CC BY
41
УДК 911.3:33
М.Ю. Березкин1, О.А. Синюгин2, А.А. Соловьев3
ГЕОГРАФИЯ ИННОВАЦИЙ В СФЕРЕ ТРАДИЦИОННОЙ И ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИК МИРА
В настоящее время перспективы развития возобновляемой энергетики нельзя рассматривать без отрыва от состояния традиционной энергетики. При этом нужно учитывать, что традиционная, углеводородная энергетика за многие десятилетия развития практически достигла технологического предела развития, кроме того, она подвержена неустойчивости в ценах на энергоносители. Что касается области производства и доли в энергобалансе, то возобновляемая энергетика не может конкурировать с традиционной энергетикой. Но в сфере инноваций нельзя обойтись без оценки преимуществ возобновляемой энергетики, таких, как темп роста установленных мощностей, внедрение новых технологий, инвестиционная привлекательность, науко-емкость и пр. Немаловажен и географический фактор. Как на глобальном, так и на региональном уровне возобновляемая энергетика обладает существенными преимуществами, в частности в вопросах энергетической безопасности страны или региона. Таким образом, вопрос изучения географии инноваций в сфере традиционной и возобновляемой энергетики мира весьма актуален.
Ключевые слова: география инноваций, возобновляемая энергетика.
Введение. Инновацию, или инновационный процесс, можно представить как усовершенствование, так и создание новых технологий [9]. Исторически инновация — это цепь технологических переходов, функционально она проявляется в пространстве и во времени. Поэтому географию инноваций можно представить как смену технологических укладов и распространение их от стран — центров инноваций на страны периферии. Несмотря на очевидную значимость инноваций в сфере энергетики, методологических исследований, раскрывающих содержание, формы и причины территориальной неоднородности инновационных процессов, в частности по отношению к динамике развития возобновляемых источников энергии, пока очень мало [4].
Постановка проблемы. В наши задачи входил анализ структурных и инновационных процессов в традиционной и возобновляемой энергетике мира применительно к разработке методологии исследования пространственных закономерностей распространения и развития инновационных процессов.
Материалы и методы исследований. К методам исследования относятся большие циклы Кондратьева, теория инновационного развития Шумпетера, миро-системный анализ Валлерстайна (модель Центр — Полупериферия — Периферия) [5]. Эти методы, нашедшие широкое применение в экономико-географических исследованиях, взяты в качестве базовых при изучении территориальной неоднородности инновационных процессов в возобновляемой энергетике мира. В ра-
боте использованы материалы международной сетевой организации ЯЕМ21, которая объединяет правительства, промышленные ассоциации, исследовательские институты, различные международные организации, в том числе входящие в ООН [10].
Результаты исследований и их обсуждение. Инновации и новая структура энергетики мира. Активизация инновационной деятельности и широкое распространение инновационных технологий, безусловно, приоритетное направление современного мирового развития энергетики. Под воздействием инновационных процессов формируется новая структура энергетики мира, которую можно рассматривать как цивилизацию энергетических инноваций. Во многом благодаря распространению инноваций в области энергосбережения и энергоэффективности наметилась тенденция к сокращению роста энергопотребления на душу населения в развитых странах. В последние 30 лет душевое энергопотребление в них оставалось практически неизменным, а в новых индустриальных странах, напротив, отмечается увеличение подушного потребления энергии. Подобная тенденция отражает характерные черты развивающегося постиндустриального общества, которое характеризуется ростом и распространением информационных технологий, снижением энергопотребления и ресурсоемкости в отраслях материального производства. Новые технологические решения, в отличие от индустриальной экономики, не требуют такого же количества невозобновляемых природных ресурсов и энергии.
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии, ст. науч. с., канд. геогр. н.; e-mail: mberezkin@inbox.ru
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии, ст. науч. с., канд. экон. н.; e-mail: olegsinyugin@yahoo.com
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии, зав. лабораторией, гл. науч. с., докт. физ.-мат. н., профессор; e-mail: geosolmgu@mail.ru
В отношении базового энергоносителя для постиндустриальной экономики сложилась уникальная ситуация, отличная от аналогичных переходных процессов при смене технологических укладов в индустриальной экономике, когда происходило плавное замещение одного энергоресурса другим, качественно лучшим. Известно, что каждому технологическому укладу в терминах циклов Кондратьева соответствует свой базовый энергоноситель [7]. Исторически для 1-го технологического уклада им служила энергия воды и ветра, для 2-го и 3-го — уголь, для 4-го — нефть.
