CC BY
40
РЕАЛЬНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ДЕКАРБОНИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИКИ В УКРАИНЕ
д-р наук гос. упр., профессор Рябцев Геннадий Леонидович
Украина, Киев, Национальный институт стратегических исследований
ABSTRACT_
The article analyzes the possibility of complete decarbonization of the Ukrainian energy until 2050. It is shown that low oil prices and the use of technologies with high energy efficiency (EROEI) do not guarantee a continuation of the gap between the leaders and outsiders of Industry 4.0. In order to preserve the status quo, the leaders of Industry 4.0 should have at their disposal economic instruments that allow them to seize or divert the resources of weak countries to solve problems that are not relevant for these countries. Since the achievement of a carbonless future is impossible without the discovery of a new or multiple increase in the energy efficiency of known energy sources, the objectives of the Paris Agreement are unattainable, and its implementation will lead to an increase in the technological gap between developed and developing countries. In this regard, a new stage in the development of the Ukraine should consist not so much in the expansion of the use of non-carbon energy sources, the abandonment of nuclear electric and coal thermal stations, but in the use of technologies with high energy efficiency (EROEI).
Постановка проблемы. 22 апреля 2016 года в штаб-квартире ООН в Нью-Йорке было подписано соглашение по «удержанию глобального потепления на уровне до 2°С от доиндустриального уровня» [1]. Считается, что для достижения поставленной цели следует к 2050 году получать, по меньшей мере, 80 % энергии из возобновляемых источников. Чтобы обеспечить достижение такого показателя, индустриально развитые страны должны отказаться от использования ископаемого топлива в электроэнергетике до указанного срока, «содействуя» другим государствам в реализации общей цели. И хотя согласованный на Парижской конференции СОР21 документ не является обязывающим, руководители ряда экологических организаций уже потребовали предать суду тех, кто противостоит политике по борьбе с изменением климата [2], а украинские экологи предложили дополнить Энергетическую стратегию Украины пунктом о полной декарбонизации национальной экономики. Есть ли в этом смысл?
Целью данной статьи является установление возможности полной декарбонизации энергетики в Украине до 2050 года.
Результаты исследования. В 1980-х в мире начало бурно развиваться информационное общество, характеризующееся внедрением наукоёмких технологий и равновесным ростом капитала. В отличие от аграрного, при котором потреблялась лишь десятая часть производимой энергии, и индустриального, когда спрос на неё лишь ненамного опережал производство (благодаря росту спроса на комфорт и скорость), в информационном обществе доступность энергии обусловила прогрессирующее увеличение её потребления. Это привело к формированию агрессивной модели развития, ориентированной на «культурные» нужды (высокий социальный статус, информационное обеспечение, лучшие условия жизни и средства передвижения).
Для удовлетворения таких нужд человечество требовало большего количества ресурсов, привлекать которые становилось всё труднее (дальше возить, глубже копать, больше тратить на воспроизводство знаний и технологий). Стремление к увеличению производства снизило коэффициент «полезного» преобразования энергии, приблизив человечество к границе роста. И хотя некоторые страны отреагировали на это сокращением потребностей (уменьшив численность населения), развитые государства стали на путь повышения энергетической рентабельности (EROEI), понимая, что именно она определит их место в будущем обществе.
В данной статье энергетической рентабельностью (EROEI - Energy Returned On Energy Invested) названо отношение количества пригодной к использованию энергии, полученной из определённого источника, к количеству, затраченному на её производство. Если для некоторого ресурса EROEI равен единице, он не может быть использован как первичный источник энергии. Выделяют 15 видов EROEI, базовым среди которых считают стандартный (EROEIstnd) (табл. 2).
ARTICLE INFO
Received 9 July 2017 Accepted 16 July 2017 Published 7 August 2017
KEYWORDS
energy security of Ukraine, energy balance, Industry 4.0, decarbonization, EROEI,
Paris Agreement.
© 2017 The Author.
