Анализ развития современной мировой энергетики

В современном стремительно развивающемся мире обозначены главные пять проблем: бедность населения, изменение климата, загрязнение окружающей среды, рост потребления энергии и истощение запасов ископаемого топлива. Удовлетворенность энергетическими потребностями всего мира в этом и последующих столетиях будет зависеть от стратегии, которую выбирает мировая экономическая политика. Потенциал запасов минерально-сырьевых ресурсов остается важным фактором глобальной конкурентоспособности. По уровню топливно-энергетического развития и ее потенциальным возможностям можно судить об экономической мощи страны. Энергетическую ситуацию в мире можно назвать относительно переменчивой в связи с политической ситуацией в мире, дисбалансом запасов ископаемого топлива отдельных стран, нестабильностью цен на первичные энергоносители.

В ближайшей перспективе топливно-энергетический комплекс остается важнейшей отраслью мирового хозяйства. Энергетика во всем мире имеет растущий долговременный спрос на свою продукцию, что является инерционной отраслью, так как требует высоких огромных инвестиционных затрат. Изменение структуры энергопроизводства - это медленный, длительный процесс, который не позволяет гибко реагировать на меняющиеся ситуации. Специфика энергетической отрасли народного хозяйства требует огромных капиталовложений. Мир в целом расходует на накопление примерно 2024% своего ВВП, на развитие энергетики направляется только 1-1, 2%, или около 5% объема мировых реальных инвестиций [1].

По данным МАГАТЭ современное мировое сообщество использует энергию в громадных масштабах, и размеры энергопотребления возрастают с колоссальной скоростью. С 70-х годов прошлого века потребление основных природных топливных ресурсов (нефти, угля, газа), составляющих почти 90% мирового энергобаланса, увеличилось в 2, 5 раза, что стало причиной актуализации негативных прогнозов развития мировой энергетики в связи с истощением природных ресурсов [2].

В начале текущего столетия бедные страны (в соответствии с резолюцией ООН страны, где доходы каждого жителя менее 3 долл. за один час) испытывают серьезную нехватку энергии, в особенности электричества. На сегодняшний день около 1, 6 млрд. человек, или четверть населения мира, живут без электричества. Экономисты развитых стран прогнозирует, пока большинство стран не приблизится по уровню энергопотребления к величине 10 кВт на человек, энергосбережение не сможет оказать заметного влияния на рост мирового производства энергии.

Рост энергопотребления по годам и связь его с численностью населения показывают, что средние годовые темпы роста потребления энергоресурсов значительно опережает темпы роста численности населения. Так численность населения планеты с 1950 по 1981г. возросла в 1, 9 раза, а потребление энергетических ресурсов - более чем в 4, 3 раза [3]. Однако высокого уровня потребления энергии достигли лишь промышленно развитые страны.

Таблица 1 - Динамика потребления энергии на душу населения в разных странах

Анализ спроса на ресурсы показывает, что удельное энергопотребление зависит не только от уровня жизни и менталитета населения стран, но и от климата, социального строя, развитости инфраструктуры, транспорта, уровня мировой интеграции и ряда других причин. В северных развитых странах (Канада, Норвегия, Скандинавские страны) сегодня оно достигает 5-6 кВт/чел, в южных развитых (Италия, Франция, Кувейт, ОАЭ, юг США, Австралия) - 3-4 кВт/чел, в среднеразвитых (Египет, Турция, Китай, Северная Америка) - 1-2 кВт/чел, в слаборазвитых (Африка, Пакистан, Индия) - 0, 1-0, 7 кВт/чел. В среднем по миру - 2 кВт/чел. Этот показатель в постсоветских странах составляет около 2-2, 5 кВт (Казахстан, Россия) - 4-5 кВт/чел.) на человека.

По данным ООН, численность населения удваивается за 40-50 лет, в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. К 2030 г. наиболее высокий ежегодный прирост населения - 1, 1% - ожидается в развивающихся странах, более умеренный - 0, 4% - в промышленно развитых. В странах Восточной Европы прироста населения не прогнозируется. С учетом того, что население нашей планеты к 2035 г. увеличится на 1, 7 млрд. человек, ежегодно рост потребления энергии будет составлять 3, 5%. В странах Азии, Африки и Латинской Америки рост населения составит 90% от всего прироста численности населения на нашей планете, также на них придется и 90 % роста потребления в мире энергии [4].

