Статьи по рубрикамНа главную

Энергосбережение и эффект «дикаплинга»

И.Е. Матвеев, старший научный сотрудник, ОАО «Всероссийский научно-исследовательский конъюнктурный институт» (ВНИКИ), г. Москва

Мировая энергетика повторяет те же закономерности, что и экономика: она переходит от уклада к укладу, в котором доминирует определенный вид энергоносителя. В XX веке сформировался техногенный тип мирового экономического развития на базе разностороннего использования преимущественно углеводородных источников энергии: угля, нефти и газа, а также в значительно меньших объемах – атомной энергии и энергии воды (крупные ГЭС).

Теоретические модели, построенные в середине 1980-х годов с целью прогнозирования научно-технического прогресса в энергетике, предсказывали продолжение процесса смены доминирующего энергоносителя в следующей последовательности: нефть – газ – ядерная энергия – солнечная энергия с переходом к водороду как вторичному энергоносителю.

Следует подчеркнуть, что процесс перехода на следующий технологический уклад (ТУ), как показывает исторический опыт, неизбежно сопровождается повышенной турбулентностью глобальной экономики и кризисными явлениями, дополнительно стимулирующими общество к поиску и внедрению новых энергетических решений, что и происходит в настоящее время.[2]

В конце минувшего века ведущий энергоноситель 4-го технологического уклада (ТУ) – нефть - стал уступать свои позиции не атомной энергии, а газу, при этом значимость угля как стабилизирующего источника сохранилась. Это привело к изменению предполагаемого сценария и возникновению «газово-угольной паузы» как промежуточного этапа на пути к 5-му ТУ.

Обобщения о текущей тенденции изменения парадигмы развития современного энергетического комплекса представлены в докладе Национального института развития РАН «О стратегии развития экономики России» под общей редакцией С.Ю. Глазьева, в котором вделан вывод, что началом смены 4-го технологического уклада стал 2010 г., а будущая энергетика будет основана на атомных и гелиотехнологиях. [3]

В результате трансформаций в 2001-2010 гг. структура мирового потребления первичной энергии приобрела более сбалансированный вид за счет сокращения доли нефти, а для неуглеводородных энергоисточников данный показатель не изменился и остался на уровне 13%. (рис. 1 и 2).

Рис. 1. Структура мирового энергобаланса по традиционным видам топлива в 2001 г.

Источник: рассчитано по «BP Statistical Review of World Energy, June 2011».

Рис. 2. Структура мирового энергобаланса по традиционным видам топлива в 2010 г.

Источник: рассчитано по «BP Statistical Review of World Energy, June 2011».

Техногенный тип развития имеет существенный недостаток – он связан с увеличением антропогенной нагрузки на окружающую среду, истощением и деградацией природных ресурсов, поэтому уже с 1980-х гг. в условиях обострения глобальных экологических проблем природосберегающий фактор начал играть все более существенную роль в экономике и обществе. Кроме того, в 2000-х годах окончание «эпохи» дешевой нефти и неуклонное повышение цен на энергоресурсы ускорили прохождение промышленно-развитыми странами-импортерами энергоресурсов той «точки невозврата», за которой государства ОЭСР взяли окончательный курс на высокотехнологичное, ресурсосберегающее и экологичное развитие.

В середине первого десятилетия в условиях начала перехода на 5-й ТУ в ряде стран ОЭСР ярко обозначилась тенденция опережающего роста ВВП по равнению с темпами расширения потребления первичной энергии, то есть результаты экономической деятельности стали достигаться с меньшими энергетическими затратами, или иными словами энергоэффективность ВВП начала стабильно увеличиваться. Данный эффект, отражающий растущее разделение трендов прироста ВВП и изменения потребления первичной энергии, получил название «дикаплинг» («расцепление»).

В итоге на исходе первого десятилетия в странах ОЭСР произошла стабилизация потребления первичных энергоносителей, а в ряде промышленно развитых государств – его снижение в результате принятия широкомасштабных мер по повышению энергоэффективности, энергосбережению, развитию сектора ВИЭ, а также «выталкиванию» энергоемких и вредных производств в другие регионы (рис. 3, 4 и 5).

Рис. 3. ВВП стран – членов ОЭСР в текущих ценах в 2003-2010 гг., млрд долл. США

Источник: ОЭСР.

