Резюмируем из опубликованного Международным энергетическим агентством (МЭА) «Перспективы развития энергетики» (WEO-2019) прогноза 10 тенденций в энергетическом секторе.
«Солнечный» рост.
К 2040 году ожидается взрыв роста солнечных фотоэлектрических (ФЭ) мощностей.
Если тенденция, когда страны и далее будут придерживаться существующий политики (сценарий WEO-2019, «Сценарий государственной политики») сохранится, то общая мощность солнечных батарей вырастет с 495 ГВт в 2018 году до 3142 ГВт в 2040 году, и всего за 15 лет с 23 ГВт энергия солнца станет крупнейшим источником энергии.
Прогнозируется, что солнечная фотоэлектрическая энергия увеличится с 592 ТВт-ч до 4 705 ТВт-ч; с 2% доли мирового производства электроэнергии сегодня до 11% в 2040 г. Энергия ветра к 2040 году составит 13% от мирового производства. Геотермальная энергия вырастет с 90 ТВт-ч сегодня до 316 ТВт-ч в 2040 году (1% от мирового производства).
1. Глобальная структура производства электроэнергии в 2018 году по сравнению с тем, каким он может быть в 2040 году при двух возможных сценариях, показана на круговых диаграммах.
Сценарии «Обоснованная политика» и «Устойчивое развитие» полностью соответствуют Парижскому соглашению, цель которого состоит в том, чтобы удержать повышение средней глобальной температуры на уровне значительно ниже 2C сравнительно с доиндустриальным периодом, прилагая усилия по ограничению повышения температуры до 1,5C.
Общая доля возобновляемых источников энергии, не обладающих достаточной мощностью, может почти удвоиться, с 26% сегодня до 44% в 2040 году, превысив долю угольной энергетики уже в 2026 году.
Совокупность солнечной энергетики и ветрогенерации может возрасти с 7% до 24 %. Для сравнения (рис. 1) доля генерирования ископаемых источников энергии ожидаемо снизится к 2040 году. Производства угля, которое выросло в пять раз с 1970 по 2013 год, упадет с 38% сегодня до 25% к 2040 году; хотя производство природного газа, которое за последние 22 года выросло в три раза, за счет сланцевого газа к 2040 году вырастет на 50 процентов.
Гибкость роста.
Проведен исчерпывающий почасовой анализ энергосистем по всему миру, чтобы определить, как страны управляют ускорением и замедлением электростанций в ответ на изменения спроса и предложения в электроэнергетическом секторе.
Тепловые электростанции обеспечат основную стабильность до 2040 года; но решающую роль будут играть батареи накопления, реагирование на спрос и взаимодействие между секторами.
Стремительно развивается аккумуляторное хранение энергии: в 2018 году разработчики добавили 3 ГВт, и общая емкость систем хранения энергии составила 8 ГВт.
К 2040 году, благодаря существенному сокращению затрат, стоимость четырехчасовой системы может снизиться с 400 долл. США/кВтч до менее 200 долл. США/кВтч-аккумуляторов, что обеспечит 330 ГВт мощности.
Ведущую роль в этом росте, возможно, сыграет Индия, за которой последуют Китай, США и Европейский союз (ЕС). Однако для обеспечения достаточного роста потребуется ряд реформ рынка электроэнергии, начиная от цен на операционные резервы, вспомогательных услуг по контролю частоты и заканчивая механизмами регулирования мощности, некоторые из которых уже действуют.
Абсолютно «чистые» цели становятся популярными.
К концу сентября 2019 года более трети мира (65 из 195 стран мира, вместе с ЕС) установили или активно рассматривают долгосрочные цели по нулевым выбросам углерода. Несколько городов и штатов присоединились к аналогичным заявлениям. Крупные компании все больше склоняются к декарбонизации в связи с тем, что акционеры обращают все больше внимания на риски для инвестиций, связанные с последствиями изменения климата.
Расширение масштабов декарбонизации газовой инфраструктуры.
Следующее десятилетие будет «критическим», потому что краткосрочные решения в вопросе инвестиций, могут иметь серьезные последствия.
Причиной является интерес к электрификации, которая обещает предоставить «современные энергетические услуги без выбросов во время использования». Тенденция ощутима: с 2000 года мировой спрос на электроэнергию растет на 60% быстрее, чем спрос на газ в конечном потреблении энергии.
Но в то время как электрификация имеет огромный потенциал, в WEO-2019 подчеркивается, что существуют ограничения в том, насколько быстро и широко это может произойти. Существующая электроэнергетическая инфраструктура не подходит для предоставления всех видов энергетических услуг, таких как морские перевозки, авиация, грузовые автомобили большой грузоподъемности, некоторые промышленные процессы. Переключения будут сильно зависеть от переменной генерации, что поднимает практические вопросы, такие как удовлетворение спроса на крупномасштабное высокотемпературное тепло.
Для обеспечения роли в энергосистеме с низким уровнем выбросов газовая инфраструктура должна адаптироваться к декарбонизированным газам, таким как низкоуглеродный водород и синтетический метан (произведенный из ископаемого топлива с улавливанием углерода или путем электролиза, с использованием возобновляемых или ядерных источников энергии), или биометан (от захоронения отходов). В настоящее время они не конкурентоспособны по сравнению с поставками природного газа.
Смешанный пакет инвестиций для энергетического сектора.
