Анализ изменения прогнозных показателей электрификации в сценариях международного энергетического агентства

Важным фактором достижения климатических целей при одновременном сохранении экономического роста является улучшение показателей энергоэффективности. Данный метод давно применяется и в качестве стабилизирующего инструмента в ответ на ценовые шоки: например, снижение потребления топлива у новых моделей американских автомобилей за период с 1970-1980 гг. или постепенный переход от ламп накаливания к светодиодным. Меры, принятые с 2000 г. по 2021 г., позволили сэкономить в общей сложности 125 Эдж (30% от текущего объема конечного потребления [1]).

Однако за последние 5 лет темпы имплементации мер по снижению энергоемкости замедлились: 0,5% в 2021 г. против в среднем 1% в год за период 2017-2020 гг. и 2,1% за период 2011-2016 гг. [1] Именно поэтому эксперты, участвовавшие в разработке World Energy Outlook 2022, видят необходимым переломить эту тенденцию в рамках устойчивого развития (темпы снижения энергоемкости должны составить минимум 2-3% в зависимости от сценария) [1].

Также эксперты отмечают, что в рамках энергетического перехода все большее значение будет приобретать электроэнергия. Это подтверждают данные на рисунке.

Рис. Доля конечного потребления электроэнергии по секторам к 2050 г., в % [1]

Прогнозируется, что даже в рамках неблагоприятного сценария (STEPS) в секторе недвижимости к 2050 г. 50% энергопотребления будет обеспечиваться за счет электричества (+16% по сравнению с 2021 г.). В секторе транспорта доля потребляемой электроэнергии вырастет на 8% по сравнению с 2021 г., а в секторе промышленности – на 4% за тот же период. Если оценивать средний показатель потребления электроэнергии по каждому сектору в рамках 3 сценариев, то на первом месте будет сектор недвижимости, на втором – промышленность, на третьем – транспорт.

Тенденция к росту потребления электроэнергии связана с необходимостью отказа от ископаемого топлива. Одновременно должна повышаться доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для ее генерации, что позволит сделать электричество максимально экологичным и свести к минимуму ценовую волатильность, связанную с необходимостью использования ископаемого топлива.

В 2021 г. Международное энергетическое агентство (IEA) опубликовало доклад «World Energy Outlook 2021» (WEO-2021) [2], в котором подчеркивается, что быстрое, но неравномерное восстановление мировой экономики после рецессии создало серьезную нагрузку на некоторые сегменты мировой энергетической системы, в частности спровоцировав скачок цен на рынках природного газа, угля и электроэнергии, в связи с чем увеличилось мировое потребление ископаемого топлива. Как следствие, эксперты зафиксировали второй по величине годовой прирост выбросов CO 2 в истории. А в 2022 г. мировая экономика пережила шок, который обернулся новым витком энергетического кризиса в совокупности с миграционным и продовольственным. Это оказало значительное влияние на процессы экологизации мировой энергетики, что неизбежно приведет к корректировкам сценариев устойчивого развития, представленных IEA.

В 2021 г. было предложено 4 сценария развития, но в докладе от 2022 г. их число сократилось до 3:

• -    Net Zero Emissions by 2050 (NZE) – достижение «чистого нуля» (нулевых выбросов CO 2 ). Отвечает ключевым целям устойчивого развития ООН в области энергетики. Сценарий предполагает, что неэнергетические выбросы будут сокращаться в той же пропорции, что и энергетические. Это соответствует ограничению роста температуры на Земле до 1,5 °C (с вероятностью 50%).

• -    Announced Pledges Scenario (APS) – учитывает все обязательства, принятые правительствами разных стран мира, а также долгосрочные цели по достижению «чистого нуля», и предполагает, что они будут выполнены в полном объеме и в срок. Глобальные тенденции в этом сценарии отражают совокупный объем амбиций мирового сообщества по борьбе с изменением климата по состоянию на середину 2022 г. Оставшаяся разница в объемах выбросов между APS и NZE показывает «разрыв амбиций», который необходимо преодолеть для достижения целей, согласованных в Парижском соглашении в 2015 г.

• -    Stated Policies Scenario (STEPS) – не считает само собой разумеющимся, что правительства достигнут всех заявленных целей. Здесь рассматриваются возможные пути развития энергетической системы без проведения дополнительной политики. Как и APS, не предназначен для достижения конкретного результата. В нем детально, по секторам, рассматриваются как существующие, так и разрабатываемые меры. Разница в объемах выбросов между STEPS и APS представляет собой «разрыв в реализации», который необходимо устранить для достижения странами заявленных целей по декарбонизации.

