Институт развития технологий ТЭК (ИРТТЭК)
Статьи, аналитика

Дорожная карта для энергоперехода и немного арифметики для ВИЭ

Дорожная карта для энергоперехода и немного арифметики для ВИЭ
25.05.2021

Оксфордский институт энергетических исследований (The Oxford institute for energy studies, OIES) опубликовал объемный доклад «Дорожная карта для энергоперехода», в котором сделан откровенный вывод: «Если нынешний энергетический переход обусловлен политикой, он также может быть сорван из-за отсутствия политики».

Авторы осмелились на принципиальный теоретический подход к проблеме, что привело их к парадоксальным выводам. Например, что энергопереход возможен только за счет разрушения либерального рынка электроэнергии.

Самым спорным моментом является утверждение, будто потребители готовы переплачивать за «зеленую» электроэнергию. Институт развития технологий ТЭК (ИРТТЭК) внимательно изучил документ, подготовленный специалистами OIES. Для иллюстрации тезиса о «политике» как движущей силе ВИЭ в конце текста мы привели стандартный арифметический расчет для ветрогенератора Enercon E-126 и солнечных панелей.

Оксфорд: четыре ключевых тезиса и последствия

Приводим выдержки из основных выводов доклада OEIS.

«Документ организован вокруг четырех ключевых предложений:

1) Энергетический переход обусловлен политикой [!!! – ред.], а не совершенствованием технологий.

2) Энергетический переход разрушает либерализованные рынки электроэнергии и подрывает их экономическую основу [либо рынок, либо ВИЭ – комм. ред.]

3) Учитывая современные технологии и технологические перспективы, переход на возобновляемые источники энергии будет неполным [100% переход на ВИЭ невозможен – комм. ред.].

4) Происходит изменение потребительских предпочтений в отношении более чистой энергии, и это изменение требует новых бизнес-моделей».

По-видимому, авторы считают, что можно внушить потребителям стремление использовать «безуглеродную» энергию и готовность платить за нее больше, чем за обычную. По нашему мнению, заставить людей платить больше за «зелень» можно только из-под палки, экономическим или прямым силовым принуждением. Безнадежность попыток заменить деньги в кармане идеологическим лозунгами наглядно показал пример СССР и других социалистических стран.

«В другую экономическую систему»

Доклад оксфордцев, пожалуй, самый принципиальный и честный документ о проблемах энергетического перехода. Авторы не рискуют описать точную картину будущего мира, а предупреждают – продолжение политики энергоперехода приведет к колоссальным изменениям.

OEIS:

«Энергетические переходы являются многомерным, сложным, нелинейным, недетерминированным и неопределенным явлением. <...> Они требуют трансформации действующих лиц и их поведения, рынков, а также изменения существующих правил и политики. В этом контексте в настоящем исследовании рассматривается ограниченный взгляд на энергетический переход, который определяется как переход от экономической системы, зависящей от конкретных источников энергии и технологии, в другую экономическую систему».

Исторически сложилось так, обоснованно говорится в докладе, что новый источник энергии или технология вытесняют другие, поскольку они позволяют производить более дешевые и качественные товары и услуги. Поэтому мир перешел от биомассы к углю, от угля к нефти и от нефти к природному газу.

Однако из абсолютно правильного положение авторы делают более чем сомнительный вывод: «С чисто экономической точки зрения технологический переход оказывает положительное влияние на предложение, снижая стоимость энергии и увеличивая количество энергии, поставляемой на рынок».

На тему того, как ВИЭ «снижают» стоимость энергии, нарисованы десятки графиков. В докладе приведен следующий:

 

Расчетная выровненная стоимость электроэнергии для ресурсов новой генерации, вводимых в эксплуатацию в 2022 году (2017 долл./МВтч)


EIA, 2018

На графике явно видно, что угольные станции нового поколения (Advanced CC) самые дешевые после геотермальных. Однако авторы без тени сомнения пишут: «Солнечные и ветровые технологии дешевле, с точки зрения LCOE (нормированная цена электроэнергии, то есть себестоимость генерации с учетом всех расходов на протяжении жизненного цикла – прим. Ред.), чем уголь или природный газ во многих частях мира. Однако это не означает автоматически, что новые возобновляемые электростанции дешевле существующих электростанций на ископаемом топливе. Для существующих электростанций капитальные затраты являются заниженными затратами». И делают вывод: «Другими словами, чтобы вытеснить существующие тепловые энергетические установки, LCOE возобновляемых источников энергии должен быть ниже, чем эксплуатационные расходы этих установок. Это подкрепляет идею о том, что для ускорения перехода к декарбонизированной энергетике по-прежнему необходима политика».

