24 Марта 2017

Какие сценарии низкоуглеродного будущего есть у России?

Доктор наук из Университета Манчестера Мария Шармина недавно описала четыре таких сценария. Все они предусматривают последовательное, длительное, но в итоге очень резкое снижения объемов выбросов парниковых газов в результате радикальной реструктуризации российской энергетики. «Кислород.ЛАЙФ» перевел статью, опубликованную в научном журнале, с разрешения автора. Сегодня мы публикуем первую часть; вторая выйдет через неделю, 31 марта.
Поделиться в социальных сетях
От редакции

В феврале в научном журнале Energy Policy вышла статья Low-carbon scenarios for Russia's energy system: A participative backcasting approach. Ее автор – Мария Шармина, научный сотрудник Tyndall Centre for Climate Change Research, действующего при Университете Манчестера (Великобритания).

Это научная статья, очень большая и написанная по всем канонам – кому важен первоисточник, то вот вам ссылка.

Мария Шармина – доктор наук и преподаватель Университета Манчестера в области энергетики и управления проектами. С 2008 года она занимается исследованиями на стыке энергетики и климатологии. Закончила аспирантуру в Tyndall Centre for Climate Change Research, магистратуру в области экономики в Центральном Европейском университете, сочетая ее с исследованиями в Центре по изменению климата и устойчивой энергетической политики (Будапешт, Венгрия) и в Институте энергетических исследований Йоаннеум (Грац, Австрия).

Интерес Марии к России не случаен – свою первую ученую степень она получила в Дальневосточном федеральном университете (Владивосток). Регулярно читает лекции об изменении климата и проблемах устойчивого развития, а также взаимодействует с политическими структурами.

Для «Кислород.ЛАЙФ» Мария Шармина согласовала текст перевода и написала вводное слово для русскоязычных читателей. А также была не против некоторых замечаний, которая редакция статьи сочла важными и добавила к тексту. Они оказались тем более важными, что свою научно-исследовательскую работу г-жа Шармина проводила, пользуясь материалами конца первого десятилетия XXI века. Нельзя сказать, что с тех пор картинка в России изменилась радикально; но все же и не учитывать случившиеся сдвиги в энергетическом комплексе также не стоит. «Кислород.ЛАЙФ» перевел статью и подготовил ее облегченную версию для публикации. Мы разделили текст на две части, они выйдут с интервалом в неделю. Первая часть - сегодня.

От автора

Я постоянно слышу, что изменения климата благоприятны для России. Однако Росгидромет утверждает, что их положительный эффект будет весьма непродолжительным. Но есть и хорошая новость: мы все еще можем повлиять на эту ситуацию и предотвратить повышение среднемировой температуры на два и более градуса по Цельсию, чтобы сохранить хрупкий баланс между климатом и экосистемами на нашей планете. Заметьте, если раньше величина в 2 градуса рассматривалась как порог между «приемлемым» и «опасным» изменением климата, то теперь, по последним научным данным, это граница между «опасным» и «очень опасным». Поэтому мы обязаны действовать, чтобы сократить объемы выбросов углерода.

В моем исследовании я выделила четыре сценария, следуя которым Россия могла бы по-настоящему стать лидером в процессах декарбонизации и перехода к низкоуглеродной энергетике. Я намеренно не определяю эти сценарии как прогнозы. Я не предсказываю будущее. Но все четыре сценария предусматривают последовательное, длительное и при этом резкое сокращение объемов выбросов в результате радикальной реструктуризации российского энергоснабжения и энергопотребления.

И полумерами на этом пути не обойтись. Например, «углеродный налог» вряд ли будет эффективен в России — в силу малых размеров «углеродного бюджета», оставшегося в стране до превышения двухградусного порога. При этом такой налог все же может быть полезен, так как станет барьером для тех видов деятельности, что дают высокие выбросы углерода: например, авиаперевозкам и использованию личного автотранспорта. Они просто подорожают. Но вместе с ним или без него, России придется предоставить низкоуглеродные альтернативы, включая общественный транспорт, безопасную вело- и пешеходную инфраструктуру, систему получения электроэнергии на основе ВИЭ.

