Энергетические прогнозы: кто и как их составляет

ВЗГЛЯД / #3 АПРЕЛЬ 2024
Записал Роман ЖОЛУДЬ / Фото: Unsplash.com, АО «СХК», Google.com / Иллюстрация: Кирилл ФИЛОНОВ
Кто написал первый сценарий развития мировой энергетики? Почему одни события удается предсказать, а другие — ​нет? Какие мифы об энергетическом переходе не соответствуют действительности и чего ждать от него на самом деле? На эти и другие вопросы отвечает эксперт Центра по энергопереходу в Сколковском институте науки и технологий Сергей Капитонов.
Во все эпохи люди пытались заглянуть в будущее — ​и периодически их предсказания сбывались. Хрестоматийный пример — ​визионерство Жюля Верна и Герберта Уэллса: эти писатели предсказали полеты в космос, появление оружия массового поражения, быстроходных подводных лодок, телевидения, смартфонов и компьютеров, повсеместное использование кондиционеров, электрических плит и многое другое.

В ХХ веке прогнозы эволюционировали, и сегодня можно выделить два их типа. Первый — ​прогнозы, в основе которых лежат существующие финансовые модели и долгосрочные экономические тренды. У таких прогнозов много входных параметров: динамика роста населения, экономики, изменения цен на энергоносители и так далее.

Второй тип — ​сценарный. Он, помимо вышеперечисленных, учитывает и труднопрогнозируемые факторы, как негативные (так называемые черные лебеди, их предсказать сложнее всего), так и позитивные («джокеры»).

Сценарное моделирование в энергетике первой применила компания Shell в конце 1960‑х — ​начале 1970‑х годов. На тот момент Shell уже располагала хорошим математическим аппаратом, позволявшим предсказывать развитие энергетических систем. В 1965 году Royal Dutch Shell ввела в эксплуатацию Unified Planning Machinery (UPM, единый механизм планирования) — ​компьютеризированную систему, призванную повысить дисциплину в планировании денежных потоков компании. Этот вид финансового прогнозирования, основанного на моделях, был очень популярен в 1960‑х годах. В относительно стабильную эпоху он давал хорошую точность. Однако вскоре мир подвергся турбулентности, и UPM перестала справляться со стоявшими перед ней задачами. Тогда сотрудник Shell экономист Пьер Вак, работавший во французском филиале компании, предложил составлять прогнозы, основываясь не на трендах, а на сценариях из области футурологии. П. Вак взял за основу работы Германа Кана, который с 1950‑х годов составлял сценарные прогнозы по заказу американских научных институтов в области разведки и обороны. В частности, Г. Кан разрабатывал сценарии, предусматривавшие возможность вой­н с применением ядерного оружия (на протяжении второй половины ХХ века такие вой­ны воспринимались как немыслимые).

Однако сценарное планирование Shell никогда не сводилось к предсказанию будущего. Сценарии были встроены в организационные процессы, такие как разработка стратегии, инновации, управление рисками, и обеспечивали связи между ними.
В качестве неопределенности в ранних сценариях компании (на примере Франции) отрабатывались возможность более широкого распространения на рынке природного газа (тогда в Нидерландах началась разработка гигантского месторождения Гронинген), а также потенциал изменения налоговой системы страны (изначально законодательство Франции было протекционистским по отношению к национальным нефтяным компаниям, затем правительство адаптировало его к единым правилам Европейского экономического сообщества).

В конце 1960‑х — ​начале 1970‑х годов развитие мировых энергетических систем рассматривалось через призму постоянного всеобщего роста. Считалось, что население будет расти, его благосостояние — ​увеличиваться, а значит, потребуется больше энергетических ресурсов, и страны-­энергоэкспортеры будут получать еще больше денег.

Команда П. Вака впервые предположила, что некоторые производители энергоресурсов (тогда в большую нефтяную игру вступили, помимо Советского Союза, еще и страны Ближнего Востока) захотят попридержать свое «черное золото». События вокруг Израиля и другие геополитические факторы укрепили ожидания ученых. В результате П. Вак с командой предсказали возможность финансового кризиса — ​и оказались правы. Страны Персидского залива действительно договорились резко снизить нефтедобычу. Из-за этого цены моментально выросли в несколько раз: в конце 1960‑х годов нефть стоила порядка $ 2 за баррель, затем резко скакнула до $ 10−12 за баррель.

