 2030 г. в лидирующих странах начнется формирование энергетических систем нового поколения, основанных на технологиях «умных сетей».

В результате основные изменения в мировой энергетике будут технологическими, а регулятивные и геополитические факторы отступят на задний план. Сложится энергетика нового типа – постиндустриальная. Фактически энергетический рынок станет рынком услуг, а затем и технологий, а не товаров.

Риски и возможности для России

Рассмотренные выше сценарии развития мировой энергетики создают для России как значительные риски, так и новые возможности. В инерционном сценарии набор рисков будет традиционным: угрозы конкурентной борьбы на мировых энергетических рынках, геополитическое соперничество за контроль над районами добычи и путями транспортировки энергоносителей, угрозы национальному суверенитету, терроризм и локальные конфликты, техногенные аварии, риски технологического отставания российской энергетики от мирового уровня, моральное и физическое старение оборудования. Эти риски находятся в поле государственной энергетической политики и в той или иной степени преодолеваются. Также реализуются заложенные в этом сценарии возможности наращивания экспорта энергоносителей, особенно в страны Азии.

Но стагнационный и инновационный сценарии содержат в себе принципиально новые вызовы, которые практически не учитываются в современной государственной энергетической политике. В стагнационном сценарии это вызов климатических изменений и климатической политики. Россия пока не принимает достаточных мер для перехода к неуглеродной энергетике, что делает ее позиции в системе мирового климатического регулирования весьма уязвимыми (системы квот на выбросы, штрафы за их превышение, снижение экспорта ископаемого топлива, возможные тарифные и нетарифные ограничения на поставки углеродоемкой продукции и пр.). С другой стороны, Россия не почти использует потенциал углеродных рынков, в частности проектов совместного осуществления в рамках Киотского протокола. В России весьма слабо развивается индустрия возобновляемых источников энергии, энергосервисных и энергосберегающих услуг, несмотря на их значительный рыночный потенциал.

Наконец, инновационный сценарий создает крайне серьезный риск глубокого технологического отставания. Развитие энергетики в России и государственная политика в этой области, включая Энергетическую стратегию России на период до 2030 г., выдержаны в духе индустриальной энергетики и ориентированы на наращивание добычи ископаемого топлива и энергетических мощностей. Недостаточное внимание уделяется ключевым направлениям в создании энергетики нового типа – «умным сетям», управлению энергопотреблением и энергоинформационным системам, технологическому энергосбережению, децентрализации энергоснабжения. Между тем инновационный потенциал России позволяет использовать возможности этого сценария для радикального повышения эффективности национальной экономики и энергетики.

Для преодоления вызовов будущего и реализации заложенных в нем возможностей необходима корректировка государственной энергетической политики с ориентацией на перспективу создания энергетики постиндустриального типа. Для этого необходимо, с одной стороны, ограничить отраслевой лоббизм со стороны отраслей индустриальной энергетики, а с другой – создать благоприятные условия для развития ее новых направлений.

Литература:

1. Белл Д. Грядущее постиндустриальное общество. М., 1999.

2. Валлерстайн И. Миросистемный анализ. М.: Издательский дом «Территория будущего», 2006.

3. Глазьев С.Ю. Теория долгосрочного технико-экономического развития. - М.:ВлаДар.

4. Капица С.П. Парадоксы роста: Законы развития человечества. М., 2010.

5. Кастельс М. Информационная эпоха: экономика, общество и культура. М., 2000.

6. Коротаев А. В., Малков А.С., Халтурина Д.А. Законы истории. Математическое моделирование развития Мир-Системы. Демография, экономика, культура. М., 2007.

7. Переслегин С.Б.. Новые карты будущего. М., 2009.

8. Шумпетер Й. Теория экономического развития (Исследование предпринимательской прибыли, капитала, кредита, процента и цикла конъюнктуры): пер. с англ. — М.: Прогресс, 1982.

9. BP Statistical Review of World Energy 2010.  London: British Petroleum, 2009.

10. Meadows D. H., Meadows D. L., Randers J., Behrens W. The Limits to Growth. NY, 1972.

11. Energy for 2050: Scenarios for a Sustainable Future. – IEA, 2003.

12. Energy Technology Perspectives. IEA 2006, 2008, 2010.

13. International Energy Outlook 2009. Energy Information Administration. Office of Integrated Analysis and Forecasting U.S. Department of Energy. Washington, DC, 2009.

14. Maddison A. The World Economy: Historical Statistics. OECD Development Centre, Paris, 2003.

15. Point Carbon. www.pointcarbon.com

16. Renewables Global Status Report 2009. RNE21, 2010.

17. Shell energy scenarios to 2050. - Shell International BV, 2008.

18. The global energy [r]evolution 2010. Greenpeace, 2010.

19. The Modern Grid Initiative: Modern Grid v2.0 Powering Our 21st-Century Economy. - United States Department of Energy, National Energy Technology Laboratory, 2007.

20. Vision 2050. The new agenda for business. - WBCSD, 2009.

21. Vision and Strategy for European Electricity Networks of the future. - European Commission, 2006.

23. World Energy Outlook 2009. – Paris: International Energy Agency, 2009.