Отличительная черта развития современной мировой энергетики - интенсивное потребление ископаемых и заведомо исчерпаемых ресурсов. Мировая экономика развивается за счет так называемой параболической ветви зависимости доступности ресурсов по формуле: два раза увеличивается вложение средств в добычу и получаем в четыре раза больше ресурсов [5]. Ранее на получение 100 баррелей нефти тратился один баррель, теперь в среднем по миру один баррель позволяет получить всего лишь 5 баррелей [6].

Также характерной чертой развития энергетики во второй половине ХХ в. являются более низкие темпы ее роста по сравнению с общим ростом производства. Причины такого развития энергетики состоят, во-первых, в том, что научно-технический прогресс создал условия для развития энергосберегающих технологий, особенно в энергоемких производственных отраслях. Технология переработки первичных видов энергии в электричество обеспечила эффективность их использования в 2 раза [7]. Энергетический кризис середины 70-х годов дал дополнительный толчок к экономии энергии.

Тенденции развития топливно-энергетических ресурсов показывает, в индустриальных странах потребление энергии увеличивается ежегодно на 3 %, а в развивающихся странах - вдвое больше. В настоящее время около половины мирового потребления приходится на США, страны Западной Европы и Японии. За последние три года лишь рост потребления энергии в Китае составил объемы потребления за весь год Японии, и КНР вышла на первое место по потреблению энергии, на ее долю приходится 21% всего спроса на энергоносители (рисунок 1) [8].

Рисунок 1 - Крупнейшие потребители энергии в мире (по данным 2010 г.) [8]

По заключению специалистов Китай в 2035 г. будет потреблять энергоресурсов на 70% больше, чем США. Если потребление будет идти такими же темпами, что и сейчас, то к 2030 г. 45% всего потребления энергоресурсов придется на Китай и Индию. Сейчас на эти две страны приходится 45% потребляемого в мире каменного угля.

За прошедшие три десятилетия структура энергопотребления на глобальном и национальном уровнях претерпела значительные изменения, однако по-прежнему исключительно важное значение имеют ископаемые виды топлива, на которые в конце 1990-х годов приходилось более 90% мирового потребления энергоресурсов, в том числе: на нефть - 40, 1, уголь - 27, 8, природный газ - 22, 9%. Стремительно возросшие цены на углеводороды приносят огромные сверхприбыли. Более высокие доходы, получаемые от продажи природных ресурсов, должны были дать мощный толчок экономическому росту. Однако, как показывают исследования, во многих развивающихся странах наделенность природными ресурсами находится в обратной зависимости с темпами экономического роста и жизненнными стандартами и в прямой - с неравенством доходов. Такая негативная связь между богатством природными ресурсами и экономическим ростом получила название «ресурсного проклятия» [9].

Желая довести их размер до максимума и использовать благоприятную, долговечную конъюнктуру рынка, государства увеличивают объемы добычи и экспорта топлива. На фоне этой гонки месторождения истощаются, коэффициент нефтедобычи падает, загрязнение окружающей среды в районах нефтедобычи стремительно нарастает. По некоторым прогнозом через 20 лет мировое потребление нефти по сравнению с нынешним объемом увеличится на 40 %. В то же время интенсивность добычи нефти и газа на крупнейших месторождениях мира выходит на максимально высокий уровень использования мощностей. Как отмечают эксперты, преодолеть топливный кризис можно, если прекратится погоня за прибылью, замедлятся темпы разработки месторождений топлива, будут приняты меры по диверсификации экономики, повышению ее конкурентоспособности через освоение ресурсосберегающих технологий.

На настоящем этапе одна из основных проблем энергетической отрасли - потребность огромных инвестиционных ресурсов в добычу и производство энергии. Инвестиции в топливно-энергетический комплекс имеют свою специфику - относительно длительные сроки окупаемости (цикл капитализации составляет в среднем около 10 лет от открытия месторождения до начала его разработки) [10]. Новые месторождения энергоресурсов открывают в основном в регионах, для которых характерны непростые природные, экономические, а иногда и политические особенности, осложняющие добычу нефти и газа. Недостаточное предложение в условиях растущего спроса приводит к ужесточению конкурентной борьбы за существующие ресурсы.