Что касается 5-го технологического уклада, то еще в 1970-е гг. преобладало оптимистичное мнение о скором замещении нефти ядерной энергией, демонстрирующей тогда экспоненциальный рост. Ядерная энергетика претендовала на роль базовой инновации в новом технологическом укладе. Но известные трагические события, связанные с авариями на атомных электростанциях, выявили реальные риски и несовершенство ядерных энергетических технологий. Атомная энергетика не стала базовой энергетической технологией. Сейчас в странах — лидерах ядерной энергетики работают над реализацией концепции безопасной эксплуатации атомных электростанций нового поколения, их крупномасштабное распространение относится к дальней перспективе. Поэтому основным фактором формирования современного мирового энергетического пространства все же остается природный газ. Благодаря высокой экономической эффективности и относительной экологичности природный газ продолжает замещать нефть и уголь в энергетическом балансе мира.
Определяя базовые направления развития инновационного процесса в традиционной энергетике как совершенствование накопленных за десятилетия технологий, можно выделить следующие наиболее значимые из них:
— физико-химические методы воздействия на пласт в нефте- и газодобыче; бурение и транспортировка углеводородов в шельфовых зонах; разработка технологий добычи газогидратов;
— технологии газификации и ожижения в угольной промышленности, включая улавливание выбросов угольных электростанций;
— ядерные реакторы нового поколения с повышенной степенью безопасности, замыкание ядерного топливного цикла, обращение с отходами.
Из перечисленных технологий к наиболее перспективному базовому энергетическому ресурсу следует отнести газогидраты. По многим оценкам, мировые запасы газовых гидратов в несколько раз превышают запасы обычного газа. Кроме того, этот ресурс отличается практически повсеместным присутствием под дном Мирового океана. Дальше всех в поиске и разработке газогидратных месторождений продвинулась Япония, которая, как известно, сильно зависит от импорта углеводородов. В настоящее время на шельфе Японии наибольший интерес с точки зрения промыш-
ленного освоения представляет месторождение природных гидратов Нанкай [6].
Основная трудность в решении проблемы добычи газа из гидратов связана с тем, что большая часть природных газовых гидратов сосредоточена под дном Мирового океана на глубине от 300—500 м и глубже. Технология извлечения и доставки этого ресурса очень сложная и находится только в начальной стадии опытно-конструкторских разработок.
Поэтому можно констатировать, что в ближайшее десятилетие базовым энергоносителем останется газ, а географическая картина энергетики мира будет формироваться на основе наиболее экономически привлекательных природных углеводородных ресурсов, находящихся в евразийской "оси", которая протягивается по меридиональной полосе от шельфа Карского моря через Западную Сибирь, Каспийское море, Иран, Персидский залив к Аравийскому п-ову. Перспективные рынки потребителей энергии расположены по краям Евразии — в Европе и Восточной Азии, как правило, на весьма значительном расстоянии от производителя (около 4—6 тыс. км).
Инновационный процесс в традиционной энергетике определяется значительными инвестициями в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, которые составляют 30—50 млрд долл. США в год, что на порядок превышает затраты на возобновляемую энергетику. Основной массив новых технологий на правах патентов и ноу-хау, например в нефтегазовой промышленности, принадлежит транснациональным компаниям, при этом не идет речь о диффузии высоких технологий в развивающиеся страны.
Для поддержания уровня добычи в настоящее время необходимо вовлекать в разработку месторождения в более отдаленных и труднодоступных районах. Все больший масштаб принимает извлечение ресурсов в шельфовой зоне. В настоящее время доля "шельфо-вого" газа уже почти достигла 1/3 мировой добычи газа, что требует дополнительных финансовых затрат, в том числе для разработки и внедрения новейших технологий. Эти тенденции касаются и нефтяной промышленности, например большие средства затрачиваются на строительство подводных трубопроводов. Увеличились инвестиции на строительство заводов по сжижению природного газа. Стоимость инвестиционных проектов по добыче и транспортировке нефти и газа в среднем увеличивается в 3—4 раза за десятилетие в расчете на единицу топлива.
