Перспективы развития мировой и российской энергетики: сценарии до 2050 года

Леонид ФЕДУН
Вице-президент по стратегическому развитию ПАО «ЛУКОЙЛ», к. ф. н.
e-mail: develop@lukoil.com

Александр СОНИН
Начальник отдела макроэкономического анализа, ПАО «ЛУКОЙЛ»
e-mail: aleksandr.sonin@lukoil.com

В настоящее время энергетическая отрасль стоит перед лицом серьезных вызовов, обусловленных, с одной стороны, растущей потребностью населения планеты в доступной энергии, а с другой – необходимостью снижать негативное воздействие энергетического сектора на климат. Глобальное изменение климата является одной из наиболее важных проблем для мирового сообщества. На протяжении многих десятилетий рост потребления энергии был неразрывно связан с увеличением выбросов углекислого газа, который способствует нагреву атмосферы планеты. Сохранение тенденции к росту антропогенных выбросов парниковых газов будет сопровождаться подъемом уровня Мирового океана, интенсификацией ураганной активности и таянием вечной мерзлоты, то есть колоссальными потерями для человечества.

Несмотря на тренд к увеличению генерации из ВИЭ, на долю ископаемых видов топлива приходится 80 % потребления первичной энергии в мире

Новым вызовом для мировой экономики стала пандемия COVID‑19. В результате вводимых карантинных ограничений, в 2020 году резко снизился спрос на основные энергоносители. Однако уже в 2021 году, во многом благодаря программам по вакцинации населения, спрос на энергетические товары начал быстро восстанавливаться. На многих энергетических рынках наблюдался рост цен из-за неспособности производителей обеспечить достаточное предложение энергии в короткие сроки.
Несмотря на глобальную тенденцию к увеличению генерации электроэнергии из возобновляемых источников энергии (ВИЭ), на долю ископаемых видов топлива приходится более 80 % потребления первичной энергии в мире. Ситуация с резким ростом цен на газ в Европе в 2021 году ярко свидетельствует о том, что зависимость промышленно развитых стран от ископаемых энергоресурсов остаётся высокой.

Прошедшая в ноябре 2021 года международная климатическая конференция СОP26 в Глазго показала, насколько сложно мировому сообществу достичь согласия по ряду ключевых вопросов, в частности по вопросам вывода из эксплуатации объектов угольной генерации, необходимости сокращения эмиссий метана и вырубки лесов. Тем не менее, по некоторым важным направлениям климатической политики был достигнут существенный прогресс. Были согласованы механизмы международной торговли углеродными единицами в рамках статьи 6 Парижского соглашения, что, как ожидается, должно привести к усилению взаимодействия между странами для достижения климатических целей.
Обозначенные события, тенденции и вызовы создают значительную неопределённость относительно будущих изменений в мировой энергетике. Предсказать как будут развиваться события на энергетических рынках, очевидно, невозможно. Однако можно попытаться системно подойти к анализу трендов, которые сейчас отчетливо наблюдаются. В данной статье предпринята попытка кратко изложить видение компании «ЛУКОЙЛ» относительно будущего энергетических рынков. Более подробно с прогнозами «ЛУКОЙЛ» можно ознакомиться в отчете «Перспективы развития мировой энергетики до 2050 года» [1], опубликованном на официальном сайте компании.

Ключевые проблемы развития мировой энергетики

Исторически рост потребления энергии был неразрывно связан с такими глобальными тенденциями как рост населения, урбанизация и формирование потребительского класса в развивающихся странах. Мы ожидаем, что эти тенденции будут сохраняться. По расчетам Организации Объединенных Наций (ООН), мировое население увеличится на 2 миллиарда человек к 2050 году [2]. При этом потребительский класс будет расти еще более высокими темпами. По нашим оценкам, за период с 2020 по 2050 годы прирост потребительского класса составит около 3 миллиардов человек. Все эти люди будут предъявлять дополнительный спрос на энергию.
Доступ к энергии является необходимым условием для роста мировой экономики. Как правило, чем выше уровень экономического развития страны, тем выше уровень потребления энергии на человека, с поправкой на региональную специфику, климат и обеспеченность ресурсами.

