1.3. Перспективный спрос на энергию в регионах мира

Современные тенденции экономического роста мира характеризуются все более полным вовлечением населения слаборазвитых и развивающихся стран в сферу индустриального производства. Связанный с этим рост уровня жизни сопровождается ростом потребления энергии. Наметившаяся тенденция к выравниванию уровня жизни населения планеты, возникающие перспективы ликвидации нищеты, бедности и болезней в неблагополучных регионах мира могут вызывать только положительные эмоции.

Вместе с тем связанный с этим рост мирового потребления энергии служит источником определенного беспокойства по поводу дальнейшей судьбы мировой цивилизации.

Быстрый рост потребления энергии создает опасность скорого исчерпания ископаемых энергетических ресурсов. Он способствует дальнейшему загрязнению окружающей среды продуктами сжигания топлива, катастрофическому изменению климата планеты под действием парникового эффекта, грозит чрезмерным усилением ультрафиолетового и гамма-излучения Солнца вследствие утраты озонового слоя Земли. Перечисленные и другие, реальные и преувеличенные риски, связанные с развитием энергетики, определяют повышенный интерес к тем или иным оценкам будущей динамики развития мировой энергетики и последствий ее развития.

Такие оценки иногда сенсационны. Известная теория Мальтуса, например, предсказывает неизбежную гибель человечества из-за будущего перенаселения Земли. Она основана на вполне достоверных результатах статистического анализа динамики увеличения населения Земли в XIX–XX веках, показывающих, что темпы его роста увеличиваются пропорционально квадрату численности населения мира. Поскольку такой закон роста характерен для цепных реакций – химических и ядерных, неизменно приводящих к взрыву, ожидаемый процесс будущего роста населения получил название «демографического взрыва». Последователи теории Мальтуса сумели оценить окончательную дату существования человечества, указав на 2025 год и на мистическую связь своих предсказаний с датой Апокалипсиса, предсказанной Библией. (Подробный анализ описанной и других теорий катастрофического роста можно найти в основательной монографии С.П. Капицы).

Однако демографический взрыв, по-видимому, не состоится. Современные тенденции роста населения Земли начиная с 1970 года (начало постиндустриального развития) претерпели кардинальные изменения:

«взрывной» тренд уже в 70-х годах прошлого столетия изменился «затухающим» логистическим. Он явно обозначил вероятный предел численности населения Земли, оцениваемый разными источниками в 10–14 млрд. человек (рис. 1.3).

В соответствии с последним прогнозом Организации Объединенных Наций, опубликованным в 2009 году, население Земли увеличится к 2050 году только на 2,5 миллиарда человек и составит 9,1 миллиарда человек. Эксперты ООН считают, что будущий рост населения Земли будет происходить преимущественно за счет беднейших государств. Численность населения 49 беднейших стран планеты удвоится и достигнет 1,7 миллиарда человек. Население Эфиопии и Египта увеличится с 83 до 174 и 133 миллионов человек соответственно, Нигерии – со 155 до 289 миллионов человек. Пакистан увеличит население со 181 до 335 миллионов человек и станет крупнейшей страной исламского мира. Он обгонит Индонезию, население которой возрастет с 230 до 288 миллионов человек. Численность населения Бангладеш возрастет со 162 до 222 миллионов человек.

Рис. 1.3. Динамика численности населения Земли, млн. человек. (Источники: статистические данные за 1990–2006, МЭА, 2009; прогноз ООН, 2009)

Индия станет в 2050 году наиболее крупной страной мира с населением 1,6 миллиарда человек. Эта страна обгонит Китай, население которого возрастет с 1,3 миллиарда человек в 2009 году до 1,4 миллиарда в 2050 году.

Численность населения развитых стран мира изменится разнонаправленно.

США останутся 3-й по численности страной мира после Индии и Китая. Население этой страны возрастет с 315 в 2009 году до 404 миллионов человек. Количество населения стран Европы и других развитых регионов уменьшится. В частности, продолжение нынешней демографической тенденции приведет к уменьшению населения Германии с 82 миллионов человек сегодня до 71 миллиона в 2050 году. Население России уменьшится со 141 до 116 миллионов человек, Японии – со 127 до 102 миллионов человек.

