Рисунок 9 - Драйверы выбросов CO2 (США, 2010-2050 гг)
На отраслевом уровне (в разбивке по секторам) доля электроэнергии в выбросах СО2 снижается с 40% до 16% за 2010 по 2050 год. Остальные выбросы электроэнергии образуются главным образом за счет остаточных выбросов, не улавливаемых УХУ при производстве природного газа и угля. Доля выбросов, приходящаяся на транспорт, к 2050 году составит 60% от общего объема окончательных выбросов (исключая электрифицированный транспорт), поскольку часть ископаемых видов топлива используется в качестве топлива для авиационного и военного транспорта (для преодоления больших расстояний), которые трудно электрифицировать. К 2050 году промышленные выбросы увеличатся с 15% до 19% от общего объема выбросов, в то время как жилищный и коммерческий сектора будут почти полностью электрифицированы, в результате чего выбросы будут незначительны.
Рисунок 10 - Выбросы СО2 по отраслям (США, 2010-2050 гг)
Россия
В примерном сценарии экспертами рассматривается техническая осуществимость экономического развития с низким уровнем выбросов углерода, предположительный экономический рост и модель развития, включающая в себя набор допущений из официальных и экспертных концепций, допущений в отношении долгосрочного экономического развития России, обзоров развития технологий и прогнозов российских и международных организаций, а также широкие консультации экспертов.
Сценарий предполагает сокращение численности населения со 142 до 120 миллионов человек к 2050 году и утроение ВВП на душу населения. К 2050 году, в результате глубокой декарбонизации, ОППЭ сократится на 27% при значительных изменениях в структуре производства энергии: общее потребление угля сократится до 2,8% (половина показателя благодаря использованию технологии УХУ); на природный газ приходится 36% ОППЭ, (но почти половина из них должна использовать технологии УХУ); доля нефти должна сократиться до 7,1%; доля возобновляемых источников энергии, включая биомассу, вырастет до 32,5%; и доля ядерной энергии может достичь 21,8%.
Рисунок 11 - Пути энергетического развития России по источникам энергии за 2010-2050 (первичная энергия - слева, конечная энергия - справа).
Конечное потребление энергии сократится (с 20,1 ЭДж до 15,1 ЭДж за период с 2010 по 2050 год). В рамках сценария глубокой декарбонизации в России к 2050 году: должно сократиться потребление угля до 1,6%; доля газа составит 22,5% конечного потребления энергии; сократится общее количество жидкого топлива (включая биотопливо) до 16,6%; доля биомассы должна достигнуть 5,8% ОППЭ, а доля электроэнергии и теплоэнергии - 53,9%.
Если разобрать основные факторы, которые способствуют увеличению выбросов СО2, и их составляющие, то можно обнаружить что рост ВВП на душу населения приводит к увеличению выбросов СО2, но это компенсируется следующими движущими факторами сокращения выбросов:
сокращение использования первичной энергии на единицу ВВП (энергоемкость ВВП должна сократиться с 15,8 до 4,4 Мдж/$);
декарбонизация производства энергии (углеродоемкость производства электроэнергии должна сократиться с 392 до 14 гСО2/кВт ч);
электрификация экономики (доля электроэнергии в общем объеме конечного потребления энергии должна вырасти с 13% до 34%);
сокращение численности населения
Рисунок 12 Драйверы выбросов CO2 (Россия, 2010-2050 гг)
Рисунок 13 - Выбросы СО2 по отраслям (Россия, 2010-2050 гг)
Согласно этому сценарию, выбросы СО2, связанные с энергетикой, сократятся с 1422 Мт в 2010 году (по оценкам МЭА, это составляет 1577-1678 Мт) до 200 Мт в 2050 году. Доля возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе увеличится до 10% в 2050 году (с 0% в 2010 году).
2.2 Вклад биоэнергетики в декарбонизацию мировой экономики
Прогресс в области использования возобновляемых источников энергии в электроэнергетическом секторе является хорошим примером, который свидетельствует о позитивном воздействии государственной политики в области разработки и внедрения технологий, а также сокращения расходов. Ветряные и солнечные технологии становятся все более конкурентоспособными по сравнению с производством электроэнергии на основе угля и природного газ.