Вместе с тем необходимо отметить, что развитие современной традиционной энергетики за многие десятилетия практически достигло предельного уровня. Технология производства электроэнергии отработана до деталей и трудна для совершенствования.
Кроме того, существует и другой аспект проблемы. В постиндустриальных странах с развитой экономикой, где доля индустриального сектора в последние десятилетия заметно снизилась, рост энергопотребления, как уже отмечалось, существенно замедлился.
Стагнация роста потребления в развитых странах все меньше стимулирует развитие традиционной энергетики. Иерархически многоступенчатые структуры уступают место специализированным структурам, ориентированным на фрагментарное производство [2]. Такая же тенденция наметилась и в энергетике, где все более востребованными становятся автономные, децентрализованные энергопроизводители.
Экологические стимулы инновационного развития возобновляемой энергетики. Основным экологическим стимулом развития возобновляемой энергетики в настоящее время стал Киотский протокол, основная цель которого — снижение на 5% выбросов парниковых газов к 2012 г., а также создание глобального углеводородного рынка. (Для посткиотского процесса предполагается снижение выбросов на 20% к 2020 г. и на 50% к 2050 г.)
В 2008 г. оборот мирового углеводородного рынка увеличился по сравнению с предыдущим годом в 2,3 раза и составил 92 млрд евро. Наибольшая доля рынка (примерно 75%) приходится на страны ЕС, где реализована так называемая Европейская схема торговли выбросами парниковых газов. В рамках схемы крупным компаниям-эмитентам устанавливаются определенные квоты (разрешения) на выбросы и предоставляется право торговать ими без ограничения. По итогам года разрешения на выбросы парниковых газов изымаются в зависимости от фактически произведенных выбросов за год и погашаются. За выбросы, не обеспеченные разрешениями, взимается штраф в размере 100 евро за тонну СО2.
Наряду с квотами на выбросы парниковых газов на рынке углеводородов представлены и другие углеродные единицы. Компания, осуществляющая проект, который позволяет сократить выбросы парниковых газов, может оформить и утвердить этот проект в установленном порядке для целей Киотского протокола и получать оплату за достигнутое сокращение выбросов в течение определенного периода времени. Механизм чистого развития (МЧР) предназначен для проектов, реализуемых в развивающихся странах, которые не имеют количественных обязательств по ограничению и сокращению выбросов парниковых газов (Индия, Китай, Бразилия и др.). Механизм, получивший название "совместное осуществление" (СО), реализуется в странах, имеющих обязательства по выбросам парниковых газов, к ним относятся развитые страны ЕС, Россия, Украина, Австралия, Япония, Швейцария и др.
В реализации Киотского протокола основная роль отводится возобновляемой энергетике. Энергетика (включая использование энергии на транспорте) дает около 80% выбросов парниковых газов. И именно в этом секторе сосредоточен основной потенциал по сокращению их выбросов. Задача состоит в кардинальном изменении структуры современной энергетики в низкоуглеродном направлении, в уходе от принципа "палеотопливо — палеоклимат". Большая часть проектов в рамках Киотского протокола заключается во
вводе новых мощностей возобновляемой энергетики. При этом Киотский протокол создает условия для дополнительных инвестиций в возобновляемую энергетику, измеряемых десятками миллиардов долларов. Внедрение новых мощностей возобновляемой энергетики в рамках Киотского протокола в развивающихся странах стимулирует пространственную диффузию инноваций. Страны-лидеры в этом процессе по количеству установленной мощности возобновляемых источников энергии — Китай, Индия, Бразилия и Индонезия. В Китае, например, согласно программе развития возобновляемых источников энергии на средний и длительный период, к 2020 г. объем потребления таких источников энергии должен составить 15% от общего объема потребления.
В 2008—2012 гг. заканчивается период действия Киотского протокола 1997 г. Достижения весьма скромны и противоречивы. В декабре 2009 г. на Всемирной конференции ООН в Копенгагене так и не удалось разработать новое соглашение по ограничению выбросов парниковых газов и выработать принципы и цели посткиотского процесса.
Тем не менее в таких условиях сохраняются стимулы для развития инновационных процессов в возобновляемой энергетике:
— более справедливый доступ к энергии вследствие широкой распространенности и доступности возобновляемых ресурсов по сравнению с ископаемыми;
— простота в управлении, в отличие от многоступенчатых операций в топливной и атомной энергетике;
— широкие возможности варьирования мощностями в соответствии с запросами и нуждами потребителей;
— экологичность, в отличие от топливодобывающей энергетики, которая опустошает природу.