Мы живем в эпоху глобального энергетического неравенства. На долю населения развитых стран приходится более трети мирового потребления первичной энергии. При этом почти один миллиард людей на планете не имеет доступа к электроэнергии. По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), в 2020 году из-за пандемии около 90 млн человек лишились возможности платить за электроэнергию в необходимом объеме [3]. Разрыв в потреблении энергии на человека между развитыми и развивающимися странами остается высоким, несмотря на некоторое сокращение в последнее десятилетие.
Повышение потребления энергии в развивающихся странах при использовании традиционных технологий, основанных на сжигании ископаемых топлив, неминуемо приведет к росту выбросов парниковых газов. В то же время многие развивающиеся страны после подписания Парижского соглашения заявили о готовности сокращать свои эмиссии парниковых газов вплоть до достижения углеродной нейтральности. Результаты моделирования энергетических рынков, полученные в компании «ЛУКОЙЛ», свидетельствуют о том, что одновременно повысить доступ к энергии в развивающихся странах и сократить выбросы парниковых газов – крайне сложная задача, требующая прорывных технологических решений.

Энергетические сценарии

Необходимость трансформации энергетической отрасли для предотвращения негативного воздействия на климат способствует росту неопределённости относительно будущей структуры энергетических рынков. Анализ этой неопределённости требует системного подхода. В компании «ЛУКОЙЛ» для принятия стратегических решений используются энергетические сценарии, которые описывают траектории потребления основных энергоносителей в зависимости от интенсивности климатического регулирования и степени координации международных усилий по сокращению выбросов парниковых газов. Такой сценарный подход дает возможность более отчетливо очертить масштаб неопределенности, связанный с наиболее важными тенденциями развития мировой энергетики.
В настоящее время в компании «ЛУКОЙЛ» применяются три энергетических сценария: «Эволюция», «Равновесие» и «Трансформация». Сценарий «Эволюция» предполагает поступательное изменение энергетических рынков в рамках действующей международной климатической политики и национальных программ с учетом существующих технологических возможностей отдельных стран. Отличительной особенностью данного сценария является высокий уровень доступности энергии для потребителей. Однако умеренная скорость структурных изменений энергетики в сценарии «Эволюция» не позволяет достичь цели Парижского соглашения по удержанию глобальной температуры существенно ниже 2 °C по сравнению с доиндустриальной эпохой – рост медианной температуры в сценарии «Эволюция» составляет 2,6 °C. В сценарии «Равновесие» соблюдается баланс между достижением климатических целей и развитием экономики. Цель Парижского соглашения выполняется, но энергия становится существенно дороже для потребителей. В основе сценария «Трансформация» лежит предположение о радикальной перестройке мировой энергетики и промышленности для достижения углеродной нейтральности ведущими экономиками к 2050 году, что соответствует цели по ограничению роста глобальной температуры в пределах 1,5 °C. Сценарий «Трансформация» также предполагает усиление международного сотрудничества и снятие ограничений на финансирование климатических проектов. Однако, даже с учетом данной предпосылки, энергия в сценарии «Трансформация» становится дороже для потребителей, чем в других сценариях.

Во всех рассматриваемых сценариях ожидается рост потребления первичной энергии. При этом топливный баланс будет постепенно смещаться в сторону увеличения доли возобновляемых источников энергии. Главное отличие сценариев – скорость, с которой будут происходить изменения энергетического баланса. Ожидается, что основной прирост генерирующих мощностей будут обеспечивать солнечные и ветровые электростанции. Угольная генерация будет постепенно выводиться из эксплуатации. Все это будет способствовать сокращению выбросов парниковых газов в энергетическом секторе. Важную роль в сценариях играет применение технологий по улавливанию, утилизации и хранению СО2, а также использование естественных поглотителей углекислого газа, таких как леса и болота.

