Энергоэффективность и инновационное развитие глобальной энергетики

Размещено на http://www.allbest.ru

1

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ГЛОБАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Плакиткин Ю.А.

д.э.н., академик РАЕН, профессор,

заместитель директора ИНЭИ РАН

В последнее двадцатилетие наблюдается устойчивый рост мирового энергопотребления. В целом за этот период мировое потребление энергии увеличивалось со скоростью примерно 2,4 % в год. При этом потребление газа росло темпами 2,5 % в год, нефти - 0,8 %, угля - 2,1 %. Такое увеличение мирового энергопотребления поддерживало рост ВВП мира, который за этот период составил примерно 3,5 % в год.

В связи с вышесказанным возникает вопрос: «Такой рост энергопотребления будет продолжаться и дальше, или какие-то причины приведут к слому этой тенденции в предстоящем долговременном периоде?» Для ответа на этот вопрос нами была изучена динамика энергоемкости ВВП мира за последние 20 лет и установлена ступенчатая кривая, представленная на рисунке 1.

мировой энергопотребление энергоемкость валовый

Рис. 1. Динамика энергоемкости ВВП мира (т.у.т./тыс. долл.)

Полученные результаты свидетельствуют о наличии в изменении энергоемкости ВВП мира своеобразных циклов (скачков). Отметим, что снижение энергоемкости означает повышение энергоэффективности. В этой связи результаты расчетов показывают, что снижение энергоемкости ВВП и, соответственно, повышение энергоэффективности происходит скачками, равными примерно 15 % от достигнутого уровня. Обращает на себя внимание ситуация текущего периода времени. Так, в 2009 г., а это год глобального финансового кризиса, мировая экономика начала свой переход на последующую ступень - еще более низкую ступень энергоемкости. Это означает, что в настоящее время мировая экономика вошла в стадию повышения энергоэффективности. Отметим, что вклад двух факторов роста ВВП мира, соответственно, объемов потребления энергии и энергоемкости ВВП на протяжении 20-летнего периода менялся циклично. Так, если предшествующий (до 2009 г.) период характеризовался высоким вкладом объемов потребляемой энергии (примерно 8 % прироста на 10 % прироста ВВП) в прирост ВВП и низким вкладом энергоемкости (всего 2 %), то в последующем периоде (и эта тенденция реализуется в настоящее время) происходит переполюсовка этих вкладов.

Настоящий период времени характеризуется ростом доминирования фактора снижения энергоемкости в росте ВВП мира. Итак, посткризисное развитие экономики связано с фазой снижения энергоемкости ВВП и, соответственно, с ростом энергоэффективности.

Какие же технологии и, главным образом, когда будут поддерживать переход к новой энергоэффективной ступени? Но прежде, чем дать характеристику прогнозного портфеля возможных технологий, зададимся вопросом: «А умеем ли мы прогнозировать в условиях интенсификации мирового инновационного процесса, предусматривающего в перспективном периоде существенное уменьшение длительности технологических циклов»? (рис. 2).

Рис. 2. Прогнозирование в условиях цикличности технологического развития.

Действительно, в прошедшем периоде длительность технологического цикла составляла, примерно, 20-25 года. В будущем же периоде она будет соответствовать, вероятно, величине 7-10 лет. Отметим, что если взять прогнозный горизонт в 30 лет, то в прошедшем периоде прогнозный вектор имел возможность «вписаться» в технологический цикл. Однако, при таком же прогнозном горизонте (30 лет), но в будущем периоде, прогнозный вектор уже не только не будет «вписываться» в технологический цикл. Он будет пересекать сразу два или три цикла. Это означает, что результаты прогноза, выполненного без учета цикличности, могут оказаться ложными. Фактически, вместо прогноза можно получить «антипрогноз». Такие прогнозы следует трактовать, как недостоверные. Представляется, что в период развития инновационного процесса в мировой экономике достоверные прогнозы можно получать на отрезке времени, не превышающем 5-10 лет. При прогнозном горизонте в 20-30 или 40 лет невозможно получение достоверного результата без учета цикличности мирового инновационного развития. В этой связи мы обратились к учению академика В.И. Вернадского о множестве времени, который считал, что помимо физического времени существуют социальное, биологическое время и т.д. Мы пришли к пониманию о наличии технологического времени. Оно отличается от физического времени наличием плотности, определяемой жизненным циклом соответствующего технологического процесса (рис. 3).

Рис. 3. Плотность технологического времени (жизненный цикл процесса = 30 лет)

То обстоятельство, что время имеет плотность, мы постоянно ощущаем в нашей повседневной жизни. Иногда, нам кажется, что время «бежит слишком быстро», иногда наоборот - «тянется» слишком медленно. Наличие плотности времени может привести к прогнозным искажениям (рис. 4).

а)

б)

Рис. 4. а) Зеркало объектов («W»), прогнозируемых в реальном и физическом времени; б) Искажения при прогнозировании.

Так, объект в физическом времени выглядит как «W», а в технологическом как растянутая «W». Прогнозируя в физическом времени, мы думаем, что объект будет двигаться по линейной траектории, а на самом деле в технологическом времени эта траектория может быть криволинейной.

В процессе исследования долговременных тенденций развития отраслей ТЭК был использован фрактальный анализ плотности технологического времени.

Были выделены периодически повторяющиеся фракталы технологического времени по угольной, газовой и нефтяной промышленности. В качестве примера на рис. 5 представлены результаты прогноза фракталов технологического времени по мировой угольной промышленности.

Рис. 5. Прогноз фракталов технологического времени угольной промышленности.

На основе использования технологического времени проведено моделирование интенсивности научно-технического развития по направлениям блока «Производство энергии» глобальной энергетики (рис. 6).

