В то время как возобновляемые источники энергии в мире, такие как ветер и солнечная энергия, растут со скоростью, которая опережает другие энергетические подсекторы, реальность такова, что традиционные ископаемые виды топлива обеспечивают большую часть нашей энергии и будут оставаться значительной частью энергетического портфеля.
Если разделить энергию на «чистые» возобновляемые источники энергии по сравнению с «грязными» ископаемыми видами топлива, то это противопоставление ископаемого топлива возобновляемым источникам энергии, не позволяет использовать уникальные преимущества всех источников энергии для создания надежного и экономически эффективного портфеля энергоресурсов.
Энергоснабжение с разбивкой по источникам (2018 г.)
Источник: ОВОС, 2019
Согласно прогнозам, мировой спрос на энергию в период с 2016 по 2050 год увеличится на 14%, причем большая часть спроса будет приходиться на развивающиеся страны.
Ожидается, что с ростом электрификации спрос на электроэнергию удвоится к 2050 году.
Рост будет обусловлен электрификацией таких видов деятельности, как транспорт, обогрев помещений и водоснабжение.
Увеличение количества электромобилей (EV) коренным образом изменит структуру транспортного сектора.
К 2030 году на долю электромобилей будет приходиться более 30% всех транспортных средств в мире; однако, в США доля электромобилей составит лишь 8%.
Низкий показатель в США объясняется тем фактом, что большая часть транспортных средств будет определяться политикой, а не ценой транспортного средства.
Совокупный годовой темп роста производства электроэнергии (2016–2035 гг.)
Источник: McKinsey, 2019
Инновации в традиционном энергетическом секторе стремительно развиваются благодаря повышению эффективности горизонтального бурения.
Достижения в области производства кремния проложили путь к более дешевым солнечным проектам, а усовершенствования в области накопления энергии сделали солнечную энергию конкурентоспособной по сравнению с другими видами производства энергии.
Все эти достижения привели к значительному снижению затрат на разработку полного цикла различных энергетических ресурсов.
Снижение цен с 2010 года
Даже с поэтапным отказом от кредитов дотаций и субсидий, ветровая и солнечная энергия останутся одними из самых дешевых источников производства электроэнергии.
Кроме того, несмотря на то, что прибрежный ветер в настоящее время является дорогостоящим по сравнению с другими источниками генерации, цена на этот вид энергии снизилась более чем на 32% в прошлом году.
Такое резкое снижение цен, в сочетании с улучшением технологии и более крупными 12-мегаваттными турбинами высокой мощности, позиционирует ветряную энергетику, как потенциально конкурентоспособную отрасль к 2040 году.
Резкий рост доли возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии связан не только с государственными субсидиями и инвестициями частного сектора, но и с тем, что общественность воспринимает возобновляемые источники энергии как средство снижения выбросов, вызывающих антропогенное изменение климата.
Общественное мнение об изменении климата в США (2010-2017 гг.)
Источник: Йель, 2019
Внедрение возобновляемых источников энергии является одной из основных причин того, что выбросы углерода, по прогнозам, достигнут максимума в 2024 году, и сократятся на 22% по сравнению с пиком к 2050 году.
Впервые в современной истории выбросы углерода и экономический рост разделены.
Несмотря на то, что согласно прогнозам, выбросы сократятся после 2024 года, уровни выбросов намного превышают базовый уровень, определенный Межправительственной группой экспертов по изменению климата, который необходим для того, чтобы избежать значительных рисков для здоровья людей, продовольственной безопасности, водоснабжения и экономики.
Факт остается фактом: многие отрасли промышленности все еще зависят от ископаемого топлива и, скорее всего, будут продолжать зависеть от него в будущем.
Химическое производство, авиация, наземный транспорт средней и большой грузоподъемности, производство цемента, железа и стали, а также многие другие отрасли промышленности невероятно трудно декарбонизировать.
Возобновляемые источники энергии по-прежнему проблематичны: они производят энергию только тогда, когда светит солнце или дует ветер.
Их нельзя предоставлять по требованию, как традиционные ископаемые виды топлива.
Таким образом, добыча природного газа будет и впредь играть достаточную роль в производстве электроэнергии, помогая выравнивать разницу в спросе и предложении.
Однако цены на природный газ очень изменчивы, поэтому многие консервативные коммунальные предприятия осознают риск, связанный с использованием ресурсов природного газа для обеспечения базовой нагрузки.
Учитывая нестабильность природного газа и низкую стоимость альтернативных источников энергии, прогнозируется, что рост производства электроэнергии на природном газе будет оставаться низким, всего лишь 0,6% в год; тем не менее, согласно прогнозам, объем производства на газоперерабатывающих заводах увеличится на 350%.
Это резкое расширение говорит о синергии между природным газом и производством возобновляемой энергии, потому что природный газ можно быстро нарастить для удовлетворения спроса, когда производство возобновляемой энергии недоступно.
