Сергей Вакуленко, «Газпром нефть»: «Самый эффективный способ борьбы с глобальным потеплением — норвежцу заплатить за то, чтобы индус купил себе электромобиль»

С каждым днем появляется все больше мнений и споров о том, как же будет развиваться энергетика ближайшее десятилетие, чего ожидать в будущем и как влиять на развитие этих процессов. При видимых трендах перехода к зеленым видам энергии — ветру, солнцу и воде — добыча нефти сохраняет свою главенствующую позицию на рынке энергоносителей. Это происходит, прежде всего, из-за дешевизны сырья, удобства его добычи и потребления. «Хайтек» побывал на фестивале Science Bar Hopping и записал выступление начальника департамента стратегии и инноваций «Газпром нефти» Сергея Вакуленко о будущем энергетики в России, о том, остановит ли Tesla глобальное потепление и почему норвежцы начнут платить за электрокары для Индии.

Что такое энергетика и как она связана с миром

Энергетика — крайне важная тема для России, и именно она вызывает очень много различных споров. Был фильм, в котором была фраза «Money makes our world go round» (с англ. «Деньги заставляют наш мир крутиться» — «Хайтек»), но на самом деле мир заставляет крутиться именно энергия. К сожалению, в этой же теме очень много предрассудков и не совсем правильных представлений о происходящем, которые хотелось бы развеять, предоставив вам более правильную информацию. У меня может быть скошенная точка зрения, я все-таки нефтяник, но постараюсь соблюдать объективность, поскольку мне это нужно с профессиональной точки зрения. Моя профессиональная задача — представлять, как мир может развиваться на достаточно долгую перспективу, и предлагать компании действия, которые позволят максимально защититься от угроз, которые такое развитие мира может нести, а также использовать перспективы, представляющие это развитие.

На сегодняшний день мир потребляет 14 млрд тонн нефтяного эквивалента, или около 100 млрд баррелей в год. Примерно треть этого приходится на нефть, четверть на газ, четверть на уголь, все остальное — разные мелкие разбросы. Тратится в сельском хозяйстве, транспорте, промышленности и в коммунальном секторе. В транспорте, кстати, не так много, всего 20%, но говорить мы в большей мере будем именно об этом.

Развитие технологий приводит к росту конкуренции между видами энергоресурсов, но не к уменьшению потребления какого-либо из них. Во многом это происходит потому, что людей на планете становится больше. Если посмотреть, как менялось энергопотребление с весьма давних времен, то рост был весьма заметен, он был связан с промышленной революцией. То качество жизни, которым мы сегодня обладаем и пользуемся в очень большой мере, связано с энергией. Примерно до промышленной революции люди пользовались мышечной силой животных, лошадей, ветром, водой и дровами. Все это использовалось для простых нужд, таких как отопление, освещение и простые перемещения. В тот момент, когда человечество изобрело паровую машину, а потом и все остальные машины паровозы и пароходы, потребление энергии резко пошло вверх. Когда люди, которые сегодня живут относительно бедно, начнут обзаводиться бытовыми машинами, телевизорами и компьютерами, они столкнутся с изменением общего уровня потребления энергии, что определит будущее и энергии, и планеты в целом.

Фото: Science Bar Hopping

Рост был очень линейным, и энергетический баланс 50 лет назад и сейчас выглядит очень похоже. Но что изменилось? Нефть заместилась газом в очень большой мере. Газ как товар стал появляться примерно в 70-е годы. До этого электрогенерация была либо на сжигании мазута и нефти, либо угля. После 70-х годов значительным топливом для электрогенерации стал газ. Разумеется, появление атомной энергии, которой тогда тоже не было, изменило этот баланс.

В прогнозах футурологов об энергетике будущего раньше говорилось, что через 50 лет атомная энергия займет 40%, а еще 40% — термоядерная энергия. Тогда людям казалось, что термоядерная энергия совсем на пороге. Если открыть журнал «Техника молодежи» тех пор, то будет примерно так. Тогда еще никто не знал о Чернобыле и Фукусиме. Реальность была несколько другой. Потребление нефти шло практически вровень с экономическим ростом. Затем произошел энергетический кризис в 70-х, когда нефть внезапно подорожала примерно вчетверо. Это привело к снижению спроса, но не мгновенному. Экономике и миру понадобилось около десятка лет на то, чтобы изменить свою структуру поведения. Затем потребление нефти вернулось к прежним значениям.