Если в 2020 году доля солнечной и ветровой энергии в структуре генерации составляла 8 %, то к 2050 году, по нашим оценкам, этот показатель увеличится до 40–60 % в зависимости от сценария

Будущее углеводородов

Сейчас очевидно, что прогнозы, утверждавшие, что пик потребления нефти был пройден в 2019 году, не оправдались. Спрос на жидкие углеводороды по состоянию на конец 2021 года практически достиг допандемийного уровня. Ожидается, что восстановление авиасообщения приведет к дополнительному росту потребления углеводородов.
Долгосрочная динамика спроса на жидкие углеводороды будет во многом зависеть от скорости структурных изменений мирового автопарка, в особенности от динамики продаж электрических автомобилей. По состоянию на 2020 год суммарный парк легковых и грузовых автомобилей насчитывал около 1,5 миллиарда единиц. Из них 99 % – это автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Мы наблюдаем высокие темпы роста продаж электромобилей на рынках Китая, США и Европы, благодаря политике по декарбонизации транспортного сектора, которая проводится в этих странах. По предварительным оценкам, в 2021 году в мире продано около 6 миллионов электромобилей [4]. Тем не менее, замещение существующего автопарка, состоящего преимущественно из автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, электромобилями займет длительное время. В сценарии «Эволюция» доля электромобилей в общем автопарке увеличится с текущего 1 до 35 % к 2050 году, то есть даже в 2050 году большую часть автопарка будут составлять автомобили с двигателем внутреннего сгорания.
Мы ожидаем, что электрический транспорт будет продолжать активно развиваться, однако это не значит, что эпоха традиционных автомобилей скоро закончится. Дело в том, что экологичность электромобилей вызывает определенные вопросы. Электромобиль в Китае, где высока доля угля в энергетическом балансе, будет иметь примерно такой же углеродный след как гибридный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания в Европе за весь жизненный цикл. Кроме того, сейчас нет достаточного понимания, как будет работать система утилизации батарей, какова будет ее эффективность и сколько потребуется инвестиций на ее создание.
Стоимость владения также может стать существенным препятствием для распространения электромобилей. В долгосрочной перспективе стоимость владения электромобилем будет увеличиваться из-за роста цен на металлы и электроэнергию. В определенных рыночных условиях, как, например, во второй половине 2021 года в Европе, электроэнергия может обходиться потребителям дороже, чем традиционные моторные топлива, особенно при быстрой зарядке электромобиля.

По нашим оценкам, транспортный сектор сохранит преобладание в структуре спроса на жидкие углеводороды. Рост потребления нефтепродуктов со стороны авиации и морских перевозок будет частично компенсировать сокращение потребления моторных топлив в дорожном транспорте. Нефтехимическая промышленность будет также оказывать поддержку спросу. Таким образом, мы ожидаем, что потребление жидких углеводородов будет оставаться стабильным как минимум до 2030 года.
Что касается предложения жидких углеводородов, то здесь наблюдается устойчивая тенденция к сокращению инвестиций в проекты по геологоразведке и добыче. Если в 2014 году объем инвестиций в нефтяную отрасль превышал 600 миллиардов долларов, то в 2021 году инвестиции составили менее 300 миллиардов долл., т. е. сокращение более чем в 2 раза. Отчасти сокращение инвестиций обусловлено оптимизацией затрат по новым проектам. Однако существенная часть сокращений связана с переносами или отказами от реализации проектов.
Ситуация усугубляется тем, что большое количество месторождений нефти находится на поздних стадиях разработки и имеет падающий профиль добычи. В отсутствие инвестиций предложение жидких углеводородов будет ежегодно сокращаться темпом 4–5 %. Для поддержания добычи необходимы инвестиции, причем потребность в инвестициях сохраняется даже в условиях замедляющейся динамики спроса, как в сценарии «Трансформация».
Однако далеко не все проекты будут востребованы рынком в условиях замедления темпов роста или сокращения спроса. В первую очередь инвестиционную привлекательность будут иметь проекты с низкой себестоимостью добычи. Значительная часть дорогостоящих запасов, включая арктический шельф, битуминозные пески и тяжелые нефти, может остаться неосвоенной. Кроме того, в настоящее время важным фактором конкурентоспособности проекта в нефтедобыче становится его углеродный след. В этом отношении проекты, реализуемые в России, обладают хорошими перспективами, так как многие из них имеют достаточно низкий уровень углеродной интенсивности. Основная часть проектов с низкой себестоимостью добычи и низким углеродным следом находится в странах-­участниках соглашения ОПЕК+, поэтому логично ожидать, что доля данной группы стран в мировой добыче будет со временем увеличиваться.
Спрос на газ в среднесрочной перспективе будет демонстрировать более высокие темпы роста, чем спрос на жидкие углеводороды. Этому есть несколько объективных причин. Во-первых, углеродоёмкость природного газа существенно ниже, чем у нефти и угля, что будет стимулировать использование газа странами, нацеленными на сокращение выбросов парниковых газов. Во-вторых, электрификация транспортного сектора потребует строительства новых генерирующих мощностей, часть из которых будет газовой. В-третьих, природный газ может использоваться как сырье для производства низкоуглеродного водорода. Для обеспечения растущего спроса на газ будут необходимы инвестиции в новые газовые проекты.

