Война в Украине продемонстрировала зависимость людей от энергетической инфраструктуры и бесперебойного снабжения электричеством и топливом. Приготовление пищи, передвижение, тепло, почти все виды работ, покупки в магазинах – буквально для всего необходимо либо электричество, либо горючее. Но всегда ли человек так остро нуждался в топливе для его преобразования в полезную для себя энергию?

Считается, что «приручение» энергии началось с освоением человеком огня 300-400 тыс. лет назад. С тех пор люди используют биомассу для поддержания пламени, чтобы согреться, приготовить пищу и произвести орудия труда. Затем стали использовать силу водных течений, ветра, но по-настоящему количество «прирученной» энергии увеличилось с началом индустриальной революции с использованием угля и нефти.

Так, если в 1800 году в среднем в мире использовалось 0,31 тонны нефтяного эквивалента в год на человека, в 1900-м – 0,66 тонны, то в 2021 году – 1,84. При этом разница в удельном потреблении энергии на одного человека в разных странах может отличаться в сотни раз и зависит от уровня промышленного развития страны и качества жизни населения.

С ростом потребления энергоресурсов росла и зависимость от них. Если биомассу для разведения огня домохозяйства и поселения могли добывать самостоятельно практически во всех уголках Земли, то обеспеченность нефтью и газом сильно различается от страны к стране. Если, например, Канада, Россия, Саудовская Аравия добывают нефти больше, чем им требуется для внутреннего рынка, то у США и Китая, как и большинства стран Европы, наблюдается серьезный дефицит.

А когда нет самообеспеченности, приходится полагаться на других в поставках жизненно важных ресурсов, что может привести к кризисам и манипуляциям. Тогда и появляется беспокойство о том, будут ли доступны ресурсы, когда они так нужны, иначе говоря – об энергетической безопасности.

Эволюция понятия

Исследование Секретариата Европейской энергетической хартии начинает отсчет появления беспокойства об энергетической безопасности более 100 лет назад, со знаменитого высказывания Уинстона Черчилля о том, что безопасность поставок нефти чрезвычайно важна для снабжения армии во время Первой мировой войны. Тогда военные суда были впервые переведены с угля на мазут. Использование нефтепродуктов возросло еще больше во время Второй мировой войны. Энергетическая безопасность была сродни национальной безопасности, а топливо было необходимо для ведения боевых действий.

В послевоенный период, в 1950-1960-е годы мировой спрос на энергию вырос более чем в два раза за счет ускоренного экономического роста стран Северной Америки, Западной Европы, Северо-Восточной Азии и Советского Союза. Становление и восстановление промышленности, автомобилизация и электрификация увеличили спрос на энергию во всех секторах экономики. В это же время более чем в четыре раза увеличилась международная торговля энергоносителями, в основном нефтью. Под энергетической безопасностью понималось, в первую очередь, физическое наличие энергоресурса – как правило, нефти.

Международная система поставок нефти контролировалась крупными западными нефтяными компаниями, и вопрос энергетической безопасности на повестке дня не стоял. Но чем больше компании поставляли относительно дешевую нефть, тем больше страны, в которых велась добыча нефти, становились недовольны распределением богатства от экспорта ценного энергоресурса. Большинство населения в этих странах не имело доступа к современным источникам энергии, в первую очередь к электричеству.

Credit: yearbook.enerdata.net, encyclopedie-energie.org

В результате в 1960 году была сформирована Организация стран – экспортеров нефти (ОПЕК), куда вначале вошли пять стран (Венесуэла, Иран, Ирак, Кувейт и Саудовская Аравия), а впоследствии ОПЕК расширилась до 13 стран. Страны ОПЕК постепенно национализировали добычу и экспорт нефти и стали существенно влиять на мировой рынок черного золота.

В 1973 году они спровоцировали нефтяной кризис в США и странах Западной Европы, введя эмбарго на нефтяные поставки в страны, поддержавшие Израиль в войне Судного дня, на пять месяцев. Это вызвало небывалое беспокойство на мировом рынке энергоносителей и повысило цены на нефть в четыре раза. В 1979 году в результате революции в Иране и последующего резкого падения там добычи нефти цена на мировом рынке увеличилась еще в два раза.

Два близких по времени кризиса поставок нефти заставили западные страны всерьез задуматься об энергетической безопасности и мерах по ее обеспечению. Тогда под энергетической безопасностью понимались стабильные поставки нефти по приемлемой цене. Страны-импортеры начали применять различные меры по обеспечению энергетической безопасности: повышение энергоэффективности экономики, диверсификация поставок и источников топлива, накопление запасов и инвестиции в энергетику внутри страны и за рубежом.

