Бурный прогресс мирового хозяйства в индустриальную эпоху, особенно после второй мировой войны, был бы невозможен без активного роста современной энергетики. С самого начала промышленной революции основным источником энергии было и остается ископаемое топливо. Наряду с относительной дешевизной и удобством, у такой энергетики есть и недостатки. Сожженное топливо превращается в отходы, загрязняющие воздух, а сами ископаемые ресурсы небеспредельны.
Волна внимания к возобновляемым источникам энергии, зародившаяся еще во время нефтяного шока, привела к скачку в развитии альтернативной энергетики. По сведениям Американского управления энергетической информации, приведенная стоимость энергии от ВИЭ — то есть, цена, необходимая для компенсации вложений — уже сейчас сопоставима с тепловыми станциями. По мнению оптимистов к середине XXI века электроэнергетика стран Запада сможет практически отказаться от ископаемого топлива, а в Китае возобновляемые источники будут давать около половины электричества.
Структура электрогенерации основных регионов мира в 2000-2021 годах и прогноз на 2050 год
Но эти прогнозы сталкиваются с основательной критикой. У ветряных и солнечных станций остается множество недостатков, таких как нестабильность работы и зависимость от природных условий, а расчеты сторонников альтернативной энергетики могут занижать её стоимость. Сложности с ВИЭ этим не исчерпываются. Переход к возобновляемой энергетике, как и распространение электромобилей, потребуют разных видов минерального сырья и породят массу отходов. Об этом говорит недавний отчет Международного энергетического агентства. Агентство предупреждает, что поспешный энергетический переход может привести к дефициту минералов и угрожать надежности энергоснабжения. Предлагаю вам перевод основных положений этого документа.
Энергетический переход и дефицит минерального сырья: новые вызовы
Энергосистема, основанная на «чистых» источниках, принципиально отличается от традиционной, которая базируется на углеводородном топливе. Фотоэлектрические и ветряные электростанции, также как электромобили, требуют большего количества минералов [по большей части речь идет о металлах], чем традиционные аналоги. Типичный электромобиль требует в шесть раз больше минералов, чем обычная машина, а наземному ветряку нужно их вдевятеро больше, чем электростанции на природном газе. С 2010 года среднее количество минералов, требующихся на создание новых генерирующих мощностей, выросло наполовину из-за увеличения доли возобновляемых источников электроэнергии в капиталовложениях.
Необходимое сырье различается в зависимости от технологии. Литий, никель, кобальт, марганец и графит критически важны для производительности, долговечности и энергоемкости аккумуляторов. Редкоземельные металлы нужны производителям постоянных магнитов, жизненно важных для производителей ветряных турбин и двигателей электромобилей. Чтобы расширять линии электропередач, нужно огромное количество меди и алюминия, медь — вообще, краеугольный камень для всех технологий, связанных с электроэнергией.
Переход к чистой энергосистеме приведет к громадному росту спроса на эти минералы, то есть энергетика станет основным фактором на рынке минерального сырья. До середины 2010-х энергетический сектор потреблял лишь незначительную часть этих минералов. Как только начался переход к новым типам генерации, чистая энергетика стала самым быстрорастущим потребителем. В сценарии, который позволяет достичь целей Парижского соглашения (сценарий устойчивого развития), их доля в потреблении минералов взлетит за два десятилетия до более чем 40% на рынке меди и редкоземельных элементов, 60-70% в мировом потреблении никеля и кобальта и почти 9/10 — лития. Изготовители электромобилей и аккумуляторных батарей уже вытеснили потребительскую электронику с места крупнейшего потребителя лития, а к 2040 году заменят изготовителей нержавеющей стали в качестве главного покупателя никеля.
По мере того как государства стремятся уменьшить выбросы, им следует убедиться в устойчивости и безопасности энергосистем. Сегодня механизмы глобальной энергетической безопасности заточены на то, чтобы не допустить перебоев и взвинчивания цен на рынке углеводородов, в особенности нефти. Проблемы с обеспечением металлами ставят новые вызовы, рост их значения при декарбонизации энергосистем требует от энергетической политики расширить свои горизонты и готовиться к новым проблемам. Беспокойство о скачках цен и безопасности снабжения никуда не денется и в системе, основанной на возобновляемых источниках энергии и электротранспорте.