После мирового энергетического кризиса 70-х лет прошлого столетия были приняты меры по сохранению и рациональному использованию энергии, что способствовало значительному снижению энергоемкости материального производства. В результате общая энергоемкость единицы ВВП в промышленно развитых странах за последнее двадцать лет снизилась на 22%, при этом нефтеемкость - почти на 38%. Рост инвестиций не в производство электроэнергии, а в энергосберегающие технологии способствовал сокращению темпов потребления энергии в промышленно развитых странах, в свою очередь это привело к уменьшению негативного воздействия на окружающую среду.

Несмотря на почти трехкратное увеличение производства энергии на конец двадцатого столетия за счет использования водных и ядерных источников, их доля в мировом энергобалансе остается незначительной - примерно 5 и 6%. При современных темпах роста потребления ископаемых видов топлива, запасов нефти хватит минимум на 75 лет, природного газа более чем на 100, угля - более чем на 200 лет. По прогнозу Международного энергетического агентства, при сохранении современных тенденций в мировой энергетике в период до 2020 г. глобальное потребление первичных энергоресурсов может возрасти на 65 %. Доля ископаемых видов топлива в мировом энергобалансе к этому времени должна сократиться до 76% и к 2050 г. - до 45% (таблица 2) [11].

Таблица 2 - Прогноз мирового энергобаланса

В структуре потребления первичной энергии в Европе к 2015 г. планируется сократить долю нефти с 42 % (2000г.) до 38 %, в основном за счет роста доли природного газа с 22 до 27%.

Энергетический потенциал любой страны характеризуется коэффициентом энергообеспеченности, представляющим собой отношение собственного производства энергоресурсов к их потреблению. Если коэффициент меньше единицы - страна удовлетворяет свои потребности за счет экспорта, при более единицы - страна экспортирует ресурс. На уровне 2000 г. коэффициент обеспеченности стран «восьмерки» выглядит следующим образом: Канада - 1, 5; Франция - 0, 5; Германия - 0, 4; Италия - 0, 16; Япония - 0, 2; Великобритания - 1, 2; США - 0, 74 и Россия - 1, 6. Казахстан относится к энергообеспеченной стране, с коэффициентом обеспеченности - около 2, 0.

Размещение топливно-энергетических ресурсов на территории бывшего СССР крайне неравномерно. Россия, Азербайджан, Туркменистан, Казахстан и Узбекистан полностью обеспечены ТЭР и являются экспортерами топлива. Россия обладает наибольшими запасами энергоресурсов на всем постсоветском пространстве (таблица 1). Она также занимает лидирующие позиции в мире по различным видам ТЭР. Так, по запасам природного газа Россия находится на первом месте в мире, угля и гидроэнергоресурсов - на втором, урановой руды - на четвертом, нефти - на седьмом.

Разведанные нефтяные запасы стран бывшего СССР оцениваются в 16, 8 млрд. т, в том числе в России сосредоточено 60, 6%, Казахстане - 31, 5%, Азербайджане - 5, 9%. Помимо этих стран значительными запасами нефти располагают также, в порядке убывания, Туркменистан Узбекистан, Кыргызстан. Небольшие запасы нефти имеются в Беларуси и Украине [12].

Таблица 3 - Энергетические ресурсы стран Центральной Азии, бывшего СССР (оценка 2010 года)

На долю России приходится 69, 3% всех разведанных запасов угля стран бывшего СССР, составляющих 226, 7 млрд. т, на Украину - 14, 9%, Казахстан - 13, 8%. В Грузии, Узбекистане и Кыргызстане запасы угля незначительны. Россия располагает 76, 3% всех разведанных на постсоветском пространстве запасов природного газа. Далее следуют Туркменистан (13, 9%), Казахстан (3, 1%), Узбекистан, Азербайджан и Украина (менее 3% в каждой стане). Небольшие запасы газа есть в Таджикистане, Грузии, Кыргызстане и Беларуси.