Нефтяная монополия в транспорте

Нефть является транспортным топливом и держит практическую монополию в транспортном сегменте. Объем перевозок людей или грузов связан со скоростью экономического роста. Скорость экономического роста — это туризм, товарообмен, торговля и транспорт. Нефть в этом качестве практически незаменима, но, что интересно, на легковые автомобили приходится около 40%, а на грузовики и прочее — остальное. Почему нефть держит такую монополию на источник энергии для транспорта? У нефти есть два уникальных свойства — очень высокая энергетическая плотность, это то, сколько джоулей помещается в 1 кг или 1 л. Есть такая вещь, как плутоний, которая на несколько порядков превосходит нефть с точки зрения энергетической плотности, но из плутония самого по себе эту энергию либо не извлечешь, либо она будет извлекаться очень быстро и в очень больших количествах — это называется атомный взрыв. Чтобы извлекать энергию контролируемым образом, вокруг небольшого количества урана, из которого это делать удобнее, нужно построить очень большую и объемную атомную станцию. А для того, чтобы извлечь энергию безопасно из литра бензина или литра дизельного топлива, ничего такого не нужно. Можно просто пустить его по трубочке из бака в двигатель, и все будет работать. Нефть — очень безопасное, удобное и энергоемкое вещество. Как раз то, что вам нужно на транспорте, где необходимо иметь возможность быстро переместить энергию из какой-то емкости во временное хранилище в баке автомобиля, и так же — из бака к двигателю. Поэтому нефть и оказалась столь удобна, удобнее угля, который надо размалывать и лопатой подбрасывать в котел, удобнее газа, для которого нужен очень большой баллон с давлением, удобнее аккумулятора, потому что он — тяжелый и дорогой.

Фото: Science Bar Hopping

Когда мы думаем об источниках энергии, полезно иметь в виду несколько ключевых параметров. Доступность — насколько тот или иной источник энергии является дорогим или дешевым. Уголь, например, очень дешевое топливо. Второй момент — содержание энергии и плотность. К примеру, дров много, но их энергетическая ценность мала. Насколько удобно энергию извлекать из того или иного носителя и разные побочные эффекты, которые он может привносить.

До того, как мир завоевала нефть, все пользовались возобновляемыми источниками энергии. Мир производил большое количество сена, овса и так далее. Скармливали это лошадям, а те осуществляли перевозки по улицам городов. Отношение мира к той же нефти очень сильно меняется. Если посмотреть на заголовки и обложки различных изданий, можно сделать вывод, что мир очень озабочен тем, что нефть может кончиться. И в самом деле, мы открываем месторождение нефти и начинаем его разрабатывать, оно быстро идет на спад, нужно искать какое-то следующее. Эта отрасль довольно старая, ей 150 лет, и самые крупные месторождения в не самой тяжелой географии открыты и во многом уже извлечены.

После 2014 года все стало звучать наоборот: спрос пойдет на спад. Откуда же взялось такое количество запасов? Один уважаемый человек, мистер Хабберт, занимался тем, что прогнозировал: нефть закончится. И под его моделью были обоснования, которые звучали весьма правдоподобно, но его подвело то же, что подвело сэра Мальтуса за 150 лет до того. Помните, был такой мистер Мальтус, который обещал, что мир помрет с голоду, потому что население растет экспоненциально, а производство в лучшем случае линейно. Они оба не учли того, что технологии тоже развиваются, и мы можем кратно увеличивать скорость выращивания продовольствия и извлекать ту нефть, которая раньше считалась неизвлекаемой и не входила в коммерческие запасы. Поэтому его теория оказалась неверна.

У нефти появились конкуренты — водород, газ, солнце, ветер и другие. Это связано с определенными экономическими, эргономическими, экологическими и политическими соображениями. С инженерной точки зрения нефть еще долго будет самым оптимальным топливом, если не принимать во внимание разные другие соображения, которые могут быть важными для той или иной страны, для планеты в целом.