По этой причине Международное энергетическое агентство обращает пристальное внимание на проблемы важнейших типов минерального сырья и его ролью в энергетическом переходе на новые источники энергии. Этот отчет отражает стремление Агентства быть впереди во всех аспектах безопасности в быстро меняющемся мире.
Наши оценки объявленных и готовящихся политических мер (сценарий заявленной политики, Stated Policies Scenario, здесь и далее STEPS) говорят о том, что глобальная потребность в минералах, нужных чистой энергетике, удвоится к 2040 году. Однако же, попытка достичь целей, поставленных Парижским соглашением (Sustainable Development Scenario) — то есть, стабилизации климата и роста температуры не более 2°C — означает, что потребность в минералах, потребных возобновляемой энергетике, учетверится к 2040 году. При ускоренном переходе, чтобы добиться нулевого уровня выбросов к 2050 году (Net-zero 2050 scenario), спрос на минералы к 2040 году вырастет даже вшестеро.
Какие сектора экономики породят этот взлет? В сценариях, направленных на декарбонизацию, основным фактором роста потребления будут фабриканты электромобилей и аккумуляторов, к 2040 году спрос с их стороны вырастет в 30 раз. Быстрее всего взлетит спрос на литий, потребность в нем к 2040 году вырастет в 40 раз по сценарию устойчивого развития, следом за ним идет графит, кобальт и никель, спрос на которые вырастет в 20-25 раз. К этому времени расширение линий электропередач более чем удвоит потребление меди в этой сфере.
Подъем низкоуглеродной энергетики, направленной на достижение климатических целей, приведет к утроению спроса на металлы со стороны этого сектора к 2040 году. В первую очередь этот процесс стимулирует ветряная энергетика, в особенности морские ветряки. Недалеко отстает и солнечная энергетика благодаря быстрому росту мощностей. Гидростанции, АЭС и станции на биотопливе вносят лишь незначительный вклад в возрастание спроса, им требуется лишь небольшое количество металлов. Быстрый прирост водородной энергетики увеличивает спрос на никель и цирконий для электролизеров, и потребление платиноидов для топливных элементов.
Уголь и минералы, нужные для альтернативной энергетики
Траектории спроса связаны с большой технологической и политической неопределенностью. Мы проанализировали 11 альтернатив, чтобы выявить последствия. Например, спрос на кобальт может вырасти от 6 до 30 раз в зависимости от прогресса в химии батарей и политике в области климата. Точно так же потребление редкоземельных элементов к 2040 году может вырасти в 3-7 раз, в зависимости от выбора ветряных турбин и политической поддержки энергетического перехода. Самый большой источник неопределенности — разные варианты климатической политики. Ключевой вопрос для производителей — действительно ли мир движется в направлении, которое предписывает Парижское соглашение. Политики играют критическую роль в том, чтобы сузить поле для неопределенности, прояснив свои цели и трансформировав их в действия. Это жизненно важно для того, чтобы снизить риски инвесторов и обеспечить капиталом новые проекты.
Переход к чистой энергетике — это и возможности, и вызовы для добывающих компаний. Сейчас основным источником поступлений для производителей минералов является уголь. Доходы от угледобычи в десять раз выше, чем от минералов, нужных для энергетического перехода. Несомненно, увеличение роли чистой энергетики изменит картину. В климато-ориентированных сценариях ситуация изменится на противоположную, и доходы от минералов, нужных возобновляемой энергетике, опередят поступления от угля задолго до 2040 года.
Сегодняшнее производство минералов и планы капиталовложений не отвечают требованиям энергетического перехода, а значит, есть риск, что он замедлится и станет намного дороже.
