«Дорожная карта будущего»
Следующая остановка в совместном проекте «РБК Трендов» и ИСИЭЗ НИУ ВШЭ — энергетика
В прошлом выпуске журнала мы начали публикацию «Дорожной карты будущего» — спецпроекта «РБК Трендов» и ученых Института статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ. Так, в №03–05 мы уже рассмотрели будущее медицины и здравоохранения, каким оно видится группе исследователей под руководством известного российского прогнозиста Александра Чулока. В текущем номере на таймлайне до 2050 года изучим новое направление — будущее энергетической отрасли.
Именно от энергетики зависят многие сферы экономики, в том числе развитие цифрового сектора, которому посвящен этот номер журнала. Генерация информации и ее обработка, хранение огромных массивов данных и мгновенная передача их на любые расстояния — все эти задачи уже сегодня требуют от науки и бизнеса освоения новых источников энергии и внедрения в производство прорывных технологий.
Лилиана Проскурякова: «Крупные инвестиции в энергетику обещают появление прорывных технологий»
Глобальные климатические изменения оказывают воздействие на человеческий потенциал, экономику и экосистемы всех стран мира, включая Россию. Значительный вклад в изменение климата вносит сжигание ископаемых энергоресурсов, что приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере и вызывает парниковый эффект. Парижское соглашение направлено на ограничение выбросов парниковых газов, а ежегодно проводимая Конференция сторон является руководящим органом Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН). В заключительном документе, принятом по итогам 28-й Конференции сторон, страны впервые указали на необходимость постепенного отказа от использования ископаемых видов топлива, утроения объемов возобновляемых источников энергии и удвоения темпов снижения энергоемкости (повышения энергоэффективности).
Эти структурные преобразования потребуют массового развертывания низкоуглеродных и безуглеродных технологий и решения проблемы их доступности для развивающихся стран. Помимо возобновляемых источников энергии к таким технологиям относятся атомная энергетика (в первую очередь следующие поколения АЭС), использование ископаемых видов топлива при условии улавливания выбросов углекислого газа, а также технологии будущего, еще не вошедшие в коммерческий оборот (например, решения на основе ядерного синтеза или новые способы передачи больших объемов солнечной энергии из космоса).
Устойчивое развитие топливно-энергетического комплекса и экономики РФ в целом будет выстраиваться с учетом национального плана мероприятий второго этапа адаптации к изменениям климата и Стратегии социально-экономического развития России с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года. Низкоуглеродное развитие экономики окажет положительное воздействие на экологию в стране, а также на конкурентоспособность отечественных компаний благодаря повышению ресурсоэффективности и снижению издержек.
Климатические цели крайне актуальны для организаций — экспортеров ТЭК и других энергоемких отраслей экономики, поскольку меры климатической политики и ESG-требования уже приняты и будут планомерно ужесточаться во многих странах мира. Российские компании обладают существенными заделами в разных сегментах низкоуглеродной энергетики — от улавливания, использования и хранения углерода до солнечных панелей и атомных электростанций четвертого поколения. Однако достижение указанных целей осложняется внешними финансовыми и экономическими ограничениями, с которыми столкнулась Россия в последние годы.
Перечисленные изменения требуют новых подходов к планированию научно-технологического развития ТЭК с использованием доказавших свою эффективность методов исследования будущего. При этом необходимо уделять внимание не только решению задач обеспечения технологического суверенитета и экономического роста, но и расширению доступа населения к недорогим и надежным источникам энергии, а также более широкому спектру социальных вопросов, способствующих развитию человеческого потенциала.
Прогнозы будущего развития энергетики неоднородны, тем не менее большинство из них сходятся в том, что нас ждет масштабный и ускоренный переход к зеленой экономике, основанной на чистых источниках энергии и более эффективном использовании ресурсов. Ускоренными темпами будут расти потребление электроэнергии, доля возобновляемых источников, рынки электрокаров и аккумулирования энергии. Компании и государства принимают добровольные долгосрочные обязательства по ограничению вредных для окружающей среды и климата выбросов, а крупные инвестиции в новые сегменты энергетики обещают появление прорывных технологий.
«Дорожная карта будущего»: энергетика
Оценка влияния на Россию: от сильно негативного (−3) до сильно позитивного (3)
2024: Технологии улавливания, использования и хранения углерода (CCUS) вошли в список приоритетных в крупнейших странах мира (−2)
США, Великобритания, ЕС, Канада, Индонезия, Япония и другие страны утвердили правовые акты и меры поддержки технологий CCUS.
Количественные оценки
Более 500 проектов находятся в активной фазе по всему миру.
50 новых проектов будут развернуты к 2030 году, они позволят «убирать» 50 млн т СО2 в год.
Такие темпы удовлетворяют всего треть от необходимых объемов (1,2 Гт СО2 в год) для перехода на сценарий нулевых выбросов в 2050 году.
