ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ»
Факультет мировой экономики и мировой политики
Биоэнергетическое развитие в России: оценка вклада биотоплива в условиях декарбонизации экономики магистерская диссертация
Либ Валерия Артуровна
Москва 2020
Оглавление
Аббревиатуры и сокращения
Введение
1. Роль биотоплива в развитии мировой и российской экономики после 1990 года
2. Долгосрочные перспективы развития сектора биоэнергетики в контексте декарбонизации мировой экономики
2.1 Прогнозы низкоуглеродного развития в энергетике крупнейших стран до 2050 года
2.2 Вклад биоэнергетики в декарбонизацию мировой экономики
2.3 Перспективные технологии и рынки в секторе биоэнергетики
3. Потенциал развития биоэнергетики в России до 2050 года для выполнения целей Парижского климатического соглашения
3.1 Сценарии развития биотопливной индустрии в условиях декарбонизации экономики России
3.2 Оценка вклада биотоплива в сокращение эмиссии углерода
3.3 Анализ сопутствующих социально-экономических и экологических эффектов от перехода на биотопливо в России
Заключение
Список литературы
Приложение
Аббревиатуры и сокращения
ВВП - валовый внутренний продукт
ВИЭ - Возобновляемые источники энергии
ГВт - гигаватт
Гт - гигатонн
Гт СО2 - гигатонн СО2
ЗИЗЛХ - землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство
Мб/д - млн. баррелей в день
МДж/$ - уровень энергоемкости первичной энергии
Млн. т н.э - миллионов тонн нефтяного эквивалента
МЭА - Международное энергетическое агентство
ОХС (BAU) - обычный ход событий (business-as-usual)
ПГ - парниковые газы
ТВтч - тераватт в час
тыс. т н.э. (ktoe) - тысяч тонн нефтяного эквивалента
ТЭБ - топливно-энергетический баланс
УХУ (CCS) - улавливание и хранение диоксида углерода
ЭДж - эксаджоуль
Введение
Актуальность исследования связана с повышенным интересом альтернативного производства и потребления энергии, основанной на переработке биомассы. Активное развитие биоэнергетики связано с устойчивым ростом цен на ископаемые энергоресурсы, стремлением стран обеспечить энергетическую безопасность, независимость от импорта энергоресурсов и стремлением сократить эмиссию парниковых газов, что особенно актуально в рамках Парижского соглашения. Биотопливо является одним из основных альтернативных источников энергии в мире, получаемых из биомассы, которая включает почти все органические вещества.
Цель исследования - оценить вклад биотоплива в сокращение эмиссии углерода в России.
Объект исследования - зарубежный и российский биоэнергетический сектор (включая рынки и технологии), производство энергии из биотоплива различных видов. Предмет - вклад биотоплива в сокращение эмиссии углерода.
Гипотеза исследования - переход на биотопливо в России будет способствовать сокращению эмиссии углерода, переходу на новый тип экономики - биоэкономики.
Методология исследования осуществляется посредством построения линейной модели приростов производства биотоплива и потребления первичной энергии, модели парной регрессии.
Работа основана на трудах российских и зарубежных ученых, аналитических обзорах мировой энергетики (International Energy Agency, World Energy Outlook и др.), докладах (Межправительственной группы экспертов по изменению климата, Министерства сельского хозяйства Российской Федерации и др.), прогнозах крупнейших частных компаний (BP, HSBC, Shell и др.), открытых официальных информационных источников сети Интернет, аналитичсеких и статистических материалах Росстата, Евростата, Международного энергетического агентства и др.
В первой главе оценена роль биотоплива в развитии мировой и российской экономики после 1990 года. Рассмотрены основные тенденции трансформации мирового энергетического баланса в области биоэнергетики. Выявлены основные направления развития технологий и рынков биотоплива в мире, исследована динамика развития биоэнергетики в России.
Во второй главе проанализированы долгосрочные перспективы развития сектора биоэнергетики в контексте декарбонизации мировой экономики. Проанализированы прогнозы низкоуглеродного развития в энергетике крупнейших стран до 2050 года, исследован вклад биоэнергетики в декарбонизацию мировой экономики, оценены перспективные технологии и рынки в секторе биоэнергетики.