Рис. 4. Потребление первичной энергии в мире, странах ОЭСР и развивающихся государствах в 2000-2010 гг., млрд т н. э.

Источник: «BP Statistical Review of World Energy, June 2011».

Рис. 5. Темпы изменения ВВП и спроса на первичную энергию в странах ОЭСР в 2001-2010 гг., % к предыдущему году

Источник: ОЭСР.

Безусловно, глобальный финансово-экономический кризис временно дестабилизировал ситуацию, однако он сталтакже своеобразным «стресс-тестом» для зарождающегося энергетического каркаса новой формации. В условиях нестабильности мирового хозяйства ведущие экономики не отказались от ранее принятых стратегий, а наоборот, укрепились в своем намерении активно внедрять энергосберегающие технологии и развивать возобновляемую энергетику, о чем свидетельствует неуклонный рост расходов на НИОКР (табл. 1).

Табл. 1. Расходы на НИОКР в сфере энергетики в ведущих странах мира, млн евро

  2001 г. 2003 г. 2006 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г.
США 2596,3 2442,6 2547,5 3374,9 7481,6 3599,8
Япония 3351,7 3706,1 3472,8 3366 3142,3 3042,8
Франция 518,7 895,2 881,8 930,5 1029,6 ..
Канада 265,3 315,4 480 502,7 760,4 869,7
ФРГ 322 404,9 416,2 487,8 601,8 609,9
Великобритания 45 47,7 149,6 194,3 325,1 554,2
Италия 348,4 337 393,5 389,8 352,5 313
Нидерланды 187,6 142,4 141,1 149,9 211,0 ..
Швеция 137,5 144,1 127,2 145,5 154,7 154,9
Дания 53,7 27,9 88,1 88,0 105,2 142

Источники: «European Commission», «BMWi», «IEA».

По мнению стран «восьмерки» («G-8»), в ближайшем будущем основными составляющими низкоуглеродного развития станут следующие базовые направления:

· улавливание и утилизация СО2, в первую очередь в энергетике и промышленном секторе;

· электрогенерация с использованием световой солнечной энергии (фотогальванических модулей);

· электрогенерация с использованием энергии ветра;

· масштабное внедрение электрического привода на транспорте;

· повышение эффективности в первую очередь в энергоемких сегментах промышленности;

· развитие атомной энергетики. [4]

Таким образом, эффект «расцепления» напрямую связан со стремлением промышленно развитых государств (в первую очередь нетто-импортеров углеводородов) к устойчивому развитию и одновременному повышению экологичности экономики. Более того, именно природосберегающие технологии рассматриваются ими как основной источник и движущая сила дальнейшего прогресса.

Так, современная программа развития европейских стран-членов ОЭСР предполагает к 2020 г. сокращение на 20% выбросов СО2 к уровню 1990 г., увеличение на 20% доли ВИЭ в расходной части энергобаланса и сокращение на 20% абсолютного потребления первичной энергии по сравнению с базовым сценарием, принятым ранее.[5]

Следуя в данном направлении ведущие экономики Западной Европы и в первую очередь ФРГ, Франция и Великобритания уже к середине 2000-х годов переломили многолетнюю тенденцию роста энергопотребления (рис. 6).

Рис. 6. Потребление первичной энергии ведущими странами Западной Европы в 1965-2010 гг., млн т н. э. (Источник: «BP»)

В Евросоюзе сфера энергоэффективности и сектор ВИЭ рассматриваются как «драйверы» инновационной модернизации экономики. Согласно общеевропейскому плану развития возобновляемой энергетики, к 2020 г. технологический прорыв и последующее значительное расширение выработки энергии с использованием ВИЭ может привести к резкой трансформации энергетического хозяйства, при этом намеченный ориентир по достижению 20%-й доли ВИЭ в энергобалансе может быть пересмотрен в сторону повышения – до 24,4%.

Опыт Германии

В объединенной Европе «локомотивом» развития сферы энергоэффективности является четвертая экономика мира – Германия, которая находится на острие научно-технического прогресса и обладает особым экономическим «чутьем». При этом ее экономический, научный и технический потенциалы, а также выдающиеся лидерские качества способны «ломать» традиционные стереотипы и устоявшиеся мнения; на основе всестороннего анализа и общественного консенсуса ФРГ принимает решения, являющиеся в определенной степени революционными. Процессы, происходящие в энергетике и экономике страны, на наш взгляд, могут служить предвестниками будущих структурных сдвигов в ЕС (с определенным временным лагом), поэтому заслуживают более детального рассмотрения.