Нравится нам это или нет, Россию ждут преобразования, будь то в силу влияния климатических изменений. Или в результате наших стратегических шагов в направлении к низкоуглеродному будущему.


Введение

Несмотря на то, что изменения климата широко обсуждаются в научных и политических кругах, правительству РФ пока что не удается придерживаться целей по снижению выбросов в атмосферу в пределах, необходимых для предотвращения этих изменений. С учетом того, что Россия является ключевым поставщиком ископаемых видов топлива и одним из крупнейших эмитентов парниковых газов (ПГ) в мире, а также того, что резкие климатические изменения на ее огромной территории наверняка будут чреваты далеко идущими последствиями, мое исследование показывает, что предпринимаемые этой страной меры, к сожалению, совершенно недостаточны для реализации целей Парижского соглашения по климату.

Чтобы оказать России поддержку в деле выстраивания полной, внутренне непротиворечивой и научно обоснованной политики в сфере энергетики, я описала возможные траектории изменения уровня выбросов, соответствующие установленному порогу «не выше 2 градусов по Цельсию». Они получены методом ретрополяции на основе экспертных оценок заинтересованных лиц. Результаты исследования наглядно демонстрируют, что даже если выбросы СО2 в России достигнут пиковых значений уже в 2017 году, потребуется ежегодно снижать их уровень минимум на 9% в период с 2020 по 2030 годы. Иначе ограничение в два градуса соблюсти не удастся.

Однако столь стабильные темпы снижения превосходят любой известный мировой опыт и с точки зрения науки представляются невозможными. Подобное сокращение выбросов потребует беспрецедентных изменений в российской энергетике, включающих как снижение энергопотребления, так и создание обширной низкоуглеродной генерации. Тем не менее, если нынешняя энергетическая политика России не изменится, достижение этой страной целей Парижского соглашения по климату будет поставлено под сомнение в международном масштабе.



Мария Шармина, научный сотрудник Tyndall Centre for Climate Change Research, действующего при Университете Манчестера (Великобритания)
Выбор инструмента: ретрополяция

В 2013 и 2014 годах Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК, IPCC) опубликовала пятый доклад, в котором был прописан диапазон размеров «углеродных бюджетов», соответствующих опасным климатическим изменениям при достижении предела потепления в 2 градуса по Цельсию. Более 150 стран, включая Россию, признали важность соблюдения этого порога и обязались сдерживать «повышение среднемировой температуры на уровне, значительно меньшем двух градусов по Цельсию относительно доиндустриальных значений». Однако текущие индивидуальные вклады этих стран в совокупности не способствуют достижению поставленной глобальной цели. Расхождение между их совокупным вкладом и траекторией развития для соблюдения порога «ниже двух градусов» к 2020 году составляет 8-10 млрд тонн СО-2 эквивалента ежегодно (ЮНЕП, 2014 год).

Россия – пример отсутствия связей между государственными мерами по смягчению последствий климатических изменений и заявленными международными обязательствами. С одной стороны, РФ подписала Парижское соглашение по климату. С другой, является одной из стран, чье запланированное сокращение выбросов на 25% к 2020-2030 годам по сравнению с 1990 годом не даст удовлетворительного и научно-обоснованного вклада в дело минимизации последствий климатических изменений. А низкая заинтересованность в соблюдении целей Соглашения также становится очевидна при попытках правительства РФ отодвинуть их на задний план. Например, в одном из документов, поданных Россией в адрес Секретариата РКИК ООН, уточняется, что допуск роста среднеглобальной температуры не более чем на 2 градуса по Цельсию «не должен использоваться как отправная точка для линейного долевого расчета обязательств по принципу «сверху — вниз»».

