Мы находимся на этапе существенной технологической трансформации энергетического сектора. Этому способствуют новые возможности, открываемые научно-техническим прогрессом, усложнение ресурсной базы, рост требований к качеству и вариантам энергоснабжения со стороны конечных потребителей, государственная политика.
В каждом, без исключения, секторе конечного потребления энергии появляются новые решения, расширяется поле для межтопливной конкуренции.
Многообразие предлагаемых потенциально востребованных технологий велико и с каждым днем расширяется. Но выиграет технологическую гонку тот, кто сможет верно расставить приоритеты и направить финансовые и научные усилия в сегменты, которые на практике будут востребованы в будущем. История знает прецеденты, когда даже самые, казалось бы, перспективные технологии, которые должны были совершить революцию в мировой энергетике, заняли на рынках лишь ограниченные ниши или вовсе остались только на бумаге, столкнувшись с непредвиденными трудностями.
Так, серия аварий на атомных электростанциях (АЭС) вынудила человечество осторожнее относиться к мирному атому, которому прочили долю 80% в мировом производстве энергии уже к 2020-м годам. Сложности в разработке и большие затраты при добыче газогидратов пока оставили их на уровне экспериментов, вместо 10% доли в мировом балансе к 2025 г. Высокая себестоимость и технологические сложности не позволили человечеству реализовать планы по разработке гелия-3 на Луне. А угрозы продовольственной безопасности и сопутствующее воздействие на окружающую среду не дали биотопливам существенно потеснить в моторах нефтепродукты (подробнее о технологиях, не оправдавших ожиданий в работе [Кулагин 2020]).
Разработка и испытание многих технологий требуют десятилетий до стадии выхода опытного образца из дверей лаборатории на рынок. А сроки завоевания рынка в существенной мере зависят от сегмента. Уникальный вид новой батареи для мобильных телефонов или планшетов будет использоваться в 50% устройств уже через несколько лет от начала процесса коммерциализации, а вот для масштабного внедрения нового процесса нефтепереработки потребуется 25–30 лет, нового ядерного реактора — 50–60 лет. Сроки обуславливаются темпами обновления оборудования и инфраструктуры в каждом сегменте [Кулагин 2020].
Для энергетики с ее длинными инвестиционными циклами и большими горизонтами планирования технологии, которые будут доминирующими и широко востребованными к 2050 г., должны определяться уже сейчас, что делает актуальными подобные обзорные исследования, направленные на поиск ключевых драйверов трансформации энергосистем и поиск оптимальных решений среди имеющихся.
В статье представлен обзор ключевых ожидаемых изменений технологического ландшафта мировой энергетики. Со стороны секторов конечного потребления энергии существенно трансформируются требования к энергосистемам и к организации их работы. Потребители предъявляют спрос на все более универсальные, экологичные, экономичные и надежные способы энергообеспечения, все более становится востребовано энергоемкое оборудование с возможностями автономного использования. Научно-технический прогресс (НТП), в свою очередь, дает доступ к новым решениям, одновременно меняя параметры межтопливной конкуренции. Свой вклад вносит и государственная политика, инструменты которой позволяют как мягко воздействовать на привлекательность выбора, так и просто ограничивать возможности использования отдельного оборудования.
Ключевым трендом в энергоснабжении промышленности, коммерческого и бытового сектора становится электрификация. Транспортный сектор переходит от эпохи доминирования нефти к эре межтопливной конкуренции, причем ключевым субститутом нефтепродуктов также становятся электрические решения.
В самом сегменте генерации электрической энергии растет интерес к безуглеродным и возобновляемым источникам энергии. В отдельных регионах мира новые возобновляемые источники энергии (ВИЭ) уже становятся конкурентоспособны по себестоимости производства энергии (до подачи в сеть) с ископаемой генерацией. Но при росте доли новых ВИЭ в электробалансе увеличиваются расходы на резервирование, накопление, сетевую инфраструктуру, что делает необходимым при принятии решений оценивать затраты в комплексе.
Расширение использования ВИЭ в электросистемах обязательно требует развития технологий накопления, однако текущий уровень НТП в этой сфере делает такие решения крайне дорогими, что оставляет долгосрочные ниши для тепловой генерации, но существенно изменяет режимы ее работы.
Существенно меняются технологии и в области разведки, добычи и транспортировки ископаемых топлив. Это позволяет не опасаться нехватки ресурсов в ближайшие десятилетия, несмотря на растущие уровни добычи и исчерпание наиболее простых для разработки запасов. Но условия работы традиционной энергетики будут меняться.
Кулагин В.А., Грушевенко Д.А., Галкина А.А. Смена технологического ландшафта мировой энергетики: драйверы и возможности // Современная мировая экономика. Том 2. 2024. №2(6).