Так, в первые 10 лет XXI века на фоне поступательного экономического развития ФРГ достигла выдающихся результатов по экономии энергии: в указанный период спрос на первичные энергоносители сократился на 6,4% и в 2010 г. достиг 307, 4 млн т н. э. в год – самого низкого уровня со времен нефтяного кризиса 70-х годов (в 1970 г. – 309,7 млн т), при этом углеводородные энергоносители (нефть, газ, каменный и бурый уголь) имели различные темпы снижения потребления, а сектор возобновляемых источников энергии (ВИЭ), напротив, демонстрировал уверенный рост (рис. 7).

Рис. 7. Потребление первичных энергоносителей в ФРГ в 2001–2011 гг., млн т н. э.

Источник: Министерство экономики и технологий ФРГ.

Страна начала активное освоение сферы возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в конце XX века, когда многие экономики мира по различным причинам не рассматривали всерьез данный вид источников энергии (кроме крупных ГЭС), а после резкого рывка в 2000-х годах Германия вышла в европейские лидеры по уровню развития биотопливной промышленности, солнечной энергетики и ветроэнергетики. Во многом это было связано со становлением отраслевой науки; данные о государственных расходах на НИОКР в энергетике свидетельствуют о расстановке соответствующих акцентов (табл. 2).

Табл. 2. Государственные расходы ФРГ на НИОКР в энергетике в 2001-2008 гг., млн евро

  2001 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г.
Всего 388,6 416,5 407,8 419,4 491,1
Уголь и другие виды ископаемого топливо 14,2 10,4 12,2 15,8 29,5
ВИЭ 155,9 209,4 199,7 211,1 265,1
Эксплуатация АЭС 100,2 84 84,1 82,8 84,8
Вывод АЭС из эксплуатации 8,7 3,8 4 4 6,8
Фундаментальные исследования в атомной отрасли 109,6 108,9 107,8 105,7 104,9

Источники: Министерство образования и научных исследований ФРГ, Министерство экономики и технологий.

В итоге в 2010 г. в электрогенерации доля ВИЭ приблизилась к 17%, в производстве тепловой энергии – превысила 9%, а в целом за десятилетие выработка «чистой» энергии (тепловой и электроэнергии) расширилась почти в 4 раза, при этом она стала широко применяться не только в секторе недвижимости, но и в энергоемких сегментах промышленности и на транспорте (табл. 3 и 4).

Табл. 3. Мощность ВИЭ-установок и выработка электроэнергии с их использованием в ФРГ в 2001-2010 гг.

  2001 г. 2005 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г.
Энергия воды            
Выработка энергии (ГВт ч) 23 241 19 576 21 249 20 446 19 059 19 694
Мощность оборудования (MВт) 4 600 4 680 4 720 4 740 4 760 4 780
Доля в суммарном потреблении электроэнергии ФРГ (%) 3,97 3,20 3,59 3,33 3,14 3,23
Энергия ветра            
Выработка энергии (ГВт ч) 10 509 27 229 39 713 40 574 38 639 36 500
Мощность оборудования (MВт) 8 754 18 428 22 247 23 897 25 777 27 214
Доля в суммарном потреблении электроэнергии (%) 1,80 4,45 6,71 6,60 6,37 5,98
Биомасса            
Выработка энергии (ГВт ч) 3 348 10 979 19 430 22 872 25 989 28 710
Мощность оборудования (MВт) 696 1 965 3 436 3 969 4 519 4 910
Доля в суммарном потреблении электроэнергии (%) 0,57 1,79 3,28 3,72 4,29 4,70
ТБО            
Выработка энергии (ГВт ч) 1 859 3 047 4 130 4 659 4 352 4 750
Мощность оборудования (MВт) 585 1 210 1 330 1 440 1 460 1 480
Доля в суммарном потреблении электроэнергии (%) 0,32 0,50 0,70 0,76 0,72 0,78
Энергия солнца (световая)            
Выработка энергии (ГВт ч) 76 1 282 3 075 4 420 6 578 12 000
Мощность оборудования (MВт) 186 2 056 4 170 6 120 9 914 17 320
Доля в суммарном потреблении электроэнергии (%) 0,013 0,209 0,519 0,719 1,085 2,0
Геотермальная энергия            
Выработка энергии (ГВт ч) 0 0,2 0,4 17,6 18,8 27,2
Мощность оборудования (MВт) 0 0,2 3,2 3,2 7,5 7,5
Доля в суммарном потреблении электроэнергии (%) 0 0 0 0,003 0,003 0,004

Источники: «Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien – Statistik», «BMWi».