Между тем затянувшееся международное бездействие и сопутствующие климатические изменения будут иметь серьезные последствия для российской энергетики и всеобщего благосостояния общества. На ранних этапах некоторые климатические последствия могут быть и благоприятны, но вполне вероятно, что с течением времени изменения примут негативный характер. С учетом того, что Россия – в числе трех главных виновников наблюдаемого увеличения среднеглобальной температуры и ключевой поставщик ископаемых видов топлива в мире, климатические изменения на ее огромной территории обернуться последствиями для всего земного шара.

Для преодоления расхождений между глобальными и внутренними обязательствами стран по смягчению последствий климатических изменений необходима энергетическая политика, опирающаяся на данные научных исследований. В стратегических исследованиях имеется два пробела в этой области. Во-первых, на сегодняшний день не разработано ни одного детального сценария развития энергетики России, ограниченного углеродными бюджетами, то есть связанного с проблемой глобального потепления. Во-вторых, исследования выбросов, посвященные России, по большей части недостаточны и не учитывают особенностей энергосистемы. Последствия климатических изменений, совокупные выбросы и экономический кризис редко принимаются во внимание. Преобладают таблицы межотраслевого баланса (модель «затраты – выпуск»). Но эти исследования не учитывают, что в свете колебания цен и обширной реструктуризация экономики в 1990-х результаты такого моделирования могут представляться недостаточно корректными.

Для создания низкоуглеродных сценариев развития российской энергетики я взяла за основу ретрополяционный подход, основанный на экспертных оценках заинтересованных лиц. Ретрополяция позволяет абстрагироваться от прошлых и настоящих тенденций, так как они не совместимы с желаемым результатом в будущем. Кроме того, в таком случае можно не полагаться на прогнозы экономических показателей, например, будущей стоимости электроэнергии и технологий – вообще любых монетизированных параметров. Зато можно получить возможность для применения объяснительных моделей, а не обычного прогнозирования. В качестве экспертов выступали представители стройсектора, предприниматель из авиации, специалисты по выработке государственной политики. Из них два эксперта относятся к «молодому» поколению, чье профессиональное становление проходило в период новой России. Другие два участника интервью являются представителями «стариков», чей профессиональный опыт по большей части формировался в период СССР.

Любое исследование начинается с постановки стратегических целей. В нашем случае такой целью является ограничение совокупных выбросов ПГ (или размер «углеродного бюджета»), соответствующее низкой вероятности превышения порога «ниже двух градусов». Главная цель всех ретрополяционных сценариев, составленных в данной работе, - описать, как должна меняться энергетическая система России в период 2011-2050 годы в рамках совокупного объема эмиссии ПГ в 5,5-7,1 млрд тонн ежегодно (20,2–26,1 Гт CO2).


Российская энергетика в свете климатических изменений

Процесс составления сценариев направлен на понимание взаимоотношений между стабильностью и изменениями, что делает существенным анализ крупных событий и тенденций. Характерные особенности цепи поставки энергии и физической географии России предполагают несколько потенциальных угроз поддержанию текущей традиционной системы энергоснабжения. К основным рискам относятся значительный износ и низкие темпы восстановления основных фондов, протяженные линии электропередачи, влияние климатических изменений на трубопроводы и иные объекты энергетической инфраструктуры.

Одна из наиболее значимых проблем российской экономики в целом и ее энергетики в частности – большая доля полностью изношенных основных фондов и оборудования. По оценкам Nureev (2010 год), если в 1970-х и 1980-х годах примерно для 70% и 64% всего оборудования соответственно срок эксплуатации не превышал десяти лет, то в 2000-е годы почти 60% оборудования имело срок эксплуатации более 16 лет. Хотя в нашем распоряжении отсутствуют более поздние данные, наблюдаемая тенденция дает основания полагать, что ситуация навряд ли сильно улучшилась, что может иметь последствия для национальной энергетики. Срок службы электростанций и оборудования в значительной степени определяет их энергоэффективность.