В развитии возобновляемой энергетики выделяются три этапа:
1) с конца XIX в. — появление и становление гидроэнергетики и зарождение ветроэнергетики;
2) после нефтяных кризисов 1970-х гг. — интенсивное инвестиционное стимулирование развития ветровой и солнечной энергетики на основе технологий, имеющихся в традиционной энергетике, а также возникновение первых геотермальных и приливных электростанций;
3) с начала XXI в. — формирование новейших технологий солнечной фотоэнергетики, создание эффективных преобразователей энергии океана и комплексных биоэнергетических систем.
Технологические перспективы инновационного развития возобновляемой энергетики. Для возобновляемой энергетики потенциал новых технологий еще далеко не исчерпан. Высокая наукоемкость, разнообразие методов и технологических решений преобразования возобновляемых энергетических ресурсов открывают большой простор для развития. Возобновляемая энергетика, начав серьезно развиваться всего 30 лет назад, сегодня отличается сравнительно низкой стоимостью энергетических установок. Например, себестоимость
География инноваций возобновляемой энергетики мира
ветровых турбин с 1980 г. снизилась почти в 3 раза, а солнечных элементов — в 9 раз.
Спектр фундаментальных исследований возобновляемых источников энергии достаточно широк. В области материаловедения ведутся разработки новых материалов для солнечных элементов. Среди перспективных технологий — тонкопленочная на основе полупроводников субмикронной толщины или аморфного кремния, мультиузловая технология — многослойное напыление разных по эффективности полупроводников, а также полупроводниковые красители.
В биотехнологии ведется широкая работа по увеличению эффективности фотосинтеза, генетическому конструированию новых видов биоэнергетических культур, разработке технологии производства биотоплива на основе липидосодержащих водорослевых культур [8].
В ветроэнергетике технологическое совершенствование идет в направлении повышения диаметра вращающейся турбины/ротора, который увеличился с 10 м в середине 1970-х гг. до 126 м в настоящее время. Это позволило заметно снизить затраты на выработку электроэнергии на ветроустановках. Кроме того, непрерывно происходит снижение капитальных затрат на их строительство, к 2015 г. эти затраты могут быть снижены еще на 20% [6].
По данным ООН, использование возобновляемых источников энергии удвоилось с 2004 по 2008 г.
Наиболее динамичный темп роста продемонстрировала солнечная энергетика — 50% прироста в 2008 г. Если в 2004 г. мировые инвестиции в возобновляемые источники энергии достигли 30 млрд долл. США, то в 2007 г. они составили уже 100 млрд долл.
Основной массив инноваций в сфере возобновляемых источников энергии сконцентрирован в странах "триады" — Западной Европы, Северной Америки и развитых стран Восточной Азии, в которых производится половина ВВП мира (рисунок). По абсолютному уровню финансирования выделяются США, Япония и Германия, на них приходится 68% общего расхода на развитие возобновляемой энергетики мира. В процессе диффузии инноваций производственная база возобновляемой энергетики, а вслед за ней и технологий перемещается прежде всего в страны периферии этих трех центров, экономически связанных с ними [3].
В 2005 г. страны — члены Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) вместе с Бразилией, Индией и Китаем производили 80% коммерческого электричества и 77% тепла от общемирового количества использованных возобновляемых источников энергии, а также 99% возобновляемого транспортного топлива.
В 2007 г. Европарламент утвердил показатель вклада возобновляемых источников энергии в энергобаланс в странах сообщества: в 2020 г. — 20% и к 2040 г. —
40%. В настоящее время 20%-й рубеж уже превышен, например, в Дании, где возобновляемая энергетика составляет 27% в энергобалансе. Отметим закономерный этап развития возобновляемой энергетики — в январе 2009 г. в Бонне учреждено Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (International Renewable Energy Agency — IRENA).
В США обнародована программа, в соответствии с которой в возобновляемые источники энергии будет инвестировано 150 млрд долл. В ближайшие 3 года предусмотрено двойное увеличение производства возобновляемой энергии, к 2025 г. планируется обеспечить производство 25% американской энергии за счет возобновляемых источников.