Табл. 4. Выработка тепловой энергии на базе ВИЭ в ФРГ в 2001-2010 гг., ГВт ч

  2001 г. 2005 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г.
Биомасса 58 220 79 746 86 670 93 133 103 247 103 247
ТБО 3 421 4 692 4 783 5 020 10 863 11 850
Энергия солнца (тепловая) 1 587 2 778 3 638 4 134 4 733 5 200
Геотермальная энергия 1 765 2 294 3 415 4 168 4 931 5 585
Доля указанных источников в суммарном потреблении тепловой энергии ФРГ 4,24 5,89 7,22 7,40 8,40 9,40

Источники: «Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien – Statistik», «BMWi».

В 2000-х годах «эффект дикаплинга» («расцепления» – разделения трендов роста экономических результатов и потребления природных ресурсов) привел к прогрессивному снижению энергоемкости ВВП страны с 0,16 т в 2001 г. до 0,14 т н. э./тыс. долл. США в 2010 г. (в 2010 г. в целом по ОЭСР – 0,16, во Франции – 0,15, в Великобритании – 0,12), а энергоэффективность ВВП выросла на 22% (рис. 8 и 9). [7]

Рис. 8. Темпы изменения ВВП и спроса на первичную энергию в Германии в 2001–2010 гг., % к предыдущему году

Источник: Министерство экономики и технологий ФРГ

Рис. 9. Энергоэффективность ВВП ФРГ в 2001–2010 гг., евро/ГДж (ВВП в ценах 2005 г.)

Источник: Министерство экономики и технологий ФРГ.

И теперь главный вопрос: а что же дальше? Как будет трансформироваться энергетическое хозяйство ФРГ после текущей турбулентности мировой экономики и куда будет направлен основной вектор развития национальной (а затем, возможно, и европейской) энергетики? Ответ – «чистая» электрификация.

Авторская оценка дальнейшего развития спроса на первичные энергоносители в ФРГ представлена на рис. 10.

Рис. 10. Изменение потребления базовых первичных энергоносителей в ФРГ в 2001–2015 гг.

Источник: «BMWi», прогноз автора.

Обращает на себя внимание тот факт, что, согласно уже имеющимся данным за 2011 г., потребление газа, угля и суммарного показателя для неуглеводородных источников энергии максимально сблизились, при этом кривая основного энергоносителя - нефти имела ярко выраженную понижательную тенденцию.

В среднесрочной перспективе (в 2012–2015 гг.), согласно нашему прогнозу, потребление газа начнет отставать от спроса на неуглеводородные источники, а после 2015 г. они будут стремиться занять доминирующее положение.

Следовательно, в настоящее время в Германии формируются предпосылки для структурного сдвига расходной части энергобаланса в сторону электроэнергии, выработанной с использованием крупных генерирующих объектов (тепловых электростанций, АЭС, мощных ГЭС) и ВИЭ–установок, присоединенных к общим энергетическим сетям.

Кроме того, в сетевом хозяйстве ФРГ проводится целенаправленная работа по его подготовке к масштабному использованию распределенных ВИЭ, повышению надежности энергообеспечения и управляемости всем электроэнергетическим комплексом, а также интеграции в общеевропейскую силовую сеть.

Таким образом, можно сделать заключение, что в результате дальнейшего развития возобновляемой энергетики, масштабной перестройки и модернизации секторов генерации, передачи и распределения, в среднесрочной перспективе в национальной экономике одна из ведущих ролей будет принадлежать электроэнергии, причем с достаточно высокой долей «чистой» энергии.

