Рост производственных мощностей и объёмов производства

Мировые долгосрочные тенденции
развития возобновляемой энергетики
К.С.Дегтярев
e-mail: kir1111@rambler.ru; т. 8 (985) 774-97-82
А.А.Соловьёв
e-mail: a.soloviev@geogr.msu.ru
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Географический факультет,
Научно-исследовательская лаборатория возобновляемых
источников энергии
XII Международная ежегодная конференция
«Возобновляемая и малая энергетика – 2015»
8-9 июня 2015 года
Конгресс-Центр Экспоцентра, г. Москва
Оценки энергетических трендов за последние 30-35 лет свидетельствуют о неоднозначности
тенденций развития энергетики на основе возобновляемых источников энергии.
С одной стороны:
Рост производственных мощностей и объёмов производства:
за 2000-2013 гг. суммарные электроэнергетические мощности в мире выросли с 57 до 543 ГВт, или в 9,5
раз;
за 1980-2012 год объём производства электроэнергии на ВИЭ (без учёта ГЭС) вырос с 31 до 1069 ТВтч,
или в 34 раза, а доля в мировом производстве – с 0.4% до 5,0%; в т.ч. За 2000-2012 – с 249 до 1069 ТВтч,
или в 4,3 раза, доля в мировом производстве – с 1,7% до 5,0%
Производственные электроэнергетические мощности на основе ВИЭ в 2000-2013 гг.
600 000
500 000
МВт
400 000
300 000
200 000
100 000
0
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
годы
ветроэнергетика
солнечная энергетика
геотермальная энергетика
биоэнергетика
океаническая энергетика
данные IRENA
Рост производства электроэнергии на основе ВИЭ (без учёта ГЭС) в 1980-2012 гг.,ТВтч
1 200
1 000
800
600
400
200
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
0
ВИЭ (без гидроэнергии) в целом
Геотермальная
Ветровая
Солнечная, приливная и волновая
Биомасса и отходы
данные EIA
Вместе с тем, наблюдаются и другие тенденции и закономерности:
•
Доля электроэнергии на ВИЭ с учётом гидроэлектроэнергии 1980 по 2012 год не выросла,
оставшись на уровне 21,9% и в 1980, и в 2012 году. Более того, с 1982-83 гг. по середину
2000-х гг. фиксируется падение доли ВИЭ в мировой выработке электроэнергии до
минимального уровня менее 20%, далее сменившееся ростом. При этом, доля
гидроэлектроэнергии, снижаясь до середины 2000-х, в последующие годы остаётся
неизменной. По итогам последних 30 лет рост доли солнечной, ветровой, геотермальной и
биоэнергии лишь компенсировал падение доли гидроэнергии.
•
Одновременно с этим произошло снижение доли ископаемой энергии – с 69,7% в 1980 до
67,3% в 2012 году. Однако, произошло это за счёт роста доли электроэнергии,
вырабатываемой на АЭС – с 8,5% в 1980 году до 10,9% в 2012 году. Хотя доля АЭС падает с
середины 1990-х (пик в 17,6% от общемировой выработки электроэнергии был пройден в
1996), по итогам последних 30-35 лет она выросла.
•
Соответственно, на этот же период, 1995-96 гг., пришёлся минимум доли ископаемой
энергетики в общей выработке электроэнергии – 61,8%-61,9%; за последние же 15-20 лет она
существенно выросла, почти вернув утраченные позиции. Падение доли атомной энергии,
таким образом, было компенсировано не за счёт ВИЭ, а за счёт ископаемой энергетики.
•
Падают темпы роста производственных мощностей электроэнергетики на ВИЭ (без учёта
ГЭС) и производства электроэнергии, начиная с 2009 года, а темпы роста производства
электроэнергии – с 2011 года.
•
В течение 2000-2013 гг. годовые темпы роста мощностей (также ВИЭ без
гидроэлектроэнергии) составляли 11,4%-28,6% (в среднем 19%), а темпы роста
производства электроэнергии в – 6,3%-22,1% (в среднем 12,7%), т.е. в 1,5 раз ниже. В
результате с 2000 по 2012 производственные мощности выросли в 9,5 раз – с 57 до 543 ГВт,
а годовое производство - с 249 до 1069 ТВтч, или в 4,3 раза. Средний КИУМ
электроэнергетических установок на ВИЭ снизился с 50% до 26%, или почти в 2 раза.
Отдельно для ветроэнергетики наблюдается стабильная величина КИУМ – около 20%, для
солнечной фотовольтаической электроэнергетики – снижение примерно в 2 раза – с 20%24% до 10%-12%.
Динамика доли ВИЭ, с учётом гидроэлектроэнергии, в мировом производстве
электроэнергии:
1980 – 21,9%; 2003 – сокращение до 18,4%; 2012 – рост до 21,9%.
Динамика доли ГЭС:
1980 – 21,5%; 2007 – сокращение до 16,2%; 2008-2012 – колебания в пределах 16,5%-16,9%
По итогам 30 лет рост ВИЭ (кроме ГЭС) компенсировал падение доли ГЭС; общая доля
ВИЭ осталась прежней.