Перспектива быстрого роста потребления критически значимых минералов — в большинстве случаев невиданного в прошлом — ставит проблему доступности и надежности снабжения. В прошлом дисбаланс спроса и предложения приводил к дополнительным инвестициям и мерам, призванным снизить потребление и заместить одни виды сырья другими. Но это требовало определенного времени и сопровождалось перепадами цен. Сходные процессы могут в будущем задержать переход к чистой энергетике и увеличить стоимость. Так как сокращать выбросы нужно сейчас, мир не может позволить себе такой риск.
Сырье составляет серьезнейшую часть затрат многих технологий, необходимых для энергетического перехода. Если говорить о литий-ионных батареях, новые технологии и эффект масштаба снизили затраты на 9/10 за десятилетие. Но это привело к тому, что значение сырьевых цен растет, составляя 50-70% от стоимости батарей в сравнении с 40-50% пять лет назад. Повышение цен на минералы тоже может вызвать сходный эффект: удвоение стоимости лития или никеля может увеличить стоимость батарей на 6%. Если литий и никель снова так вздорожают одновременно, то эффект от этого съест потенциальные выгоды от удвоения мощности аккумуляторов. Касательно линий электропередач, сейчас затраты на алюминий и медь составляют около 20% от инвестиций в строительство электросетей. Повышение цен вследствие ограниченного предложения может серьезно ограничить инвестиции в новые сети.
Наш анализ краткосрочных перспектив показал смешанные результаты. Литиевой руды и кобальта хватит с избытком, тогда как соединения лития, никель для батарей и ключевые редкоземельные элементы (неодим, диспрозий) в ближайшие годы могут оказаться в дефиците. Если же посмотреть дальше в будущее согласно сценарию, направленному на климатические цели, то существующие и проектируемые разработки к 2030 году покроют лишь половину потребностей в литии и кобальте и 80% спроса на медь.
Существующее производство и планы капиталовложений подходят для более умеренного и недостаточного противодействия климатическим изменениям (сценарий STEPS). Экономика не готова к быстрому энергетическому переходу. Существует множество проектов на разных стадиях, но ряд факторов увеличивает риск дефицита и нестабильности на сырьевых рынках:
● Географическая концентрация мест добычи. Производство многих минералов, необходимых для энергетического перехода, куда сильнее, чем нефть и природный газ, сосредоточено в небольшом числе стран. Тройка лидеров по добыче лития, кобальта и редкоземельных элементов контролирует свыше ¾ мирового выпуска. В иных случаях всего одна страна отвечает за половину глобального производства. Демократическая Республика Конго (ДРК) и Китай в 2019 году держали 60-70% мировой добычи руды кобальта и редкоземельных элементов. Концентрация обрабатывающих производств в этой сфере еще больше, и здесь очень сильны китайские позиции. КНР выплавляет около 35% никеля, 50-70% лития и кобальта и около 9/10 редкоземельных металлов в мире. Китайские компании серьезно вкладываются в зарубежные активы, расположенные в Австралии, Чили, Индонезии и ДРК. Высокая концентрация, роль которой усиливают сложные цепочки поставок, обостряет риск перебоев в снабжении, торговых ограничений и других событий у основных производителей.
● Длительный инвестиционный цикл. Согласно нашему анализу от открытия нового месторождения до его разработки в среднем проходит 16,5 лет. Столь долгий промежуток порождает сомнения, смогут ли компании оперативно увеличить выпуск и удовлетворить спрос при быстром росте потребления. Если предприятия будут дожидаться дефицита, прежде чем вкладываться в новые проекты, рынок ожидает длительный период напряжения и нестабильных цен.
● Падение качества месторождений. Опасения насчет ресурсов больше связаны с качеством, а не количеством. За последние годы качество руды падет во многих отраслях. Например, среднее содержание меди в чилийских рудах за последние 15 лет упало на 30%. Чтобы извлечь металл из бедных руд, требуется больше энергии, что приведет к росту издержек, увеличению выбросов углекислого газа и объема отходов.
● Рост внимания к социальным и экологическим проблемам. Добыча и обработка минерального сырья порождает множество экологических и социальных проблем, которые при плохом управлении могут повредить местным сообществам и производству. Инвесторы и потребители все чаще призывают добывать минералы на устойчивой и ответственной основе. Если производители не займутся социальными и экологическими проблемами, потребителям будет сложно обойтись без низкокачественных минералов, так как богатых руд может не хватить, чтобы удовлетворить спрос.