Аспект электрификации является одним из основных в каждом из сценариев: это связано со значительным совокупным увеличением мирового спроса на электроэнергию в ближайшие десятилетия. Например, по данным WEO-2022, в 2021 г. мировой спрос на электроэнергию увеличился до 24 700 тераватт-час (+6% по сравнению с предыдущим годом и наибольший показатель с 2010 г.) – этому способствовало экономическое восстанов- ление после пандемии. Практически 3/4 мирового роста спроса приходилось на развивающиеся и наименее развитые страны (на Китай – 50% мирового роста спроса, или 700 тераватт-час, что соразмерно потребности в электроэнергии всей Африки). Сейчас доля электроэнергии в конечном потреблении составляет 20%, и крупнейшие ее потребители – Китай, США и Европа (около 60% мирового спроса на электроэнергию). В перспективе до 2050 г. мировой спрос на электроэнергию в рамках STEPS будет выше, чем сегодня, приблизительно на 80%, в рамках APS – на 120%, а в рамках NZE – на 150% [1].

Кроме того, именно для генерации электроэнергии и для нужд отопления по состоянию на 2021 г. в мире предоставлялось больше всего ископаемого топлива (свыше

360 Эдж) – прежде всего угля. На втором месте была промышленность, на третьем – транспорт. За тот же год на сектор электроэнергии и отопления приходилось 13 Гт выбросов CO 2 , то есть более 1/3 от общего объема выбросов в мировом энергетическом секторе [1].

Мировой энергетический кризис 20212022 гг. с высокой долей вероятности привел к корректировке показателей в вышеупомянутых сценариях, и цель статьи – сравнив исследования IEA от 2021 и 2022 гг., оценить, насколько изменились прогнозы, связанные с электроэнергией. Это будет сделано на основе 3 репрезентативных индикаторов.

Сначала обратимся к общим данным по мировому энергопотреблению за 2020 и 2021 гг. (табл. 1).

Таблица 1. Структура общемирового конечного энергопотребления, % [1, 2]

	2020	2021
Электроэнергия	19,82%	19,82%
Биотопливо	0,92%	0,91%
Нефть	37,19%	37,81%
Биометан	0,05%	0,00%
Природный газ	16,52%	16,40%
Твердое биотопливо	9,18%	9,11%
Уголь	12,26%	12,07%
Тепловая энергия	3,17%	2,96%
Другие источники	0,63%	0,68%

Из расчетов следует, что на конец 2021 г. доля потребления электроэнергии не изменилась, доля потребления нефти выросла на 0,62%, а доля потребления природного газа сократилась на 0,12%. Природный газ и электроэнергия в совокупности составляли 36,34% в 2020 г. и 36,22% в 2021 г., что практически эквивалентно долевому показателю потребления нефти. Изменения в конечном потреблении других энергоресурсов также незначительны. Таким образом, в целом структуру конечного потребления в рамках последних двух лет можно считать неизменной, что должно было привести к интенсификации мер по достижению устойчивого развития.

Сценарии WEO-2021 [2] и WEO-2022 [1] предполагают следующие изменения в объемах общемирового конечного потребления за период 2030-2050 гг.: +61,7 ЭДж (WEO-2021) и +59 ЭДж (WEO-2022) в рамках STEPS; +6,1 ЭДж (WEO-2021) и -18 ЭДж (WEO-2022) в рамках APS; -50 ЭДж (WEO-2021) и -61 ЭДж (WEO-2022) в рамках NZE. По сравнению с 2021 г. наблюдается особенно позитивная динамика в APS, однако она преимущественно вызвана экономическими шоками 2022 г., следовательно, необходимость интенсивной экологизации и повышения энергоэффективности остаются актуальными вне зависимости от сокращения рассматриваемого показателя.

В связи с этим по состоянию на 2022 г. для любого из сценариев характерна тенденция к увеличению доли электроэнергии в общемировом конечном потреблении. В STEPS (до 2030 г.) – с 21,08% до 22,06%, в APS – с 22,06% до 23,95%, в NZE – с 26,22% до 27,64%. До 2050 г. показатели должны вырасти соответственно с 26,17% до 27,76% (STEPS), с 31,34% до 39,03% (APS), с 49,24% до 52,23% (NZE).

В WEO-2022 отмечается, что реструктуризация в секторе энергоресурсов связана с тем, что мировые цены на нефть и природный газ начали стремительно расти в конце 2020 г. по мере восстановления спроса в связи с ослаблением ограничений, введенных в рамках COVID-19. Эта тенденция на рынке энергоресурсов только усилилась в начале 2022 г. в связи с СВО. Как следствие, опасения по поводу энергетической безопасности и роста цен на природный газ привели к возврату ряда стран к углю, но параллельно стимулировали другие государства ускорить достижение нулевого уровня выбросов за счет акцента на ВИЭ, атомной энергетике, во- дороде, аммиаке, технологиях CCUS, а также более быстром отказе от угля. Подобные амбиции основаны на технологических инновациях (включая снижение стоимости солнечных фотоэлектрических панелей), а также на достижениях в области разработки малых модульных реакторов и использовании водорода и аммиака для электростанций, работающих на ископаемом топливе.

В таблице 2 представлены среднегодовые темпы роста объемов генерации электроэнергии, рассчитанные для 2 периодов: до 2030 и до 2050 гг. Это второй важный индикатор после показателя доли электроэнергии в общемировом конечном потреблении.