Доля ВИЭ (с учётом ГЭС) в мировом производстве электроэнергии в 1980-2012 гг.
25.0%
20.0%
%
15.0%
10.0%
5.0%
0.0%
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
год
ГЭС
Геотермальные
Ветряные
Солнечные
На биоресурсах
2006
2008
2010
2012
С 1973 по 2012 год доля ВИЭ в мировом производстве всей энергии выросла с 12,4% до
13,5% - на 1,1%. Доля ископаемых углеводородов снизилась с 86,7% до 81,7% - на 5%.
Снижение их доли произошло, главным образом, за счёт роста доли атомной энергии – с
0,9% до 4,8% - на 3,9%
1973
Энергоноситель
производство
энергии, млн. тонн
нефтяного
эквивалента
2012
Доля в мировом
производстве
производство, млн.
тонн нефтяного
эквивалента
Доля в мировом
производстве
Уголь
1 502
24,6%
3 878
29,0%
Нефть
2 815
46,1%
4 198
31,4%
977
16,0%
2 848
21,3%
5 294
86,7%
10 924
81,7%
55
0,9%
642
4,8%
Гидроэнергия
110
1,8%
321
2,4%
Биотопливо и
мусор
641
10,5%
1 337
10,0%
Другие ВИЭ
6
0,1%
147
1,1%
Всего ВИЭ
757
12,4%
1 805
13,5%
6 106
100,0%
13 371
100,0%
Газ
Всего ископаемые
углеводороды
Атомная энергия
Всего
Источник: IEA (http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/KeyWorld2014.pdf )
В 1980 г. доля ископаемых углеводородов в мировом производстве электроэнергии
составляла 69,7%. К 1995 она снизилась до 61,8% благодаря росту атомной энергетики,
чья доля выросла с 8,5% до 17,5% (при том, что доля ВИЭ даже несколько снизилась).
С середины 1990-х доля атомной энергетики упала до 10,9% (а с 2010 наблюдается
ускоренное падение даже в абсолютных величинах). В результате к 2012 году доля
ископаемых углеводородов вновь выросла до 67,3%
Динамика долей атомной, ископаемой и возобновляемой (включая ГЭС) энергии в мировом производстве
электроэнергии в 1980-2012 гг.
80.0%
70.0%
60.0%
50.0%
40.0%
30.0%
20.0%
10.0%
0.0%
80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Атомная
Ископаемая
Возобновляемая
Тогда же, в 1988-1993 гг., с повышением доли атомной и снижением доли ископаемой
углеводородной энергии, наблюдалось резкое снижение темпов роста содержания СО2 в
атмосфере. Далее они снова выросли
Темпы роста содержания CO2 в атмосфере в 1960-2014 гг.
0.9%
0.8%
0.7%
0.6%
0.5%
0.4%
0.3%
0.2%
0.1%
0.0%
60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 0 2 4 6 8 10 12 14
данные обсерватории Мауна-Лоа (http://co2now.org/Current-CO2/CO2-Now/);
рост СО2 в 1959-2014 – с 316 до 399 ppm)
Темпы роста производственных мощностей и объёмов производства
электроэнергии на основе ВИЭ падают
С 2010 года снижаются темпы прироста
производственных мощностей
С 2012 года снижаются темпы прироста производства
электроэнергии
Темпы роста электроэнергетических
мощностей на ВИЭ в 2001-2013 гг.
35.0%
30.0%
25.0%
20.0%
%
Темпы роста производства электроэнергии на ВИЭ в
мире (1980-2012) и странах ОЭСР (2006-2014)
15.0%
10.0%
5.0%
80.0%
0.0%
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
70.0%
годы
60.0%
Производство электроэнергии в странах ОЭСР по
источникам в 2005-2014, ТВтч
50.0%
40.0%
12,000
30.0%
10,000
20.0%
8,000
10.0%
6,000
0.0%
4,000
81 83 85 87 89 91 93 95 97 99
2,000
Мир
0
Всего
5
6
7
8
9
10
Ископаемая
11
Гидро
ВИЭ (кроме гидро-)
12
13
Атомная
14
1
ОЭСР
3
5
7
9
11 13
Рост производства электроэнергии на возобновляемых источниках отстаёт от роста
производственных мощностей, снижается КИУМ.