В 1980-х годах принятые меры по обеспечению энергетической безопасности в развитых странах стали приносить свои плоды. Нефть была значительно заменена атомной энергетикой и природным газом, особенно для производства электроэнергии. Таким образом, расширилось предложение энергоресурсов, а спрос на нефть снизился, в том числе из-за высоких цен. Мировой импорт нефти сократился на 25%. Но тренд был коротким, в начале 2000-х цены на нефть снова вырастут, и энергетическая безопасность, связанная с вопросом цены, опять выйдет на первый план.

При этом в развивающихся странах все еще остро стояли проблемы с энергетической безопасностью в значении физического доступа к современным энергоресурсам. Например, в 1983 году в сельских районах Индии только 15% населения пользовались электричеством. На сегодняшний день, по данным ООН, 840 млн человек, преимущественно в странах Африки к югу от Сахары, живут без доступа к электричеству.

В следующем десятилетии на международном политическом уровне была признана угроза глобального изменения климата вследствие антропогенных выбросов парниковых газов. В 1988 году Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) была основана Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК). В 1997 году был принят Киотский протокол, первый международный договор, устанавливающий обязательства промышленно развитых стран по сокращению выбросов парниковых газов. Началась дискуссия о том, чтобы добавить требование климатической нейтральности источников энергии к понятию энергетической безопасности.

На сегодняшний день это отражено в Цели устойчивого развития номер 7 «Недорогая и чистая энергия»: Обеспечение всеобщего доступа к недорогим, надежным, устойчивым и современным источникам энергии для всех.

Международное энергетическое агентство (МЭА), созданное странами – членами Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) в 1974 году в ответ на нефтяной кризис, определяет энергетическую безопасность как бесперебойную доступность источников энергии по доступной цене. При этом разделяет долгосрочный и краткосрочный аспекты энергетической безопасности.

Долгосрочный аспект связан со своевременными инвестициями в энергосистему, отражающими уровень экономического развития и необходимость защиты окружающей среды. Краткосрочный аспект сфокусирован на способности энергетической системы оперативно реагировать на внезапные изменения баланса спроса и предложения источников энергии.

Примечание: под энергией подразумеваются первичные энергетические ресурсы перед их переработкой в источники энергии для конечных пользователей, например в электричество или бензин Credit: Our World in Data based on BP & Shift Data Portal

Технологическая устойчивость энергетической системы – это еще одно дополнение к понятию энергетической безопасности, появившееся благодаря повсеместной электрификации и усложнению способов передачи энергии. Сбои в работе энергетических систем могут привести к серьезным последствиям, тем самым ограничивая экономическое и социальное развитие. Поэтому современные энергетические системы должны быть в состоянии противостоять потрясениям различной природы, включая стихийные бедствия, геополитические конфликты и кибератаки.

Ответные меры

Поскольку энергетические ситуации различаются в разных странах или даже в разных регионах внутри стран, политика и инструменты управления рисками широко варьируются. Среди распространенных мер: диверсификация поставок и источников, накопление запасов, повышение энергоэффективности, контроль ценообразования.

Диверсификация

Диверсификация может рассматриваться в трех видах: диверсификация источников энергии (не полагаться только на газ или солнце в получении электроэнергии, но развивать и другие, придя к оптимальному энергетическому миксу), диверсификация поставщиков (для стран-импортеров) или потребителей (для стран-экспортеров) и диверсификация маршрутов поставок.

Традиционно развитие альтернативной энергетики почти всегда было направлено на снижение зависимости от нефти. Сначала оно было нацелено на развитие атомной энергетики и природного газа, сейчас – на стимулирование использования возобновляемых источников энергии: энергии ветра, солнца, воды, недр Земли. Но такие меры порождают свои трудности. Например, необходимость модернизации электроэнергетической системы для интеграции нестабильной генерации из возобновляемых источников.

В то время как страны-импортеры диверсифицируют поставщиков энергоресурсов для стабильности поставок, страны-экспортеры стараются диверсифицировать покупателей, чтобы повысить стабильность и предсказуемость экспортной выручки.

Китай, например, развивал новые проекты трубопроводов для импорта нефти в Восточной Сибири и Мьянме, стремясь уменьшить свою зависимость от ближневосточной нефти и транспортировки через Малаккский пролив.

Усилия России по развитию нефте- и газопроводов в Восточной Сибири были направлены на уменьшение ее зависимости от европейского рынка. После вторжения в Украину и наложения санкций на поставки российских газа и нефти в Европу России удалось увеличить экспорт нефти и газа в страны Азии, хоть и по существенно более низким ценам. Аналогичные шаги предпринимают Казахстан, Туркменистан и Узбекистан, когда заключают контракты на поставку нефти и/или газа с Китаем и, возможно, с Индией, чтобы не полагаться только на Россию как транзитный канал для экспорта энергоресурсов.

