Изменения в мировой энергетике неизбежны

Данные о развитии мировой энергетики, включая с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ), полученные в середине 2018 года, свидетельствуют, что достигнуто важной вехи — установленная генерирующая мощность энергии из солнца и ветра превышает один тераватт. Карта мировой энергетики безвозвратно изменилась. К середине XXI века доминирование ВИЭ, прежде всего, солнца и ветра, станет глобальным.

В отчете «New Energy Outlook 2018», обнародованного в середине года аналитическим центром Bloomberg New Energy Finance (BNEF) по данным первого полугодия 2018, приведены ошеломляющие цифры. Общая установленная и введена в эксплуатацию мощность, производящая энергию из солнца и ветра, уже превышает 1 тераватт (см. рис. 1). Почти половина этих мощностей (46,5%) — это солнечные PV-станции, из которых почти треть — это малые энергетические установки, в том числе домашние.

Чтобы достичь за почти пятнадцать лет первый тераватт мощности, которая производит энергию из солнца и ветра, в мире было инвестировано в целом $ 2,3 трлн. (всего в ВИЭ с 2004 г. было вложено $ 2,9 трлн.). Второй тераватт генерирующих мощностей с солнца и ветра потребует гораздо меньше времени и средств — этот показатель будет достигнуто в 2025 г. при условии вложений суммы, что составит около 40% от предыдущей — $ 1,23 трлн.

Рис. 1. Установленная мощность солнечных и ветровых электростанций в мире, 2000-2018 гг., Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.
Рис. 1. Установленная мощность солнечных и ветровых электростанций в мире, 2000-2018 гг., Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.

Еще больше за меньшие средства

Тенденция по снижению стоимости и сроков построения солнечных и ветровых установок объясняется удешевлением технологий и повышением их эффективности. Это отражает график мировых инвестиций в ВИЭ до 2017 г., скорректированный по данным, которые были получены на середину 2018 г. см. рис. 2. Вложения в ВИЭ продолжают расти вроде меньшими темпами, чем раньше, но за ту же сумму сейчас можно построить гораздо больше фактической мощности, чем даже пять лет назад. Сравните цифры: мировые вложения в ВИЭ в 2016 г. составили $ 325 млрд. (вроде как на 10% меньше, чем вложения в 2015 г.), что добавило к глобальной мощности 138,5 ГВт, то есть на 9% больше, чем был прирост в 2015 г. (~ 127,5 ГВт). В течении 2017 г. в ВИЭ было вложено на 7% меньше, чем в год рекордных инвестиций (2015, $ 360), но установленная мощность ВИЭ с тех пор выросла почти на треть. Мощность солнечных и ветровых станций за последние пять лет (с 2014 г.) увеличилась вдвое. Среднемировые затраты на построение каждого МВт электрогенерирующих мощностей для получения энергии из солнца и ветра уменьшились на 20%. Эксперты BNEF прогнозируют продолжение «бычьего» тренда — общие мировые вложения в развитие ВИЭ в дальнейшем будут расти, что отражается в данных за первое полугодие 2018 г.

Рис. 2. Рост новых мировых инвестиций в ВИЭ, 2004-2017 гг., млрд. USD. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.
Рис. 2. Рост новых мировых инвестиций в ВИЭ, 2004-2017 гг., млрд. USD. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.

Неизменные структурные изменения

Первый тераватт солнечно-ветровой генерации стал точкой безвозвратного излома общемировой модели энергетики. За тридцать последующих лет — к 2050 г. — нас ожидает глобальный переход к использованию 2/3 энергии, полученной из ВИЭ, о чем утверждают аналитики из BNEF см. рис. 3. То есть нынешняя модель потребления 2/3 энергии из ископаемых источников полностью «перевернется» наоборот.

Рис. 3. Структура мировой энергетики - нынешнее состояние и прогноз, 1970-2050 гг. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.
Рис. 3. Структура мировой энергетики - нынешнее состояние и прогноз, 1970-2050 гг. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.

Такой глобальной энергетической «транзиции» изрядно способствует удешевление технологии добычи и сохранения возобновляемой энергии. К слову, основная технология добычи солнечной энергии — из кристаллических кремниевых панелей (c-Si) — будет продолжать снижать себестоимость см. рис. 4.