Таблица 1. Энергетические показатели общества различного типа
Тип общества Временной интервал Среднегодовой прирост ВВП Энергопотребление , т н.э., на человека Характеристика
% %, на человека
Аграрное до 1700 г. до 0,1 до 0,3 0,11.0,1 3 Удовлетворяются, в основном, потребности людей в пище. Потребности в энергии обеспечиваются за счет биомассы и солнечного излучения. Энергии производится примерно в 10 раз больше, чем потребляется
Индустриальное с 1700-х 0,6...2,5 0,2.1,6 0,4 Помимо потребности в пище появляются другие материальные нужды (в средствах производства, обеспечении комфорта жилых помещений и скорости передвижения). Потребности в энергии в начале этапа обеспечиваются за счет энергии биомассы и мускульной силы животных, затем -благодаря использованию угля, пара, энергии воды. Объемы потребления энергии начинают опережать ее производство. Уровень энергопотребления растет
с 1820-х 0,6.1,0
до 1980-х 2.4
Информационное с конца 1980- х 3...5 1,5.1,9 3.6 (10) Развитие наукоемких технологий и равновесный рост капитала. Формирование сфер интересов человечества, удовлетворения нужд индивидуума, не связанных с непосредственным потреблением энергии и ресурсов (сфера услуг, культура, духовное развитие). На каждый «продовольственный» джоуль затрачивается 1,5...4,5 Дж энергии, материализованной в средствах производства
Таблица 2. Виды энергетической рентабельности [3]
Границы подсчёта энергетических затрат Границы подсчёта пригодной к использованию энергии
добытая и необработанная преобразованная (переработанная) доступная для деятельности
Прямые затраты (на топливо в отрасли) EROEIideo EROEIideo EROEI3,deo
+ на оборудование и материалы EROEIid EROEI2,d EROEI3,d
+ операционные расходы и потребление основного капитала EROEIstnd EROEI2l EROEI3l
+ косвенные трудовые затраты EROEIi,iab EROEI2,iab EROEI3,lab
+ вспомогательные услуги EROEIi,aUx EROEI2, aux EROEI3,aux
+ экологические затраты EROEIienv EROEIienv EROEI3,env
В рамках избранного подхода несколько компаний (BMW, Bosch, Siemens) и правительств (США, ФРГ, Япония) начали успешно создавать «разумные фабрики», элементы которых взаимодействовали друг с другом, изделиями и потребителями в рамках концепции «Интернета вещей». Они гарантировали выпуск индивидуализированных товаров и услуг, резко увеличивая эффективность и производительность труда (Четвёртая промышленная революция, Индустрия 4.0) [4].
Здесь следует напомнить, что в ходе первой промышленной революции (вторая половина XVIII - первая половина ХХ века) благодаря воде и пару было механизировано производство. Это позволило осуществить переход от преимущественно аграрного к индустриальному обществу. Основными достижениями первой промышленной революции стали паровые машины, текстильная промышленность, металлургия и железные дороги. Именно первая промышленная революция, благодаря которой началось активное использование органических топливных ресурсов, накапливавшихся с момента возникновения жизни на планете, заложили высокие темпы роста мирового ВВП на протяжении последних 150 лет.
Увеличение генерации электрической энергии стало главным драйвером второй промышленной революции (с 1915 года), создавшей массовое производство, и третьей, «цифровой», позволившей его автоматизировать и роботизировать (с 1970-х). Четвертая промышленная революция является развитием третьей и характеризуется слиянием технологий
и созданием полностью автоматизированных производств, линии и изделия на которых взаимодействуют друг с другом и потребителями в рамках концепции «Интернета вещей», благодаря чему обеспечивается выпуск индивидуализированной продукции. Степень слияния определяют: готовность управленцев и бюрократов, доступность технологий и информации, наличие сервисных компаний и высококвалифицированных специалистов.
