Солнце, ветер и… технологии

С. Шовкопляс

Аналитические отчеты показывают, что человечество избрало своими лучшими друзьями солнце, ветер и энергоэффективные технологии. Как будет развиваться энергетика из возобновляемых источников энергии (ВИЭ), особенно по двум ее мощнейшим направлениям – солнечным и ветровым электростанциям?

Изображение ветровая электростанции Мы на пороге радикально нового будущего – тотального увеличения применения ВИЭ во всех сферах – от гаджетов и домохозяйств до изменений глобальной энергетической инфраструктуры.

В Международном энергетическом агентстве (International Energy Agency, IEA) провели исследования глобального спроса на углеводородное топливо в 2000–2040 гг. В IEA рассчитали и представили свой прогноз глобального спроса на нефть до 2040 г. с учетом влияния новых технологий. Развитие энергоэффективных технологий, рост применения ВИЭ, распространение электромобилей, удешевление систем хранения электроэнергии (energy saver system, ESS) и всех видов аккумуляторов, постепенный отказ от использования ископаемых углеводородов в качестве сырья для химической промышленности и переход на возобновляемые биопластики означает закат углеводородной эры. Анализ IEA показывает, что начиная уже с 2020 г. в глобальном энергобалансе начинается эпоха расширенного применения ВИЭ и сокращения доли ископаемого топлива. К 2040 г. потребление ископаемых углеводородов снизится до мирового уровня в 2000 г. При этом общее потребление энергии к 2040 г. вырастет по сравнению с миллениумом минимум в 1,4 раза.

Сейчас бизнес из всех видов ВИЭ больше всего вкладывается в ветровую и солнечную электрогенерацию (см. рис. 1). В Financial Times называют нынешнюю ситуацию Big Green Bang (большой зеленый взрыв). В 2017-2020 гг. 90% всей новой установленной мощности ВИЭ будут занимать источники из солнца и ветра.

Изображение Инвестиции в ВИЭ в 2016 году Рис. 1. Инвестиции в ВИЭ на открытых рынках в 2016 г, $ млрд. Источник: UN Environment, Bloomberg New Energy Finance, 2017 г

Доля ВИЭ в энергетике увеличивается. Лидирует в этом Германия (например, см. рис. 2).

Изображение секторов энергетики в общем энергобалансе в 2016 г Рис. 2. Распределение секторов энергетики в общем энергобалансе в 2016 г. Источник: Bloomberg New Energy Finance (BNEF), New Energy Outlook, 2017 г

Угольная энергетика находится на точке невозврата. Эта экологически «грязная» технология отмирает в связи с удешевлением ВИЭ. К 2040 г. потребление угля сократится на 87% в Европе и на 45% в США. Добыча угля продолжит расти в Китае, но достигнет пика в 2026 г. и потом начнет сокращаться. Только 18% из запланированных новых угольных электростанций будут когда-либо построены. Это означает, что будут отменены угольные энергопроекты на 369 ГВт.

Газ считается «переходным» топливом на время внедрения технологий ВИЭ, однако не так, как думает большинство людей. Это более «чистая» энергия по сравнению с углем, и потребление газа будет пока расти. Новые электростанции на газе тоже еще будут строиться – к 2040 г. это займет $804 млрд в сумме новых инвестиций и на 16% больше новой установленной мощности, чем сейчас. Но даже в экономике Северной и Южной Америки, где местный газ будет изобиловать и дешеветь, газовые станции будут в основном действовать как одна из гибких технологий для компенсации пиков энергопотребления и обеспечения стабильности энергосистемы. В тех регионах, куда импортируется газ, произойдет существенное сокращение его применения.

Пик глобальной эмиссии парниковых газов из-за энергетики произойдет в 2026 году.

Выбросы CO2 от производства электроэнергии увеличатся еще на 10%, а затем, после пика в 2026 г., упадут быстрее, чем это оценивалось ранее, четко повторяя кривую снижения использования угля в Китае. Но чтобы сохранить сценарий максимальноопустимого глобального потепления на 2°C потребуется еще $5,3 трлн мировых инвестиций и 3,9 ТВт новой установленной мощности электростанций с нулевой углеродной эмиссией.