Примечание «Кислород.ЛАЙФ»: Ситуация в энергетике далека от идеальной, однако к настоящему времени в рамках программы ДПМ (включая новые ГЭС и АЭС), по данным НП «Совет рынка», введено и модернизировано около 28 ГВт (72% всей программы). По итогам прошлого года установленная мощность электростанций ЕЭС России за счет вводов нового, а также модернизации действующего генерирующего оборудования выросла более чем на 4,6 ГВт. Из них на новые вводы пришлось 4,26 ГВт (включая станции промышленных предприятий). Около 5 ГВт запланировано к вводу в 2017 году. По итогам прошлого года был установлен и рекорд по объемам вывода устаревшей генерации — 3,75 ГВт (ранее в среднем выводилось по 1 ГВт в год). 

Средняя энергоэффективность угольных электростанций в России составляет 23,9%, по сравнению с 34,7% в Канаде – стране с сопоставимым климатом и размера (Всемирный энергетический совет, 2016). Ряд исследователей объясняют эту ситуацию как замедлением темпов ввода в эксплуатацию новых электростанций, так и слабым развитием энергоэффективных технологий в 1990-х, что было обусловлено широкими социально-экономическими и политическими проблемами, включая отсутствие благоприятного делового климата и ограниченные демократические институты.

Протяженность и эффективность сетей передачи и распределения электроэнергии являются важными аспектами безопасности энергоснабжения, если принимать во внимание большие расстояния и относительно низкую плотность размещения конечных потребителей в России. В стране 2,6 млн км ЛЭП (данные Минэнерго РФ на 2012 год). Для сравнения: протяженность линий электропередачи в Соединенном Королевстве составляет 825 тыс. км. В 2011 году потери при передаче и распределении в России составили 11% от общего количества электроэнергии, поставляемой в ОЭС. И в абсолютном выражении потери увеличиваются в ходе дальнейшего развития сетевой инфраструктуры, хотя в относительном выражении они могут и снижаться. В настоящее время до 98% электроэнергии в России поставляется через централизованные схемы. Распределенная генерация в стране не развита – хотя это один из способов снизить потери передачи и распределения, которые помимо прочего обусловлены долей потерь в ЛЭП и эффективностью вводимых в эксплуатацию мощностей. Такое коренное изменение в схеме поставки электроэнергии потребует от страны существенных инвестиций в инфраструктуру выработки электроэнергии на местах.

Неэффективность и перебои поставок электроэнергии неминуемо отразятся не только на внутренних потребителях, но и на странах, импортирующих электроэнергию из России. Это соображение в особенности актуально для прочих источников энергии, поскольку Россия экспортирует всего лишь около 2,3% производимого электричества. В то время как ископаемые виды топлива важны для потребителей энергии как в стране, так и за ее пределами. Основная часть углеводородных энергоносителей в России транспортируются по трубопроводам и железной дороге. Последствия климатических изменений наверняка скажутся на надежности поставок энергоресурсов. Поскольку энергетическая и прочая инфраструктура обычно проектируется для эксплуатации в определенных климатических условиях, погодные условия и состояние грунтов становятся базовыми факторами, которые должны учитываться при строительстве и поддержании этой инфраструктуры. Например, для некоторых регионов России (Приволжский и Южный федеральные округа, а также Дальний Восток) прогнозируется увеличение нагрузки от обледенения, что вызовет увеличение числа обрывов ЛЭП (прогноз Росгидромета от 2008 года). В то же время, за последние десятилетия отмечается уменьшение силы ветра на большей части территории страны, и ожидается, что изменения в этом направлении продолжатся. Менее интенсивные ветра – это снижение числа обрывов ЛЭП; однако при увеличении нагрузки от обледенения неясно, каким будет совокупный эффект.

Сеть трубопроводов — еще один элемент энергосистемы, подверженный влиянию климата. В частности, трубопроводы на Крайнем Севере в высокой степени зависят от стабильности вечномерзлых грунтов. Около 21% из 35 тыс. поломок и аварий, регистрируемых за год на трубопроводах в Западной Сибири, напрямую или косвенно вызвано дефектами оснований и подземных частей сооружений. При том что изменение климата вероятно вызовет по меньшей мере частичное оттаивание вечной мерзлоты, несущая способность и целостность оснований будут неизбежно нарушены. Эта проблема затронет не только трубопроводы, но и места добычи углеводородного сырья в этом регионе.