2030: Мировые продажи электромобилей вырастут с 5 до 26–60% (−2)
В мире произойдет кратный рост электромобилей, комплектующих для них и зарядных станций.
По консервативным оценкам, к 2050 году продажи электромобилей могут составить более 80% от общего объема продаж новых автомобилей.
Количественные оценки
Доходы от продаж электромобилей достигли $561,3 млрд в 2023 году (продано 10,64 млн штук).
Наибольшие доходы от продаж получит КНР ($292,1 млрд в 2023 году).
С 2023 по 2028 год доходы будут расти со средним темпом 10,07%, что приведет к росту рынка до $906,7 млрд к 2028 году. В этом году будет продано не менее 17,07 млн штук.
Число зарядных станций вырастет с 1 млн в 2021 году до 40 млн в 2030-м.
Ежегодный объем производства батарей для электромобилей вырастет с 160 ГВт·ч в 2021 году до 6600 ГВт·ч в 2030-м (эквивалент вводу в строй 20 гигафабрик Tesla каждый год).
При существующих мерах политики (консервативный сценарий) рост продаж электромобилей приведет к сокращению потребления нефти на 1,8 млн барр. в день в 2025 году и на 5 млн барр. в день к 2030 году.
2030: Компании с плохим ESG-рейтингом попадут под санкции, будут подвергнуты общественному порицанию и/или будут вынуждены уйти с рынка (2)
Вслед за крупными компаниями средние предприятия начнут регулярно выпускать ESG-отчетность. Цифровые технологии (такие как цифровые двойники) облегчат планирование и управление предприятиями в соответствии с принципами ESG.
Количественные оценки
95% (1283 из 1350) крупнейших по рыночной капитализации компаний готовили ESG-отчетность в 2021 году.
Программное обеспечение для ESG-отчетности вырастет с $756,8 млн в 2022 году до $2098,9 млн в 2030-м.
Экспоненциальный рост данных по ESG-отчетности к 2030 году потребует новой архитектуры их хранения и обработки. Появятся новые бизнес-модели, основанные на ESG-данных.
2030–2040: Реализованы проекты генерации энергии с использованием ядерного синтеза (1)
Ученые и компании в странах-лидерах преодолели существующие технологические сложности благодаря крупным международным научным установкам (ИТЭР, ТОКАМАК и др.), что позволило коммерциализировать решения на основе ядерного синтеза.
Количественные оценки
В последние годы $4,7 млрд (98%) совокупных инвестиций в исследования и разработки сделаны организациями частного сектора.
Все компании, развивающие коммерческие проекты ядерного синтеза, расположены в десяти странах (Северная Америка, Западная Европа, КНР, Япония, Австралия).
Государственные научные центры, вовлеченные в исследования в сфере ядерного синтеза, более многочисленны и расположены более равномерно по миру на всех континентах, кроме Австралии.
Ряд коммерческих проектов очень молодые — им менее пяти лет.
Большинство проектов находится на стадии апробации экспериментальных (опытных) образцов.
2040: Проведены или заменены до 80 млн км электрических сетей (2)
Для достижения климатических целей и энергетической безопасности необходимо заново построить или модернизировать до 80 млн км электрических сетей (столько же, сколько существует сейчас).
Количественные оценки
Ежегодные инвестиции в электросети должны удвоиться и составить $600 млрд.
«Умные» сети необходимы для эффективного использования ВИЭ, и проекты в этой сфере объемом 1500 ГВт, находящиеся на начальных этапах, не могут начаться из-за отсутствия инфраструктуры.
2045: Коммерциализация технологии сбора и передачи больших объемов солнечной энергии из космоса (2)
Коммерциализация технологии, позволяющей собирать в космосе солнечную энергию, преобразовывать ее в микроволновое излучение и беспроводным способом передавать на Землю.
Солнечная энергия в космосе не зависит от времени суток и погодных условий и доступна 24/7.
Программы по созданию солнечных электростанций космического базирования существуют в США, Китае, Великобритании, Японии и России.
Количественные оценки
В 2023 году ученые из Калтеха (США) впервые за всю историю провели успешную демонстрацию передачи солнечной энергии из космоса на Землю. Опытная орбитальная платформа передала микроволновое излучение на приемник на крыше инженерной лаборатории в кампусе Калтеха в Пасадене.
К 2025 году КНР с использованием космической станции «Тяньгун» планирует провести свой эксперимент по передаче солнечной энергии. Малая электростанция для энергоснабжения военных аванпостов должна быть введена в эксплуатацию к 2030 году, а коммерческое производство электроэнергии — в 2050-е.
Япония проведет свой первый эксперимент к 2028 году.
К 2025 году Европейское космическое агентство (ESA) подготовит технико-экономическое обоснование проекта космической солнечной электростанции.
2050: Доля возобновляемых источников энергии в общем предложении первичной энергии вырастет с 5,5% в 2022 году до 65–80% (−3)
Снижение себестоимости и повышение технологической эффективности решений в области возобновляемой энергетики способствуют их распространению во всех отраслях экономики.