Таким образом, современные тенденции изменения населения мира не дают оснований для катастрофических предсказаний по поводу будущей перенаселенности Земли, вызывая, скорее, обратные опасения. Однако они все же оставляют место для тревог по поводу катастрофического роста потребления энергии.

Сегодня вся энергия, используемая человеком, не превышает 0,3% энергии фотосинтеза, поддерживающего жизнь на Земле, и едва заметна в потоке энергии, поступающей на Землю с солнечным излучением, составляя только одну его миллионную часть. Однако для будущего более важен не уровень, а скорость темпов роста потребления энергии человеком.

Динамика мирового потребления энергии в последнее столетие (рис. 1.4) достаточно красноречиво указывает на ее явно экспоненциальный рост, таящий потенциальную угрозу роста избыточных тепловых выделений, которые могут нарушить тепловой баланс планеты и привести к катастрофическим изменением ее климата.

За весь исторический период развития человечества уровень использования им антропогенной энергии возрос к концу XIX века до 1 млрд. т у. т. А за последнее столетие он вырос почти в 17 раз, достигнув к 2006 году 16,5 млрд. т у. т. Иными словами, средние темпы потребления энергии начиная с библейских времен возросли на порядки. Будет ли этот рост продолжен?

Существующие прогнозы не дают оснований для этого. Упомянутая выше тенденция к стабилизации душевого потребления

энергии наряду с предсказуемым ограничением темпов роста населения Земли позволяют считать, что рост потребления энергии человеком будет происходить с затухающим темпом.

Рис. 1.4. Динамика мирового потребления энергии в XX веке и начале XXI века

К основным факторам, ограничивающим будущий рост мирового потребления энергии, принято относить постепенное истощение и последующее исчерпание ископаемых энергетических ресурсов и глобальные изменения климата планеты, обусловленные антропогенными выбросами энергетики.

Известно, что уже сейчас энергетика создает заметные риски для здоровья и жизни людей, негативно влияя на окружающую природу на локальном и глобальном уровне. Выбросы продуктов сгорания топлива электростанциями и котельными содержат вредные для здоровья оксиды азота и серы, твердые частицы, содержащие тяжелые металлы и даже радиоактивные соединения. Токсичные сами по себе, они являются причиной кислотных дождей, почвенных накоплений тяжелых металлов и радионуклидов, заражающих флору и фауну, попадающих в пищу. Добыча топлива, захоронение золошлаковых отходов приводят не только к загрязнению природной среды, но и к заметным изменениям природного ландшафта. Объекты энергетики являются одними из основных загрязнителей водного бассейна, используя для целей циркуляционного и технического водоснабжения значительную часть мировых ресурсов пресной воды.

Однако предотвратить указанные локальные воздействия можно, и соответствующая работа по приведению энергетики в состояние максимальной безопасности для природы и человека проводится уже много лет. Научно-технический прогресс в области разработки природоохранных технологий энергетики позволяет все более ужесточать требования к допустимым выбросам вредных веществ от существующих и, особенно, вновь вводимых объектов энергетики. Современные электростанции и теплогенерирующие установки требуют все меньших затрат топлива и других природных ресурсов на единицу выработанной энергии, оснащены современными средствами экологической защиты.

Поэтому сегодня значительно более важными представляются не локальные, а глобальные риски энергетики. Связаны они не столько с прямым тепловым загрязнением Земли (оно сегодня ничтожно), сколько с косвенным разогревом поверхности планеты за счет усиления так называемого парникового эффекта.

Известно, что диоксид углерода, или углекислый газ, – основной продукт сжигания органики, как и некоторые другие газы, обладает свойством поглощения длинноволнового инфракрасного излучения. В связи с этим присутствие диоксида углерода в атмосфере экранирует длинноволновое излучение поверхности Земли в космос. В то же время эти газы свободно пропускают коротковолновое солнечное излучение, поглощаемое поверхностью Земли. В результате этого повышение концентрации CO 2 в атмосфере приводит к росту температуры земной поверхности – так называемому парниковому эффекту. Этот эффект, по мнению специалистов, уже сейчас приводит к заметным изменениям средней температуры Земли – глобальному потеплению. Доказано, что скорость выброса парниковых газов сегодня на много порядков превосходит скорость его естественного поглощения биосферой и все выбросы парникового углерода за последние сто лет накапливались в атмосфере.