Всего ВИЭ (без ГЭС)
Год
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Производственн Производство Выработка, кВтч, на
1 кВт
КИУМ, %
ые мощности на электроэнергии,
установленной
ГВтч
ВИЭ, МВт
мощности
57 126
63 647
73 236
84 459
95 404
113 446
132 776
157 279
193 367
248 644
309 599
386 001
464 821
248 809
264 434
294 985
318 539
354 357
391 373
436 202
495 281
560 458
646 672
765 402
934 506
1 068 763
4 355
4 155
4 028
3 772
3 714
3 450
3 285
3 149
2 898
2 601
2 472
2 421
2 299
49,7%
1 689
1 932
2 276
2 716
3 297
4 358
5 702
7 452
11 920
19 824
31 674
61 031
96 352
2 104
1 823
1 562
1 397
1 090
975
945
869
822
889
819
891
1 000
24,0%
47,4%
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
803
1 059
1 457
1 944
3 025
4 469
6 035
8 574
14 497
22 293
38 683
68 487
96 366
80.0%
46,0%
43,1%
42,4%
70.0%
39,4%
37,5%
60.0%
35,9%
33,1%
29,7%
50.0%
28,2%
27,6%
40.0%
26,2%
Солнечные
2000
Средний КИУМ электростанций на ВИЭ в
2000-2012 гг., %, по типам ВИЭ
30.0%
20,8%
17,8%
20.0%
15,9%
12,4%
11,1%
10.0%
10,8%
9,9%
9,4%
10,2%
9,3%
10,2%
11,4%
0.0%
0
1
Средний
2
3
4
Ветер
5
6
Солнце
7
8
9
10
Геотерм.
11
12
Био
Энергетика на ВИЭ росла в контексте общего роста энергетики в мире и благоприятной
конъюнктуры цен на энергоносители, составляя некоторую часть мирового прироста
мощностей и производства энергии. Замедление общего роста мировой энергетики с
перспективой его прекращения и снижение цен на энергию создаёт неопределённость и
для ВИЭ, снижая спрос и создавая конфликт с традиционной энергетикой
Темпы роста мирового производства электроэнергии в 1980-2012 гг., %
8.0%
6.0%
Доля ВИЭ в мировом приросте производства
электроэнерии, 1980-2012 %
4.0%
2.0%
140.0%
0.0%
-2.0%
120.0%
80 82 84 86 88 90 92 94 96 98
0
2
4
6
8
10
100.0%
80.0%
Прирост производства электроэнергии в 1980-2012 гг., ТВтч
60.0%
40.0%
1,600
20.0%
1,400
0.0%
1,200
80 82 84 86 88 90 92 94 96 98
0
2
4
6
8
10
-20.0%
1,000
-40.0%
800
Всего электроэнергия
600
400
200
0
-200
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Общемировой прирост
Прирост за счёт ВИЭ
ВИЭ (без гидроэлектроэнергии)
ВЫВОДЫ
•
•
•
Не стоит недооценивать роль гидроэнергетики и атомной энергетики в решении глобальных
экологических задач, в частности – в снижении эмиссии парниковых газов и загрязнителей. Кроме
того, ГЭС и АЭС конкурентоспособны в ценовом отношении и отличаются небольшими
экстернальными издержками. В настоящее время они играют ключевую роль в неуглеродной
энергетике и полноценной альтернативы не имеют.
Энергетика на ВИЭ подходит к мощному «уровню сопротивления»: общая доля в энергетике
достигла 30-летнего максимума; фиксируется падение темпов роста мощностей и производства;
существенно снизился КИУМ; дальнейший прирост возможен за счёт конфликта с традиционной
энергетикой; кроме того, снижается информационная поддержка и усиливается критицизм в
оценках – в частности, больше внимания уделяется непредвиденным последствиям (unintended
consequences) и обратным эффектам (rebound effects) развития энергетики на ВИЭ.
Вероятно дальнейшее торможение общего роста возобновляемой энергетики и поиск оптимальных
ниш развития (переход от «силовой» к «нишевой» стратегии).
Это в полной мере актуально и для России. В частности, у нас далеко не в полной мере задействован потенциал
гидроэнергетики, что показывает, в частности, сопоставление России и Канады.
показатель
площадь, млн. кв.км
население, млн. чел.
производство гидроэлектроэнергии, млрд. кВтч (2012)
плотность производства гидроэлектроэнергии, кВтч/кв.км
производство гидроэлектроэнергии на душу населения, кВтч
Россия
17
145
164
9 672
1 134
Канада
10
35
377
37 671
10 763
Отдельная ниша – малая энергетика на основе ВИЭ с ориентацией на частные хозяйства и индивидуальный
уровень, где вступают в действие и неэкономические факторы, такие, как стремление к автономии и большему
комфорту. Потенциально это огромный рынок, состоящий из десятков миллионов небольших потребителей, в
сумме способный дать значительные объёмы генерации.
Отметим также, что проекты создания крупных энергетических станций на ВИЭ (в частности, ветропарков) в
ведущих странах Северной Америки, Западной Европы и Восточной Азии с созданием для них режима
определённых преференций направлен, в том числе, на поддержку отечественных производителей
энергетического оборудования в этих странах.
В нашей стране подобные крупные проекты предполагают импорт оборудования за отсутствием собственных
производств, что будет означать поддержку уже зарубежного производителя. В то же время, в сфере малой
энергетики в России существуют перспективные разработки, способные занять свою нишу, и представляется
целесообразным сконцентрировать поддержку именно на данном направлении.