В конце текста мы привели примитивнейший расчет рентабельности ветрогенератора и солнечной панели, который наглядно показывает: энергия ВИЭ в несколько раз дороже энергии угля и газа. Невозможно построить такие ВИЭ, для которых LCOE (какие бы бухгалтерские фокусы при этом не применялись) может быть ниже, чем эксплуатационные расходы тепловых установок в нормальных рыночных условиях. Но сейчас эти «эксплуатационные расходы» загоняют в небеса с помощью налога на выбросы СО2, который в Европе уже вырос до 60 евро за тонну СО2, а к концу года грозит вырасти до 100 евро. Увеличив налог на выбросы СО2 до сотен евро за тонну, можно сделать рентабельным что угодно.

На пути к социализму

Из приведенных в начале статьи четырех положений авторы выводят три основных следствия:

«1) Результаты с точки зрения цены на электроэнергию и производства энергии будут зависеть от проводимой политики, которая варьируется в разных странах. Таким образом, существует несколько потенциальных путей энергетического перехода;

2) Полный переход на основе возобновляемых источников энергии может быть технически возможным, но политически трудным для управления на либерализованных рынках. Эти рынки нуждаются в совершенно новом дизайне. Кроме того, возникает провокационный вопрос: правда ли, что государственные монополии лучше оснащены для решения проблем энергоперехода?

3) Происходит изменение предпочтений потребителей в отношении декарбонизированной энергии, что создает новые возможности для бизнеса и ставит под угрозу традиционные бизнес-модели.

Оставим на совести авторов «предпочтения потребителей в отношении декарбонизированной энергии». Важнее, что в этом перечне читателя начинают осторожно подводить к мысли, что «государственные монополии лучше оснащены для решения проблем энергоперехода». И мы наглядно видим, как с помощью государственных дотаций цену электроэнергии из возобновляемых источников пытаются сделать сравнимой с ценой энергии на ископаемом топлива. Государство настолько искажает рыночные механизмы ценообразования, что на Западе все больше аналитиков начинают называть происходящее «движением к социализму».

Нынешний переход к энергетике обусловлен политикой

Утверждение о приоритете политики над экономикой в энергопереходе – открытый вызов лжи об экономических преимуществах ВИЭ. Уже за одно это работа оксфордцев заслуживает уважения.

OEIS:

«Политика – это основное различие между нынешним энергетическим переходом и прошлыми энергетическими переходами. Нынешний переход в энергетике, в основном, обусловлен проводимой политикой, а не конкурентоспособностью затрат. Это не означает, что технологии не играют значительной роли в переходном процессе, но они не являются основной движущей силой сдвига в источниках энергии, который произошел с середины 1990-х годов».

Авторы рассматривают две модели государственного влияния на рынок электроэнергии. По их расчетам, если политика энергоперехода финансируется непосредственно потребителями электроэнергии или плательщиками тарифов, это оказывает прямое негативное влияние на спрос. Например, в некоторых европейских странах эти расходы покрываются за счет налога, добавленного к оптовому рынку электроэнергии. Это повышает цену электроэнергии для потребителей и снижает потенциальный спрос на электроэнергию из-за эффекта замещения. Такая политика также может финансироваться налогоплательщиками, и в этом случае нет прямого влияния на спрос на электроэнергию, то есть эффекта замещения нет. При этом, независимо от того, какая модель выбрана, происходит снижение доходов граждан.

Авторы предлагают следующую схему сдвига балансов спроса/предложения в зависимости от влияния политики на «шок спроса» и «шок предложения».