В третьей главе проанализирован потенциал развития биоэнергетики в России до 2050 года для выполнения целей Парижского климатического соглашения. Выявлены сценарии развития биотопливной индустрии в условиях декарбонизации экономики России, оценен вклад биотоплива в сокращение эмиссии углерода, проведен анализ сопутствующих социально-экономических и экологических эффектов от перехода на биотопливо в России.
1. Роль биотоплива в развитии мировой и российской экономики после 1990 года
Биоэнергетика и основные тенденции трансформации мирового энергетического баланса
В 20 веке мировое потребление первичных ресурсов энергии поступательно возрастало вследствие экономического роста, увеличения численности населения, совершенствования технологий добычи и использования энергоресурсов и других факторов. Мировое потребление энергии за прошлое столетие увеличилось примерно в 14 раз, достигнув к 2017 году 13,5 млрд тонн условного топлива (т.у.т).
Мировые объемы потребления энергии возросли с 1950 по 2018 в 5 раз (с 29972,72 ТВтч до 157063,77 ТВтч), причем изменились не только объемы, но и структура энергетики. В 1965 впервые зарегистрированы данные по АЭС, в 1978 по ветровой энергии, в 1983 по солнечной энергии и на сегодняшний день каждый энергии занимает устойчивую позицию в энергобалансе. Традиционное биотопливо практически неизменно потребляется в одинаковых объемах за указанный период времени, что нельзя сказать про объемы потребления нефти, природного газа и угля. В совокупности, нефть, природный газ и уголь составляют примерно 85% мировых объемов потребления энергии (причем с 2000 по 2018 года это процентное соотношение сохраняется почти неизменно). Несмотря на стремительное развитии ВИЭ за последние 20 лет преимущество в выработке электроэнергии остается на стороне ископаемых топлив (Рисунок. 1).
Рисунок. 1. Динамика потребления первичной энергии в мире.
Источник: База данных Out World in Data
Рисунок. 2. Структура конечного потребления энергии в мире, 1990-2017 гг.
Источник: по данным МЭА.
После нефтяного кризиса 1970-х годов наступил поворотный момент для мировой энергетики. Возникновение картеля стран-экспортеров нефти ОПЕК привело к созданию условий для международной координации поставок нефти на рынок и регулирования цен на энергоносители. В 1990-е годы в глобальном топливно-энергетическом балансе доля нефти стабилизировалась, однако в 2000-х опять возросла в виду быстрого экономического роста Китая и Индии, ростом спроса на нефтепродукты в США. Однако, многие передовые страны начали задумываться об альтернативных источниках энергии, чтобы снизить зависимость от экспорта энергоресурсов.
Начиная с 1990-х годов, в мировой экономике и энергетике наблюдаются процессы глобальной трансформации вследствие развития энергосберегающих технологий, возрастающих требований в экологичности, энергоэффективности, снижения воздействия на климатическую систему. Пришло осознание необходимости рационального потребления энергии, рынки, потребители, инвесторы стали все более жестко учитывать показатели эффективности и экологичности. Следствием таких решений стала трансформация отраслевых структур, снижение энергоемкости единицы ВВП. Страны стали дифференцироваться по моделям экономического развития, зависимости между ВВП и энергопотреблением.
Несмотря на то, что большинство развитых стран повышало эффективность использования энергии, энергонасыщенность экономики и коммунально-бытовой сферы росла с большим темпом, чем показатели энергосбережения. Объем удельного энергопотребления на душу населения также возрастал.
В связи с трансформацией структуры экономики и ТЭБ, спрос на углеводороды заметно снизился. Как следствие, снизилось производство ископаемого топлива и развитие энергодобывающих отраслей на фоне мирового экономического роста.
США, Япония, Германия и другие развитые страны разработали долгосрочные планы развития экономики, основываясь на энергоэффективном потреблении. Такого рода трансформация требовала принятия системных экономических решений: перестройки отраслевой структуры экономики, переноса части энергоемких производств заграницу, разработки и использования новых энергосберегающих технологий.
Несмотря на то, что в развитых странах с ростом ВВП увеличивалось энергопотребление, в развивающихся странах (в том числе стран, экспортирующих энергию, с низким технологическим уровнем развития экономики, ориентированную на добывающий сектор) энергопотребление росло существенно выше, чем ВВП. В развивающихся странах экономических рост подвержен внешнему воздействию состояния мировых рынков. В результате роста цен на факторы производства при одновременном ухудшении качества сырьевой базы и энергоемкости продукции (в странах-импортерах), возрастала энергоемкость ВВП.