Расширение предложения

Другая мера – расширение предложения, что на практике означает добычу собственных энергоресурсов или инвестиции в зарубежные проекты. Например, после энергетического кризиса 1970-х годов власти США начали вкладывать значительные ресурсы в изучение потенциала добычи сланцевого газа и стали предоставлять налоговые льготы коммерческим компаниям на разработку месторождений. В результате в 2010 году, когда удалось существенно снизить себестоимость добычи, производство сланцевого газа резко возросло, что привело к снижению его цены.

А в конце 2022 года в целях преодоления энергетического кризиса в Европе, вызванного российским вторжением в Украину, в ЕС договорились о сокращении сроков выдачи разрешений на строительство объектов солнечной энергетики, установку тепловых насосов и обновление существующих объектов ВИЭ. Это было сделано для того, чтобы ускорить выход на рынок новых мощностей из возобновляемых источников и заместить дорогой газ и неэкологичный уголь.

Физическая безопасность

Сейчас во многих странах мира энергетическую инфраструктуру, а также инфраструктуру для добычи, хранения и переработки нефти определяют как критическую, которая требует приоритетных мер по обеспечению физической безопасности для гарантии ее бесперебойной работы.

Например, ЕС в 2008 году принял директиву об идентификации и обозначении критической инфраструктуры в Европе и оценке необходимости улучшения их защиты. Основным стимулом для создания этого документа было желание стран лучше подготовиться к возможным террористическим атакам.

Согласно директиве, к критической инфраструктуре относятся объекты электроэнергетики, нефтепереработки, транспортировки и хранения, газовая инфраструктура, а также транспортная инфраструктура.

Все страны должны оценить риски повреждений объектов критической инфраструктуры, находящихся на их территории, и подготовить план действий на случай возникновения опасных ситуаций.

Credit: U.S. Energy Information Administration

Энергетические субсидии

Энергетические субсидии – это помощь государства для того, чтобы повысить доступность электричества и топлива для конечных потребителей или чтобы сделать производство энергии экономически целесообразным. По данным Международного валютного фонда (МВФ), в 2020 году размер субсидий на ископаемое топливо составлял 5,9 трлн долларов США. Нефтепродукты (сжиженный нефтяной газ, бензин, дизельное топливо, керосин), электричество и природный газ являются основными видами энергоресурсов для потребительских субсидий, особенно в богатых энергоресурсами странах-экспортерах.

МВФ выступает против энергетических субсидий, поскольку считается, что они создают рыночные искажения, снижают стимулы к энергоэффективности, инвестициям в экологически чистые источники энергии и влекут за собой налоговые и социальные издержки. МЭА полагает, что субсидии угрожают энергетической безопасности за счет увеличения импорта из-за расточительного потребления.

На саммите G20 в Питтсбурге в 2009 году мировые лидеры обязались в среднесрочной перспективе сократить и рационализировать неэффективные субсидии на ископаемое топливо, одновременно оказывая адресную поддержку беднейшим слоям населения. Но сделать это оказалось сложнее, чем согласиться с необходимостью перемен. По данным МЭА, субсидии потребителям на ископаемое топливо за последние 10 лет колебались на уровне 400-700 млрд долларов в год, не считая резкого снижения объема субсидий во время пандемии COVID-19, когда сумма субсидий в 2020 году упала до 217 млрд долларов. Но в следующем году показатель снова увеличился более чем в два раза.

В 2021 году на очередной 26-й Климатической конференции в Глазго страны опять согласились с необходимостью поэтапного отказа от субсидий на ископаемое топливо. Но российское вторжение в Украину и последующий энергетический кризис, сопровождавшийся повышением цен на нефть и нефтепродукты, не позволили приблизиться к целям Климатического пакта – в 2022 году объем субсидий для потребителей ископаемого топлива снова резко вырос и перешагнул отметку в 1 трлн долларов.

Накопление запасов

Стратегия накопления запасов нефти десятилетиями применялась во многих странах ОЭСР. С 1974 года в соответствии с Соглашением о Международной энергетической программе (МЭП) каждая страна – член МЭА обязана хранить запасы нефти, эквивалентные как минимум 90 дням чистого импорта нефти, и быть готовой коллективно реагировать на серьезные перебои в поставках, влияю­щие на мировой рынок нефти.

Хранение запасов может осуществляться в разных формах – государственный резерв, частные резервы, нефть в сыром виде или нефтепродукты, передача услуги по хранению другим странам в соответствии с двусторонними договорами. В случае серьезных перебоев с поставками нефти члены МЭА могут принять решение о выпуске этих запасов на рынок в рамках коллективных действий.