Сдвиги кривых спроса и предложения при различных стратегиях


Энергетический переход разрушает либерализованные рынки электроэнергии и подрывает их экономические основы

Возобновляемые источники энергии – это технологии с почти нулевыми предельными затратами, утверждается в докладе. Из-за этого их трудно интегрировать в традиционные рынки, опирающиеся на кривые спроса и предложения: «Краткосрочная кривая предложения на рынке электроэнергии представляет собой комбинацию двух различных типов технологий: возобновляемых технологий с нулевыми предельными издержками и генераторов на ископаемом топливе с положительными предельными издержками производства, в основном, отражающими стоимость топлива. Эта комбинация приводит к изгибу кривой предложения, как показано на рисунке».

Кривая предложения электроэнергии в краткосрочной перспективе


Авторы поясняют: «При низком проникновении возобновляемых источников энергии, когда спрос на электроэнергию в любой момент значительно превышает производство возобновляемых источников, цена электроэнергии определяется предельной стоимостью технологии использования ископаемого топлива. По мере роста проникновения возобновляемых источников энергии цена на электроэнергию имеет тенденцию к снижению. Когда возобновляемая генерация очень велика по сравнению со спросом, цена стремится к нулю, а  прерывистость и непредсказуемость возобновляемой генерации приводят к волатильности цен».

Принципиальный вывод из анализа ценообразования при сочетании ВИЭ и традиционных источников: «В долгосрочной перспективе и в рыночных условиях средняя цена на электроэнергию должна быть выше, чем средняя общая стоимость производства любой технологии, чтобы гарантировать развертывание новых мощностей».

Иными словами: потребителям предлагается оплачивать энергопереход за счет более высокой цены энергии, чем ее реальная рыночная стоимость.

В зависимости от степени внедрения ВИЭ авторы предлагают такие ценовые схемы:

Этапы энергетического перехода


Парадоксально, что на пути к декарбонизированному энергетическому балансу политики субсидируют генераторы на ископаемом топливе, отмечают авторы доклада.

И добавляют – инвестиции в возобновляемые источники не являются прибыльными, если орган, регулирующий цены, не имеет источников энергии на ископаемом топливе. Парадоксально, что возобновляемые источники энергии нуждаются в энергии ископаемого топлива, чтобы получать прибыль от более высоких уровней цен.

С этими выводами можно спорить, но сами по себе они создают почву для научной дискуссии, а не идеологических разглагольствований, что лучше: «белое или мягкое»

Еще одно заключение авторов: «Существуют обоснованные сомнения относительно того, выживут ли либерализованные рынки в их нынешнем виде до энергоперехода, поскольку рыночная цена больше не является сигналом для выделения новых инвестиций». А что является? Как когда-то говорили, «решения партии и правительства». В чистом виде социализм.

Что же будет с рынком, когда энергопереход будет завершен? Авторы отвечают на этот вопрос так: «Как только переход на возобновляемые источники энергии будет завершен, предложение будет полностью неэластичным, а спрос будет определять цену. Предложение не реагирует на цены в краткосрочной перспективе. Производство не поддается управлению, и задается климатическими условиями. Благодаря технологиям с нулевой предельной стоимостью электростанции мгновенно выводят свою продукцию на рынок. В этом новом мире техническая концепция резервной маржи не имеет смысла, поскольку резкие скачки цен необходимы для поддержания баланса спроса и предложения. Другими словами, скачки цен компенсируют пиковые потребности».

Читать такое даже немного страшно, ведь авторы предлагают в отсутствии ветра и солнца поднимать цену на электроэнергию до такого уровня, на котором энергия станет не по карману такому числу потребителей, отключение которых (добровольное или принудительное?) выровняет баланс спроса/предложения. Данная схема делает невозможным существование индустриальной рыночной экономики и современного общества в привычном для нас виде.

Понимая предсказываемый кошмар, авторы доклада предлагают устранять колебания предложения энергии с помощью водорода (с помощью батарей это сделать невозможно, справедливо утверждают они). Нам же кажется, что большое распространение получат индивидуальные генераторы на жидком топливе, а когда его запретят, – паровые машины времен английской промышленной революции на дровах (пардон, пеллетах, канонизированных как углеродно-нейтральные).

