В. Арутюнов - Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики

Экономика всегда стремится в первую очередь использовать энергетические ресурсы с наиболее высоким EROEI, поскольку они дают больше всего энергии при наименьших усилиях. Но по мере исчерпания высококачественных невозобновляемых ресурсов в дальнейшем приходится переходить на ресурсы со всё меньшим значением EROEI. Например, когда впервые была начата промышленная добыча нефти, то в среднем энергии, содержащейся в одном барреле нефти, было достаточно, чтобы найти, извлечь и переработать 100 баррелей нефти. За прошедшее столетие это соотношение постепенно снизилось до 20–30 получаемых баррелей при добыче традиционной нефти и до 3–5 получаемых баррелей на один затраченный при добыче тяжелой нефти (рис. 58). То есть при добыче тяжелой нефти уже примерно 20–30 % содержащейся в ней энергии идет на обеспечение самого процесса добычи и ее первичной подготовки.

Рис. 58. Средние значения EROEI для различных видов топлива

В 2006 году EROEI ветровой энергетики в Северной Америке и Европе составлял примерно 20, что способствовало быстрому росту ее использования. Совершенно иная картина наблюдается при получении биотоплив. Даже при производстве этанола из сахарного тростника, являющегося наиболее эффективным сырьем для производства биотоплива, EROEI не превышает 5. В остальных случаях он близок к единице (табл. XI). То есть фактически производство биотоплива даже нельзя рассматривать как получение энергии – это лишь ее перераспределение из одного вида в другой.

Таблица XI. Значения EROEI для различных источников биотоплива (de Castro et al., 2013)

Постоянное увеличение затрат энергии на добычу и переработку традиционных энергоресурсов приводит к постоянному и достаточно быстрому снижению EROEI в мировой энергетике (рис. 59).

Рис. 59. Тенденции изменения EROEI для мировой добычи нефти и газа

Разумеется, при сопоставлении различных источников энергии помимо EROEI необходимо учитывать очень многие параметры: надежность, доступность, удобство использования, энергонасыщенность и другие. Например, нефть энергонасыщенна и легко транспортируема, а энергия ветра непостоянна и производится локально. Но в любом случае при понижении коэффициента EROEI основных источников энергии экономике становится труднее получать энергию, а ее ценность относительно других ресурсов и товаров повышается. Таким образом, показатель EROEI является крайне, если не наиболее важным при сравнении энергетических альтернатив. Рис. 60, демонстрирующий EROEI различных источников энергии, а также его изменение со временем, наглядно показывает, почему непрерывно растет себестоимость энергоресурсов и поставляемой энергии, почему основой мировой энергетики являются ископаемые топлива, а не солнечная энергетика, имеющая EROEI лишь немного выше единицы, почему биотоплива – биоэтанол и биодизель, имеющие в большинстве стран EROEI всего 1,2–1,5 (табл. XI), никогда не смогут стать первичным источником энергии для мирового автотранспорта.

Поскольку на получение самой энергии требуются значительные производственные усилия и энергетические затраты, при снижении EROEI получение одного и того же количества чистой энергии занимает всё большую долю экономики. Поэтому непрерывное снижение EROEI из-за истощения наиболее эффективных невоспроизводимых ресурсов представляет собой одну из серьезнейших экономических проблем. По оценкам, пороговое значение EROEI, при котором человечество еще может продолжать свое развитие, находится в районе 3, что однозначно исключает биотопливо, да и солнечную энергетику (рис. 60), из числа перспективных источников энергии.

Рис. 60. Значения EROEI (на примере США) для различных источников энергии и его изменение по мере истощения наиболее эффективных ресурсов

Другим важнейшим параметром, напрямую влияющим на решение о строительстве того или иного энергетического объекта, является стоимость производимой энергии, которая, в свою очередь, помимо стоимости сырья зависит от стоимости применяемого энергетического оборудования и сроков его эксплуатации. Как и при расчете EROEI, при расчете себестоимости получаемой энергии необходимо учитывать все затраты на приобретение энергетического сырья, строительство всех необходимых объектов для получения из него энергии и ее транспортировки потребителю, эксплуатационные расходы в течение всего срока эксплуатации оборудования, расходы на его демонтаж и утилизацию после завершения эксплуатации. То есть все затраты на получение энергии в течение всего жизненного цикла данного энергетического оборудования.

При производстве электроэнергии для сравнения экономической эффективности различных источников в качестве такой меры принимают нормализованную стоимость получаемой электроэнергии ( levelized cost of electricity– LCOE), которая определяется как стоимость капитальных и операционных расходов на получение электроэнергии в течение всего жизненного цикла оборудования, деленная на полный объем энергии, полученный за этот период. Фактически величина LCOEможет рассматриваться как ценовая граница безубыточности поставки данного вида энергии.

Именно эта величина определяет экономическую эффективность использования различных источников энергии. И различия в этой величине пока далеко не в пользу альтернативных источников энергии (рис. 61), что и определяет в конечном итоге их пока невысокую привлекательность для потребителя и невысокий реальный масштаб использования, который в значительной степени поддерживается государственными субсидиями.

Пока практически все альтернативные источники энергии с точки зрения экономики заметно проигрывают традиционным источникам, что является важным, но не единственным фактором, определяющим их невысокий вклад в энергетику. Поэтому имеет смысл более подробно рассмотреть проблемы, сдерживающие использование важнейших альтернативных источников энергии и их дальнейшие перспективы.

Рис. 61. Нормализованная стоимость производства электроэнергии на основе различных источников, в евро/кВтч