● Риск, связанный с изменением климата. На добыче может сказаться и глобальное потепление. Производства меди и лития особенно чувствительны к дефициту воды, которая требуется им в больших количествах. Больше половины мирового производства лития и меди сосредоточены в местах с острым дефицитом воды. Такие важные производители, как Австралия, Китай и Африка сталкиваются либо с экстремальной жарой, либо же наводнениями, что угрожает надежности и устойчивости поставок.
С проблемами надежности, доступности и устойчивости снабжения можно справиться, но они весьма серьезны. Именно от действий политиков и компаний зависит, не станет ли сырьевой сектор слабым звеном в переходе к чистой энергии.
Новые и более разнообразные источники — основа пути к чистой энергетике
По мере энергетического перехода все большую роль в дискуссиях о надежности энергоснабжения, где раньше ведущее место принадлежало нефтяникам, приобретает обеспечение минералами. Последствия перебоев в этих сферах сильно разнятся. В случае нефтяного кризиса все потребители, пользующиеся бензиновыми и дизельными автомашинами, столкнутся с высокими ценами. А вот дефицит минералов подействует лишь на строящиеся солнечные станции и новые электромобили. Водители старых электромобилей и потребители энергии с уже построенных станций не пострадают. Двигатели на горючем постоянно нуждаются в извлечении нового сырья по мере сжигания топлива, тогда как изделия из минералов теоретически можно переработать и использовать снова.
Тем не менее, опыт нефтяного рынка может дать несколько ценных уроков. В особенности важно, что меры по расширению производства должны быть увязаны с воздействием на потребление, поддержкой технического прогресса и надежности цепочек снабжения.
Для быстрого и упорядоченного энергетического перехода потребуется значительный рост капиталовложений в добычу минерального сырья в ответ на растущий спрос. Политики могут предпринять ряд мер, чтобы поддержать новые проекты. Важнее всего ясно и четко показать, что они всерьез заняты энергетическим переходом. Если компании не уверены в устойчивости государственной политики, они будут куда осторожнее инвестировать в эту сферу. Учитывая длительный цикл капиталовложений, это может стать узким местом, когда чистая энергетика начнет быстро разрастаться. Критически важно и разнообразие источников снабжения. Государства, богатые ресурсами, могут поддержать новые разработки, активизировав геологические исследования, облегчив разрешительные процедуры, через финансовую поддержку и агитацию, которая покажет значение таких проектов для энергетического перехода.
Технический прогресс может снизить спрос и затраты, если получится уменьшить материалоемкость и найти материалы-заменители. Например, за последнее десятилетие затраты серебра и кремния на производство фотоэлементов упали на 40-50%, что привело к быстрому росту солнечной энергетики. Новые технологии могут увеличить и объемы производства сырья. Развитие методов прямого извлечения лития и добычи металлов из отходов и низкокачественных руд открывают перспективы для роста.
Переработка отходов снижает нагрузку на добывающие отрасли. Методы переработки отработаны для широко распространенных металлов, но не для редкоземельных элементов и лития, которые нужны возобновляемой энергетике. Увеличение объема отходов, таких как отработанные аккумуляторы и старые ветряные турбины, может изменить ситуацию. После 2030 года ожидается волна использованных батарей от электромобилей. И это как раз в период, когда ожидается быстрый рост потребления минералов, из которых эти батареи состоят. Переработка не устранит нужды в новых разработках сырья, чтобы добиться поставленных климатических целей, но по нашим расчетам к 2040 году медь, литий, никель и кобальт из старых аккумуляторов снизит нагрузку на первичные источники примерно на 1/10. За счет масштаба эффекты от вторичного использования ресурсов могут быть особенно сильными в регионах, широко использующих чистую энергию.
