Мировая энергетика за полвека

https://vk.com/@planned_econom...

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор

В этой заметке мы посмотрим, как развивалась мировая энергетика после Второй мировой войны. Это была эпоха бурного хозяйственного прогресса, роста благосостояния и внедрения многочисленных достижений НТР. Прогресс был бы невозможен без многократного роста энергопотребления. За период с 1950 по 2010 годы потребление энергии мировым хозяйством выросло впятеро.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №1

За это время сильно изменилась структура энергетической отрасли. Значение угля сильно упало, его доля в мировом балансе снизилась с 45 до 30%. Зато чрезвычайно возросла роль нефти и газа. В 1950 году на них приходилось 27% мирового энергопотребления, а к 2010 — уже 56,5%. Именно нефть и газ обеспечили столь быстрый рост глобальной экономики за последние полвека. Причем, если в 1950-70 годы быстрее всего росло потребление нефтяной энергии, то потом экономика стала все больше упирать на природный газ.

Несмотря на развитие возобновимых источников энергии — в первую очередь, атомных и гидростанций — их роль в мировом масштабе осталась незначительной. Доля ископаемого топлива в глобальном энергобалансе даже выросла благодаря упадку традиционной энергетики, проще говоря, отказу от дров, кизяка и подобных видов топлива.

Энергопотребление росло очень неравномерно. Развитые регионы глобальной системы — Европа и Северная Америка — увеличивали его относительно медленно, а в последние три десятилетия прогресс почти застопорился. В Европейском макрорегионе потребление энергии после 1992 года даже упало, что связано с коллапсом советской экономики, которая входила в его границы.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №2

Но по абсолютным масштабам совокупный прирост энергопотребления Европы и Северной Америки был очень большим, и за 1965-2019 годы он составил 27,6 петаватт*час, почти четверть мирового прироста. Хотя доля этих регионов в мировом потреблении коммерческой энергии упала за 1965-2019 годы с 78,6 до 37,7%, она все еще остается непропорционально большой в сравнении с населением.

Быстрее всего развивалась энергетика юга и востока Азии, на который пришлось больше половины мирового прироста. Бурный рост новых индустриальных стран сделал этот регион первым по глобальному энергопотреблению, тогда как в 1965 году он далеко отставал и от Европы, и от Северной Америки. Очень быстро росло энергопотребление и на Ближнем Востоке с его огромными месторождениями дешевой нефти и газа, но значение этого региона в мировой промышленности намного ниже, как и доля в глобальном потреблении. Однако, потребление энергии на душу в крупнейших азиатских странах остается низким и далеко отстает от развитых государств Запада.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №3

Чтобы довести энергопотребления Третьего мира до уровня ядра мировой системы, потребуется многократно увеличить производство. Так как основой энергетики остается ископаемое топливо, возникает беспокойство, не исчерпаем ли мы все доступные запасы?

До последнего времени ситуация казалась благополучной. Геологи открывали новые месторождения нефти быстрее, чем экономика наращивала добычу, и сейчас разведанных запасов при текущем уровне потребления хватит еще на полвека, тогда как в 1950 году открытых месторождений хватало лишь на 20 лет. Несмотря на бурный рост газодобычи, открытых запасов хватит еще на 50 лет, как и в 1985 году.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №4

Хотя открытые месторождения угля росли медленнее добычи, но их все еще хватит почти на столетие, а с учетом бурого, низкокачественного угля — на 132 года [BP Statistical review of world energy 2020, c. 44].

Но есть и угрожающие тенденции. Темпы обнаружения новых запасов нефти с 1960 года стабильно замедляются, и через несколько десятилетий могут упасть ниже динамики добычи.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №5

В качестве выхода предлагают добычу сланцевой нефти. Ее потенциальные запасы огромны, и американская нефтедобыча благодаря этим источникам подобралась к пику 50-летней давности.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №6

Проблема в том, что добыча сланцевой нефти менее эффективна, как и эксплуатация месторождений тяжелой нефти. Сложной проблемой остается полное извлечение нефти: коэффициент извлечение в нефтедобыче варьируется в пределах 20-40%, тогда как в газовых месторождениях — 80-90%. Но такие технологии, как гидроразрыв и нагнетание воды, которые позволяют извлечь остающуюся нефть, весьма затратны. Это одна из причин падения энергоэффективности нефтегазовых источников в последние десятилетия.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №7