Благодаря прогнозам ученых Shell смогла подготовиться к мировому финансовому кризису начала 1970‑х и другим кризисам (нефтяному 1979 года, падению цен на нефть в середине 1980‑х).

В 1990‑х годах крупнейшие корпорации и правительства стали строить сценарии с учетом новых геополитических реалий. Рухнул социалистический блок — ​миру предстояло развиваться в парадигме глобальной либерализации. В сценариях учитывались приход частного капитала, отмена государственных монополий, разделение секторов деятельности (в нефтегазовых компаниях это означало отделение добычи от транспортировки с последующей продажей ресурсов), глобализация и развитие технологий.

Однако начало 2020‑х годов показало, что глобальная либерализация — ​далеко не единственный сценарий общемирового развития. Это означает, что будут появляться новые подходы, предусматривающие вариант движения мира к многополярности, активному росту экономик развивающихся и наименее развитых стран, «справедливому энергетическому переходу» и т. д.
«Сланцевая революция»
Яркий пример появления «черного лебедя» (а для ­кого-то — ​"джокера") — ​"сланцевая революция", произошедшая в США в начале 2010‑х. Так называют быстрое промышленное внедрение технологий добычи природного газа, залегающего в сланцевых пластах.

Это событие в корне изменило американскую энергетику. В 2005 году в производстве электроэнергии Соединенных Штатов газ занимал 18 %, уголь — ​50 %; в 2010 году газ — ​25 %, уголь — ​45 %. Спустя немногим больше десятилетия эти показатели поменялись местами: в 2023 году доля газа составила 43 %, доля угля упала до 16 %. Соединенные Штаты стали крупным экспортером газа. «Сланцевую революцию», серьезно повлиявшую на мировую энергетику, не учел ни один энергетический прогноз.
Прогнозы бывают разные
Сценарии развития мировой энергетики составляют институты (Международное энергетическое агентство — ​МЭА, Международное агентство по возобновляемой энергетике -IRENA и др.); крупнейшие энергетические корпорации (ВР, Shell, Eni и др.); аналитические компании (Standard & Poor’s, Platts, Bloomberg); отраслевые организации. Их прогнозы зачастую существенно различаются. Например, согласно прогнозу Форума стран — ​экспортеров газа, роль газа в мире будет расти; между тем IRENA делает ставку на главенствующую роль ВИЭ. Поэтому, изучая тот или иной прогноз, нужно понимать, кто его делал, и обязательно проверять все факты.

Это правило распространяется даже на организации, кажущиеся независимыми. Например, интересно понаблюдать, как менялись прогнозы МЭА (головной офис в Париже, ориентировано в первую очередь на интересы ЕС). В 1990‑х годах растет мировое население, развивающаяся Азия начинает богатеть, постепенно решаются проблемы, связанные с бедностью. Все это требует энергоресурсов. МЭА в своих прогнозах рисует графики экспоненциального роста спроса на ископаемые виды топлива.

Происходит «сланцевая революция» в США — ​и в 2012 году МЭА выпускает прогноз «Золотой век натурального газа» (The golden age of natural gas), где газ рассматривается как доступное, дешевое, удобное топливо, которое может не только служить для производства электроэнергии и тепла, но также использоваться для «питания» транспорта.

Проходит еще 10 лет, и случается кризис 2021—2022 годов. Цены на газ достигают заоблачных высот как в Европе, так и в Азии. МЭА, отражая интересы европейских импортеров газа, создает сценарии, предусматривающие усиление позиций возобновляемой энергетики (и уменьшение спроса на газ).

Как правило, институты используют в своих прогнозах традиционную вилку: высокий, средний и низкий сценарии. Однако есть и исключения. Например, Shell в начале 1990‑х годов создает сценарий «Баррикада». Он предусматривал, что либеральное направление (частная собственность, ориентация на западную, капиталистическую деловую культуру) не будет поддерживаться повсеместно — ​в традиционных обществах оно вызовет отторжение. Этот сценарий описывал ряд культурных, социальных, этнических, политических противостояний. В нем страны ОПЕК не могли договориться, цены на нефть были низкими, а затраты на оборону у ряда государств — ​непомерно высокими. Как известно, человечество в 1990‑х годах пошло другим путем: демократия западного образца и либерализм все же стали общим лейтмотивом развития.