Дополнительную и более масштабную проблему, касающуюся сети трубопроводов по всей стране, представляет собой русловой размыв. Поскольку трубопроводы пересекают тысячи рек, речной сток, усилившийся с изменением климата, может усугубить внутрирусловую эрозию и привести к росту числа аварий на подводных участках трубопроводов. В то время, как на данный момент нельзя напрямую отнести погодные явления, усиливающие износ и дестабилизацию энергетической инфраструктуры, к последствиям изменения климата, ожидается, что эффект от этого изменения впредь будет носить более выраженный характер. Следовательно, уязвимость энергетической отрасли может повыситься в добавок к уже имеющимся низкой эффективности и высокому износу.


Изменение климата вызовет по меньшей мере частичное оттаивание вечной мерзлоты, а потому несущая способность и целостность оснований трубопроводов будут неизбежно нарушены
Энергоэффективность и ВИЭ

Хотя Россия является одним из мировых лидеров развития когенерации (комбинированной технологии выработки электроэнергии и тепла), прочие инициативы по энергоэффективности не получили в этой стране должного внимания. Что предполагает наличие сравнительно высоких технических возможностей для повышения энергоэффективности. По оценкам некоторых ученых, Россия могла бы сэкономить около 290 млн тонн нефтяного эквивалента, введя меры повышения энергоэффективности и устранив факельное сжигание природного газа. Эта цифра примерно соответствует оценке McKinsey (2009 год), согласно которой резерв повышения энергоэффективности составляет для России примерно 213 млн тонн нефтяного эквивалента до 2030 году.

В рамках конечного энергопотребления большая часть энергии может быть сэкономлена в жилищно-коммунальном и промышленном секторах, за ними следует транспортный сектор. Потенциал сбережения там – до 30-50% российского энергопотребления за 2005 год. В целях перехода к низкоуглеродной энергетике меры по повышению энергоэффективности и охране природы могут быть реализованы в кратко- и среднесрочной перспективе, в отличие от строительства большинства возобновляемых и прочих источников энергии, возможных только в качестве более долгосрочных альтернатив.

Тем не менее, даже если возможности повышения энергоэффективности будут реализованы полностью, возникнет необходимость сочетать имеющиеся и новые источники энергии, чтобы удовлетворить потребность России в энергии на период перехода к низкоуглеродной экономике. Цепь поставки возобновляемой энергии (в отличие от традиционных видов топлива) обычно содержит меньше звеньев, что имеет значение для поддержания энергобезопасности. Например, используемые на местах ВИЭ способствуют внедрению децентрализованной схемы энергоснабжения, снижая необходимость в строительстве протяженных ЛЭП и перевозок ископаемого топлива или урана с мест их добычи на электростанции. В то же время, ВИЭ могут повлечь за собой иные риски, например, прерывистость поставок солнечной и ветровой энергии.

Технический потенциал России для развития возобновляемой энергетики на два порядка превышает ее годовое энергопотребление, в то время как экономический потенциал составляет примерно половину годового энергопотребления. Непрерывные ВИЭ (геотермальные, мини-ГЭС и энергии биомассы) имеют наибольший экономический потенциал в России и в сумме дают до 250 млн тонн нефтяного эквивалента. Несмотря на высокий технический потенциал по сравнению с другими возобновляемыми источниками, экономически выгодное получение ветровой и солнечной энергии в России может быть весьма затруднительно.


Технический потенциал России для развития возобновляемой энергетики на два порядка превышает ее годовое энергопотребление

Вторая часть статьи выйдет 31 марта. В ней будут описаны четыре сценария развития нихкоуглеродной энергетики России.

Перевод статьи с английского - Станислав Лоскутников.