К слову, на выбросы, связанные с эксплуатацией зданий, сейчас приходятся 20% совокупных объемов загрязнения атмосферы парниковыми газами.

Среднесрочный план-график вытеснения традиционной электрогенерации в ЕС за счет увеличения доли ВИЭ в общем энергобалансе до 35% к 2020 году (т. н. «План 20-35»), можно увидеть на рис. 3.

Изображение повышение доли ВИЭ к 2020 Рис. 3. Повышение доли ВИЭ до 35% в странах ЕС к 2020 г. по секторам, %. Источник: «WindEurope», 2017г., Отчет «Wind energy in Europe: Scenarios for 2020»

Солнце

Проблема конкуренции солнечной и угольной энергетики становится для угля все острее. Электроэнергия из солнца, по крайней мере, уже столь же дешева, как и электричество из угля в Германии, Австралии, США, Испании и Италии. Взвешенная стоимость электроэнергии от PV-генерации снизится к 2040 г. на 66%. К 2021 г. она будет дешевле, чем электричество из угля в Китае, Индии, Мексике, США и Бразилии.

Домовладельцы все больше и больше ориентируются на самостоятельное энергообеспечение и повсеместно демонстрируют свою приверженность «солнцу», см. рис. 4.

Изображение суммарный приростмощности ВИЭ Рис. 4. Суммарный прирост установленной мощности ВИЭ в 2017–2020 гг. в мире, ГВт. Источник: WindEurope, SolarPower Europe, IEA, 2017 г

К 2040 г. PV-установки на крышах домов будут производить до 24% электроэнергии в Австралии, 20% в Бразилии, 15% в Германии, 12% в Японии и по 5% в США и Индии (BNEF New Energy Outlook 2017). Это, в сочетании с ростом реализации крупномасштабных проектов ВИЭ-генерации по всему миру, еще более снизит надобность в существующих больших угольных и газовых электростанциях.

Ветер

Согласно аналитическому отчету New Energy Outlook 2017 от Bloomberg New Energy Finance (BNEF) затраты на постройку новых береговых (наземных) ВЭС падают быстро, но затраты на установленные в море ВЭС падают еще быстрее. Средневзвешенные затраты на ВЭС, построенные на суше расходы на ветровые станции к 2040 г. упадут на 47% благодаря более дешевым и более эффективным турбинам и снижению операционных расходов. За это же время затраты на ВЭС на шельфе снизятся на 71%, чему поспособствует накопленный опыт, конкуренция и экономия за счет укрупнения силовых агрегатов.

В начале осени Европейская ассоциация ветроэнергетики (Wind Europe) опубликовала сразу два доклада: «Ветроэнергетика в Европе: прогноз до 2020 года» (Wind energy in Europe, Outlook to 2020) и «Ветроэнергетика в Европе: сценарии до 2030 года» (Wind energy in Europe, Scenarios for 2030). Среднесрочный прогноз посвящен в большей мере планам развития и оценке роста установленной мощности в ЕС и в мире, а более длительный прогноз рассматривает три сценария развития ВИЭ в разрезе ветровой энергетики – пессимистичный, реалистичный и оптимистичный.

Ветроэнергетика в ЕС уже много лет занимает первое место по чистому приросту генерирующих мощностей среди всех секторов энергетики. Согласно прогнозу «Wind energy in Europe: Scenarios for 2020», ежегодные объемы ввода в эксплуатацию ветровых электростанций в среднем составят 12,6 ГВт (за 4 года добавится > 50 ГВт). При этом ожидается, что 2017 г. будет рекордным за всю историю (14 ГВт), и этот рекорд продержится до 2020 г. В Дании ветроэнергетика к 2020 г. будет производить более 50% электроэнергии, в Германии – более 30%. Существенный рост ВЭС будет продолжаться и в странах, не входящих в ЕС – Турция (28 ГВт), Норвегия (11 ГВт).

Установленная мощность европейской ветрогенерации к 2020 г. превысит 200 ГВт. Ветроэнергетика покроет 16,5% потребностей ЕС в электричестве уже к 2020 г. и 35% – к 2030 г. В следующем десятилетии доля ВЭС в выработке электричества практически удвоится, а в почти десятке стран ЕС ветропарки станут основным производителем электроэнергии к 2030 г. (см. рис. 5).