Цена альтернативной энергии

На протяжении последнего десятилетия стоимость электроэнергии из возобновляемых источников неуклонно снижалась. Если ориентироваться на показатель нормированной стоимости энергии (LCOE – Levelized Cost of Energy), который учитывает капитальные затраты и рентабельность для различных способов производства электроэнергии, то можно прийти к выводу, что электроэнергия, вырабатываемая современными ВИЭ, является самой дешевой во многих странах. Однако, это не совсем верно. Когда речь идет о значительных объемах генерации, неминуемо возникает вопрос относительно стабильности работы энергетических систем с высокой долей ВИЭ в энергетическом балансе. Поскольку выработка электроэнергии из ВИЭ сильно варьируется во времени, требуются специализированные системы хранения и распределения энергии для того, чтобы обеспечивать выработку электроэнергии в соответствии с динамикой спроса. Стоимость промышленных аккумуляторов снижается, но их использование в связке с современными ВИЭ все еще менее эффективно, чем производство электроэнергии из ископаемых топлив. Высокая стоимость систем хранения энергии может выступать сдерживающим фактором, ограничивающим возможности интеграции современных ВИЭ в энергетические системы.

Мы ожидаем, что потребление энергии из ВИЭ будет расти высокими темпами, во многом благодаря климатической политике ведущих индустриальных стран. Солнечные и ветровые электростанции будут обеспечивать основной прирост генерирующих мощностей в ближайшие десятилетия. Если в 2020 году доля солнечной и ветровой энергии в структуре генерации составляла 8 %, то к 2050 году, по нашим оценкам, этот показатель увеличится до 40–60 % в зависимости от сценария.
Для декарбонизации энергетического сектора недостаточно просто увеличить долю ВИЭ в энергетическом балансе. Необходимы инвестиции в системы хранения и распределения энергии, электрификацию промышленности и транспорта, производство и потребление низкоуглеродных топлив (водорода и биотоплив), повышение энергоэффективности, улавливание, утилизацию и хранение СО2. В сценарии «Эволюция» среднегодовые инвестиции в низкоуглеродную энергетику должны увеличиться в два раза по сравнению с текущим уровнем, тогда как сценарий «Трансформация» предполагает десятикратный рост инвестиций. Возникает вопрос, как будет обеспечиваться окупаемость этих инвестиций?