Надо сказать «спасибо» оксфордским аналитикам за множество поднятых принципиальных вопросов. Детальный анализ этих вопросов требует объема полноценной книги и наверняка будет продолжен в многочисленных статьях, мы же вынуждены ограничиться данным объемом текста.

Оценка рентабельности Enercon E-126

Оценка выполнена для одного из самых мощных ветрогенераторов Enercon E-126, который был выбран из-за доступности необходимых данных.

Стоимость оборудования – 11 млн евро.

Электрическая мощность – 7580 кВт

Для Великобритании оншорные ветрогенераторы показывают КИУМ 26%. Оффшорная ветроэнергетика в 2020 году достигла показателя 41,5%.

Интересны значительные колебания КИУМ оффшорной генерации по годам. Обратите внимание на рост КИУМ за последние годы. Это связано со смещением к югу границы столкновения холодного воздуха Арктики и теплого океанического воздуха вследствие начавшегося глобального похолодания.


Для оценки возьмем КИУМ 40%.

Расчетный срок службы ветрогенераторов обычно составляет 20 лет.

За 20 лет ветрогенератор Enercon E-126 с КИУМ 0,4 выработает

7580 кВт*0,4*24 часа*365 дней в году *20 лет = 5,31 10^8 кВт.

К стоимости оборудования надо прибавить стоимость монтажа. Для оншорных установок она оценивается примерно в 50% от стоимости самого ветрогенератора, для оффшорных – в два-три раза выше. Для оценки примем удвоение стоимости – итого генератор с установкой обойдется инвестору 22 млн евро.

Недавний конкурс проектов ВИЭ в Германии показал цену электроэнергии 4,29 евроцента за киловатт-час.

Таким образом, за 20 лет Enercon E-126 выработает энергии на

5,31 10^8 кВт*0,0429 = 22,8 млн евро.

Прибыль инвесторов составит 0,8 млн евро, а рентабельность проекта 0,8 млн евро/(20 лет*22 млн евро) = 0,18%. При этом в расчете не учтены налоги, страховки, дисконт и прочее. При такой рентабельности решение строить ветрогенератор может быть только политическим.

Проведем обратную оценку – какова должна быть стоимость электроэнергии, чтобы инвестор получил свои традиционные 15%

0,15*20лет*22 млн евро = 66 млн евро. То есть правительство должно доплатить инвесторам 66 млн евро – 0,8 млн евро = 65,2 млн евро (что правительства «ветростран» и делают втихомолку под заявления о дешевизне энергии от ВИЭ).

Прибавляем стоимость генератора с установкой 66 +22 = 88 млн евро

Находим необходимую стоимость киловаттчаса

88 10^6/5,31 10^8 кВт = 16,6 евроцента.

В рознице цена в 2-3 раза больше оптовой, умножаем на 2,5 и получаем 41,5 евроцента – цену выше стоимости электроэнергии в передовых «ветространах».


На графике цена в долларах, для перевода в евро надо умножить на 0,82

Для сравнения из того же графика


Куда пойдут инвестиции, в Германию с 0,28 доллара за «зеленый» кВт*ч или в Китай с 0,08 доллара за «угольный» кВт*ч?

Оценка для солнечных панелей

В настоящее время стоимость солнечных панелей – 205 долларов за киловатт (МЭА).

КИУМ = 10%. (Великобритания).

Возьмем срок службы 20 лет.

За 20 лет киловаттная панель выработает энергии на

0,1 КИУМ*24 часа *365 дней*20лет *0,045 цена за киловаттчас = 788 долларов

Прибыль инвестора: 788 долларов – затраченные 205 = 583 доллара за 20 лет.

Рентабельность 583/(788*20)=0,037 – 3,7% без стоимости установки, обслуживания, дисконта и налогов.


«Что такое «энергия», папа? – Препятствие на пути к светлому будущему, сынок».

© 2018-2020 Все права защищены.