Рис. 4. Мировые цены на кристаллические PV-модули, 1976-2018 гг. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.
Рис. 4. Мировые цены на кристаллические PV-модули, 1976-2018 гг. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.

Фактически достигнутый уровень мировых оптовых цен на c-Si-пластины на конец первого полугодия 2018 г. составляет <0,2 $ / Вт. Сейчас мировые цены на PV-модули формирует Китай. К 2050 г. по прогнозам стоимость PV-установки упадет в сопоставимых ценах еще как минимум на 71%, что побуждает инвесторов активнее вкладываться именно в PV-технологии. Однако стоимость ветрогенерации со временем также снизится — на 58%. Это позволит активнее использовать солнечную и ветровую генерацию в тандеме (PV-wind hybrid generation), что немного будет нивелировать естественную неравномерность генерации из этих двух переменных возобновляемых источников (VRE).

Второй тренд, который приводит к общей приемлемости естественных всплесков генерации из ВИЭ — это дальнейшее распространение технологий хранения накопленной электроэнергии (ESS), особенно той, что получена на малых и домашних VRE-генераторах. Мощным драйвером этой тенденции является дальнейшее удешевление Li-ion-накопителей. На рис. 5 демонстрируются ожидания BNEF до 2025 и 2030 гг. цены за киловатт-час батарейной емкости. За последующие десять лет цена на ESS-устройства с литий-ионной технологией уменьшится более, чем вдвое. Это позволяет надеяться, что такие устройства (особенно домашних, малых и средних распределенных генерирующих мощностей) смогут повсеместно применяться для устранения дисбалансов в общей электросети.

Большие мощные ESS также получат развитие. Их общая накопительная способность возрастет в 6 раз, и к 2050 г. составит 15% от общей мощности мировой энергосистемы. Аккумуляторные накопители будут занимать среди ESS 44%, и эта цифра будет расти. В 2050 году почти 70% всех новых ESS, которые будут вводиться в эксплуатацию, составят именно электрические аккумуляторные устройства. Дешевые аккумуляторы позволяют использовать накопленную энергию из ветра и солнечных лучей, когда не дует ветер и не светит солнце.

Рис. 5. Мировые цены на Li-ion батареи, состояние и прогноз, 2010-2030 гг. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.
Рис. 5. Мировые цены на Li-ion батареи, состояние и прогноз, 2010-2030 гг. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.

Тройной удар

К середине века опережающий рост солнечной генерации приведет к выравниванию в применении солнечных и ветровых станций между собой — 50/50. Они составят основу мировой электрогенерации и обеспечат почти 50% мировой добычи электроэнергии. Вместе с гидрогенерацией, другими типами ВИЭ, ядерной технологией, общая безвуглеводная генерация достигнет 71%.

Больше всего сократится мировое потребление угля, которое в структуре глобальной генерации упадет с нынешних 29% до менее 11%.

Мировое потребление природного газа возрастет незначительно, несмотря на общий рост мирового спроса на электроэнергию. Газ в генерирующих мощностях будет в основном применяться на быстрых компенсационных установках (например, газотурбинных), что вместе с ESS нивелирует суточную и сезонную неравномерность VRE-генерации и балансирует всплески спроса / предложения в электросети общего пользования.

Особенно ощутимое сокращение потребления газа произойдет после 2040 в Европе, а в Китае и в Индии, наоборот, потребность в газе существенно возрастет.

Наиболее ощутимая «энерготранзиция» состоится в Европе, где вся структура энергетики будет базироваться на переменной (VRE) генерации и использовании ESS различной мощности и типов. В целом в Европе в 2050 г. из ВИЭ будут генерировать 87% всей первичной электроэнергии. А в Германии эти изменения произойдут значительно раньше. В 2025 г. Германия планирует полностью отказаться от ядерной генерации, до 29% упадет производство электроэнергии из ископаемого органического топлива (уголь, нефть, уголь), а уровень применения ВИЭ превысит 70%. По данным BNEF, Германия к 2050 г. будет на 84% генерировать электричество из ВИЭ, а солнце и ветер в целом в энергоструктуре страны будут занимать 74%.