Один из возможных путей повышения рентабельности проектов по декарбонизации – введение платы за СО2. Плата за СО2 может определяться по результатам рыночных торгов, как это уже происходит во многих европейских странах. По нашим оценкам, для обеспечения окупаемости инвестиций в сценарии «Эволюция» средняя цена СО2 в мире должна составлять 50 долларов за тонну СО2‑экв. в постоянных ценах, а в сценарии «Трансформация» – 200 долларов за тонну СО2‑экв. В случае введения платы за СО2 экономика проектов по декарбонизации улучшится, но стоимость энергии для конечных потребителей возрастет.
Нехватка ряда критических сырьевых товаров для низкоуглеродной энергетики может также способствовать росту инфляции. По оценкам МЭА, в сценарии нулевых выбросов (NZE) спрос на металлы и сырьевые товары, необходимые для развития низкоуглеродной энергетики, вырастет почти в шесть раз к 2050 году [5].
Таким образом, мы полагаем, что стоимость энергии для конечных потребителей будет в высокой степени зависеть от темпов, с которыми будет происходить процесс внедрения низкоуглеродных технологий в энергетике.

Энергетика России на пути к декарбонизации

Россия является крупным производителем и потребителем энергии. В 2019 году объем потребления первичной энергии в России составлял около 770 млн т н. э. – это примерно 6 % от мирового значения [6]. Ископаемые топлива традиционно доминируют в структуре энергетического баланса России. Не удивительно, что энергетический сектор является основным источником выбросов парниковых газов – на долю энергетического сектора приходится три четверти суммарных выбросов парниковых газов в России.
После 1990 года выбросы парниковых газов в России снизились более чем в два раза, что связано как с сокращением объемов неэффективного производства, так и с модернизацией оборудования на предприятиях. При этом российские власти нацелены на дальнейшее сокращение эмиссий, оказывающих негативное влияние на климат. В 2019 году Россия ратифицировала Парижское соглашение по климату, а в 2021 году объявила долгосрочную цель по достижению углеродной нейтральности к 2060 году или ранее.
Амбициозная долгосрочная цель по декарбонизации экономики России требует новых подходов к развитию энергетического сектора. На наш взгляд, необходимо в первую очередь развивать те направления, которые являются экономически эффективными и не требуют значительной государственной поддержки. Речь идет, прежде всего, о повышении эффективности использования энергии, связанном с модернизацией промышленного оборудования, сокращением энергетических потерь, использованием энергосберегающих технологий при строительстве зданий. По нашим оценкам, потенциал сокращения эмиссий за счет повышения энергоэффективности составляет около 800 млн т СО2‑экв. к 2050 году.

Чтобы добиться полной декарбонизации российской экономики необходимо развивать и другие направления, требующие некоторой поддержки со стороны государства на начальном этапе. Россия обладает всеми необходимыми ресурсами для производства энергии из возобновляемых источников, а также низкоуглеродного водорода. Увеличение доли ВИЭ в энергетическом балансе России может происходить постепенно, по мере необходимости замены генерирующего оборудования и снижения стоимости использования низкоуглеродных технологий.
Немаловажную роль в сценариях развития энергетики России играют технологии поглощения углекислого газа. Россия обладает самым высоким в мире потенциалом по захоронению СО2, который оценивается в 1000–1200 млрд т СО2 в нефтегазовых залежах и водоносных горизонтах [7]. Сокращение эмиссий от реализации проектов по улавливанию, утилизации и захоронению СО2 в России может составить 100–500 млн т СО2 к 2050 году. Наиболее очевидный способ повысить инвестиционную привлекательность подобных проектов – использовать СО2 для повышения нефтеотдачи пласта при добыче углеводородов.
Кроме того, Россия занимает первое место в мире по площади лесов, которые являются естественными поглотителями углекислого газа. По состоянию на 2019 год поглощающая способность российских лесов оценивалась в 535 млн т СО2‑экв. Согласно существующим оценкам, поглощающая способность российских лесов может быть увеличена до 2,2 млрд т СО2‑экв. за счет более полного учета лесного фонда и реализации проектов в области лесного хозяйства.
На наш взгляд, системная работа по всем обозначенным направлениям позволит России достичь углеродной нейтральности к 2060 году. Более того, при наличии мощных экономических стимулов для реализации проектов по декарбонизации Россия может стать нетто поглотителем углекислого газа. Сценарий «Трансформация» предполагает достижение отрицательного уровня эмиссий в России на горизонте до 2050 года.