Изображение установленная мощность ВЭС к 2030 г. Рис. 5. Установленная мощность ВЭС в ряде стран ЕС к 2030 г. по реалистичному сценарию, ГВт. Источник: «WindEurope», 2017г., Отчет «Wind energy in Europe: Scenarios for 2030»

Именно ветрогенерация будет лидировать по объемам ввода новых электростанций в ЕС среди всех ВИЭ и к 2020 г. обойдет гидроэнергетику. Оффшорная (вынесенная на морской шельф) ветроэнергетика ЕС будет развиваться ускоренными темпами (25% всех новых объектов, рост в среднем на 3,1 ГВт/год, см. рис. 6).

Изображение установленной мощности ВЭС в странах ЕС Рис. 6. Установленная мощность ВЭС в странах ЕС, 2005–2020 гг., ГВт. Источник: «WindEurope», 2017 г., Отчет «Wind energy in Europe: Scenarios for 2020»

В прогнозе «Wind energy in Europe: Scenarios for 2030 года» описано три сценария развития ВЭС. По реалистичному сценарию, установленная мощность ветроэнергетики ЕС к 2030 году достигнет 323 ГВт, из которых 253 ГВт будут на суше и 70 ГВт – на морском шельфе. Сектор ВЭС в целом вырастет более чем в 2 раза по сравнению с показателем 2016 года, а оффшорная ветроэнергетика – в 5 раз. Эти мощности будут генерировать 888 ТВт•ч электроэнергии в год, то есть смогут обеспечить 29,6% европейского потребления.

Установленная мощность ветроэнергетики по оптимистичному сценарию к 2030 г. вырастет до 397 ГВт. Это в 2,5 раза больше, чем сегодня. Мировые тенденции развития ВЭС подобны европейским (см. рис. 7).

Изображение роста установленной мощности ВЭС в мире Рис. 7. Рост установленной мощности ВЭС в мире, 2017–2020 гг., ГВт. Источник: WindEurope, IEA, 2017г.

…и технологии

В мире делается ставка не на банальную замену одних источников энергии другими, а на применение технологий нового уровня, которые преобразуют сами подходы к использованию энергии.

Например, Франция в 2018–2020 гг. инвестирует в «зеленую» модернизацию энергетики €20 млрд. Больше всего денег будет потрачено на программу термоизоляции зданий и строительства нового жилья экономкласса – €9 млрд.

Еще €7 млрд Франция направит на развитие сектора ВИЭ, все больше сокращая долю угольной и углеводородной генерации в структуре национальной энергетики. Еще €4 млрд пойдут на стимулирование перехода на электромобили и экологически безопасные автомобили, чтобы удалить с французских дорог 10 млн старых автомобилей низкого экологическим класса. Во Франции за июль-август 2017 г. было продано на 40% больше электромобилей, чем за аналогичный период прошлого года.

Электрические транспортные средства (EV) поддерживают глобальный переход на электричество. К 2040 г. в Европе и США EV будут поглощать 13% и 12% всей электроэнергии. В ближайшие 10-15 лет объявят вне закона машины с ДВС сразу несколько европейских стран, к которым присоединится Китай, Индия и США. В Норвегии и Голландии планируется полностью запретить автомобили на дизеле и бензине к 2025 г., в Германии – к 2030 г., во Франции и Великобритании – к 2040 г. При неизбежном росте продаж электромобилей многократно возрастет производство батарей, и цены на все виды ESS снизятся, что даст дополнительный импульс распространению ВИЭ.

Прогнозы инвестирования в технологии ВИЭ более чем впечатляют. Аналитики Goldman Sachs в исследованиях инвестиционной привлекательности прогнозируют увеличение вложений в чистую энергетику в 2025 г. до $150 млрд (см рис. 8).