Если учесть, что энергетике принадлежит значительная доля всех парниковых выбросов, связанных с человеческой деятельностью, угроза глобального потепления рассматривается сегодня в качестве основного фактора, способного существенно ограничить будущий рост антропогенной энергетики.

Что касается второго ограничивающего фактора – ресурсной базы, то его действие в целом пока не критично. Доказанные мировые запасы основных традиционных источников первичной энергии – нефти, природного газа и угля – в целом достаточны для обеспечения энергетических потребностей человечества на много десятилетий вперед. Достаточны также и доказанные запасы традиционного ядерного топлива – урана. Более того, известны и осуществлены технологии, обеспечивающие расширенное воспроизводство ядерного топлива. Важно отметить, что при использовании имеющихся запасов топлива возникают разноплановые ограничения, так или иначе влияющие на изменение структуры используемых энергоносителей. Одним из них, принимающим все более значительный вес, является отличие видов топлива по способности к выделению углекислого газа при сжигании.

Известно, что наибольшее количество СО 2 образуется при сжигании угля, наименьшее – при сжигании природного газа.

Использование атомной энергии, гидроэнергии, геотермальной энергии, возобновляемой энергии Солнца и ветра, а также биомассы не сопровождается накоплением СО 2 в атмосфере планеты, если не учитывать выбросы, связанные с созданием соответствующего энергетического оборудования.

В связи с этим для предотвращения выбросов СО 2 желательно сокращать использование угля и нефти в энергетическом балансе мира и увеличивать использование природного газа, атомной энергии, возобновляемых источников энергии.

Долговременные тенденции изменения структуры мирового потребления первичной энергии иллюстрируются рис. 1.5.

До середины XIX века основным видом топлива в мире служили дрова и отходы. К началу XX века они были вытеснены более калорийным углем (см. рис. 1.5). В середине ХХ века уголь уступил первенство нефти. Уже к концу ХХ века отмечен процесс вытеснения нефти природным газом и существенно более «калорийной» атомной энергией. Таким образом, эволюция структуры потребления первичной энергии характеризуется закономерным процессом вытеснения менее калорийного топлива более калорийным. В последние десятилетия отмечается также рост «непарниковых» источников энергии, выделяющих меньшее количество парниковых газов на единицу вовлекаемой энергии.

Указанные тенденция хорошо просматривается на диаграмме рис. 1.6, где представлены в сравнении структуры первичного потребления энергии в 1973 (начало череды нефтяных кризисов) и в 2006 году.

Из представленных данных виден быстрый рост атомной энергетики, доля которой в суммарном потреблении энергии возросла в 1973–2006 гг. более чем в 6 раз, а также нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (НВИЭ) – Солнца, ветра, геотермальной энергии, теплоты окружающей среды (извлекаемой тепловыми насосами), доля которых выросла в 6 раз. Однако достигнутый сегодня уровень использования таких НВИЭ пока не превысил 1%, составив 0,6%. В целом роль условно «безэмиссионных» источников энергии (атомная и гидроэнергия, горючие ВИЭ и ВЭР, НВИЭ) возросла почти в полтора раза – от 13,4% в 1973 году до 19,1% в 2006 году.

По существующим прогнозам современная структура мирового потребления первичной энергии сохранится в течение по крайней мере ближайших 20 – 25 лет. Ожидаемые здесь закономерные изменения – рост роли природного газа, НВИЭ и атомной энергетики при некотором снижении доли нефти. Тем не менее, по мнению многих аналитиков, ископаемые углеводороды – нефть и газ, на долю которых приходится около половины мирового потребления энергии, будут и в дальнейшем оставаться наиболее востребованными энергетическими ресурсами.

Рис. 1.5. Эволюция структуры мирового потребления энергии.(Источник: Макаров А.А. Энергия и энергетика будущего: Материалы доклада. – М.: Российский энергетический форум, 2005) ра раза – от 13,4% в 1973 году до 19,1% в 2006 году.

Что касается угля, то здесь имеются две противоположных тенденции. С одной стороны, уголь был и останется надолго наиболее надежным и дешевым источником энергии для развивающихся стран и стран с переходной экономикой, а также основным энергоносителем электроэнергетики США – одного из главных мировых потребителей энергии с положительной динамикой роста населения. Ожидается, что именно эти страны определят будущий экономический рост мира и, соответственно, мировую динамику потребления энергии.