Существовал в Shell в 1990‑х и сценарий, описывавший резкий экономический и энергетический рост азиатских стран, расширение влияния их культуры. В «азиатском сценарии» (у Shell он назывался «Да Во») бизнес был глубоко интегрирован в общество, повышавшее стандарты деловой этики, ответственности. На смену личностноцентричной западной культуре бизнеса приходил коллективоцентричный восточный подход. Как известно, в 1990‑х произошел не только бурный рост азиатских экономик, но и Азиатский финансовый кризис, так что мировоззрение азиатского бизнеса не победило.

На точность прогнозов влияет множество факторов: корректность исходных данных, количество вводных параметров и так далее. С развитием вычислительных мощностей увеличились скорость и полнота моделирования. Тем не менее искусственный интеллект все еще не может предсказать ни «джокеров», ни «черных лебедей».

Любой прогноз — ​это свод предположений. Многие из энергетических прогнозов могут относительно точно предсказать детали, но прийти к неверному выводу. На любой прогноз нужно смотреть критически, с точки зрения здравого смысла, принимая во внимание вариативность и вероятность наступления незапланированных событий.
Трудный путь к безуглеродной экономике
С конца 1980‑х до середины 1990‑х годов часто звучало мнение: «Больше ресурсов — ​меньше бедности». Тогда же была создана экспертная группа по климату в рамках ООН. В 1997 году был подписан Киотский протокол — ​первое международное соглашение, предусматривавшее сокращение выбросов СО2. Это положило начало осознанному подходу к развитию энергетических рынков и заложило фундамент для дальнейших климатических соглашений.

Последнее из этих соглашений, в эпоху которого мы живем, — ​Парижское соглашение по климату, подписанное в 2015 году и ратифицированное фактически всеми странами ООН. Некоторые государства, например США, выходили из этого соглашения, затем снова присоединялись к нему.

Именно Парижское соглашение стало краеугольным камнем для современного энергетического планирования. Сейчас подход, принятый в 1990‑х и предполагавший экспоненциальный рост потребления энергоресурсов для преодоления бедности, выглядит маргинальным. Современный мейнстрим — ​развитие энергетических систем с учетом климатических вызовов.

Главный тезис, красной нитью проходящий через большинство современных прогнозов: необходимо удержать рост глобальных температур в пределах 1,5 °C. Для этого к середине ХХI века человечество должно перейти к чистой безуглеродной энергетике и уменьшить выбросы СО2 за счет компенсационных мер. В качестве таких мер предлагаются как природные проекты (например, высадка лесов, консервация болотных угодий), так и технологические (внедрение методов улавливания СО2, активная электрификация на основе ВИЭ, использование водорода и т. д.).

На мой взгляд, трансформация глобальной экономики и энергетических систем в этой связи окажется даже глубже, чем мог бы себе представить Жюль Верн в самых смелых фантазиях. Для того чтобы достичь целей Парижского соглашения, необходимо, к примеру, чтобы к 2050 году около 90 % электричества производилось на мощностях ВИЭ. Для достижения этой цели, по мнению МЭА, в ближайшие 30 лет человечеству предстоит решить множество задач. Например, уже в начале 2020‑х годов, то есть прямо сейчас, должна быть запрещена разработка новых нефтегазовых месторождений. К 2025 году во всем мире в продажу должны перестать поступать бойлеры и колонки на природном газе. К середине 2030‑х годов нигде не должны производиться автомобили с двигателем внутреннего сгорания. К началу 2040‑х годов бо́льшая часть электроэнергии должна генерироваться на мощностях возобновляемой энергетики, а в тех отраслях промышленности, где трудно снижать выбросы, должен активно применяться «зеленый», то есть произведенный на мощностях ВИЭ, водород. К началу 2030‑х годов мир должен полностью отказаться от угля: и от добычи, и от сжигания. Уже сейчас, в 2020‑х, нужно прекратить строить угольные электростанции, не оснащенные установками по улавливанию СО2.

Это амбициознейший и радикальный подход к трансформации мировой энергетики. На мой взгляд, в текущих реалиях он неосуществим — ​но тем не менее задает определенную планку: так, руководство стран ЕС, принимая решения, ориентируется, в числе прочего, на прогнозы МЭА.
К сожалению, подходы некоторых государств к климатическим вызовам нельзя назвать осмотрительными. Яркий пример — ​Германия, которая к началу 2023 года вывела из эксплуатации все атомные мощности, а после 2022 года отказалась от импорта газа из России. В итоге сейчас немецкая промышленность проходит фазу деиндустриализации: производства в Германии закрываются, а открываются в США и других странах, обладающих недорогими энергоресурсами.

