Мировые долгосрочные тенденции развития возобновляемой энергетики К.С.Дегтярев e-mail: kir1111@rambler.ru; т. 8 (985) 774-97-82 А.А.Соловьёв e-mail: a.soloviev@geogr.msu.ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Географический факультет, Научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии XII Международная ежегодная конференция «Возобновляемая и малая энергетика – 2015» 8-9 июня 2015 года Конгресс-Центр Экспоцентра, г. Москва Оценки энергетических трендов за последние 30-35 лет свидетельствуют о неоднозначности тенденций развития энергетики на основе возобновляемых источников энергии. С одной стороны: Рост производственных мощностей и объёмов производства: за 2000-2013 гг. суммарные электроэнергетические мощности в мире выросли с 57 до 543 ГВт, или в 9,5 раз; за 1980-2012 год объём производства электроэнергии на ВИЭ (без учёта ГЭС) вырос с 31 до 1069 ТВтч, или в 34 раза, а доля в мировом производстве – с 0.4% до 5,0%; в т.ч. За 2000-2012 – с 249 до 1069 ТВтч, или в 4,3 раза, доля в мировом производстве – с 1,7% до 5,0% Производственные электроэнергетические мощности на основе ВИЭ в 2000-2013 гг. 600 000 500 000 МВт 400 000 300 000 200 000 100 000 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 годы ветроэнергетика солнечная энергетика геотермальная энергетика биоэнергетика океаническая энергетика данные IRENA Рост производства электроэнергии на основе ВИЭ (без учёта ГЭС) в 1980-2012 гг.,ТВтч 1 200 1 000 800 600 400 200 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 0 ВИЭ (без гидроэнергии) в целом Геотермальная Ветровая Солнечная, приливная и волновая Биомасса и отходы данные EIA Вместе с тем, наблюдаются и другие тенденции и закономерности: • Доля электроэнергии на ВИЭ с учётом гидроэлектроэнергии 1980 по 2012 год не выросла, оставшись на уровне 21,9% и в 1980, и в 2012 году. Более того, с 1982-83 гг. по середину 2000-х гг. фиксируется падение доли ВИЭ в мировой выработке электроэнергии до минимального уровня менее 20%, далее сменившееся ростом. При этом, доля гидроэлектроэнергии, снижаясь до середины 2000-х, в последующие годы остаётся неизменной. По итогам последних 30 лет рост доли солнечной, ветровой, геотермальной и биоэнергии лишь компенсировал падение доли гидроэнергии. • Одновременно с этим произошло снижение доли ископаемой энергии – с 69,7% в 1980 до 67,3% в 2012 году. Однако, произошло это за счёт роста доли электроэнергии, вырабатываемой на АЭС – с 8,5% в 1980 году до 10,9% в 2012 году. Хотя доля АЭС падает с середины 1990-х (пик в 17,6% от общемировой выработки электроэнергии был пройден в 1996), по итогам последних 30-35 лет она выросла. • Соответственно, на этот же период, 1995-96 гг., пришёлся минимум доли ископаемой энергетики в общей выработке электроэнергии – 61,8%-61,9%; за последние же 15-20 лет она существенно выросла, почти вернув утраченные позиции. Падение доли атомной энергии, таким образом, было компенсировано не за счёт ВИЭ, а за счёт ископаемой энергетики. • Падают темпы роста производственных мощностей электроэнергетики на ВИЭ (без учёта ГЭС) и производства электроэнергии, начиная с 2009 года, а темпы роста производства электроэнергии – с 2011 года. • В течение 2000-2013 гг. годовые темпы роста мощностей (также ВИЭ без гидроэлектроэнергии) составляли 11,4%-28,6% (в среднем 19%), а темпы роста производства электроэнергии в – 6,3%-22,1% (в среднем 12,7%), т.е. в 1,5 раз ниже. В результате с 2000 по 2012 производственные мощности выросли в 9,5 раз – с 57 до 543 ГВт, а годовое производство - с 249 до 1069 ТВтч, или в 4,3 раза. Средний КИУМ электроэнергетических установок на ВИЭ снизился с 50% до 26%, или почти в 2 раза. Отдельно для ветроэнергетики наблюдается стабильная величина КИУМ – около 20%, для солнечной фотовольтаической электроэнергетики – снижение примерно в 2 раза – с 20%24% до 10%-12%. Динамика доли ВИЭ, с учётом гидроэлектроэнергии, в мировом производстве электроэнергии: 1980 – 21,9%; 2003 – сокращение до 18,4%; 2012 – рост до 21,9%. Динамика доли ГЭС: 1980 – 21,5%; 2007 – сокращение до 16,2%; 2008-2012 – колебания