В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики, стр. 101
В развитых странах потребление электроэнергии растет вследствие возрастания роли компьютеров, серверов и высокотехнологичной электроники. Этот процесс настолько широк, что его уже воспринимают как данность. К примеру, три десятилетия назад рукопись книги печатали на пишущей машинке, используя копирку для размножения, а проведение исследования было сопряжено с походом в библиотеку и долгими поисками нужной литературы на стеллажах. Сегодня книгу пишут на компьютере, черновые варианты распечатывают на принтере, поиски материалов ведут в Интернете, а конечный продукт доступен не только в печатном, но и в электронном виде.
Производство электроэнергии
Электричество гибко с точки зрения не только использования, но и производства. В отличие от нефти, природного газа или угля оно не является первичным источником энергии. Это продукт, вырабатываемый путем преобразования других ресурсов, и способов его получения очень много. Электричество можно производить с использованием угля, нефти, природного газа и урана; энергии падающей или текущей воды; энергии ветра и солнца; даже путем сжигания мусора и старых покрышек2.
Производство электроэнергии – классический долгосрочный бизнес. Электростанция, построенная сегодня, может работать и через 60–70 лет. Это также дорогой бизнес – электроэнергетика является самой капиталоемкой среди крупных американских отраслей. В США 10 % всех капиталовложений приходятся на электростанции, линии электропередач, подстанции, опоры и провода, которые образуют инфраструктуру электроэнергетики. Новая угольная электростанция может обойтись в $3 млрд, если допустить, что ее придется строить в условиях сопротивления со стороны защитников окружающей среды и неопределенности регулирования выбросов углекислого газа. Новая атомная электростанция может обойтись вдвое дороже – в $6–7 млрд. Если допустить, что атомная электростанция пройдет все разрешительные процедуры, на строительство может потребоваться десятилетие, а сама станция, не исключено, останется работоспособной и в следующем веке.
Однако правила, политика и ожидания меняются, создавая то, что экономист Лоренс Макович называет «затруднениями». Бизнес и без того находится под влиянием переменчивых течений в государственной политике и кардинальных изменений рыночной конъюнктуры и общественного мнения, которые приводят к сильным и неожиданным изменениям направления движения. С повышением внимания к проблеме изменения климата растет противодействие строительству новых электростанций. Его вызывает не только перспектива появления новой угольной или атомной электростанции. Местная публика может восстать и против ветрогенераторов, и против новых линий электропередач.
Как в таких условиях удовлетворить потребности и устранить разрыв между ожиданиями общественности и тем, что можно реально построить? Ни ветровая, ни солнечная энергетика пока еще не проявили себя в системном масштабе. (К ним мы еще вернемся позже.) Повышение эффективности и интеллектуальные энергосистемы могут уменьшить наклон кривых роста или сделать их пологими.
Начать следует с существующей структуры источников энергии в электроэнергетике. В США доля угля в совокупной выработке электроэнергии, некогда составлявшая почти 55 %, уменьшилась в 2012 г. до 36 %. Далее идет природный газ, доля которого составляет 29 % и растет, и атомная энергия (21 %). Доля гидроэнергии составляет 7 %, ветровой энергии – 4 %, доля солнечной энергии незначительна (0,04 %). Доля нефти за прошедшие десятилетия существенно уменьшилась с более чем 15 % до 0,06 %. Вот почему вопреки многочисленным утверждениям увеличение доли возобновляемых источников энергии или атомной энергии очень слабо скажется на использовании нефти, если не будет сопровождаться повсеместным внедрением электромобилей.
Другие развитые страны менее зависимы от угля. Так, в Европе доля атомной энергии составляет 25 %, угля – 25 %, природного газа – 25 %, гидроэнергии – 15 %. Далее идут ветровая энергия и нефть, 4 % и 3 % соответственно. В Японии доля угля в совокупной выработке электроэнергии составляет 28 %, атомной энергии – 28 %, природного газа – 26 %, нефти – 8 %, гидроэнергии – 8 %. Доля ветровой энергии пренебрежимо мала. Доля солнечной энергии во всех трех регионах пока еще не является статистически значимой величиной.
В российской электроэнергетической системе природный газ обеспечивает порядка 50 % производства электроэнергии, что намного больше, чем в любой другой промышленно развитой стране. На уголь приходится 16 % производства, на атомную энергетику – 17 % и на гидроэнергетику – 15 %. Доля нефти составляет около 2 %.
Китай и Индия, страны с наибольшей численностью населения, по потреблению угля занимают первое и третье места в мире соответственно, тогда как США – второе. В Китае с использованием угля производится около 80 % электроэнергии, а в Индии – 69 %. Доля гидроэнергии в Китае составляет 16 %, в Индии – 13%3.
Структура источников энергии в электроэнергетике определяется ограничениями и ресурсами региона, а также его географией. Например, в Бразилии свыше 80 % электроэнергии вырабатывается гидроэлектростанциями. Помимо этого, существенное влияние на структуру источников энергии оказывают технологии, экономика и доступность, а также экономическая политика, политический фактор и общественное мнение.
Если все это сложить, становится очевидно, что триумвират источников энергии – уголь, атомная энергия и природный газ – будет доминировать в мире еще как минимум два десятилетия. Однако в более отдаленной перспективе, когда вырастет доля возобновляемых источников энергии, структура не так очевидна.
Уголь и выбросы углекислого газа
Сегодня 40 % электроэнергии в мире производится с использованием угля. Запасы угля в мире велики. США обладают 28 % разведанных мировых запасов угля и занимают такую же позицию по запасам угля, как и Саудовская Аравия по запасам нефти. На втором месте стоит Россия с ее 18 % запасов угля. В эксплуатацию сегодня вводятся новейшие ультрасверхкритические электростанции, работающие при более высокой температуре и давлении. Они гораздо менее опасны для окружающей среды, чем электростанции, построенные несколько десятилетий назад: благодаря более высокой эффективности они выбрасывают в атмосферу на 40 % меньше углекислого газа на единицу произведенной электроэнергии. Сегодня большинство сценариев предполагают увеличение использования угля в глобальных масштабах.
И это соответствует действительности. После 2000 г., хотя данный факт не очень широко известен, наибольший прирост глобального производства электроэнергии приходится на уголь – в два раза больше нефти, в три раза больше газа и в 10 раз больше возобновляемых источников. Самый большой вклад в увеличение использования угля дает рост потребления электроэнергии в развивающихся странах.
Аналогичная картина наблюдалась и в США, но ситуация изменилась.
С 1975 по 1990 г. выработка электроэнергии на угольных электростанциях в США практически удвоилась. Уголь стал основным топливом для производства электроэнергии. Также уголь считался надежным и не подверженным политическим неурядицам энергоресурсом. Во многих странах уголь по-прежнему является основным топливом для выработки электроэнергии. Но в их число уже не входят США и страны Европы, где сегодня большое внимание уделяется проблеме выбросов углекислого газа. Из-за различий химического состава угля и природного газа, а также более высокой эффективности газовых турбин с комбинированным циклом уголь дает в два с лишним раза больше углекислого газа на единицу произведенной электроэнергии, чем природный газ.
Однако противодействие использованию угля со стороны политиков, регулирующих органов и защитников окружающей среды в связи с глобальным потеплением выросло до такого уровня, что начать сооружение новой традиционной угольной электростанции теперь очень непросто4. Одновременно беспокойство относительно негативного влияния выбросов на здоровье людей и относительно потребления воды приводит к ужесточению регулирования. Новые правила значительно повышают эксплуатационные затраты действующих угольных электростанций. Это, по-видимому, ускорит выведение их из эксплуатации в США5.