При всех преимуществах чистой энергетики потребуются значительные усилия, чтобы сдержать выбросы от добывающих отраслей
Регулярные оценки рынков и стресс-тесты, вместе с учениями на случай чрезвычайных ситуаций, в том числе в рамках программ Агентства, указывают на вероятные проблемы, проясняют возможные последствия и необходимые действия. От краткосрочных перебоев могут спасти стратегические запасы. Но такие мероприятия надо тщательно продумать на основе подробного анализа. Ряд минералов, необходимых для энергетического перехода, обращается на рынках с непрозрачным ценообразованием и низкой ликвидностью, из-за чего трудно снизить риск ценовых колебаний и неправильных инвестиций. Для развития рынка критически необходимы ясные ценовые ориентиры.
Очень важно работать с экологическими и социальными последствиями добычи и переработки минералов, включая как выбросы углекислоты, так и другие отходы. Большое значение имеет защита водных ресурсов, безопасность трудящихся и соблюдение прав человека, в том числе и запрет на детский труд, борьба с коррупцией. Необходимо, чтобы сырьевые богатства приносили пользу местным сообществам, что особенно проблематично в странах широким распространением мелких рудников и нелегальной добычи. Проверки со стороны поставщиков наряду с эффективным государственным регулированием — ключевой инструмент, позволяющий выявить и снизить риски, улучшить прозрачность в этой сфере.
Выбросы в цепочках обеспечения чистой энергетики минералами не отменяют ее экологической полезности. Общие выбросы углекислоты от электромобилей вдвое меньше, чем углеродный след автомашин с двигателем внутреннего сгорания, а в перспективе, при использовании возобновляемых источников, они составят лишь четверть от выбросов ДВС. Хотя добыча минералов, необходимых в энергетическом переходе, создает большой парниковый эффект, но большая разница в углеродном следе у различных компаний показывает, что можно его снизить. Для этого можно перейти на другое топливо, альтернативные виды электроэнергетики и увеличить эффективность добычи. Чтобы внедрить методы устойчивого развития, необходимо учитывать экологические проблемы на ранних стадиях проектирования новых разработок.
Ключевые рекомендации
- Обеспечить капиталовложения в новые, разнообразные источники сырья. Особенно важно, чтобы политики ясно обозначили скорость энергетического перехода и темпы роста чистой энергетики. Государство может сыграть важную роль в диверсификации инвестиций.
- Содействовать техническому прогрессу во всех звеньях цепи снабжения. Активизация НИОКР в сфере производства и на стороне потребления повысит эффективность использования материалов, позволит найти замену существующим источникам сырья и откроет новые их источники. Все это повысит надежность энергетики и улучшит экологическую обстановку.
- Расширять переработку вторсырья. Политики могут подготовиться к быстрому росту объема отходов, стимулируя переработку продуктов в конце их срока службы, раздельный сбор мусора и финансирование НИОКР в сфере вторичного использования сырья.
- Повысить устойчивость цепочек поставок и прозрачность рынка. Политики должны разработать меры, которые обеспечат надежные поставки разных минералов, обезопасят от перебоев снабжения и увеличат прозрачность рынка. В число этих мер могут входить систематические оценки состояния рынка, стресс-тесты и, в некоторых случаях, создание стратегических запасов.
- Внедрить более высокие экологические, социальные и управленческие нормативы. Эти усилия могут укрепить устойчивое и ответственное производство и снизить его затраты. Стимулирование предприятий, отличающихся высокими социальными и экологическими стандартами, может увеличить разнообразие поставщиков.
- Укрепить международное сотрудничество потребителей и производителей. Всеобъемлющая международная организация, предназначенная для переговоров и координации политических мер между поставщиками и потребителями, может сыграть жизненно важную роль. Здесь можно задействовать и структуры энергетической безопасности МЭА. Эта инициатива может обеспечить доступ к надежной и прозрачной информации, оценивать уязвимости в цепочках поставок и разрабатывать ответные меры на регулярной основе, способствовать передаче знаний и распространению практики устойчивого развития, а также ужесточить экологические и социальные стандарты, чтобы обеспечить равные условия всем игрокам на этих рынках.
ИСТОЧНИК: IEA, «The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions»
Перевод: Сергей Ларионов