В последнее время все больше актуализируется проблема ограниченности природных ресурсов, являющихся факторами производства благ. Особую озабоченность вызывает угроза исчерпания легкодоступных запасов углеводородных энергоносителей - нефти, угля и газа, которые составляют около 80% в структуре мирового потребления первичных энергоресурсов. Ориентация на нефть, природный газ, уголь, которая сохранится в текущем столетии, создает определенные экономические и экологические проблемы. Темпы освоения и развития новых источников органического ископаемого топлива сегодня ниже темпов роста его потребления, и перед человечеством все более явственно возникает реальная и научно обоснованная перспектива истощения разведанных запасов топлива в течение нескольких поколений.

По мнению международных экспертов, подлинная энергетическая революция развернется во второй четверти наступившего столетия, характеризующаяся радикальным изменением структуры и первичных источников энергии. Прогнозируется, именно за счет возобновляемых источников значительно сократится доля той же нефти и других ископаемых видов топлива. Причем, переворот охватит и сферу потребления энергопродуктов, когда спрос на эти ресурсы начнет ослабевать. Исследования в области развития возобновлямой энергетики началась в конце 60-х, в начале 70-х годов, что значительно короче формирования рынка энергопроизводства на базе органического топлива, поэтому исследование конкурентности по экономическим характеристикам для альтернативной энергетики проводится масштабно, особенно в странах запада, где отсутствуют запасы углеводородного топлива.

Анализ зарубежного опыта показывает, что увеличение доли нетрадиционной энергетики в энергобалансе позволяет получать «чистую энергию», снизить излишнюю централизованность энергосистемы. В дальнейшем основное энергопотребление предполагается осуществлять за счет угля и возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и, возможно, «термоядерной энергии». Использование современных энергоэффективных и энергосберегающих технологий, развитие возобновляемой энергетики, поиск новых энергоресурсов - пути решения проблем энергоснабжения и энергоэффективности. Новые технологии использования возобновляемых источников энергии (new renewable - НВИЭ) привлекают все большее внимание своими преимуществами: неисчерпаемостью, меньшим загрязнением окружающей среды, позволяют сокращать невосполнимые расходы традиционных видов топлива, осваивать современные высокие технологии, создавать принципиально новые машиностроительные отрасли, дополнительные высококвалифицированные рабочие места.

В мировой энергетике за последние годы совершается технический прогресс, создается новая крупная отрасль, успешно конкурирующая технически и экономически с традиционными технологиями энергетики и имеющая большие перспективы развития. С такой стратегией сегодня в мире выступает более 130 стран, которые приняли обязательства по сокращению субсидий на ядерную энергетику и энергетику, основанную на ископаемом топливе. В странах Европейского экономического сообщества предполагается, что в 2010-2020 гг. вводы новых энергомощностей на основе ВИЭ почти в 2 раза превысят вводы на традиционных электростанциях (ТЭС, ГЭС, АЭС) вместе взятых. Это позволит в 2020 г. в странах ЕС иметь долю возобновляемой энергетики в 22 %.

Из альтернативных источников энергии наиболее динамично развивается ветроэнергетика. Только производство ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире за последние 15 лет выросло более чем в 20 раз и ежегодно увеличивается на 15-25 %. За счет совершенствования соответствующего оборудования и технологии коэффициент их полезного действия приближается к 50% при теоретическом лимите 59%. Себестоимость получаемой на ветровых установках энергии за последние десятилетия уменьшилась в среднем на 40%. В некоторых странах этот показатель приближается к показателям себестоимости электроэнергии, получаемой на электростанциях, работающих на ископаемом топливе.

На рисунке 2 представлены соотношения производства электроэнергии в ряде стран Евросоюза на базе возобновляемых источников энергии в 2007 г., по данным Мирового энергетического агентства.