Рис. 6. Результаты моделирования интенсивности научно-технического развития по укрупненным технологическим направлениям блока «Производство энергии».

Полученные результаты свидетельствуют о том, что пик научно-технического развития ядерной энергетики пройден примерно в 1995 году. В целом традиционная энергетика, основанная на применении угля, нефти и газа, достигла пика интенсивности научно-технического развития примерно в 2002-2005 гг. Пик научно-технического развития альтернативной энергетики будет реализован примерно в 2025-2030 гг. В процессе исследования были разработаны модели интенсивности научно-технического развития по более чем 20 направлениям технологического развития глобальной энергетики, в том числе по 16-ти направлениям альтернативной энергетики. Научно-техническое развитие является этапом, претворяющим технологическое развитие. В процессе исследования, на основе результатов научно-технического развития по направлениям глобальной энергетики, были сформированы соответствующие модели технологического развития.

Фактически переход научно-технического в технологическое развитие происходил по схеме, очень близкой к так называемой «гарвардской кривой», в которой соответствующие стадии НИОКР переходят в стадии технологического развития, включая стадию зрелого технологического развития, в которой предусматривается интенсивное промышленное освоение соответствующих технологий (рис. 7).

Рис. 7. Взаимодействие стадий научно-технического и технологического развития глобальной энергетики по блоку «Производство энергии».

Вышеприведенное моделирование позволило выделить стадии технологического развития по всем анализируемым направлениям технологического развития глобальной энергетики. На рис. 8, в качестве иллюстрации результатов расчета, приведены стадии технологического развития по направлению «Добыча топливно-энергетических ресурсов» и «Геотермальная энергия».

Рис. 8. а) Прогноз стадий технологического развития направления «Добыча топливно-энергетических ресурсов»; б) Прогноз стадий технологического развития направления «Геотермальная энергия».

Представленные результаты свидетельствуют о том, что направление «Добыча топливно-энергетических ресурсов» в настоящее время находится на стадии зрелых технологий, т.е. интенсивного промышленного освоения. Направление же «Геотермальная энергия» перейдет к стадии зрелых технологий, т.е. периоду интенсивного промышленного освоения только к 2022-2025 гг. Выявленные стадии промышленного освоения технологий глобальной энергетики позволили разработать маршрутную карту инновационно-технологического развития глобальной энергетики по блоку «Производство энергии» (рис. 9).

Рис. 9. Маршрутная карта инновационно-технологического развития глобальной энергетики по блоку «Производство энергии».

Результаты построения маршрутной карты свидетельствуют о том, что стадия промышленного освоения новых технологий в области добычи топливно-энергетических ресурсов, начавшаяся в 2011 году, продлится примерно до 2025 года. Учитывая начало этой стадии, можно отметить, что, вероятнее всего, основные научно-технические открытия в этой области уже состоялись. И в будущем надо переориентироваться на исследование других направлений. Например, еще остались до конца неисследованными научно-технологические проблемы в сфере комбинированного сжигания топлива и технологии для более эффективного сжигания. Начало зрелой стадии первого из приведенных направлений состоится примерно в 2018-2019 гг. Более близко к настоящему времени находятся стадии промышленного освоения таких технологий, как «Топливные элементы», «Аккумулирование энергии», «Топливо из отходов». Действительно, темпы роста транспортных средств с применением гибридных двигателей и двигателей на топливных элементах создают ощущение объективности полученных оценок.

Дальше всего от настоящего времени находятся технологии «Геотермальной энергии» (стадия промышленного освоения в 2022-2035 гг.), «Энергия моря» (стадия промышленного освоения в 2029-2045 гг.), «Фотоэлектрическая энергия» и др. Учитывая, что переход к стадии промышленного освоения новых технологий характеризуется началом их массового производства и использования в хозяйственном обороте мировой экономики, переход от растущей к зрелой стадии (промышленного освоения) можно характеризовать как технологический скачок или революцию в технологическом развитии экономики. В этой связи на основе вышеприведенной маршрутной карты инновационно-технологического развития, построены так называемые «часы технологических революций» (рис. 10).

Рис. 10. «Часы» перехода к зрелым технологиям глобальной энергетики по блоку «Производство энергии».

На циферблате этих часов указаны метки будущих технологических революций, которые должны состояться в глобальной энергетике. Первая метка указывает, что, примерно, в 2011 г. состоялась революция в области «Добыча топливно-энергетических ресурсов». Вероятнее всего, в этом случае, речь идет о так называемой «сланцевой революции», приведшей к старту промышленного освоения технологий добычи сланцевого газа и сланцевой нефти. Примерно, в 2019-2020 гг. состоится революция в области комбинированного сжигания топлива. Вероятно, она будет связана с так называемым «пакетным» сжиганием топлива на электростанциях и других энергоустановках. Примерно, в 2020 г. состоится технологическая революция в области топливных элементов и т.д. по циферблату до 2050 г.

Представленная маршрутная карта и «часы» технологических революций дают возможность научно-исследовательскому сектору для долгосрочного планирования наиболее актуальных НИОКР. Более того, представленные результаты должны быть интересны и бизнесу, который стремится диверсифицировать производство. Главная его задача - «подстроиться» под график мировых технологических преобразований. В противном случае, он будет находиться в диссонансе с циклами мирового технологического прогресса. Учитывая, что положительные устремления бизнеса должны поддерживаться государством, задачей регулятора является построение такой системы государственного регулирования, в т.ч. налогового, при которой у бизнеса должна появляться экономическая мотивация к реализации новых технологий в сроки, приведенные на маршрутной карте и «часах» технологических революций.

Размещено на Allbest.ru