Возможности для нефтегазового сектора России

Нефтегазовый сектор является крупным эмитентом парниковых газов в России. Значительный объем выбросов парниковых газов в нефте- и газодобыче связан с утечкой и технологическими потерями метана, а также выбросами СО2 от сжигания попутного нефтяного газа (ПНГ) на факелах. Проблеме сжигания ПНГ в отрасли традиционно уделяется значительное внимание. Был принят соответствующий закон, стимулирующий добывающие компании повышать уровень утилизации ПНГ. В результате уровень утилизации ПНГ вырос с 59 % в 2010 году до 83 % в 2020 году в среднем по отрасли. Однако это далеко не предел. Компания «ЛУКОЙЛ», в частности, увеличила показатель утилизации ПНГ с 77 до 97,8 % за аналогичный период. Значительно меньше внимания уделяется эмиссиям метана, несмотря на то, что на столетнем горизонте парниковая активность метана в 28 раза сильнее, чем у углекислого газа. При этом существуют экономически эффективные способы сократить эмиссии метана даже в отсутствие дополнительных стимулов со стороны государства. Только в последние несколько лет российские компании начали обращать внимание на данную проблему и ставить перед собой долгосрочные цели по снижению выбросов метана. Поэтому в нефтегазовой отрасли России сохраняется высокий потенциал по сокращению собственных прямых эмиссий.
Россия является крупнейшим экспортером энергоносителей. В среднесрочной перспективе нет достаточных оснований считать, что энергетический экспорт из России снизится, поскольку российские углеводороды являются в высокой степени конкурентоспособными на мировом рынке как с точки зрения себестоимости производства, так и с точки зрения углеродного следа. Потребление российских углеводородов за пределами России создает значительный объем эмиссий. Однако эти эмиссии можно компенсировать. Повышение поглощающей способности российских экосистем позволит компенсировать не только выбросы внутри России, но и погасить углеродный след от экспортных поставок энергоносителей. Согласование правил международного взаимодействия в рамках статьи 6 Парижского соглашения на Климатической конференции COP26 является важным шагом по развитию международной торговли эмиссиями. Благодаря наличию значительного потенциала по реализации проектов в области декарбонизации, Россия может занять 30–40 % международного рынка углеродных единиц.
Важную роль в укреплении позиции России на международном рынке эмиссий могут сыграть предприятия нефтегазового сектора. Российские экспортеры углеводородов способны значительно снизить эмиссии у зарубежных потребителей своей продукции за счет продажи эмиссионных сертификатов. Цены на продукцию нефтегазового сектора с погашенным углеродным следом будут сильно зависеть от затрат, необходимых на реализацию климатических проектов. Однако, по нашим оценкам, затраты на реализацию подобных проектов в России могут быть существенно ниже, чем в других странах. Сейчас на международном рынке уже появляются партии углеводородов с погашенным углеродным следом. Мы ожидаем, что данное направление продолжит активно развиваться в ближайшие годы.

Заключение

Энергетические сценарии, разработанные компанией «ЛУКОЙЛ», демонстрируют, насколько сложной задачей является одновременно обеспечить доступность энергии для потребителей и при этом значительно сократить выбросы парниковых газов в энергетическом секторе. По нашим оценкам, в перспективе ближайших 30 лет спрос на углеводороды будет сохраняться даже в сценариях, предполагающих быстрое развитие ВИЭ. Поэтому для достижения целей, обозначенных в Парижском соглашении по климату, потребуется использовать технологии поглощения углекислого газа, как промышленные, так и природные. Россия может сыграть особую роль в достижении глобальной цели по сокращению эмиссий парниковых газов, поскольку поглощающая способность российских экосистем позволяет не только компенсировать выбросы внутри страны, но и погасить углеродный след от экспортных поставок энергоносителей, то есть обеспечить сокращение эмиссий у торговых партнеров России.