Что касается России, то здесь положение дел сложнее. С одной стороны, существуют определенные факторы в пользу развития возобновляемых источников энергии, например централизованные системы энергоснабжения охватывают лишь 1/3 территории страны. Около 20 млн человек проживают вне этих систем. Надежное энергообеспечение отдаленных районов — сложная и дорогая задача для государства. Более половины административных районов энерго-дефицитны (импортируют энергоресурсы из других регионов). Газифицировано лишь около 50% населенных пунктов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бабурин В.Л. Инновационные циклы в российской экономике. М.: Эдиториал УРСС, 2002. 120 с.
2. Березкин М.Ю., Синюгин О.А. Постиндустриальные тенденции конкурентоспособности энергетики мира // Конкурентоспособность в системе мирового хозяйства: пространственный анализ / Под ред. Н.С. Мироненко. М.: Пресс-Соло, 2002. С. 340—354.
3. Березкин М.Ю., Синюгин О.А. География инноваций и возобновляемая энергетика мира // Малая энергетика. 2011. № 1—2. С. 3—10.
4. Бушуев В.В., Телегина Е.А., Шафраник Ю.К. Мировой нефтегазовый рынок: инновационные тенденции. М.: ИАЦ "Энергия", 2008. 358 с.
Несмотря на это, рост возобновляемой энергетики не столь внушителен, как в странах — лидерах в этой отрасли. При сильной зависимости экономики страны от экспорта углеводородного сырья возобновляемая энергетика пока не востребована.
Выводы:
— с увеличением доли газа и возобновляемых источников энергии и снижением доли угля и нефти в энергобалансе базовый энергоноситель выделяться не будет. Структура мировой энергетики в ближайшее десятилетие сильно диверсифицируется, что будет способствовать развитию конкуренции между разными видами энергии, между странами и регионами;
— учитывая высокий темп роста инвестиций, возобновляемую энергетику можно считать высокотехнологичной инновационной отраслью. Как динамично растущая отрасль, находящаяся на восходящей фазе технологического развития, возобновляемая энергетика имеет существенный потенциал совершенствования и появления новых технологий;
— по объему расходов на возобновляемую энергетику, доле в мировой установленной мощности возобновляемых источников энергии, а также по доле возобновляемой энергетики в страновом энергобалансе можно выделить страны Центра, Полупериферии и Периферии. Кроме того, составлена карта "География инноваций возобновляемой энергетики мира".
5. Валлерстайн И. Миросистемный анализ. М.: ИД "Территория будущего", 2006. 248 с.
6. Глобальная энергетика и устойчивое развитие. Мировая энергетика — 2050 (Белая книга) / Под ред. В.В. Бу-шуева, В.А. Каламанова. М.: ИД "Энергия", 2011. 360 с.
7. Голицын М.В., Голицын А.М., Пронина М.В. Альтернативные энергоносители. М.: Наука, 2004. 159 с.
8. Соловьев А.А. Инновации в возобновляемой энергетике // Вестн. РАЕН. 2009. № 2. С. 223—230.
9. Шумпетер Й.А. Теория экономического развития. М.: ЭКСМО, 2007. 864 с.
10. Renewables 2010 Global status report. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century. Paris, 2011.
Поступила в редакцию 11.03.2010
M.Yu. Berezkin, O.A. Sinyugin, A.A. Soloviev
GEOGRAPHY OF INNOVATIONS IN THE SPHERE OF TRADITIONAL AND RENEWABLE POWER GENERATION IN THE WORLD
At present the prospects of renewable power generation should not be separated from those of the traditional one. As a result of the decades of development the traditional power generation has practically reached the technological limits of growth. At the same time it is dependent on unstable prices of energy sources. Renewable power production could not compete with traditional one in terms of energy volumes and the share of the energy balance. But in the innovation sphere it is necessary to evaluate the advantages of renewable power production, such as growth rates of installed capacity, adoption of new technologies, attractiveness for investments, research intensity, etc. Both on global and regional scale the renewable is particularly advantageous for the energy safety of a country or a region. Therefore investigation of the geography of innovations in the sphere of traditional and renewable power generation in the world is undoubtedly challenging. The article deals with forecasts of renewable power generation development in the world and in Russia based on the economic-geographical analysis.
Key words: geography of innovations, renewable power generation.