Электромобили и энергетическая революция

Ключевая вещь, о которой все говорят — переход на электротранспорт. Аргументируют это борьбой с изменением климата и глобальным потеплением. Разные страны делают разнообразные заявления на этот счет. Для многих людей «энергетическая революция» равна электрификации транспорта, они предполагают, что транспорт будет ездить на возобновляемой энергетике. Действительно, в мире вводится очень много мощностей возобновляемой энергетики — солнечных панелей, ветряков и другого. Есть, правда, один определенный нюанс, когда вы читаете, что введено столько-то гигаватт мощности электроэнергии. Нужно понимать, что речь идет о пиковой мощности, которую способна дать солнечная панель в безоблачный июньский полдень или ветряк во время крепкого свежего ветра. Но солнце светит не круглые сутки, а июнь — не весь год, и ветер тоже дует не всегда, поэтому реальная мощность этих установок должна браться со значительным коэффициентом, к примеру, 0,15-0,2.

Продажи электромобилей активно растут в таких странах, как Норвегия, и их уже половина от общего числа. Наверное, можно предположить, что эра нефти заканчивается совсем, и ей осталось 5–10 лет. Но выясняется, что даже наиболее оптимистичные автоконцерны живут в стагнирующем рынке, и для них электромобили — это большое спасение. Новый продукт заново поднимает спрос, и концерны прогнозируют, что к 2030 году рост электромобилей в их обойме будет примерно 30%. Интересно провести такое вычисление — если прикинуть, сколько мир сейчас потребляет нефти и сколько электромобилей должно выпускаться, чтобы уменьшить количество этого потребления, тогда какое количество фабрик по производству батарей нужно построить и сколько кобальта и лития необходимо добыть, чтобы обеспечить количество этих батарей.

Фото: Science Bar Hopping

Батареи нужны для двух вещей — для электромобилей и систем хранения электричества. Выясняется, что мы сталкиваемся сразу с несколькими проблемами. Скорость строительства заводов по производству батарей, однако эта проблема возможно решаема. Вторая же проблема — минералы. Если вы думали, что нефть — это очень политизированное минеральной сырье, то вы ошибались. Посмотрите на то, как в мире сосредоточены залежи лития и кобальта. Кобальт необходим для производства электромобилей, так как без кобальта хорошей батареи не сделаешь. Мы сейчас не располагаем тем количеством минералов, которые были бы нужны для электрификации транспорта. Рудники закладываются очень долго, а в таких странах, как Конго, новые рудники закладываются еще дольше. Ныне известных запасов минералов, необходимых для производства 2 млрд машин, уже не хватит. Это некоторая проблема, с которой миру придется бороться. Опять же, еще нужны минералы для обеспечения мира возобновляемой энергией. Но история не так плоха на самом деле.

Сейчас в мире около миллиарда автомобилей. А когда не очень богатые люди из развивающихся стран начнут пересаживаться с велосипедов и скутеров на машины, к 2030 году их, скорее всего, будет уже 2 млрд. Самым большим эффектом на снижение потребления бензина будет прогресс в двигателях. Очень быстрая электрификация мира, в котором будет 200 млн электромобилей к 2030 году, даст достаточно плавное снижение спроса на бензин. Дело в том, что стандартный автомобиль живет в парке около 15 лет. Новые произведенные автомобили идут отчасти на увеличение парка, отчасти на замену старых автомобилей. Энергетика и транспорт — очень капиталоемкие отрасли, в которых прогресс в силу высокой капиталоемкости не очень быстрый. Телефоны и фотоаппараты мы можем менять раз в год. Наша склонность, готовность и относительная дешевизна телефонов привела к крайне быстрому прогрессу в этих областях. Мы готовы покупать телефоны каждый год, если нам будут каждый год приносить что-нибудь новенькое. С дорогим автомобилем так уже не получается. Второй момент, что готовность брать на себя определенные риски, с теми же телефонами гораздо выше, чем с автомобилями. Создавать инфраструктуру для электромобилей не так-то просто. Бак электромобиля бывает очень разный, у «Теслы» — 85 кВт⋅ч, у моделей попроще — 60 кВт⋅ч. И расход электричества примерно 15–20 кВт⋅ч на 100 км. Чтобы залить электромобиль на дистанцию в 300–400 км, придется ждать примерно 15 минут, а на АЗС автомобиль заправляется всего за минуту.