Рисунок 2 - Доля ВИЭ (в %) по некоторым странам ЕЭС [13]

По данным Всемирной ассоциации ветровой энергетики к 2050 г. мощности (ветровые электрические станции) ВЭС будут обеспечивать треть всего энергопотребления планеты. Особенно ветроэнергетика динамично развивается в азиатских странах - в Индии, Китае, где установлены ветроэнергетические установки общей мощностью более тысячи МВт. Некоторые страны близки к этому показателю уже сегодня. В Испании общие мощности ветроэнергетических установок за последние десять лет выросли почти в 7 раз. К началу текущего столетия в стране планируется восьмикратное их увеличение. В настоящее время доля ВИЭ в производстве электроэнергии в Германии достигла 25% (после аварии«Фукусима-1», предусматривается доведение этого уровня до 40% к 2020-му и до 80% к 2050-му. К этому периоду в Дании показатель достигнет 85%. Говоря о потенциале ветровой энергии, необходимо отметить, что по данным европейской энергетической ассоциации, в 2012 г. европейские страны преодолели условный барьер в 100 000 МВт только за счет ветровых установок [14].

Примерно шестую часть мирового производства электроэнергии и треть европейского обеспечивает атомная электроэнергетика. В настоящий период примерно шестую часть мирового производства электроэнергии и треть Европейского Союза обеспечивает атомная энергетика.

Таблица 3 - Доля АЭС в энергобалансе ряде стран

Предположительно к 2020 г. она вырастет до 20 % в основном за счет Китая и Ирана, где нет других альтернатив, кроме строительства АЭС или угольных станций. В начале текущего столетия в мире эксплуатировалось 68 атомных электростанций. На них работало 427 атомных энергоблоков и 40 установок находилось в стадии строительства [11] (таблица 3). По количеству атомных реакторов первое место в мире занимают США (104), за ними следуют Франция (59), Япония (53).

Вместе с тем, атомная отрасль сталкивается с серьезными проблемами экологического и политического характера. Для большинства стран, эксплуатирующих АЭС, серьезную проблему представляет безопасное хранение возрастающих запасов отработанного топлива и ядерных отходов, часть которых будет сохранять радиоактивность до конца третьего тысячелетия. Ряд европейских государств уже приняли решение о постепенном закрытии своих старых АЭС и отказе от строительства новых. В частности, правительство Швеции намерено свернуть атомную энергетику и закрыть единственную в стране АЭС. Мораторий на строительство новых АЭС введен в Бельгии и Испании. В Германии с 2012 г. запрещено использование ядерной энергетики, что подстегнуло развитие альтернативных источников. После катастрофической аварии на АЭС «Фукусима-1» Япония заявила о планах отказа от АЭС к 2040 г., намереваясь довести долю ВИЭ до 30% [15].

И, наконец, об экономической выгоде АЭС. Серьезным экономическим аргументом против строительства АЭС является срок службы атомных энергетических объектов, не превышающий 30-40 лет. По данным МАГАТЭ, из всех энергоблоков АЭС в мире 5% реакторов находятся в эксплуатации более 40 лет и 32% - более тридцати лет. Более того, из 254 исследовательских реакторов 70% установок эксплуатируются более тридцати лет, многие - сверх проектного ресурса, что вызывает проблему в эксплуатации [16].

В настоящее время из 400 атомных реакторов, работающих на планете, более 20 должны быть выведены из эксплуатации в течение 10-15 лет. Таким образом, перспективы развития атомной энергетики в мире неоднозначны, прогнозы делаются полярные, и ориентироваться исключительно на нее, видимо, не совсем верно. Кроме того, специалисты считают, что затраты на захоронение отходов составляют не менее 75% стоимости самой станции, а стоимость демонтажа АЭС сравнима с суммами, пошедшими на сооружение станции. В настоящий период примерно шестую часть мирового производства электроэнергии и треть Европейского Союза обеспечивает атомная энергетика. Предположительно к 2020 г. она вырастет до 20 % в основном за счет Китая и Ирана.

Таким образом, можно констатировать, ядерная энергетика не является сформированной технологией, и поэтому сегодня АЭС не могут участвовать на конкурентном рынке энергоресурсов. Несформированность ядерной энергетики следует из того факта, что ядерный топливный цикл не завершен: нет замыкания цикла с целью полного использования потенциала ядерного топлива; отсутствует отработанная технология обращения с радиоактивными отходами.

В контексте развития мировой энергетики топливно-энергетический комплекс Казахстана имеет свою специфику - неравномерная концентрация энергоисточников, разделенная схема преобразования и распределения с охватом огромной территории. Страна занимает 9-е место в мире по размерам территории, по запасам нефти занимает 9, по запасам урана 2-е место в мире.