И если сделать запас жидкого топлива без потери объема и горючих свойств относительно легко, то сохранить электроэнергию гораздо сложнее. Но тоже возможно. Традиционный способ сохранять энергию и выдавать ее в пиковые часы, известный с конца XIX века, – гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС), которая берет энергию из сети для закачивания воды в верхний резервуар, когда потребление низкое, и сбрасывает воду, генерируя электроэнергию в пиковые часы потребления. Этот способ имеет ряд недостатков, в том числе экологических. ГАЭС представляет собой достаточно громоздкое плотинное гидротехническое сооружение и, нарушая естественный ход реки, негативно влияет на локальную экосистему.

На сегодняшний день наиболее перспективным способом сохранения электроэнергии для балансировки энергосистемы, особенно необходимой при использовании большого количества генерации на ВИЭ, являются системы аккумуляторных батарей. По данным МЭА, объем инвестиций в производство и установку сетевых батарей для сохранения и балансировки энергии в 2021 году составил порядка 10 млрд долларов США, что на 81% выше, чем в 2020 году. Ожидается, что темпы роста сохранятся и в следующие годы.

Помимо установки стационарных батарей прорабатываются варианты использования батарей в электромобилях с той же целью. Когда электромобиль не используется и подключен к сети, он может как забирать электроэнергию, заряжая свой аккумулятор, так и отдавать ее обратно в сеть при необходимости. При большом количестве электромобилей они могут быть неплохим балансирующим элементом сети.

Еще одним потенциальным способом сохранения энергии является производство водорода путем электролиза воды с использованием электричества, полученного из ВИЭ. Допустим, если ветрогенерация вырабатывает ночью электроэнергии больше, чем требуется потребителям, то ее можно пустить на производство водорода, который в свою очередь можно будет хранить и использовать впоследствии для других энергетических нужд. Но у этого способа есть свои ограничения – его использование будет иметь смысл только тогда, когда энергосистема полностью основана на ВИЭ и есть излишки. В противном случае гораздо эффективнее использовать электричество, выработанное из ВИЭ напрямую, и замещать им традиционную генерацию.

Credit: Our World in Data based on Vaclav Smil (2017) and BP Statistical Review of World Energy

Контроль спроса

Повысить энергетическую безопасность можно и уменьшив зависимость, т. е. снизив потребление энергоресурсов за счет энергоэффективности. Цели по повышению энергоэффективности производств и потребителей, в первую очередь административных и жилых домов, ставят перед собой многие страны. Например, текущая цель ЕС – снижение потребления энергии к 2030 году на 32,5% по сравнению с расчетными прогнозами потребления энергии в случае, когда меры по энергоэффективности не принимаются.

Другой способ лучше контролировать объем спроса – заключать прерываемые контракты на поставки энергоресурсов, позволяющие останавливать поставки в согласованные сроки в те периоды, когда потребление сильно снижается. Это дает возможность избежать ситуации, когда энергоресурсы поставляются, но не используются. Такие контракты на поставки природного газа распространены в Северной Америке и Западной Европе.

Несмотря на то, что способов повышения энергетической безопасности довольно много, проблема взаимозависимости стран от стабильных поставок энергоресурсов и распространения современных энергетических технологий до сих пор не решена. В то же время технологии и экономические инструменты для ее решения есть, не хватает только политической воли.

По прогнозам МЭА, при условии сохранения текущей политики в области использования энергии мировое потребление энергоресурсов к 2050 году вырастет на 24% относительно 2021 года. Если все страны будут придерживаться заявленных целей и обещаний, то мировое потребление энергоресурсов может снизиться на 1,4% за тот же период.

При этом научное сообщество активно изучает технологическую возможность перевести всю мировую энергосистему на возобновляемые источники энергии, таким образом решив три проблемы энергетической безопасности: обеспечить физическое наличие энергоресурса во всех странах, его ценовую доступность и экологическую устойчивость.

Коллектив исследователей из разных университетов мира опубликовал в середине прошлого года в издании IEEE Access (США) обзор научных исследований о возможности и экономической целесообразности перевода энергосистемы мира, отдельных стран и регионов на ВИЭ.

Ключевыми элементами новой энергетической системы будут солнечная и ветровая энергетика, хранение энергии в различных видах, увеличение интеграции конечных пользователей энергии и электрификация всех секторов энергетики и промышленности, включая экологически чистое синтетическое топливо, а также технологию улавливания и хранения углекислого газа для стабилизации климата.

Новая энергетическая система позволит решить проблемы энергетической безопасности почти полностью, кроме ресурсной зависимости для производства оборудования для ВИЭ и обеспечения физической и цифровой безопасности объектов энергетики от внешних угроз: войн, террористических нападений, природных катастроф. Для решения последней проблемы технологических решений недостаточно – необходимы общественные преобразования, гарантии соблюдения прав человека и добрососедские отношения между странами.

Статья подготовлена специально для 86 номера журнала «Экология и Право»