Однако этот успех не отрицает тот факт, что на долю электроэнергетического сектора приходится менее 20% глобального потребления энергии. Доля возобновляемых источников энергии в теплоснабжении и транспорте, на которые в совокупности приходится основная часть глобального спроса на энергию, по-прежнему значительно ниже, чем в энергетическом секторе. Роль энергии в области теплоснабжения и транспорта часто игнорируется, хотя декарбонизация этих секторов является одним из ключевых приоритетов для достижения долгосрочных целей в области климата и устойчивого развития.
Современное потребление биоэнергии для производства электроэнергии, промышленного тепла и транспортного биотоплива равнозначно потреблению энергии, получаемой из всех возобновляемых источников энергии, включая гидроэнергию, энергию ветра и солнечную энергию. Тем не менее, роль современной биоэнергии в декарбонизации глобальной энергетической системы недооценена.
По прогнозам МЭА, биоэнергетика будет способствовать росту использования возобновляемых источников энергии в глобальном энергетическом балансе в течение 2018-2023 гг. Тем не менее, для достижения положительных результатов, распространение биоэнергетики должно осуществляться в связи с принципами устойчивого развития. Биоэнергетика, основанная на сокращении выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла (ПГ), при этом без социальных, экологических и экономических последствий, будет играть важную роль в устойчивой энергетической системе.
Биотопливо по-прежнему занимает очень небольшую долю на мировом энергетическом рынке - менее двух процентов от общего объема возобновляемых источников энергии в мире. Использование биомассы для производства тепловой энергии широко используется в частном секторе и в системе централизованного теплоснабжения. На биомассу приходится большая часть произведенного из ВИЭ тепла в мире. Это направление использования биомассы активно развивается в Европе, особенно в Швеции, Финляндии, Дании, Австрии, Германии и Нидерландах. В Швеции, например, биомасса является основным сырьем, используемым для теплоснабжения, а также используется для производства топлива для транспорта. В 2015 г. в Швеции объем производства энергии из биомассы составил 35%, опередив нефть. Во многих странах, как развитых, так и развивающихся, включая Китай и Индию, использование биомассы для производства электроэнергии растет с каждым годом, но ее относительный объем остается небольшим. Обзор перспективных технологий в секторе альтернативной энергетики (Обзор Московской биржи), 2017, стр 30-31
По оценкам МЭА, в течение 2018-2023 гг. потребление теплоэнергии (heat) из возобновляемых источников вырастет на 20%, достигнув 12% к 2023 году. Общий спрос на теплоэнергию вырастет лишь на 6%, а возобновляемые источники энергии поглощают чуть более одной трети этого роста. Для зданий доля возобновляемых источников энергии вырастет с 10% до 12%, в то время как в промышленном секторе эта доля остается более низкой, увеличившись с 9% до 10%. В промышленном секторе спрос на теплоэнергию растет быстрее, однако рост использования возобновляемых источников энергии несколько ниже, чем в секторе зданий.
Рисунок 13 - Потребление энергии из возобновляемых источников по технологиям (слева) и долям в основных странах / регионах (справа)
На биоэнергию приходится наибольшая доля роста (свыше 40%) и она остается крупнейшим источником возобновляемой теплоэнергетики. Однако возобновляемые источники энергии, используемые для отопления, начинают догонять биоэнергию в секторе зданий в результате более широкой электрификации теплоэнергетики и увеличения доли возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии. К 2023 году доля возобновляемого электрического тепла будет составлять пятую часть от общего потребления возобновляемого тепла, причем 31% будет приходиться на сектор зданий. Солнечная и геотермальная энергия растет быстрее, чем биоэнергия, но поскольку этот рост начинается с гораздо более низкого уровня, их доля остается на уровне 8% (солнечная энергия) и 4% (геотермальная энергия).
По прогнозам МЭА, две трети глобального роста возобновляемой тепловой энергии будет производиться в Китае, Европейском союзе, Соединенных Штатах и Индии. Эти страны на сегодняшний день являются крупнейшими потребителями возобновляемой тепловой энергии. В Китае доля возобновляемой теплоэнергетики увеличится с 4% до 6% в течение прогнозного периода. Этот показатель по-прежнему низок по сравнению со многими другими странами, однако, учитывая масштабы общего потребления энергии, к 2023 году Китай станет крупнейшим потребителем возобновляемой энергии. В других странах Азии (в Индии и странах АСЕАН) мало что изменится в доле возобновляемых источников теплоэнергии.
Доля Европейского Союза в потреблении возобновляемой теплоэнергии продолжает расти устойчивыми темпами и достигнет 23% в 2023 году, так как большинство государств-членов имеют политические инструменты для поддержки данной тенденции. Европейский союз является единственным регионом, в котором, как ожидается, общий спрос на тепло сократится благодаря улучшению энергоэффективности.
