Электрификация для декарбонизации

Сокращение выбросов углекислого газа до нулевого уровня – возможно ли это?

Для достижения целей Парижского соглашения доля э/э в энергобалансе мира должна вырасти в три раза, а ее производство — в четыре. Снижение выбросов парниковых газов потребует значительного увеличения использования э/э в качестве конечной энергии (т.е. энергии, которая используется для предоставления услуг конечным потребителям). Для этого э/э должна вытеснить ископаемое топливо, в т.ч. природный газ, который используется для приготовления пищи, а также бензин и дизельное топливо, применяемые в транспортной сфере.

Нина ШЕРШОВА

В 2016 г. Shell опубликовала один из своих энергетических сценариев "A Better Life with a Healthy Planet: Pathways to Net-Zero Emissions". Как следует из его названия, речь идет о том, что надо сделать для достижения нулевого уровня выбросов, и возможно ли это вообще. Общий вывод, который делают эксперты Shell, — это возможно, но технически сложно. Для этого, в частности, нужно, чтобы на э/э приходилось не менее половины конечного потребления энергии. Это потребует радикальных изменений в структуре производства и потребления энергии: по данным Международного Энергетического Агентства, в 2015 г. на э/э пришлось почти 19% от конечного потребления энергии. Остальные 81% — это нефтепродукты, природный газ, уголь и биомасса. Чтобы сценарий Shell стал реальностью, необходимо, среди прочего, чтобы мощности по производству э/э росли ежегодно на 800-1100 ТВтч.

В течение последних нескольких десятилетий доля электричества в общем энергопотреблении в мире увеличивалась относительно медленно, примерно на 2% за десятилетие. Если в 1995 г. она составляла 14.4%, то в 2005 г. — 16.5%. При таких темпах наращивание доли электричества в конечном потреблении до уровня 50% потребует более полутора веков.

Если всерьез относиться к достижению целей, определенных Парижским соглашением, то уровень электрификации конечной энергетической системы должен вырасти примерно в три раза. При этом надо учитывать, что в целом производство и потребление энергии в мире будет увеличиваться, что также означает расширение рынка э/э.

Если сегодня во всем мире ежегодно производится порядка 25 тыс ТВтч э/э (и это те самые 19% от конечного спроса на энергию, о которых говорит МЭА), то сценарий Shell предполагает, что во второй половине столетия объем годового производства вырастет до минимум 100 тыс ТВтч, т.е. в четыре раза, для чего потребуется наращивать производство примерно на 1400 ТВтч в год. Для сравнения: в прошлом году ЮУАЭС выработала около 17 млрд кВтч (коэффициент использования установленной мощности составил около 66%), т.е. для обеспечения такого роста потребовалось бы строить несколько десятков таких электростанций каждый год.

При этом новые генерирующие мощности не должны увеличивать количество выбросов парниковых газов, то есть речь идет о "зеленой" энергетике. Согласно данным последнего Статистического обзора мировой энергетики ВР, в прошлом году суммарное производство э/э ВЭС и СЭС составило около 1300 ТВтч, при этом за 2016 г. эта цифра увеличилась на 208 ТВтч, тогда как общая выработка э/э — на 600 ТВтч. Таким образом, ВЭС и СЭС обеспечили примерно треть роста выработки. При этом за последние годы выработка росла примерно на 500 ТВтч, это намного ниже необходимых для сценария "нулевых выбросов" 1400 ТВтч в год.

Таким образом, "зеленая" энергетика еще далека от того, чтобы обеспечить необходимый рост генерации, хотя она быстро растет — за последние шесть лет этот рынок удвоился. Вероятно, в тридцатых годах она уже станет основой развития энергетики, и будет способна обеспечить увеличение доли э/э в конечном потреблении.

В среднесрочной перспективе выбросы парниковых газов от производства э/э в глобальном масштабе будут снижаться лишь в такой степени, в какой природный газ и атом смогут вытеснить уголь. Хотя в некоторых странах потребление угля сейчас падает, но оно также быстро растет в других, поскольку для развития их экономик требуются новые генерирующие мощности.

Примечательно, что Shell, наряду с "зеленой" энергетикой, указывает атомную в качестве решения задачи снижения парниковых выбросов. В сценарии отмечено, что существует три основных способа "декарбонизации" энергосистемы: посредством возобновляемых источников энергии (ветер, солнечная энергия, биомасса, гидроэнергетика); посредством применения технологий улавливания углерода при выработке э/э на основе угля и газа, чтобы предотвратить попадание большей части углекислого газа в атмосферу; путем развития ядерной энергетики. Благодаря наличию такого числа опций, считается, что энергетический сектор имеет относительно низкие технические барьеры для декарбонизации. Однако существуют и другие, нетехнические барьеры — например, сопротивление строительству ветровых и атомных электростанций, а также нежелание реформировать энергетические рынки так, чтобы обеспечить стимулы для наращивания резервных мощностей для непостоянных возобновляемых источников энергии.

Для достижения целей, установленных Парижским соглашением, потребуется изменить не только энергетику, но и другие сферы. Собственно, именно электрификация транспорта, промышленности и бытовой сферы и определит рост потребности в э/э. По мнению экспертов Shell, для этого необходимо предпринять несколько шагов. Во-первых, это повышение энергоэффективности и электрификация экономики там, где это только возможно. Во-вторых, это поддержание динамики роста производства возобновляемых источников энергии, особенно солнечной энергии и ветра, а также увеличение гибкости энергосистемы, ее способности работать с непостоянными источниками э/э. В-третьих, это ускорение перехода от угля к газу, что позволит быстро сократить выбросы в энергетическом секторе и обеспечить при этом выработку, которая даст возможность покрыть спрос. В-четвертых, это модернизация зданий и инфраструктуры городов, что позволит значительно снизить потребление энергии. Наконец, это политика правительств, направленная на поощрение низкоуглеродных технологий и инфраструктур, включая атомную энергетику, "ответственную" биоэнергетику и устойчивое лесоводство, сельское хозяйство и практику землепользования. Стоит отметить, что биоэнергетика требуется не какая-нибудь, а именно "ответственная" - вероятно, эксперты Shell подразумевают разумное использование агроресурсов, которое не угрожает продовольственной безопасности.

В Shell считают, что первые три из этих приоритетных мер способны к 2035-2050 гг. наполовину приблизить мир к "чистому"состояниюнулевых выбросов". Но на этом вся декарбонизация может и закончиться, если уже сейчас не предпринимать ничего по двум остальным направлениям.

Если все эти меры увенчаются успехом, то цивилизация середины века, и особенно энергетика, будет сильно отличаться от нынешней. Половина всей энергии в мире будет производиться электростанциями, причем, в основном, ВЭС и СЭС — на них придется 40% производства первичной энергии. Еще 20% обеспечат АЭС и ГЭС, 15% — биоэнергетика, т.е. различные биотоплива и биомасса. Доля углеродных топлив сократится с нынешних 80% до 20-25%, причем это, в основном, будет газ. Нефтепродукты останутся в качестве топлива для грузового транспорта и сырья для химической промышленности.

Чтобы реализовать такой сценарий, придется радикально увеличить генерирующие мощности, прежде всего — возобновляемые. Хотя в последние годы возобновляемая энергетика быстро растет, этот рост должен еще более ускориться.

Изменение доли источников энергии по сценарию Shell

ИСТОЧНИК

A Better Life with a Healthy Planet: Pathways to Net-Zero Emissions