Ветер и солнце дают энергию, когда хотят, а уголь и нефть — когда нужно

Когда вы читаете новость о том, что себестоимость ветра и солнца сравнялась с газом, есть некоторые нюансы. Это себестоимость с учетом того, что солнце и ветер производят электроэнергию, когда хотят, но при этом всю энергию у них купят по назначенной цене. Уголь и газ обязаны производить энергию, когда им нужно, а стоимость хранения энергии на протяжении хотя бы нескольких дней, чтобы ответить на вот эту вот ситуацию, запретительно высока. Германия практически наполовину обеспечивает себя солнцем и ветром. 25 мая — это выходной, солнечно, ветрено и прохладно, а что происходит 24 января — это пасмурный безветренный день, и снегопады завалили солнечные панели, которые и так-то немного генерировали в январе. Покрытые ледяной коркой панели в итоге перестали генерировать вообще, и Германия получала всего 4% электроэнергии от солнца и ветра, такое длилось примерно на протяжении недели. С аналогичной историей и проблемой сталкивается Калифорния.

Режим работы, когда источники сперва резко сократили, а потом резко подняли свою генерацию, может привести к тому, что электрические сети могут сломаться. И это техническая проблема, которую предстоит решать. Крупная техническая проблема — что делать с хранением энергии и такими огромными суточными колебаниями. Это ключевые факторы, которые мешают быстрому развитию возобновляемой энергетики. И это именно те причины, по которым, когда возобновляемая энергетика занимает 30–40%, ее увеличение резко замедляется. Когда инженеры смогут эту проблему решить, будет легче.

Фото: Science Bar Hopping

В Германии, чтобы выкопать угольный карьер, были снесены несколько городов с 800-летней историей. Этот уголь будут добывать еще примерно 40 лет. При этом Германия заменила возобновляемой энергией газ, но не уголь. Это так называемый бурый уголь, каменным углем Германия больше не пользуется, но карьеры бурого угля (хотя он является сам по себе более грязным видом топлива) активно разрабатываются, чтобы отвечать на эти колебания спроса. Но ключевое, что тут важно, даже не Германия, а Индия и Китай. В 1965 году доля Китая была 4%, и это связано с тем, что китайцев примерно в мире столько же процентов, и есть еще индусы. Очень важно, как будет развиваться энергопотребление этих стран, и пока оно тоже угольное. Если вот этот уголь переключить хотя бы на газ, то проблемы с глобальным потеплением будут гораздо менее важны, чем сейчас. Можем ли мы это себе позволить? Если посмотреть на то, сколько мир тратит на энергию — это была такая очень ровная доля на нашей исторической памяти, то около 5%. С исторической точки зрения — крайне мало. Если прикинуть, насколько энергия для людей действительно ценна. Если припрет, сколько человек готовы платить за энергию и от чего отказываться. Если прикинуть, сколько наш прапрадед тратил на лучину, дрова и корм для лошади, выяснится, что на порядок больше, чем мы сейчас. В принципе, если нас действительно припрет, мы можем платить за энергию гораздо больше. И если мы действительно испугаемся глобального потепления.

Последствия для человечества могут быть настолько страшными, что проверять, будет глобальное потепление или нет, не хочется. Если у людей будет политическая воля снизить свое качество жизни и оказаться беднее ради предотвращения этого катаклизма и апокалипсиса глобального потепления, то в принципе у человечества есть ресурсы на то, чтобы что-то сделать. Ирония состоит в том, что для этого самый эффективный способ снизить угрозу глобального потепления — не норвежцу купить себе Tesla, а норвежцу заплатить за то, чтобы индус свой первый автомобиль купил не бензиновый, а электрический, а это, с политической точки зрения, гораздо более сложная проблема. Поразительно, но технологии возобновляемой энергетики довольно новые. Фотовольтаикой занимались с конца XIX века и биотопливом тоже в конце ХIX века. Ветроэнергетика — мельницами пользовались всегда, а поставить генератор к мельнице — идея тоже старая. Есть еще геотермальная энергетика, которой почти не пользуются, так что в принципе технологиям сто лет. По большому счету, не пользовались ими во многом потому, что нефть и уголь — это очень дешево. Нефть гораздо дешевле, чем вот эта вот вода.

Электромобили конкурировали с ДВС уже более века назад, но тогда были проблемы с батареей. Литий-ионная батарея — это изобретение примерно 90-х годов, а со свинцовыми аккумуляторами автомобили были совсем неконкурентны.

На сколько хватит запасов ископаемых топлива и урана? Энергетический кризис, в общем-то, планете не грозит.

  • Автор: Кристина Любченко
СЛЕДУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗДЕЛА "ВИЭ"