Латинская Америка остается регионом, использующим наибольшую долю возобновляемых источников теплоэнергии, но темпы роста ниже среднемирового уровня (чуть более 10% в течение прогнозного периода). Бразилия является крупнейшим потребителем возобновляемой теплоэнергии, но ее доля, по прогнозам МЭА, останется на уровне 48%, в то время как общее потребление теплоэнергии и возобновляемой теплоэнергии увеличится примерно на 10%.
Возобновляемые источники энергии, используемые в транспорте
По оценке МЭА, доля возобновляемых источников энергии в транспортном секторе возрастет на 19% в период 2018-2023 годов. Однако увеличение доли возобновляемых источников энергии в транспортном секторе является незначительным: с 3,4% (в 2017 году) до 3,8% (в 2023 году). В транспорте меньше всего используются возобновляемые источники энергии. В течение прогнозируемого периода, ожидается увеличение спроса на транспортное топливо: за счет возобновляемых источников энергии на 11%, а за счет ископаемых видов топлива - на 5%.
Рисунок 14 - Возобновляемые источники энергии, используемые для транспорта в разбивке по видам топлива (слева) и по видам транспорта в 2023 году (справа).
В 2017 году на биотопливо приходилось 92% возобновляемых источников энергии, и по прогнозам, к 2023 году эта доля сократится до 89%. Использование биотоплива распространенно благодаря отличной совместимости с существующими транспортными средствами, на основе двигателя внутреннего сгорания и топливной инфраструктурой, обеспечивающей низкий процент смешивания.
В настоящее время биотопливо используется главным образом для автомобильного транспорта, причем наибольший объем потребления приходится на легковые автомобили. Использование биотоплива в авиации находится на начальной стадии и еще менее развито в области морского транспорта, но именно эти сектора являются наиболее привлекательными для декарбонизации.
По прогнозам экспертов, в период 2018-2023 годов доля возобновляемой энергии, используемая в транспорте, вырастет на 65%. В 2017 году на долю железнодорожного транспорта приходилось 66% потребления электроэнергии из возобновляемых источников. Устойчивый рост использования электромобилей означает, что к 2023 году доля железнодорожного транспорта, как ожидается, снизится до 58%. Увеличение потребления возобновляемой энергии для электромобилей требует изменения парка транспортных средств, расширения инфраструктуры и увеличения доли возобновляемых источников в производстве электроэнергии. Поэтому, по прогнозам экспертов, доля электроэнергии в секторе транспорта в возобновляемых источниках энергии в 2023 году, остается значительно ниже, чем доля биотоплива.
Таблица 1. Расчетное потребление возобновляемой электроэнергии на автомобильном и железнодорожном транспорте
Использование возобновляемых источников энергии способствует достижению долгосрочных целей в области климата, доступу к современным источникам энергии, что соответствует сценарию устойчивого развития (СУР) Международного энергетического агентства (МЭА). В случае сохранения прогнозируемого прогресса доля возобновляемых источников энергии в конечном потреблении энергии составит около 18% к 2040 году, что значительно ниже целевого показателя СУР в 28%
2.3 Перспективные технологии и рынки в секторе биоэнергетики
Политика ведущих стран мира по увеличению доли возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе и защите окружающей среды способствует формированию долгосрочной тенденции, которая обеспечивает растущий спрос на все виды возобновляемых источников энергии, включая биоэнергетику.
Согласно прогнозу Международного энергетического агентства, возобновляемая энергия развивается во всем мире даже быстрее, чем ожидалось, и может увеличиться на 50% (1200 ГВт) в течение следующих пяти лет (2019-2024). К 2024 году доля возобновляемых источников энергии может достигать 30% от общего объема производства энергии. Министерство энергетики США ожидает, что к 2050 году ВИЭ будет составлять половину мировых источников энергии, по сравнению с 28% в 2018 году. По мнению аналитиков Bloomberg, их доля превысит 60% в 2050 году в Китае и Индии, где будут развиваться альтернативные источники в особенно быстром темпе, а в Европе достигнут 90%. Это объясняется не только истощением запасов углеводородов, но и увеличением ответственности за состояние окружающей среды со стороны растущего числа стран, которые готовы прибегнуть к определенным мерам по стимулированию рынков и поддержке отраслей зеленой энергетики.