Существуют, по меньшей мере, три причины, позволяющие считать происходящие в настоящее время перемены не продолжением третьей промышленной революции, а Индустрией 4.0 - их темпы, размах и системный характер последствий. К последним можно отнести появление коммуникаций:
- человека с самим собой (социальные сети);
- человека с собственным телом (носимые датчики здоровья и физической активности);
- человека с другими вещами (штрих-коды, ЯРШ-метки);
- вещей с вещами или машин с машинами (самоорганизация производственных сил, «разумная фабрика» (взаимодействие сборочных единиц и средств производства), «Интернет вещей»);
- человека с другим человеком (координация мыслительных процессов группы людей, нейроинтерфейсы, сборка коллективных субъектов) [4].
Однако технологические инновации, обеспечившие прорыв в области предложения, открывшие новые рынки и стимулировавшие развитие реального сектора, разрушили глобальный рынок труда и уменьшили конкурентные преимущества, обусловленные дешёвой рабочей силой. Между тем, именно последняя позволила сосредоточить на территории ряда государств выведенные из развитых стран предприятия, обеспечив быстрый рост их развивающихся экономик.
Дальнейшее развитие Индустрии 4.0 позволило бы её лидерам установить контроль над своими технологическими «придатками», определяя, какие производства останутся на их территории, после того как будут выведены перспективно инновационные. Но для реализации поставленной цели следовало:
- обеспечить возвращаемым в Северную Америку и Старую Европу производствам конкурентные преимущества (низкие цены на энергоносители, сырьё и материалы, наличие сервисных компаний и высококвалифицированных специалистов);
- не допустить направления средств, полученных остальными странами от продажи ресурсов и промышленной продукции, на сокращение технологического отставания;
- обеспечить финансовую подпитку инноваций.
Однако необходимый для этого экономический потенциал был исчерпан ещё в 2000-х. Капитал стал перетекать в спекулятивные сферы - ипотечные и фондовые, а объём вторичных финансовых инструментов вырос до $1015. Была построена гигантская финансовая пирамида, обрушившаяся в 2008 году. Лёгкость, с которой за 20 последовавших месяцев было уничтожено 10 % мирового богатства, убедила технологических лидеров в бесперспективности дальнейшего сохранения системы, основанной лишь на спросе на американскую валюту.
Высокие темпы технологических изменений требовали быстрых действий. Они обеспечили снижение котировок нефти и других сырьевых товаров, сократившее за пять лет стоимость энергии для американских предприятий в 3.. .7 раз.
По мнению автора, главной причиной формирования летом 2014 года беспрецедентного нисходящего тренда стало совпадение геополитических интересов двух ведущих игроков мирового рынка - США и Саудовской Аравии. Цель Соединенных Штатов, благосостояние которых, как государства, зиждется на одном лишь спросе на доллар, состоит в обеспечении экономики дешевыми энергоносителями. Поскольку сокращение потребности в американской валюте - естественное или намеренное - угрожает утратой мирового лидерства, США заинтересованы в реиндустриализации, а единственная возможность для этого - низкие цены на энергоносители, гарантирующие меньшую себестоимость производимой продукции.
Что касается интересов Саудовской Аравии, то в 1970-х, когда доля Организации стран-экспортёров нефти (ОПЕК) на рынке превышала 50 %, любое изменение уровня добычи автоматически вело к снижению или росту мировых цен на нефть. Сегодня же благодаря увеличению добычи независимыми экспортерами, влияние картеля уменьшилось на две трети, и любое снижение квот приводит лишь к дальнейшему сокращению рыночной доли его участников и падению их доходов. Поэтому Саудовская Аравия и ее союзники по ОПЕК намерены восстановить былое влияние, вытеснив независимых производителей. И им это вполне по силам, поскольку себестоимость добычи нефти в странах Персидского залива составляет в среднем $5/барр., тогда как другие производители (в первую очередь, РФ) тратят на добычу того же количества сырья $20 и больше. Таким образом, несомненное уменьшение доходов стран Персидского залива в
краткосрочной перспективе будет компенсировано восстановлением влияния ОПЕК образца 1970-х (и, соответственно, цен на нефть) через год-два.
В свою очередь, возможность формирования долгосрочного нисходящего тренда предопределили минимальный с 1998 года спрос на нефть, наибольший за всю историю уровень ее добычи и максимальные запасы сырья. К тому же ситуация, при которой цена на «черное золото» стала определяться лишь скоростями перетока спекулятивного капитала между сырьевыми, валютными и фондовыми рынками, перестала устраивать ведущих игроков рынка.