Особенность, выявленная автором в приведенном обобщении, совпадает с прогнозом Европейского союза электроэнергетиков «Euroelectric», в котором отмечается, что уже в 2010 г. в «ЕС-27» потребление электроэнергии восстановилось до предкризисного уровня и в дальнейшем данный показатель будет стабильно увеличиваться. В итоге в период после 2020 г. в структуре потребления первичных энергоносителей объединенной Европы доля электроэнергии превысит аналогичные показатели для остальных первичных энергоносителей за исключением нефти.[8]

Сопоставляя приведенные прогнозы для ФРГ и ЕС, представляется, что Германия опережает общеевропейское развитие в среднем на 5–7 лет, что в экономическим плане обеспечивает стране серьезные конкурентные преимущества. По оценке Министерства окружающей среды, защиты природы и безопасности атомных реакторов («BMU»), к 2020 г. мировой оборот экологически безопасных технологий может достичь 2 трлн евро и ФРГ может стать одним из лидеров данного рынка. [9]

Несколько слов об атомной отрасли, поскольку ее вклад в национальную электрогенерацию достаточно высок (в 2010 г. – 17,7%).[10]

В государстве еще в середине 2000-х годов обострилась дискуссия между сторонниками и противниками использования атомной энергии, а в текущем году правительство Германии намерено принять окончательное решение по вопросу об отказе от атомной генерации к 2022 г. (при этом следует учитывать, что ФРГ на 100% зависит от импорта ядерного топлива, что существенным образом влияет на энергобезопасность страны). По нашей оценке, вполне вероятно, что будет принято положительное решение, предусматривающее определенный компромисс. Так, Министерство экономики и технологий разработало проект «Концепции развития энергетики ФРГ», в котором предлагает осуществить постепенный вывод АЭС из эксплуатации с таким расчетом, чтобы выиграть время для замещения атомной генерации выработкой энергии на базе ВИЭ, а также создания промышленных ВИЭ-технологий в тех сегментах возобновляемой энергетики, где они еще пока не созданы. В результате в долгосрочной перспективе атомная энергетика позволит поддерживать на необходимом уровне надежность национального энергоснабжения, а затем постепенно уступит место следующему поколению генерирующих объектов. [11]

То есть, по замыслу ФРГ, атомная энергетика должна стать «мостом» между атомной энергией и «зелеными», в том числе энергосберегающими технологиями, которые правительство Германии, а также руководство ЕС, напрямую увязывают с экономическим ростом и оптимизацией энергопотребления и это заставляет говорить об эффекте «дикаплинга» как об успешно укрепляющемся тренде.

В заключение необходимо подчеркнуть, что в вопросе об отказе от атомной энергетики большинство стран объединенной Европы пока не готовы последовать предложению Германии, тем самым в дальнейшем ФРГ может получить возможность импортировать дешевую атомную электроэнергию с сопредельных территорий через трансграниченые переходы, а соответствующие риски оставить за пределами страны. И еще один важный момент. Амбициозные планы Германии по реформированию энергетики имеют под собой надежный фундамент (в отличие, например, от Японии) – в государстве действует и продолжает расширяться мощная газовая инфраструктура, позволяющая наращивать и диверсифицировать как поставки трубопроводного газа, так и СПГ.



[1] «Мировая энергетика: состояние, проблемы, перспективы» под. общ. ред. В.В. Бушуева, - М.: «ИД Энергия», 2007 – 664 с., стр. 19.

[2] Плакиткин Ю. «Третья технологическая ступень уже наступила», «Энергополис», май, 2010 г., стр. 15.

[3] «Национальный институт развития РАН», научный доклад «О стратегии развития экономики России» под общ. ред. С.Ю. Глазьева, Москва, 2011 г., стр. 32.

[4] Energy Technology Roadmap: Status Report, 2009, p. 5.

[5] IEA, “Energy Technology Perspectives 2010”, p. 302.

[6] БИКИ, февраль 2012 г.

[7] OECD Factbook 2011: Economic, Environmental and Social Statistics - ISBN 978-92-64-11150-9 - OECD 2011

[8] T. Muller “Current and Projected Trends for The European Electricity Sector”, “Eurolectric”, Brussels, December, 7, 2011, p. 5.

[9] BMU, “Klimaschutz und Wachstum”, p.8.

[10] BMWi, “Zahlen und Fakten”, Energiedaten, Primarenergietrager, Tabelle 4.

[11] http://www.bmwi.de/BMWi/Navigation/Energie/Energiepolitik/energiekonzept.html