Изображение потока прямых инвестиций в ВИЭ до 2025 года Рис. 8. Поток прямых инвестиций в ВИЭ в мире до 2025 г., $ млрд. Источник: Goldman Sachs Global Investment Research, 2017г

Китай и Индия станут мировыми лидерами по инвестированию в энергетику. На их счет в мире в 2040 г. будет относиться 28% и 11% от всех капиталовложений в новые энергетические мощности. Больше трети инвестиций в Азиатско-Тихоокеанском регионе будет вложено в ВЭС, еще треть – в солнечную PV-генерацию, 18% – в АЭС и лишь 10% в уголь и газ (BNEF, New Energy Outlook 2017).

Возобновляемые источники энергии составят почти три четверти из $10,2 трлн, которыми мир до 2040 г. профинансирует новые технологии производства электроэнергии. Вырастут возможности по балансировке неравномерностей ВИЭ-генерации со спросом благодаря быстрому снижению затрат на солнечную и ветровую энергию и возрастающей роли ESS, в том числе электрических аккумуляторных батарей.

Аналитические исследования Bloomberg New Energy Finance (BNEF) и Международного энергетического агентства (IEA), опубликованные в 2017 г., показывают, что эксперты ожидают падение цены готовых батарей для всех видов ESS <$100 за 1 кВт•ч еще до 2026 г., а стоимость их элементов станет менее $100 за 1 кВт•ч не позднее 2023 г. Падение цен на компоненты ESS и, прежде всего, на Li-ion батареи, ускорится во второй половине 20-х годов, а до 2030 г. цены на них по сравнению с нынешним уровнем уменьшатся минимум на 70%, причем способность накапливать энергию вырастет в разы.

Батареи и буферные накопители энергии усиливают привлекательность ВИЭ в качестве основного источника энергии. Гибкие зарядные станции EV, подключенные в сеть по многозонному тарифу, работающие с ВИЭ и оснащенные ESS, помогут общей энергосистеме адаптироваться к неравномерности солнечной и ветровой генерации (BNEF, New Energy Outlook 2017).

Аккумуляторные станции все чаще конкурируют с природным газом как «быстрые» мощности для компенсации в периоды пикового спроса. В сочетании с распределенными батарейными хранилищами «on-grid» малой мощности (жилье, станции зарядки электромобилей, электрокары V2G), это поможет ВИЭ к 2040 г. проникнуть на 74% в Германию, 38% в США, 55% в Китае и 49% в Индии (BNEF, New Energy Outlook 2017).

Новые возобновляемые технологии при росте доли ВИЭ-генерации в общем балансе обеспечат синергетический эффект, который положительно скажется на занятости, экологии, инвестиционной активности в энергетике и в смежных отраслях, на внешнеторговом балансе и т. д. Это можно проиллюстрировать на примере эффекта от расширения применение ВЭС к 2030 г. в странах ЕС (см. рис. 9).

Изображение макроэкономической выгоды развития ВЭС Рис. 9. Макроэкономические выгоды развития ВЭС в странах ЕС к 2030 г. Источник: «WindEurope», 2017г., Отчет «Wind energy in Europe: Scenarios for 2030»

Интересную связь о полезности перехода на ВИЭ для экономики обнаружили аналитики Bloomberg (см. рис. 10). Они проанализировали биржевую стоимость 100 ведущих компаний США, которые последовательно ведут политику применения ВИЭ для собственных нужд и отказа от энергии из ископаемых энергоносителей (индекс FFI, Fossil Free Index), с индексом S&P 500, характеризующим, в итоге, «здоровье» экономики.

Изображение связи биржевого индекса S&P 500 и индекса FFI Рис. 10. Связь биржевого индекса S&P 500 и индекса FFI (Fossil Free Index) для 100 крупнейших компаний в США, 2007-2017 гг. Источник: BNEF, New Energy Outlook 2017

Инвестиции, которые ведущие компании осуществляли в технологии собственного «зеленого» энергообеспечения, сказались на их технологических и управленческих процессах, и привели к росту прибыльности этих компаний и их биржевой стоимости. Это очень красноречивый пример того, как солнце, ветер и новейшие технологии становятся одновременно лучшими друзьями для развития экономики, устойчивого развития, заботы об окружающей среде и цивилизационного прогресса.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!


Вас может заинтересовать:



Оставьте комментарий

Telegram