в пределах 16,5%-16,9% По итогам 30 лет рост ВИЭ (кроме ГЭС) компенсировал падение доли ГЭС; общая доля ВИЭ осталась прежней. Доля ВИЭ (с учётом ГЭС) в мировом производстве электроэнергии в 1980-2012 гг. 25.0% 20.0% % 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 год ГЭС Геотермальные Ветряные Солнечные На биоресурсах 2006 2008 2010 2012 С 1973 по 2012 год доля ВИЭ в мировом производстве всей энергии выросла с 12,4% до 13,5% - на 1,1%. Доля ископаемых углеводородов снизилась с 86,7% до 81,7% - на 5%. Снижение их доли произошло, главным образом, за счёт роста доли атомной энергии – с 0,9% до 4,8% - на 3,9% 1973 Энергоноситель производство энергии, млн. тонн нефтяного эквивалента 2012 Доля в мировом производстве производство, млн. тонн нефтяного эквивалента Доля в мировом производстве Уголь 1 502 24,6% 3 878 29,0% Нефть 2 815 46,1% 4 198 31,4% 977 16,0% 2 848 21,3% 5 294 86,7% 10 924 81,7% 55 0,9% 642 4,8% Гидроэнергия 110 1,8% 321 2,4% Биотопливо и мусор 641 10,5% 1 337 10,0% Другие ВИЭ 6 0,1% 147 1,1% Всего ВИЭ 757 12,4% 1 805 13,5% 6 106 100,0% 13 371 100,0% Газ Всего ископаемые углеводороды Атомная энергия Всего Источник: IEA (http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/KeyWorld2014.pdf ) В 1980 г. доля ископаемых углеводородов в мировом производстве электроэнергии составляла 69,7%. К 1995 она снизилась до 61,8% благодаря росту атомной энергетики, чья доля выросла с 8,5% до 17,5% (при том, что доля ВИЭ даже несколько снизилась). С середины 1990-х доля атомной энергетики упала до 10,9% (а с 2010 наблюдается ускоренное падение даже в абсолютных величинах). В результате к 2012 году доля ископаемых углеводородов вновь выросла до 67,3% Динамика долей атомной, ископаемой и возобновляемой (включая ГЭС) энергии в мировом производстве электроэнергии в 1980-2012 гг. 80.0% 70.0% 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0% 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Атомная Ископаемая Возобновляемая Тогда же, в 1988-1993 гг., с повышением доли атомной и снижением доли ископаемой углеводородной энергии, наблюдалось резкое снижение темпов роста содержания СО2 в атмосфере. Далее они снова выросли Темпы роста содержания CO2 в атмосфере в 1960-2014 гг. 0.9% 0.8% 0.7% 0.6% 0.5% 0.4% 0.3% 0.2% 0.1% 0.0% 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 0 2 4 6 8 10 12 14 данные обсерватории Мауна-Лоа (http://co2now.org/Current-CO2/CO2-Now/); рост СО2 в 1959-2014 – с 316 до 399 ppm) Темпы роста производственных мощностей и объёмов производства электроэнергии на основе ВИЭ падают С 2010 года снижаются темпы прироста производственных мощностей С 2012 года снижаются темпы прироста производства электроэнергии Темпы роста электроэнергетических мощностей на ВИЭ в 2001-2013 гг. 35.0% 30.0% 25.0% 20.0% % Темпы роста производства электроэнергии на ВИЭ в мире (1980-2012) и странах ОЭСР (2006-2014) 15.0% 10.0% 5.0% 80.0% 0.0% 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 70.0% годы 60.0% Производство электроэнергии в странах ОЭСР по источникам в 2005-2014, ТВтч 50.0% 40.0% 12,000 30.0% 10,000 20.0% 8,000 10.0% 6,000 0.0% 4,000 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 2,000 Мир 0 Всего 5 6 7 8 9 10 Ископаемая 11 Гидро ВИЭ (кроме гидро-) 12 13 Атомная 14 1 ОЭСР 3 5 7 9 11 13 Рост производства электроэнергии на возобновляемых источниках отстаёт от роста производственных мощностей, снижается КИУМ. Всего ВИЭ (без ГЭС) Год 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Производственн Производство Выработка, кВтч, на 1 кВт КИУМ, % ые мощности на электроэнергии, установленной ГВтч ВИЭ, МВт мощности 57 126 63 647 73 236 84 459 95 404 113 446 132 776 157 279 193 367 248 644 309 599 386 001 464 821 248 809 264 434 294 985 318 539 354 357 391 373 436 202 495 281 560 458 646 672 765 402 934 506 1 068 763 4 355 4 155 4 028 3 772 3 714 3 450 3 285 3 149 2 898 2 601 2 472 2 421 2 299 49,7% 1 689 1 932 2 276 2 716 3 297 4 358 5 702 7 452 11 920 19 824 31 674 61 031 96 352 2 104 1 823 1 562 1 397 1 090 975 945 869 822 889 819 891 1 000 24,0% 47,4% 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 803 1 059 1 457 1 944 3 025 4 469 6 035 8 574 14 497 22 293 38 683 68 487 96 366 80.0% 46,0% 43,1% 42,4% 70.0% 39,4% 37,5% 60.0% 35,9% 33,1% 29,7% 50.0% 28,2% 27,6% 40.0% 26,2% Солнечные 2000 Средний КИУМ электростанций на ВИЭ в 2000-2012 гг., %, по типам ВИЭ 30.0% 20,8% 17,8% 20.0% 15,9% 12,4% 11,1% 10.0% 10,8% 9,9% 9,4% 10,2% 9,3% 10,2% 11,4% 0.0% 0 1 Средний 2 3 4 Ветер 5 6 Солнце 7 8 9 10 Геотерм. 