Доля ВИЭ в структуре мирового ТЭБ. Однако, производство биотоплива остается на последних позициях, в сравнении с производством нефти и тд. На 2017 год производство биотоплива составляет 9% от мирового производства энергии, в то время как производство природного газа - 22%, угля, торфа и горючего сланца - 27%, сырой нефти - 32%.
Несмотря на это, прослеживается тенденция глобального обесценения углеводородных активов. Инвесторы стараются не только не вкладываться в углеводородный сектор, но постепенно выводят приобретенные активы.
Становится все более распространенным ведение «зеленого» или экологически чистого бизнеса. Это подразумевает минимизацию нанесения вреда экологии, вызванной деятельностью компании. Пронизывается экологическими нормами не только операционная деятельность, но и корпоративная культура компании (используется вторичное использование отходов, минимизация использования пластика и тд). В 2018 году крупные компании, такие как Microsoft, Google, Samsung и другие, заявили о полном переходе на ВИЭ.
Рис. 3. Мировое производство энергии по категориям 1990-2017 г.г.(ktoe)
Источник: по данным МЭА.
На предпочтениях инвесторов сказывается мировая декарбонизация экономики и переход на низкоуглеродную модель развития. Поскольку инвестиции носят долгосрочный характер, то крупные компании уже сейчас инвестируют в ВИЭ, так как будущее за ними. Либо, видя риски, корректируют стратегию, предпочитая компании, проекты или энергетические сектора, которые оставляют минимальный углеродный след.
Компании, которые связывают свою деятельность с ископаемым топливом, теряют свои позиции. Например, угольная промышленность США в период 2010-2015 гг утратила 76% рыночной стоимости. Компания Peabody Energy, которая занимается добычей угля, за этот же период упала в цене в 5 раз. ГАРИПОВА В.В., МУРТАЗИНА Г.Ф. К вопросу о необходимости расчета "зеленого" ВВП и переходу к модели "зеленого" экономического роста // Проблемы современной экономики 2019 № 1(69) 186-188
К 2035 году, по прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА), инвестиции в компании, которые занимаются добычей и переработкой ископаемого топлива, упадут в цене на 300 млрд долларов , вследствие принятия мер по сокращению выбросов парниковых газов с целью сохранения роста средней температуры в пределах 2 °C. World energy outlook 2019 (URL: http://www.iea.org/weo/)
Отрасль биоэнергетики представляет совокупность элементов: производителей и переработчиков биомассы, логистические компании и склады, производителей и дистрибьюторов конечных продуктов и услуг, производителей приборов и оборудования для конверсии биомассы, систем хранения и доставки энергии. Биоэнергетическая отрасль, обеспеченная поддержкой государства и научно-технической составляющей, значительно продвинулась в привнесении новых технологий на биоэнергетический рынок. Стратегическая программа исследований по биоэнергетике (Редакция 4, переработанная и дополненная) Технологическая платформа «Биоэнергетика» Москва 2017, стр 12-13
Формирование биоэнергетических рынков в каждой стране происходит по-разному, в зависимости от экономического развития, научно-технического уровня, доступности биомассы, государственной энергетической политики и др.
Биоэнергетическая сырьевая база состоит из: органических отходов сельского и лесного хозяйства, муниципальных и бытовых отходов, пищевой, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности, различных растений и сельхозкультур, в том числе специально выращенных для энергетической переработки, а также водоросли и микроорганизмы. Биомасса является универсальным материалом из всех ВИЭ из-за разнообразия, способов переработки и применения. С давних времен древесина является самым примитивным, но широко распространенным видом топлива. На сегодняшний день дрова и древесные отходы, с/х отходы, отходы животного происхождения активно применяются в качестве топлива в развивающихся странах, в сельских регионах без центрального отопления, в некоторых промышленных и с/х производствах. Практика прямого сжигания биомассы для отопления домов, приготовления пищи в печах и т.д. считается «традиционной биомассой» и наносит огромный экологический вред посредством вырубки лесов и их деградации.