Показательно, что всё это время Соединённые Штаты больше совершенствовали технологии добычи ископаемого топлива, чем замещали их возобновляемыми источниками. Более того, администрация Барака Обамы отказалась и от строительства «водородных шоссе», и от поддержки биотоплива, и от перехода электрогенерации на фотовольтаику. Хотя для последнего, по расчётам автора, необходим лишь участок 170^170 км в аризонской или невадской пустыне (с учётом 30-процентного использования установленной мощности) [5]. Впрочем, чтобы объяснить такой выбор, достаточно сравнить EROEI американских гелиосистем (5.17) и сланцевых углеводородов (8.25).
Прагматично подошли к захвату технологического лидерства и в ФРГ. Декларируя переход на возобновляемые источники и действительно опережая по их внедрению едва ли не всю Европу, немецкие промышленники, тем не менее, приняли активное участие в строительстве и использовании газпромовского «Северного потока», имеющего энергетическую рентабельность на уровне 14.15 (притом, что для ФРГ стандартный EROE) фотовольтаики - 2.4; биомассы - 3; ветра в Северном море - 15) [6].
Тем не менее, ни низких цен на топливо, ни использования энергетических технологий с высокими коэффициентами преобразования пока недостаточно для сохранения технологического лидерства. Это обусловлено:
- быстрым увеличением численности населения. Хотя оно уже не растёт по гиперболическому закону (как до 1970-х), за последние 12 месяцев количество живущих увеличилось на 80 млн человек, до 7,3 млрд. При этом из 59 стран, где на свет появляется меньше детей, чем необходимо для поддержания численности населения на прежнем уровне, лишь 18 характеризуются ООН как развивающиеся;
- завышенными ожиданиями населения государств с переходной и развивающейся экономикой. Романтизм национальной элиты и упрощение доступа к информации формируют устойчивый социальный запрос на их переустройство по «мировым стандартам». Отсутствие же заметного прогресса усиливает гражданский протест, опасный для действующей власти;
- переносом промышленного производства в развивающиеся страны, что позволило им обеспечить устойчивый рост, развивать собственные технологии и готовить квалифицированных специалистов.
По мнению автора, чтобы сохранить разрыв в развитии, лидеры Индустрии 4.0 должны под благовидным предлогом (например, «спасением планеты от последствий глобального потепления») получить в своё распоряжение инструменты, позволяющие «правильно» распределять технологии. А также изымать или отвлекать ресурсы слабых стран на решение задач, не являющихся для них актуальными, в том числе организуя «торговлю квотами» и «кредитуя вчерашний день» (например, навязывая Украине наземную газификацию угля со стандартным EROEI, близким к единице).
Управлять такими инструментами будет, скорее всего, «международная организация по торговле углеродными квотами», причём «государства должны быть готовы подчинить часть своего суверенитета всемирной инициативе», финансируемой транснациональными банками. Если такой подход будет реализован, на Земле возникнет новая «глобальная валюта» -«парниковые выбросы», а «спасение планеты» может стать основой для введения «нового мирового порядка».
И хотя в такой интерпретации описанное напоминает заговор, - это, скорее, процесс и первые результаты глобальной конкурентной борьбы, в которой Украина проигрывает.
Более того, наша страна уже готова активно «ограничивать негативное влияние энергетики на окружающую среду» «в соответствии с международными соглашениями и обязательствами», что означает «отказ от атомных и угольных тепловых и электрических станций» с «полной декарбонизацией национальной экономики к 2050 году» [7]. Насколько же реально выполнить такое обязательство в масштабах планеты?
