Энергетика нового технологического цикла

Человечество стоит на пороге нового технологического цикла, который подразумевает структурные изменения в экономической модели и пересмотр стратегии управления энергетической системой. Переход к этому циклу потребует крупных инвестиций и решительных политических действий, убеждены эксперты VIII саммита «Глобальная энергия», который проходил в Технологическом институте Карлсруэ.

Обсуждая изменения мирового энергетического ландшафта, участники саммита выявили пути повышения энергоэффективности и преграды, препятствующие достижению масштабной трансформации.
Глобальные энергетические вызовы на фоне технологической революции требуют пересмотра стратегии действий игроков мировой энергетической системы. Потребность в энергетическом переходе продиктована рядом причин, важной из которых является проблема загрязнения окружающей среды. Причины климатических изменений связаны с увеличением выбросов антропогенных парниковых газов. Согласно данным «Глобального углеродного проекта», в 2018 году выбросы диоксида углерода от сжигания ископаемого топлива выросли на 2,7% и достигли рекордных 37,1 гигатонн. С учетом этих данных для того, чтобы избежать глобальной экологической катастрофы, странам уже сейчас необходимо перестроить свою энергетическую систему на новую технологическую основу, которая будет иметь минимальное воздействие на окружающую среду.

Несомненно, подобная глобальная трансформация потребует роста инвестиций в модернизацию текущих систем, радикального повышения энергоэффективности, перехода к низкоуглеродной экономике и развития новых технологий. Однако для реализации этих перемен нужно долгосрочное планирование и преодоление ряда препятствий. Первая и главная проблема, с которой сталкивается мировое сообщество в переходный период, – это низкая скорость внедрения инноваций, отсутствие целостного представления об интеграции и плана перемен. Основные сложности включают капиталоемкий характер энергетической отрасли, необходимость соблюдения баланса между безопасностью, устойчивостью, доступностью энергии, а также уязвимость цифровых систем перед киберугрозами.

Затраты на переход к устойчивым источникам – еще одна проблема для осуществления перехода. Производители держат свои инвестиционные решения в традиционных активах ископаемого топлива. Так, только в Китае объем вновь устанавливаемых угольных станций составляет 259 ГВт по сравнению со всем американским парком в 266 ГВт. Одновременно с этим срок эксплуатации существующих электростанций, загрязняющих атмосферу, достигает сорока лет. При этом согласно прогнозу Международного энергетического агентства (МЭА) с 2018 по 2040 год потребуется от 60 до 80 трлн долларов на развитие сценариев устойчивого развития энергетики. Уровень инвестиций, требуемых уже на данном этапе, составляет 2,2 трлн долларов. В 2017 году вложения составили всего лишь 1,8 трлн долларов, что указывает на недостаточность средств в будущем. Ситуация также осложняется инертностью правительств в создании стимулов для чистой энергетики, а также их нежеланием вводить налоги на выбросы СO2 и внедрять налоговые льготы за эффективное использование энергии.

«Спрос на электроэнергию будет продолжать расти, особенно для поддержания экономик таких стран, как Индия и Китай, поэтому крайне важно развивать технологии улавливания и хранения углерода», – отметил Родней Джон Аллам, лауреат премии «Глобальная энергия» – 2012, член МГЭИК, удостоенный Нобелевской премии мира в 2007 году. Существующие в настоящее время технологии получения чистой энергии с одновременным улавливанием и хранением углерода увеличивают стоимость электроэнергии примерно на 60%. Новые дешевые энергетические системы, использующие при сгорании топлива СО2 в сверхкритическом состоянии, будут доступны для продажи в середине 2020-х годов. Отметим, что профессор Аллам – разработчик цикла процессов, который позволяет проектировать чистые электростанции нового типа. Так называемый цикл Аллама не только дает возможность получать энергию без вредных атмосферных выбросов, но и обладает дополнительным преимуществом – низкой себестоимостью произведенного электричества (6 центов за кВт).

На необходимость развития экологически чистых технологий и эффективных способов преобразования органического топлива также обратил внимание Сергей Алексеенко, лауреат премии «Глобальная энергия» – 2018, заведующий лабораторией проблем тепломассопереноса Института теплофизики СО РАН. Стимулирование таких технологий, в частности, на базе парогазовых установок и методов глубокой переработки угля является важнейшим шагом на пути декарбонизации энергетики. Хотя для ресурсообеспеченных стран органическое топливо будет оставаться приоритетным видом среди энергоносителей, структура мировой энергетики претерпит радикальные изменения за счет развития возобновляемых источников энергии. По оценке эксперта, они начнут доминировать в мировом энергобалансе после 2050 года. Среди наиболее перспективных видов альтернативной энергетики Алексеенко выделил геотермальную энергию, а именно одну из ее составляющих – петротермальную (тепла сухих пород Земли на глубинах от 3 до 10 км с температурой до 350 °С). «Петротермальная энергетика не нуждается в способах хранении энергии, в отличие от возобновляемой энергетики периодического действия (энергия солнца и ветра). Однако солнечная и ветроэнергетика в будущем составят значительную часть мирового энергобаланса, поэтому развитие ВИЭ должно сопровождаться созданием эффективных систем накопителей энергии», – убежден ученый.



Расширяя идею о необходимости перехода к ВИЭ, Сяньшень Сунь, член Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», генеральный секретарь Международного энергетического форума, заявил, что к 2040 году доля ВИЭ будет составлять около 25% от общего объема энергии. Эксперт также подчеркнул, что страны пытаются найти тонкий баланс между экономическим развитием и решением ряда экологических проблем. При этом движущей силой переориентации стратегии развития являются стихийные бедствия, вызванные изменением климата. В стремлении к жизнеспособным, устойчивым рынкам энергии корпорации и развитые страны обращаются к новым технологиям, таким как система захвата, хранения и утилизации углерода, управление и аналитика больших данных, автоматизация, робототехника, электромобили и «умные» сети.

Соглашаясь с идеей о том, что «умные» сети позволяют повышать эффективность, а также устойчивость производства и распределения электроэнергии, Рае Квон Чунг, председатель Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», советник председателя группы лидеров и экспертов высокого уровня по проблемам воды и стихийным бедствиям при Генеральном секретаре ООН, член МГЭИК, удостоенный Нобелевской премии мира в 2007 году, добавил, что они помимо всего прочего выступают отличным инструментом развития межгосударственных энергетических объединений. Один из таких способов – использование линий передачи ультравысокого напряжения, которые позволят удовлетворить растущие потребности в электроэнергии и решат проблему энергетического голода отдаленных регионов. Обширные пространства пустынь и степей можно превратить в производственные центры ВИЭ, по мнению эксперта. Это позволит странам Центральной Азии передавать электроэнергию, полученную из альтернативных источников, в мировые мегаполисы.

Технологии ВИЭ должны использоваться не только как способ достижения энергетической безопасности и противостояния глобальным климатическим изменениям, но и для улучшения общего благосостояния человечества, считает Аднан Амин, член Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», почетный генеральный директор Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA). Более 5 млн преждевременных смертей людей в год связаны с загрязнением воздуха. Увеличение инвестиций в сферу альтернативных источников будет иметь благоприятные социально-экономические последствия, решая вопрос энергетической бедности, создавая новые рабочие места и улучшая качество жизни общества.

Участники саммита пришли к выводу, что ключевые шаги в развитии энергетики нового технологического цикла во многом зависят от политических решений. В то время как ведущие ученые в области энергетики уверены, что эффективные, экологически чистые и экономически оправданные технологии способны обеспечить целостные подходы, которые были невозможны ранее, именно политикам предстоит принять важнейшие решения сегодня.