А что же чистые источники? Ключевой причиной, по которой энергетика опирается на ископаемое топливо, является его высокая эффективность, по-английски EROI. Коэффициент показывает, насколько сильно выхлоп энергии превышает энергозатраты на ее производство. Для поддержания высокого уровня жизни энергоэффективность должен быть не меньше 12-15 пунктов, а ее снижение нанесет большой удар по науке, культуре и сфере услуг.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №8

EROI сильно варьируется в зависимости от географии источника энергии и методики подсчета. Но в целом, помимо ископаемого топлива, высокую отдачу дает лишь атомная и гидроэнергия. Эффективность ветряков и солнечных станций пока колеблется у «линии благополучия» и они не дают больших излишков. А отдача от биотоплива иногда опускается ниже единицы, то есть на выпуск топлива тратят больше энергии, чем получают в итоге.

Атомная энергия требует больших капиталовложений, высокого технического уровня и предъявляет серьезные требования к безопасности, поэтому доступна лишь достаточно развитым странам. В настоящее время около 2/3 мирового потребления атомной энергии приходится лишь на четыре страны: США (30,5%), Францию (14,3%), Китай (12,5%) и Россию (7,5%). Япония выбыла из числа лидеров ядерной энергетики после аварии в Фукусиме, но планирует к 2030 году вернуть в эксплуатацию значительную часть блоков.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №9

В настоящее большую часть новых АЭС строит Китай, а мировая выработка атомной энергии за последнее десятилетия даже несколько снизилась. Общественное мнение в большинстве государств негативно относится к новым АЭС и даже выступает за полный отказ от атомных станций. Конечно, если возникнет дефицит энергии, генерацию ядерной энергии можно увеличить многократно, но это связано с множеством проблем. Маловероятно, что в ближайшем будущем мирный атом сможет занять место углеводородов, хотя по гамбургскому счету АЭС намного безопаснее, чем сжигание нефти и угля.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №10

Перспективы гидроэнергетики еще сомнительнее. Ее потенциал остается значительным, но даже при полном его использовании гидроэнергия сможет покрыть лишь жалкие проценты от мировых потребностей: около 8,5 петаватт при мировом энергопотреблении почти 150 петаватт.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №11

Остаются новые возобновляемые источники — ветер и солнце. Хотя они и не могут поспорить в ГЭС и АЭС в энергоэффективности, но технологии в этой сфере последние десятилетия бурно развивались. Их EROI не так плох, а в коммерческом отношении они могут конкурировать с другими источниками электричества.

Мировая энергетика за полвека: краткий обзор, изображение №12

Американцы подсчитали приведенную стоимость разных источников энергии. Она показывает, по какой цене нужно продавать электричество, чтобы окупить затраты на установку за срок эксплуатации. Как показывают данные Энергетического агентства США, для ветряков на суше и солнечных электростанций минимальная цена энергии меньше, чем для множества других установок.

Почему же Германия и Дания, упирающие на развитие альтернативной энергетики, оказались рекордсменами по стоимости электричества в Европе, в отличие от Франции, чья энергетика базируется на мирном атоме? Проблема в нестабильности новых видов генерации, их сильной зависимости от природных условий. Ветер устойчиво дует далеко не везде, солнечные станции вырабатывают электричество днем и в отсутствие туч, тогда как нужнее всего оно в темноте. Поэтому такая энергия часто требует переброски на дальние расстояния или хранения на аккумуляторных станциях для подачи потребителям. Это означает большие издержки, и кажущаяся дешевизна альтернативной энергии оборачивается большими счетами и высокими ценами. Чтобы энергия ветра и солнца стала по-настоящему массовым источником электричества, нужен серьезный прогресс в системе распределения и хранения, иначе переход на новые виды генерации обернется болезненным ростом цен.

Итак, глобальная энергетика после Второй мировой войны развивалась беспрецедентными темпами, что было необходимым условием для массовой индустриализации и хозяйственного подъема. Ее фундаментом выступало углеводородное топливо, в первую очередь — нефть и газ. Ни гидроэнергетика, ни атомные реакторы, на которые возлагали множество надежд, не смогли добиться значимого места в мировом энергобалансе.

Хотя до сегодняшнего дня люди обнаруживали месторождения углеводородов достаточно быстро, чтобы компенсировать добычу, в ближайшие десятилетия ситуация может измениться к худшему. Энергетикам придется осваивать более затратные источники топлива и сложные в эксплуатации солнечные и ветряные станции. Это может вызвать значительное удорожание энергии и замедлить рост мирового хозяйства, если оно не ответит на этот проблему достаточно быстрым внедрением энергосберегающих технологий.