Таблица 2. Динамика прогнозов объема генерации электроэнергии, ТВтч [1, 2]

	Среднегодовые темпы генерации (2021-2030 гг.)	Среднегодовые темпы генерации (2030-2050 гг.)
STEPS-21	681,3	656,4
STEPS-22	807,2	750,55
APS-21	760	1017,7
APS-22	911,6	1269,5
NZE-21	1055,4	1692,4
NZE-22	1096,1	1775,4

Показатели WEO-2022 выросли по отношению к WEO-2021, что ожидаемо с учетом возможности компенсировать электроэнергией уменьшающиеся объемы использования ископаемого топлива при условии, что сам сектор будет максимально «очищен». Наибольшая корректировка до 2030 г. наблюдается в APS, но она практически равна изменению в STEPS (19,9% и 18,5% соответственно). Более заметной становится разница в увеличении показа- телей за период до 2050 г.: в APS она составила 24,7%, в STEPS – только 14,3%, а в NZE – 4,9%.

Третий индикатор, оцениваемый в рамках статьи – это долевое распределение ресурсов для генерации электроэнергии (см. таблицу 3). Заранее важно отметить, что при оценке долевой структуры энергоресурсов для генерации электричества в идеале не должны наблюдаться скачки роста доли ископаемого топлива.

Таблица 3. Общемировая генерация электроэнергии по источникам, %

2030
	STEPS-21	STEPS-22	APS-21	APS-22	NZE-21	NZE-22
Возобновляемые источники энергии	41,86%	43,27%	46,32%	48,99%	61,15%	61,14%
Ископаемое топливо без CCUS	48,68%	46,86%	43,36%	40,52%	25,08%	26,04%
2050
	STEPS-21	STEPS-22	APS-21	APS-22	NZE-21	NZE-22
Возобновляемые источники энергии	59,70%	65,11%	71,20%	79,77%	87,59%	88,09%
Ископаемое топливо без CCUS	31,94%	25,80%	16,50%	8,70%	0,36%	0,12%

Наибольшая корректировка показателя по ВИЭ до 2030 г. наблюдается в APS (+2,66%). По STEPS она составляет

+1,41%, а по NZE -0,005% (изменение не является достаточно значительным, поэтому можно говорить о стабильной динамике в рамках сценария). Аналогичный показатель до 2050 г. изменился следующим образом: +8,57% в APS, +5,4% в STEPS, +0,5% в NZE.

Доля ископаемого топлива в основном сокращалась, не считая показателя в рамках NZE до 2030 г. (+0,96%) – сказывается влияние текущего энергетического кризиса. Наибольшее сокращение наблюдается в APS: -2,84%. В STEPS оно составило -1,82%. К 2050 г. сокращение доли также наиболее существенно в APS: -7,8%. В STEPS: -6,13%, а в NZE: -0,25%.

В совокупности вышеперечисленные изменения приведут к росту доли выбросов СO2 к 2030 г. (+0,98% в рамках STEPS, +2,14% в рамках APS, +3,47% в рамках NZE). Однако на 2050 г. корректировка этого показателя в секторе электроэнергии и отопления станет отрицательной: -0,14% в STEPS, -1,26% в APS, а в NZE превышение не-эмитирующих энергоресурсов будет скорректировано на -18 Мт СO2, что все равно предполагает совокупное достижение «чистого нуля». В целом по сценарию 2030 доля выбросов СO2, приходящаяся на данный сектор, составит 35,24% в рамках STEPS, 35,96% в рамках APS и 30,97% в рамках NZE, а по сценарию 2050 – 29,11% в STEPS, и 25,31% в APS.

В анализе сценария NZE дополнительно акцентируется внимание на том, что достичь «чистого нуля» наиболее быстро по- лучится именно в секторе электроэнергетики и отопления – это поможет стимулировать сокращение выбросов CO2 в ряде других отраслей мировой экономики.

Таким образом, исследование статических данных, представленных в WEO-2021 и WEO-2022, позволяет сделать следующие выводы:

• -    Усиливается тенденция к «электрификации» экономики и использованию электроэнергии для нужд общественного энергопотребления.

• -    До 2050 г. в рамках APS и NZE предполагается сокращение роста мирового спроса на энергоресурсы – как следствие, дальнейшее развитие энергоэффективных технологий.

• -    Темпы генерации электроэнергии бы-

  ли скорректированы в положительную сторону на период и до 2030 г., и до 2050 г.

• -    Вырастет доля ВИЭ для генерации электроэнергии (в общей сложности до 4361% к 2030 г. и до 65-88% к 2050 г. в зависимости от сценария).

Описанные выше сценарии предусматривают интенсивное развитие ресурсосберегающих схем и технологий, связанных с экономическим и неэкономическим применением электроэнергии (сектор электромобилей, электрического отопления и т.д.) посредством продвижения соответ- ствующих инвестиционных инициатив и НИОКР.