Международные соглашения и национальные меры политики в области охраны окружающей среды и снижения антропогенного воздействия на климат также вносят значительный вклад в этот процесс.
В ряде стран технологии ВИЭ-генерации электроэнергии уже достигли ценового паритета с традиционной генерацией*. В России это случится в 2030–2035 годах.
* Цена электроэнергии, произведенной с использованием ВИЭ, станет сопоставима (без господдержки) с ценой электроэнергии, произведенной с использованием ископаемых источников энергии.
Количественные оценки
Более 90% предприятий тяжелой промышленности перешли на низкоуглеродные источники энергии.
ВИЭ достигли более 90% генерации электроэнергии.
70% электроэнергии производится на солнечных и ветровых электростанциях.
Около 85% зданий переоборудованы или построены с учетом принципов нулевых выбросов СО2.
Электростанции на угле и природном газе оборудованы системами улавливания и хранения углерода в объеме 1330 ТВт·ч.
На 2023 год меры политики по поддержке ВИЭ были приняты в 130 странах мира.
2050: Установленная мощность аккумуляторов энергии большого масштаба вырастет с 28 ГВт в 2022 году до 200–900 ГВт и заменит значительную часть пиковых электростанций (−2)
В 2021 году на некоторых рынках аккумуляторы энергии стали значительно (до 30%) дешевле пиковых тепловых электростанций на природном газе и угле, а с учетом роста цены на углерод и более быстрой скорости изменения нагрузки к 2040 году они могут вытеснить значительную часть пиковых электростанций.
Накопление энергии в режиме зарядки возможно как при пиковой генерации электроэнергии, так и при пиковом потреблении.
Количественные оценки
Ежегодный спрос на аккумуляторы вырастет в 15 раз, до 7782 ГВт·ч, к 2040 году. Основной рост придется на аккумуляторы для электромобилей. Среди решений будут доминировать полностью твердотельные батареи (ASSB).
По оценкам NREL (соответствует оценкам МЭА), установленная мощность систем аккумулирования электроэнергии может варьироваться от 200 ГВт при консервативном сценарии (20% — ветровая энергия, 27% — энергия солнца) до 900 ГВт (по оценкам IRENA — более 4 тыс. ГВт) при сценарии нулевых выбросов (37% — ветровая, 33% — солнечная энергия).
2050: Среднемировая цена на выбросы углерода вырастет с $2,5 в 2020 году до $47–120 за тонну (−2)
Цена на выбросы углерода на мировых рынках продолжит расти и будет зависеть от регулирования крупнейших игроков (стран и их объединений) и перспектив развития региональных и глобального рынков.
Рост цены на углерод снизит конкурентоспособность углеродоемких отраслей и компаний и повысит спрос на технологии снижения парниковых выбросов во всех отраслях.
Количественные оценки
По прогнозам BloombergNEF, при зеленом сценарии цена на выбросы углерода к 2030 году составит $224 за тонну и к 2050 году снизится до $120 за тонну.
При гибридном сценарии цены составят $48 (2030) и $99 (2050) за тонну.
Офсетный углеродный рынок может вырасти до $550 млрд к 2050 году.
Наименьшая цена на углерод прогнозируется при отсутствии мер активного госрегулирования и реализации сценария добровольного рынка.
Спрос формируется ответственными компаниями и вырастет до 1 млрд куб. м эквивалента диоксида углерода (Гт СО2-экв.) в 2030 году и до 5,2 Гт СО2-экв. в 2050 году (соответствует 10% выбросов 2022 года).
2050: Снижение стоимости энергетической инфраструктуры на 7–40% (по сравнению с уровнем 2023 года) из-за реализации климатических рисков (−3)
Рост спроса на электроэнергию для кондиционирования, остановка АЭС, ГЭС и ТЭС в связи с нехваткой воды (засухами); перебои с поставкой энергии в связи с наводнениями; разрушение инфраструктуры на прибрежных территориях; экономические потери из-за простоев и разрушения линий электропередачи и электростанций в связи с экстремальными погодными условиями.
Количественные оценки
В 2022 году массовые отключения энергии в Аргентине в связи с тепловыми волнами затронули 700 тыс. человек.
33% ТЭС, 11% ГЭС и 15% АЭС, которым необходима вода для охлаждения, находятся на территориях, подверженных водному стрессу. К 2040 году доля таких АЭС возрастет до 25%, доля ГЭС вырастет на 23–26%.
Ущерб объектам инфраструктуры будет расти ежегодно на 2,5% до 2050 года.
Только 40% национальных планов действий по адаптации к изменению климата, переданных в РКИК ООН, отдают приоритет (и предусматривают необходимое финансирование) адаптации энергетической инфраструктуры.
Посмотреть весь проект «Дорожная карта будущего»