11 12 Био Энергетика на ВИЭ росла в контексте общего роста энергетики в мире и благоприятной конъюнктуры цен на энергоносители, составляя некоторую часть мирового прироста мощностей и производства энергии. Замедление общего роста мировой энергетики с перспективой его прекращения и снижение цен на энергию создаёт неопределённость и для ВИЭ, снижая спрос и создавая конфликт с традиционной энергетикой Темпы роста мирового производства электроэнергии в 1980-2012 гг., % 8.0% 6.0% Доля ВИЭ в мировом приросте производства электроэнерии, 1980-2012 % 4.0% 2.0% 140.0% 0.0% -2.0% 120.0% 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 0 2 4 6 8 10 100.0% 80.0% Прирост производства электроэнергии в 1980-2012 гг., ТВтч 60.0% 40.0% 1,600 20.0% 1,400 0.0% 1,200 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 0 2 4 6 8 10 -20.0% 1,000 -40.0% 800 Всего электроэнергия 600 400 200 0 -200 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Общемировой прирост Прирост за счёт ВИЭ ВИЭ (без гидроэлектроэнергии) ВЫВОДЫ • • • Не стоит недооценивать роль гидроэнергетики и атомной энергетики в решении глобальных экологических задач, в частности – в снижении эмиссии парниковых газов и загрязнителей. Кроме того, ГЭС и АЭС конкурентоспособны в ценовом отношении и отличаются небольшими экстернальными издержками. В настоящее время они играют ключевую роль в неуглеродной энергетике и полноценной альтернативы не имеют. Энергетика на ВИЭ подходит к мощному «уровню сопротивления»: общая доля в энергетике достигла 30-летнего максимума; фиксируется падение темпов роста мощностей и производства; существенно снизился КИУМ; дальнейший прирост возможен за счёт конфликта с традиционной энергетикой; кроме того, снижается информационная поддержка и усиливается критицизм в оценках – в частности, больше внимания уделяется непредвиденным последствиям (unintended consequences) и обратным эффектам (rebound effects) развития энергетики на ВИЭ. Вероятно дальнейшее торможение общего роста возобновляемой энергетики и поиск оптимальных ниш развития (переход от «силовой» к «нишевой» стратегии). Это в полной мере актуально и для России. В частности, у нас далеко не в полной мере задействован потенциал гидроэнергетики, что показывает, в частности, сопоставление России и Канады. показатель площадь, млн. кв.км население, млн. чел. производство гидроэлектроэнергии, млрд. кВтч (2012) плотность производства гидроэлектроэнергии, кВтч/кв.км производство гидроэлектроэнергии на душу населения, кВтч Россия 17 145 164 9 672 1 134 Канада 10 35 377 37 671 10 763 Отдельная ниша – малая энергетика на основе ВИЭ с ориентацией на частные хозяйства и индивидуальный уровень, где вступают в действие и неэкономические факторы, такие, как стремление к автономии и большему комфорту. Потенциально это огромный рынок, состоящий из десятков миллионов небольших потребителей, в сумме способный дать значительные объёмы генерации. Отметим также, что проекты создания крупных энергетических станций на ВИЭ (в частности, ветропарков) в ведущих странах Северной Америки, Западной Европы и Восточной Азии с созданием для них режима определённых преференций направлен, в том числе, на поддержку отечественных производителей энергетического оборудования в этих странах. В нашей стране подобные крупные проекты предполагают импорт оборудования за отсутствием собственных производств, что будет означать поддержку уже зарубежного производителя. В то же время, в сфере малой энергетики в России существуют перспективные разработки, способные занять свою нишу, и представляется целесообразным сконцентрировать поддержку именно на данном направлении.