В республике 75% электроэнергии производится угольными электростанциями, более 12% - газомазутными и 9% - гидроэлектростанциями. Однако высокая энергоемкость, низкий уровень энергоэффективности и энергосбережения ведут к нерациональному использованию ресурсов, снижают конкурентоспособность. В республике около 30%-40% энергии, доставленной потребителю, расходуется неэффективно,

Преимущественно сырьевая система природопользования оказывает высокие техногенные нагрузки на окружающую среду. В результате экологическая ситуация в Казахстане приковывает к себе внимание в связи с активной добычей нефти и газа. Республика, обладая значительным потенциалом ископаемых и возобновляемых энергоресурсов, в настоящее время занимает одно из последних мест в мире по показателям энергосбережения и энергоэффективности производства. Доля ВИЭ в Казахстане сегодня составляет менее 1%. Удельная энергоемкость ВВП страны превышает показатели США в 2, 5 раза, Дании - в 3, 5, Японии - в 4 раза. В Казахстане на один доллар ВВП расходуется 3, 34 кВт-час электроэнергии, в России - 2, 0, в США - 0, 44, Японии - 0, 17.

Относительные доступность и дешевизна вырабатываемой энергии создали некоторую иллюзию ее неисчерпаемости, что не позволило развить должным образом культуру энергопотребления и энергосбережения на всех стадиях: добычи, производства, переработки, передачи и транспортировки, распределения и потребления. По выбросам в атмосферу вредных веществ, 3, 38 кг на каждый доллар ВВП, Казахстан находится в лидирующей тройке, уступая здесь лишь России и Украине. В Казахстане оценочная стоимость внешнего ущерба окружающей среде от угольной энергетики оценивается в 7, 7 тенге за каждый киловатт-час электроэнергии.

Экономическая политика, направленная на устойчивое развитие Казахстана, предусматривает диверсификацию экономики, развитие несырьевых, в первую очередь высокотехнологичных производств, развитие сферы услуг. Казахстан обладает значительными ресурсами возобновляемой энергии в виде гидроэнергии, энергии солнца и ветроэнергии. Потенциал гидроэнергии оценивается в 170 млрд. кВтчас в год, ветроэнергии - 1820 млрд., кВт-часов в год. Возобновляемые источники энергии в течение последних лет рассматриваются Казахстаном в качестве одного из векторов развития энергетического комплекса. Казахстан выдвинул кандидатуру Астаны на проведение всемирной выставки ЕХРО-2017 на тему «Энергия будущего». Международная специализированная выставка «ЕХРО-2017», проводимая в стране, определяет концепцию «зеленой экономики», как актуальную и конкурентоспособную, обозначающую как «жизнь в постуглеводородную эпоху». Выставка «EXPO-2017» позволит собрать и продемонстрировать лучшие мировые разработки в области энергосбережения, новейшие технологии использования энергии солнца, воды и ветра. В долгосрочном плане переход к «зеленой» экономике позволит сохранить темпы экономического роста и сделать экономику Казахстана более устойчивой. Темпы роста «зеленой» экономики уже через 5-10 лет будут выше прогнозов по пессимистическим сценариям, при этом ей не будут присущи многие риски и системные недостатки последних. К 2020 г. выработка возобновляемых источников энергии в республике должна составить 3% от общего электропотребления.

Таким образом, с учетом консервативности энергетической отрасли можно заключать, что в перспективе возобновляемая энергетика становится приоритетным фактором в стратегии модернизации электроэнергетического сектора, обеспечивающего энергетическую стабильность для устойчивого развития национальной экономики страны.

По прогнозам экспертов, в ближайшие годы революционные кардинальные изменения в мировой энергетике вряд ли возможны ввиду огромной инерции энергетического комплекса и высоких издержек, связанных со сменой инфраструктуры даже при появлении экономически эффективных альтернатив существующим энергоносителям. В то же время обострение проблем в связи с ростом глобального спроса на энергоносители приводит к пониманию необходимости поиска новых подходов к формированию глобального энергетического рынка и разработке новых стратегий обеспечения стабильности и надежности гарантированных поставок энергоносителей.