Отдельный вопрос — ​стоимость энергоперехода. С начала 2030‑х до 2050 года — ​дедлайна выхода на углеродную нейтральность — ​переход, по подсчетам МЭА, будет стоить $ 4 трлн в год. Это более чем в три раза больше, чем сейчас инвестируется в развитие мировой энергетики. По подсчетам IRENA, энергопереход обойдется несколько дешевле — ​"всего" в $ 2 трлн в год — ​что, конечно, остается гигантской суммой.

Другие, менее радикальные сценарии МЭА имеют больше шансов реализоваться. Так, «Сценарий анонсированных обязательств» подразумевает, что все обещания, данные правительствами (часто более чем смелые), будут исполнены. Например, Германия объявила о том, что к середине 2030‑х годов полностью откажется от угольной энергетики, что предусматривает значительную трансформацию энергетической системы. Также у МЭА есть сценарий, согласно которому пик спроса на газ и нефть будет пройден к началу 2030‑х годов, на уголь — ​в конце 2020‑х. То есть ископаемые энергоносители даже в рамках са́мого консервативного сценария заместит альтернативная энергетика. Это более реалистично, но, несмотря на прохождения «пиков спроса», углеводороды останутся в мировом энергобалансе еще на годы.

Сценарии других аналитических агентств могут существенно отличаться от прогнозов МЭА. Например, крупный поставщик информационных и аналитических услуг Bloomberg готовит три сценария развития мировых энергетических систем к 2050 году: «красный», «серый» и «зеленый».

"Серый" сценарий подразумевает сохранение в глобальной энергокорзине порядка 50 % ископаемых видов топлива. «Красный» предсказывает значительный (до 60 % в общем энергобалансе) рост атомной энергетики. «Зеленый» сценарий связан с альтернативной энергетикой: солнцем, ветром и т. д.
Энергетический переход: мифы и реальность
Словосочетание «энергетический переход» ввел в оборот канадский ученый чешского происхождения Вацлав Смил. Согласно его определению, это радикальное изменение доли того или иного энергоносителя в структуре энергопотребления за определенный период — ​как правило, 10 % за 10 лет.
Доля возобновляемой энергетики в общемировом производстве электроэнергии
За последние 100 с лишним лет можно выделить три очевидных энергетических перехода. Первый произошел в конце XIX века: в качестве топлива для паровой тяги уголь заменил на электростанциях твердую биомассу, то есть дрова.

Второй энергетический переход (первая треть ХХ века) — ​начало широкого применения нефти в мировом энергобалансе. Ему сопутствовали такие события, как изобретение двигателя внутреннего сгорания, использование нефтепродуктов в транспорте, в качестве судового топлива, строительство мазутных электростанций.

Третий энергетический переход (1960−1970‑е годы) — ​это переход к массовому использованию газа в электрогенерации, связанный, в числе прочего, с открытием крупных месторождений в Советском Союзе и в Нидерландах.

Сейчас мы находимся на этапе четвертого энергетического перехода.

В 2012 году доля возобновляемой энергетики в общемировом производстве электроэнергии составила менее 5 %, в конце 2022 года — ​более 14 %. То есть произошел рост на 10 % за 10 лет.

При этом о радикальном изменении позиций ископаемых видов топлива говорить всё еще рано. Так, в середине 1980‑х годов их доля в производстве электроэнергии составляла 65 %, в 1990‑х — ​63−67 %, сегодня — ​около 60 %. Такое снижение связано с тем, что нефть существенно подорожала и перестала использоваться в качестве источника электроэнергии (сегодня ее доля в мировом производстве электричества — ​всего 2 %). Позиции других ископаемых источников по-прежнему устойчивы: газ занимает около 20 % в общемировой выработке, уголь — ​около 40 %.
Китайская ТЭС «Тогто» установленной мощностью 6700 МВт — ​крупнейшая тепловая угольная станция в мире. С 2003 по 2006 г. на ней запустили восемь энергоблоков мощностью 600 МВт каждый, в 2011 г. — ​еще два мощностью 300 МВт каждый, а в 2017 г. увеличили мощность на 1300 МВт
Кроме того, не стоит ставить знак равенства между наращиванием мощностей ВИЭ и полным переходом на «чистые» источники энергии. Яркий пример — ​Китай. Сейчас эта страна — ​мировой лидер по вводу мощностей возобновляемой энергетики. В 2023 году Китай ввел рекордный 301 ГВт мощностей по производству возобновляемой энергии, включая солнечную, ветровую и гидроэнергию — ​около 59 % от общего годового объема прироста возобновляемых мощностей в мире. Тем не менее в общем энергобалансе страны ВИЭ занимают очень небольшую долю — ​около 16 % (включая ветряные, солнечные станции, гидроэнергетику и другие ВИЭ), а уголь — ​более 55 %. Есть вероятность, что со временем Китай заменит большинство своих угольных электростанций. Но это произойдет нескоро, потому что сейчас Китаю это невыгодно: у него огромный парк современных, эффективных угольных станций, в которые инвестированы большие средства. Возможный вариант — ​развитие в Китае технологий по улавливанию СО2.