Рис. 1.6. Структура потребления первичной энергии в 1973 и 2006 гг. (Источник: Key World Energy Statistics, 2008)

С другой стороны, необходимость борьбы с глобальным потеплением вызовет сильное экономическое давление на потребителей угля посредством развивающихся механизмов международной торговли квотами на выбросы парниковых газов. Это определяет целесообразность развития эффективных инновационных угольных энерготехнологий (так называемых «чистых угольных технологий»), что будет способствовать уменьшению парниковых выбросов на единицу использованной энергии.

Рис. 1.7. Региональная структура мирового потребления энергии в 1973 и 2006 гг.

В начале постиндустриального развития три четверти мирового потребления энергии приходилось на развитые страны мира, входящие в состав ОЭСР (рис. 1.7) и бывший СССР. В настоящее время доля этих стран в мировом потреблении энергии снизилась до 55,6%. Это произошло как вследствие резкого снижения потребления энергии в странах бывшего СССР, так и из-за быстрого роста потребления энергии в Китае и других странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Поскольку этот регион, как указывалось выше, характеризуется наиболее быстрым ростом населения, его влияние на динамику, топливную и региональную структуру мирового потребления энергии все более усиливается.

Рис. 1.8. Региональная структура потребления энергии странами ОЭСР в 1973 и 2006 гг.

Наибольшим потребителем энергии в ОЭСР была и остается Северная Америка, на долю которой приходится чуть более половины современного потребления энергии странами ОЭСР (рис. 1.8). На Европу приходится чуть более трети общего потребления ОЭСР.

Наименьшим потребителем энергии в ОЭСР остается Азиатско-Тихоокеанский регион (АТР), однако его роль быстро растет. Если в 1973 году на долю стран АТР приходилось 10,6% потребления ОЭСР, то в 2006 году эта доля возросла более чем в полтора раза, достигнув 16% и сохранив тенденцию к дальнейшему росту.

Страны Азиатско-Тихоокеанского региона, как входящие, так и не входящие в ОЭСР, уже сегодня обеспечивают большую часть прироста мирового потребления энергии.

В связи с решающим влиянием энергетики на экономику исключительное значение приобретает надежность снабжения стран мира необходимыми энергетическими ресурсами. Страны, не обеспеченные достаточными ресурсами энергии, потенциально уязвимы для внешнего влияния. Это показал опыт первого и второго нефтяного кризисов 70-х и 80-х годов прошлого столетия, третий нефтяной кризис первых лет XXI века. Цены на нефть, определяемые рыночными законами, откликаются прямыми и обратными скачками практически на каждое политически значимое событие, происходящее в мире, подвержены спекулятивным взлетам и падениям, зависят от колебаний спроса и предложения в каждой стране, поставляющей, потребляющей и/или перерабатывающей нефть. В последние годы участились перебои на региональных рынках природного газа. В 2006, 2008 – 2009 гг. газовые конфликты России и Украины привели к дестабилизации поставок природного газа в Европу. Нет гарантий, что подобные конфликты не коснутся и других энергоносителей – предметов международной торговли энергией.

Таблица 1.3 Динамика коэффициента самообеспеченности энергией стран «большой восьмерки»

Страна	1971	1980	1990	1995	1998	2000	2006
Канада	1,10	1,10	1,31	1,51	1,55	1,49	1,53
Франция	0,26	0,25	0,49	0,53	0,49	0,51	0,50
Германия	0,57	0,51	0,52	0,42	0,38	0,40	0,39
Италия	0,17	0,14	0,16	0,18	0,17	0,16	0,15
Япония	0,13	0,12	0,17	0,20	0,21	0,20	0,19
Великобритания	0,52	0,98	0,98	1,15	1,18	1,17	0,81
США	0,90	0,86	0,86	0,80	0,78	0,73	0,71
Росcия	1,44	1,52	1,60	1,57	1,80

В качестве основного показателя надежности энергоснабжения или, что то же, энергетической безопасности страны используют коэффициент самообеспеченности. Он представляет собой отношение собственного производства энергии к внутреннему потреблению энергии в стране.

Динамика самообеспеченности стран «большой восьмерки» (G8) в 1971 – 2006 гг., представленная в табл. 1.3, показывает, что только две страны G8 (Россия и Канада) обеспечены собственными энергетическими ресурсами. До последнего времени к их числу относилась и Великобритания. Однако в течение последнего десятилетия в связи с исчерпанием собственных ресурсов нефти и газа на шельфе Северного моря она утратила это качество.