Солнце, ветер и накопители энергии (ESS) вместе станут именно тем «тройным» ударом, который сменит мировую структуру энергогенерации.

Трансформация карты мировой энергетики

Изменении в мировой структуре энергогенерации потребуют не только значительного финансирования, но и переориентации инвестиционных потоков.

По данным отчета «New Energy Outlook 2018» в новые мощности по производству электроэнергии в период с 2018 до 2050 гг. в мире будет инвестировано $ 11,5 трлн., из которых именно в солнечные и ветровые станции будет вложено $ 8,4 трлн. Другие технологии с нулевыми выбросами парниковых газов (преимущественно ядерные и гидростанции) и ВИЭ будут профинансированы на сумму $ 1,5 трлн.

На рис. 6 приведены прогнозы к 2050 г. по распределению мировых инвестиций в новые энергогенерирующие мощности по регионам планеты.

Рис. 6. Инвестиции в мировую энергетику по регионам с 2018 до 2050 (трлн. USD). Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.
Рис. 6. Инвестиции в мировую энергетику по регионам с 2018 до 2050 (трлн. USD). Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.

Лидером мировой энергоперестройки станет азиатско-тихоокеанский регион, к которому, прежде всего, относятся Китай, Индия и Австралия. И это уже происходит. В прошлом году Китай добавил к мировой солнечной генерации 53 ГВт — это примерно половина от всей новой мировой установленной солнечной мощности. Взрывной характер имел рост инвестиций и в других частях планеты. К примеру, Мексика увеличила вложения в солнечные проекты в 8,1 раз, а финансирование солнечных станций в Объединенных Арабских Эмиратах возросло в 30 раз. ОАЭ вместе с японскими фирмами поставило амбициозную задачу построить солнечные фермы общей мощностью 220 ГВт, что составляет почти пятую часть от всей мощности солнечных батарей, установленных в настоящее время во всем мире.

Это безусловно трансформирует мировую энергетическую карту. Однако доминировать к 2050 г. в использовании ВИЭ (и прежде всего солнца и ветра) будет Европа, где часть ВИЭ составит 87% в выработке первичной электроэнергии. Далее среди лидеров без углеводородной транзиции — Индия (75%), Китай (62%) и США (55%).

Рис. 7. Рост общемирового спроса на электроэнергию с 2017 до 2050 гг. ТВт · ч. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.
Рис. 7. Рост общемирового спроса на электроэнергию с 2017 до 2050 гг. ТВт · ч. Источник: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018.

Все эти изменения к 2050 г.. будут происходить на фоне роста глобального спроса на электроэнергию на 57%. Китай и Индия станут мировыми центрами роста электрогенерации см. рис. 7. BNEF прогнозируют, что мировой спрос на электроэнергию с 25 тыс. ТВт · ч, зафиксированных в 2017 г. вырастет до 38,7 тыс. ТВт · ч в 2050 г. Наибольших инвестиций потребуют страны Африки, Ближнего Востока и Юго Восточной Азии, которые развиваются. В этих регионах будет продолжать расти численность населения, но и также будет происходить промышленное развитие, что будет сопровождаться улучшением жизненного уровня, а следовательно и ростом использования электроэнергии и на потребительские нужды. Рост ВВП и усиление доступа к электроэнергии приведет здесь к удвоению спроса.

Напротив, в развитых странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) ожидается, что увеличение спроса будет анемичным или даже начнет сталкиваться с противоположными факторами, что уменьшают общее потребление электроэнергии. Они сочетают развитую энергоэффективность, что проникнет во все без исключения сферы жизни, относительно незначительные темпы ускорения экономического развития и последовательный отказ от всех энергоемких отраслей промышленности.

Сценарий глобального изменения структуры энергетики учитывает рост количества электромобилей. В агентстве BNEF прогнозируют, что к 2050 г. электрические транспортные средства (EV) добавят к общему спросу 3461 ТВт · ч в общей мировой потребности в электроэнергии. Но ожидается, что примерно половина этого спроса будет покрываться за счет дополнительной генерации из ВИЭ. К тому же EV будут заряжаться именно в то время суток, когда есть избыток добычи энергии из ВИЭ, прежде всего с солнечной энергии.

Следовательно, единственный вывод из отчета BNEF для инвесторов: «Follow the sun!»