Инвестиции в энергетику в 2018 году составили более 1,8 трлн. долл. После трехлетнего спада, четвертый год подряд энергетический сектор превышает поставки нефти и газа. WEO-2019 прогнозирует, что глобальные инвестиции в энергетический сектор составят 20 триллионов долларов до 2040 года, что на 20% выше, чем расходы с 2010 по 2018 год, и 50% от общих инвестиций в энергоснабжение всего мира.
Ежегодные инвестиции в энергетический сектор по прогнозам составят в среднем 900 миллиардов долларов к 2040 году. Около 500 миллиардов долларов будут выделены на электростанции; в том числе 360 миллиардов долларов на возобновляемые источники энергии и более 400 миллиардов долларов на электрические сети; в том числе 15 миллиардов долларов на аккумуляторные батареи.
Затраты на внедрение технологии будут благоприятствовать возобновляемым источникам энергии. Используя выровненную стоимость электроэнергии (LCOE), которая не включает внешние эффекты или затраты на интеграцию сети, предполагается, что солнечная фотоэлектрическая система станет наиболее конкурентоспособным источником энергии в 2020 году в Китае и Индии, и в значительной степени сократит разрыв с другими источниками энергии к 2030 году в ЕС и США. Глобальная средняя цена солнечной фотоэлектрической энергии упадет примерно на 50% с 2018 по 2030 год. Конкурентоспособность традиционных электростанций может в значительной степени зависеть от доступности недорогих ресурсов и рыночных условий.
Тем не менее, уже существующие традиционные электростанции останутся более конкурентоспособными, чем новые возобновляемые источники энергии, потому что они для продолжения работы покрывают только текущие расходы на топливо, техническое обслуживание, а капитальные вложения на реконструкцию значительно ниже, чем на новое строительство.
Угольная энергетика не уйдет в ближайшее время.
Глобальные выбросы углерода в энергетическом секторе останутся на том же уровне до 2040 года, несмотря на увеличение выработки электроэнергии почти на 60%, в основном благодаря росту возобновляемых источников энергии и постоянному повышению эффективности, особенно на станциях, работающих на природном газе.
Тем временем Индия до 2030 года обгонит США по выбросам углекислого газа, и станет вторым по величине источником выбросов после Китая.
2. На этой диаграмме показана глобальная мощность угольных электростанций в зависимости от возраста станции. В Азии находится 90% угольных электростанций в возрасте до 20 лет.
Особое внимание обращается на состояние угольных электростанций: более 700 ГВт из 2080 ГВт мировых угольных мощностей сегодня более 25 лет (рис.2), но их закрытие может привести к дефициту электроэнергии во многих странах, что подорвет их энергобезопасность.
Применение жесткого ограничения срока эксплуатации к уже существующим угольным электростанциям также повлечет за собой немедленные финансовые проблемы для их владельцев, которые представляют собой смесь государственных и частных компаний.
По всему миру (в основном страны Азии) более 1 трлн. долл. капитала, вложенного в существующие угольные станции, еще не окупились.
Предлагается более «многогранный подход» к сокращению выбросов углерода от угля, который зависит от рынков и экономических последствий, включая модернизацию установок с улавливанием, утилизации и хранения углерода (CCUS) или оборудования для сжигания биомассы или их перепрофилирование для обеспечения адекватность и гибкость системы. Однако все эти варианты требуют дополнительных вложений.
Доступность электроэнергии может стать проблемой в эпоху электрификации.
Самые большие неопределенности, которые могут повлиять на доступность в энергии будущем: цены на ископаемое топливо, стоимость фотоэлектрических батарей и стоимость технологий производства электроэнергии; но ни один из факторов не приведет к изменениям более 12%.
Следующий рынок: Африка.
Спрос на электроэнергию в странах Африки к югу от Сахары, где более половины населения лишены электроэнергии, стремительно растет, повышаются и показатели доступности. Однако, для достижение полной доступности к 2040 году потребуется значительное расширение сетей энергосистемы.
К 2040 году выработка электроэнергии в регионе может увеличиться с 225 ТВтч до 900 ТВт-ч. Вероятно, она будет поставляться энергоснабжающими компаниями, но также рассматриваются и децентрализованные решения. Несмотря на то, что сети традиционно наиболее рентабельный вариант поставок электроэнергии в районы близкие к существующим сетям; снижение стоимости автономных технологий хранения солнечных фотоэлектрических батарей и аккумуляторов, а также новые бизнес-модели, использующие цифровые и бытовые инновации, делают эти решения более конкурентоспособными.
Потребность в оффшорном ветре.
Потенциал прибрежных ветров для решения отдельных проблем, связанных с переходом к использованию «чистой» энергии, становится конкурентоспособен (может обеспечить низкоуглеродную выработку электроэнергии и водорода), гибок, доступен и надежен.
Мощности прибрежной ветроэнергетики возрастут с 23 ГВт до 345 ГВт в 2040 г.
Новые проекты по ветроэнергетике уже имеют ежегодные коэффициенты увеличения мощности 40%, 50% и выше, что соответствует показателям газовых установок на многих рынках и значительно превышает показатели солнечных фотоэлектрических систем.
Инновации в современные технологии позволяют улучшить возможности турбин и варианты платформ, а геопространственный анализ показывает весь потенциал их быстрого распространения.