В последние годы все страны G8, кроме России и Канады, характеризуются падением коэффициента самообеспеченности. Эта тенденция, к сожалению, распространяется и на другие страны мира. Число стран и регионов мира, развитие которых не обеспечено собственными энергоресурсами, постоянно растет. Если в 1990 году такие страны производили 87% мирового ВВП, то спустя десять лет – уже 90%. Особенно резко возросла зависимость от импорта энергии наиболее быстро развивающихся стран (Китая, Индии и др.) и в перспективе ситуация будет только усугубляться. В частности,

 

Таблица 1.4 Самообеспеченность энергией стран ОЭСР в 1973 году

Показатели	Уголь и торф	Нефть	Природ- ный газ	Ядерная и гидро- энергия	НВИЭ	Всего
Производство, млн. т н.э.	818,29	702,61	705,65	127,68	92,09	2446,20
Потребление, млн. т н.э.	843,35	1271,50	705,83	127,68	92,71	3748
Коэффициент самообеспеченности	0,97	0,55	0,99	1,00	0,99	0,65

Таблица 1.5 Самообеспеченность энергией стран ОЭСР в 2000 году

Показатели	Уголь и торф	Нефть	Природ- ный газ	Ядерная и гидро- энергия	НВИЭ	Всего
Производство, млн. т н.э.	967,9	1041,9	902,7	698,6	215,4	3826,5
Потребление, млн. т н.э.	1086,4	2163,1	1149,3	698,6	216,0	5316,9
Коэффициент самообеспеченности	0,89	0,48	0,79	1,00	1,00	0,72

Таблица 1.6 Самообеспеченность энергией стран ОЭСР в 2006 году

Показатели	Уголь и торф	Нефть	Природ- ный газ	Ядерная и гидро- энергия	НВИЭ	Всего
Производство, млн. т н.э.	1011,9	937,7	918,6	724,6	249,6	3842,3
Потребление, млн. т н.э.	1138,7	2200,8	1210,3	724,6	254,5	5537,4
Коэффициент самообеспеченности	0,89	0,43	0,76	1,00	0,98	0,69

Азия уже сегодня 60% своих потребностей в нефти обеспечивает за счет импорта, а к 2020 году импорт будет покрывать до 80% ее спроса.

Достаточно сложными представляются и перспективы самообеспеченности стран ОЭСР. В 1973 году страны ОЭСР были практически полностью обеспечены углем, природным газом и на 55% нефтью (табл. 1.4). Коэффициент самообеспеченности ОЭСР составлял 0,65. В последующие годы основным направлением энергетической политики этих стран явилось стремление к повышению энергетической безопасности с первоочередным ослаблением нефтяной зависимости за счет энергосбережения, масштабного развития атомной энергетики, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Эти меры позволили к 2000 году повысить коэффициент самообеспеченности до 0,72 (табл. 1.5), однако они по многим причинам не были доведены до конца. Введение моратория на развитие АЭС, свертывание собственной угольной промышленности в европейских странах – членах ОЭСР, происходившее на фоне вступления в период падающей добычи основных месторождений нефти и газа, неполное выполнение программ развития НВИЭ не только не ослабили, но и усилили зависимость стран ОЭСР от импорта нефти, природного газа и угля.

К 2006 году указанные факторы, несмотря на некоторый рост использования атомной энергии и НВИЭ, привели к дальнейшему усилению зависимости ОЭСР от импорта углеводородного топлива с уменьшением коэффициента самообеспеченности до 0,69, т.е. практически до уровня 1973 года (табл. 1.6).

Особенно трудная ситуация сложилась в Европейском Союзе, на территории которого находится лишь 3,5% мировых доказанных запасов газа и менее 2% доказанных запасов нефти (в основном в Норвегии и Великобритании). В то же время расположенные в Европе нефтегазовые месторождения эксплуатируются гораздо интенсивнее, чем в других регионах мира, что ведет к их быстрому истощению.

В связи с этим аналитики прогнозируют дальнейшее снижение уровня самообеспеченности развитых стран мира, что определяет непростой выбор актуальных направлений энергетической политики этих стран, как международной, так и внутренней.