Вместо того чтобы в значительной степени полагаться на ископаемое топливо для генерации, большинство коммунальных предприятий обращаются к возобновляемым источникам энергии, а также к хранилищам, газоперерабатывающим заводам, оптимизации энергопотребления, реагируя на потребности в интегрированных планах для повышения надежности системы и сокращения затрат при сохранении низкого уровня выбросов углерода.
Оптимизация энергопотребления и регулирование спроса станут возможными благодаря таким новым технологиям, как искусственный интеллект, «умные здания» и «Интернет вещей».
Эти технологии могут позволить коммунальным предприятиям динамически управлять спросом на электроэнергию, смещая время использования, экономя деньги клиентов и снижая системные затраты - при этом обеспечивая ценные сетевые услуги, такие как регулирование напряжения.
Эти технологии станут более мощными, поскольку в электрическую сеть будет добавлена дополнительная гибкая нагрузка.
Снижение зависимости от ископаемого топлива в электроэнергетической отрасли привело к тому, что многие крупные производители нефти использовали рыночные возможности в области возобновляемых источников энергии.
Крупные производители нефти активно инвестируют в «чистую» энергию и «чистые» технологии.
Компания Royal Dutch Shell объявила о своей цели стать крупнейшей в мире электрической компанией и планирует ежегодно тратить от 1 до 2 миллиардов долларов на инвестиции в «чистую» энергию.
Неразумно рассматривать нефтяные и газовые компании как единственную причину изменения климата, поскольку многочисленные сложные геополитические, экономические и индивидуальные решения привели к нынешнему состоянию окружающей среды.
Вместо этого крупные нефтяные компании и их инвестиции в энергетические инновации должны рассматриваться как важная часть общего энергетического будущего.
К 2035 году более половины поставок электроэнергии будет обеспечиваться за счет возобновляемых источников энергии; хотя возобновляемые источники энергии могут обеспечить дешевое электричество, большая часть экономики не может электрифицировать экономически эффективно.
Согласно прогнозам, к 2050 году возобновляемые источники энергии и ядерная энергия, которые в настоящее время обеспечивают 19% мировой энергии, удовлетворят 34% потребности в энергии, а это означает, что 66% энергии будет поступать от производства ископаемого топлива.
Спрос на газ достигнет максимума к 2035 году, а на нефть и уголь - в начале 2030-х годов.
Тем не менее, увеличение спроса на нефть к 2030 году будет обусловлено главным образом химическим производством, а не только потреблением энергии.
Основные отрасли экономики будут по-прежнему в значительной степени зависеть от ископаемых видов топлива.
Такие сектора, как промышленное технологическое тепло, на долю которого приходится около 7% энергопотребления в США, требуют высоких температур, которые стандартные возобновляемые ресурсы обеспечить в настоящее время не могут.
Реальность энергетического будущего сложна.
Невозможно просто переключиться на возобновляемые источники энергии, так как многие отрасли не смогут добиться полной электрификации без значительных затрат а предельные затраты на переход к 100% производству энергии из возобновляемых источников недостаточны.
Учитывая влияние изменения климата на здоровье человека и экономику, так же не получится просто полагаться только на ископаемое топливо для обеспечения всех потребностей в энергоснабжении.
Таким образом, энергетическое будущее должно представлять собой сочетание как ископаемого топлива, так и возобновляемых источников энергии для достижения экономически эффективного и устойчивого результата.
В то время как многие люди не принимают во внимание актуальность ресурсов ископаемого топлива в будущем энергетики, ископаемое топливо будет продолжать играть важную роль, особенно в тех секторах, которые не в состоянии использовать преимущества электрификации.
Таким образом, очень важно признать, что эффективное и действенное энергетическое будущее будет исходить не от изображения возобновляемых источников энергии как альтернативы ископаемому топливу или наоборот, а от признания сильных сторон каждого ресурса.
Возобновляемые источники энергии могут обеспечить дешевую выработку электроэнергии с почти нулевыми предельными затратами и отсутствием выбросов, в то время как природный газ может обеспечивать электроэнергию в периоды, когда возобновляемые источники энергии не производят достаточно для удовлетворения спроса.
Несмотря на рост количества электромобилей, нефть все равно будет играть важную роль в транспортировке, особенно для транспорта большой грузоподъемности, где диапазон электромобилей и стоимость автопарка делают электрификацию неэффективной.
Инновации будут продолжать продвигать будущее энергии.
В электроэнергетике энергосистема готова к изменениям.
Возобновляемая генерация будет и далее рости, однако исторически сложилось так, что сетевая и распределительная системы не спешат вводить новшества.
Реагирование на спрос, стимулируемое технологиями, разработанными в инновационной экономике, позволит удержать затраты на низком уровне, повысить отказоустойчивость системы и позволить коммунальным предприятиям иметь меньшую установленную генерирующую мощность.
Достижения в области использования ископаемых видов топлива также будут играть важную роль в будущем энергии благодаря повышению эффективности добычи и распределению энергоресурсов.