Предположим, что к указанному времени:
- население Земли, в соответствии со «средним» сценарием демографического прогноза ООН, увеличится до 8,3 млрд. человек;
- потребление энергии на человека возрастёт линейно, достигнув 2,56 т нефтяного эквивалента, что примерно соответствует 70 % от уровня современной ФРГ и 35 % от нынешнего уровня США. Для такого утверждения существуют три основания. Во-первых, линейный рост потребления является характерным для последнего десятилетия. Во-вторых, в странах с развивающейся экономикой будет продолжаться индустриализация и урбанизация. В-третьих, экономически развитые государства отличаются стабильным энергопотреблением, поскольку их успехи в энергосбережении компенсируются парадоксом Хаззума - Брукса, в соответствии с которым при повышении энергоэффективности суммарное энергопотребление растёт [8].
Таким образом, к 2050 году потребление первичной энергии увеличится до 21,6 млрд. т нефтяного эквивалента. Из каких же источников будет удовлетворяться спрос?
Предположим, что:
- в мире будут созданы идеальные условия для развития возобновляемых источников энергии. На протяжении последних 50 лет их использование росло по экспоненте, удесятеряя произведенную энергию каждые 20 лет. Если такой тренд сохранится, к 2050 году возобновляемые источники обеспечат 11, ас учётом реализации к тому времени всего мирового потенциала большой гидроэнергетики - 13 млрд. т нефтяного эквивалента;
- из-за инерционности развития атомной энергетики, где для ввода нового блока необходимо до 10 лет, она выработает к 2050 году 1,2 млрд. т нефтяного эквивалента. При этом считается, что все планирующиеся к постройке реакторы будут запущены в 2021-2030 годах, обсуждающиеся - в 2031-2040-х, а блоки, выведенные из эксплуатации в 2041-2050-х, будут заменены равноценными новыми.
Получается, что при самом оптимистичном сценарии развития всех неуглеродных источников прогнозируемые к 2050 году потребности человечества в энергии удастся удовлетворить лишь на две трети.
Это позволяет сделать следующие выводы:
1. Низкие цены на нефть и использование технологий с высокой энергетической рентабельностью не гарантируют сохранение технологического разрыва между лидерами и аутсайдерами Индустрии 4.0. Чтобы сохранить статус-кво, лидеры Индустрии 4.0 должны получить в своё распоряжение экономические инструменты, позволяющие изымать или отвлекать ресурсы слабых стран на решение задач, не являющихся для этих стран актуальными.
2. Поскольку достижение безуглеродного будущего невозможно без открытия новых или кратного повышения энергетической рентабельности известных источников энергии, цели Парижского соглашения недостижимы, а его реализация приведёт к увеличению технологического разрыва между развитыми и развивающимися странами.
3. Новый этап развития украинского топливно-энергетического комплекса и страны в целом должен заключаться не столько в расширении использования безуглеродных источников энергии, отказе от атомных электрических и угольных тепловых станций, сколько в использовании технологий с высокой энергетической рентабельностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Paris Agreement (2015). Retrieved from https://unfccc.int/files/essential_background/ convention/application/pdf/english_paris_agreement.pdf.
2. NGO's Letter to Companies (2014). Retrieved from http://www.greenpeace.org/ international/Global/international/briefings/climate/2014/climate-denialism/Companies-letter-example.pdf.
3. Четвертая революция: интернет вещей (2016). Retrieved from http://korolevskievorota.ru/chetvertaya-revolyuciya-internet-veshhej/ [in Russian].
4. Теория и практика EROEI на примере нефти и газа США (2014). Retrieved from http://mirvn.livejournal.com/5904.html [in Russian].
5. Солнечная энергетика: сегодня и завтра (2015). Retrieved from https://celado.ru/articles/solnechnaya-energetika-segodnya-i-zavtra/ [in Russian].
6. EROEI на месте потребления (2015). Retrieved from https://celado.ru/articles/eroei-na-meste-potrebleniya/ [in Russian].
7. Украша i пол^ика протидп змш ктмату: економiчний аспект (2016). Retrieved from http://old.razumkov.org.ua/ukr/upload/2016_Klimat.pdf [in Ukrainian].
8. Saunders, H. D. (1992). "The Khazzoom-Brookes Postulate and Neoclassical Growth". The Energy Journal. 13, 4: 131-148.