Нужно также помнить, что статистика — ​вещь лукавая. Например, сегодня, по данным некоторых источников, доля ВИЭ в общемировой выработке электроэнергии — ​30 %. Но такой показатель обеспечивается преимущественно за счет мощностей гидроэнергетики — ​а ее никак нельзя причислить к инновационным источникам энергии.

Возобновляемая энергетика развивалась во всем мире за счет государственных субсидий. До последнего времени все проекты в области солнечной и ветровой энергетики получали масштабные налоговые льготы. В некоторых регионах с соответствующими климатическими условиями производство электроэнергии на ВЭС и солнечных батареях может оказаться дешевле, чем на станциях, работающих на ископаемых видах топлива. Но лишь спустя 20 лет развития этих технологий и вливания в них гигантских средств.

По отчетам ООН, 700 млн человек в мире сейчас не имеют доступа к электроэнергии, большая часть из них живет на Африканском континенте. По методологии ООН, доступ к электроэнергии — ​это доступ к одной розетке. Более 2 млрд человек (четверть от нынешних 8 млрд мирового народонаселения) не имеет доступа к технологиям чистого приготовления пищи, то есть готовит на угле или дровах. Эти 2 млрд человек тоже нужно обеспечить электричеством. Поэтому для многих стран важнее всего как можно скорее решить проблему энергетического дефицита. А за счет каких источников энергии — ​"грязных" или «чистых» — ​уже второй вопрос. Хотя, возможно, некоторым регионам удастся пропустить стадии второго и третьего энергопереходов (использование нефти и угля) и сразу развивать возобновляемую энергетику. Например, Африке географически повезло: там большие возможности для развития солнечной и гидроэнергетики.
Начало монтажа быстрого реактора со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД‑300 на стройплощадке опытно- демонстрационного энергокомплекса в Северске. Установка стальной опорной плиты, основная задача которой — ​выравнивать нагрузки на бетон нижней части корпуса от внутренних элементов реакторного блока
Давайте рассмотрим в контексте четвертого энергоперехода Россию. Наша страна обладает большими энергетическими ресурсами и имеет стабильный, практически не менявшийся на протяжении десятилетий энергетический микс: по данным за 2022 год, основную долю (46 %) занимает газ, 19 % — ​атом, 17 % — ​ГЭС, 16 % — ​уголь, 1 % — ​ВИЭ.

При этом, согласно принятой энергетической стратегии, к 2045 году доля атома должна вырасти до 25 %. Пятипроцентный рост не выглядит большим. Но нужно понимать, что к этому времени будут выведены из эксплуатации многие старые энергоблоки, их заменят новые. Так что это огромный задел для нового мощного строительства. Им займется Росатом — ​компания с уникальными компетенциями, настоящая кузница кадров, активно строящая атомные энергоблоки как в нашей стране, так и за рубежом. Отмечу, что для многих стран Африки, Центральной и Юго-­Восточной Азии развитие атомной энергетики может решить проблему энергетической бедности и одновременно позволить избавиться от угля как источника энергоснабжения.
Главный миф энергоперехода
Все страны должны строго следовать в русле развития возобновляемой энергетики. Однако мир слишком разнообразен для того, чтобы ограничиваться определенными энергоносителями. Некоторые страны находятся в авангарде энергоперехода, другие — ​в арьергарде. Энергопереход в каждой стране происходит по-своему. Соответственно и подход к развитию энергетических систем должен быть комплексным.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