Экономисты РЭШ в рамках совместного проекта с образовательным лекторием «Курилка Гутенберга» рассказывают, как будет устроена энергетика будущего, о технологической революции, происходящей на наших глазах, и о том, почему человеческие мозги важнее природных ископаемых. Slon Magazine публикует лекцию Виталия Казакова, директора программы «Экономика энергетики» в РЭШ, о том, как изменят человечество неограниченные энергетические ресурсы.

Согласно общему мнению, лидером инновационного развития сегодня является сектор информационных технологий, в то время как традиционные сектора, и среди них энергетика, ожидаемо не претерпят сколь-либо существенных изменений в ближайшие десятилетия. Так ли это?

С одной стороны, физика явлений, связанных с преобразованиями энергии из одного вида в другой, давно и хорошо изучена. Альберт Эйнштейн, например, получил свою Нобелевскую премию не за теорию относительности, которая принесла ученому мировую известность, а за физическое описание фотоэлектрического эффекта – процесса преобразования энергии света в электрическую энергию. То есть принцип, лежащий в основе работы современных солнечных панелей, известен уже более ста лет, что, однако, не привело к активному развитию солнечной энергетики за прошедшее время.

Как однажды заметил Ахмед Заки Ямани, бывший министр нефти и минеральных ресурсов Саудовской Аравии, каменный век закончился не потому, что закончились камни, а потому, что появилась лучшая технология, позволяющая обрабатывать металлы, и камни в прежнем количестве стали не нужны. Похожим образом транспортировка на лошадях канула в Лету примерно сто лет назад. Опять-таки не потому, что что-то случилось с лошадьми или повозками, а потому, что придумали лучшую технологию передвижения, основанную на двигателе внутреннего сгорания. Можно вспомнить и пленочную фотографию, и многие другие явления, происходившие уже на наших глазах. Может ли в этот ряд встать технологический переход от энергетики, построенной на ископаемом топливе, к энергетике, построенной на возобновляемых источниках топлива?

Источник энергии, который может претендовать на то, чтобы заместить традиционные, должен отвечать трем критериям: у него должен быть объем запасов, сопоставимый или превосходящий существующие источники энергии, должна быть доступна технология, с помощью которой этот ресурс будет добываться, и самое главное – себестоимость этой технологии должна быть не выше, а еще лучше – ниже уже существующих предложений.

Экономическая целесообразность

Начнем с оценки потенциальных запасов кандидатов на замещение традиционной энергетики. Больше всего энергии способно дать Солнце. Всего за один час Солнце дает Земле примерно столько энергии, сколько мировая экономика потребляет за год. В таком режиме наша звезда проработает еще несколько миллиардов лет, а значит, для человеческих нужд Солнце является практически неограниченным источником энергии.

Технология добычи энергии Солнца – солнечные панели – известна уже более ста лет как физическое явление (как уже было отмечено выше), и более пятидесяти лет как практическое устройство. Наконец, экономическая целесообразность, с которой за последнее время произошли качественные изменения. Гордон Мур, американский инженер и один из основателей компании Intel, еще в 1960-е годы подметил, что благодаря постоянно увеличивавшейся плотности размещения транзисторов производительность компьютерных микропроцессоров удваивалась примерно каждые два года. Соответственно, себестоимость вычислений и стоимость компьютеров, которые сегодня стоят у нас на столах и лежат в наших карманах, падала экспоненциально последние пятьдесят лет.

Закон Мура экспоненциального падения себестоимости характеризует развитие многих технологий, а не только компьютерных. На графике отражена себестоимость производства солнечных панелей в расчете на ватт мощности.

За последние сорок лет себестоимость производства солнечных панелей упала почти в триста раз – с $76 за ватт мощности до 30 центов. Анализировать эти цифры удобнее через подразумеваемую стоимость электричества, вырабатываемого этими панелями. За последние годы подразумеваемая стоимость электричества снизилась настолько, что стала сравнима со стоимостью традиционного электричества, придя в ситуацию «паритета с сетью».

По сути, это та точка, в которой рациональный потребитель становится безразличным к тому, что покупать: традиционное электричество, выработанное через сжигание ископаемого топлива, или новое электричество, выработанное солнечными панелями. Таким образом, если определяющей характеристикой возобновляемой электрогенерации еще в недавнем прошлом были «субсидии», то сегодня это «экономическая целесообразность».

Несколько слов о ветровой энергетике. Несмотря на то что запасы этого ресурса значительно меньше, их вполне достаточно, чтобы ветровая генерация заняла существенную долю в энергетическом балансе. Ветровая энергетика менее технологична, чем солнечная, но и ее прогресс не обходит стороной. Новые строительные материалы – более легкие и прочные – позволяют строить все более высокие ветрогенераторы. На бóльших высотах ветер сильнее и более устойчивый – можно вырабатывать больше электроэнергии, что при фиксированных затратах снижает ее себестоимость. Таким образом, в ветровой энергетике действует своя собственная версия закона Мура. Вдобавок оказывается, что ветровая и солнечная генерация зачастую комплементарны: когда светит солнце, не дует ветер, и наоборот. Сегодня вопрос выбора между солнечной и ветровой генерацией не стоит. В ближайшие годы распространение каждой из технологий, движимое соображениями экономической целесообразности, продолжится экспоненциальными темпами.

Энергетика, основанная на ископаемых топливах, использует уголь и природный газ для генерации электричества и нефть – для транспортировки. Если одних солнечных панелей и ветрогенераторов достаточно, чтобы потеснить уголь и газ, то замещение нефти потребует также отказа от двигателя внутреннего сгорания в пользу электродвигателя. Электроавтомобили долгое время оставались крайне непрактичными из-за низкой энергоемкости электрических батарей (замены топливному баку) и их высокой стоимости. Однако со временем технологические инновации позволили повысить первое, а аналог закона Мура для стоимости батарей понизил второе. Уже сегодня существуют гибридные автомобили, обходящиеся владельцам на длительном периоде дешевле обычных и потребляющие в пять раз меньше жидкого топлива, чем их традиционные аналоги. А в марте 2016 года компания Tesla анонсировала полностью электрический автомобиль Tesla Model 3 стоимостью $35 тысяч и запасом хода 350 км – что, возможно, уже достаточно для начала массового проникновения.

Главный энергетический ресурс на сегодня – это нефть. Спрос на нефть в ХХ–XXI веках постоянно увеличивался, следуя за ростом глобальной экономики. На стороне предложения легкой (и дешевой) для добычи нефти становится все меньше, а каждый следующий баррель все более тяжелый (и дорогой). Таким образом, равновесие на рынке нефти складывалось на все более высоких объемах и ценах.

Все это время возобновляемые источники энергии вследствие своей дороговизны значимого влияния на рынок не оказывали. Но сегодня, с достижением альтернативными технологиями ценового паритета с традиционными ресурсами, на рынке энергоресурсов создаются предпосылки для обострения конкуренции и перераспределения рыночных долей. Как быстро это может произойти? Мнения на этот счет крайне полярны.

Победитель получает все. Вопрос – кто он?

В 2013 году Илон Маск, основатель компаний Tesla, заявил, что, по его мнению, солнечная энергия станет основным источником энергии в течение двадцати лет. Альтернативную точку зрения в том же году озвучил Рекс Тиллерсон, генеральный директор компании Exxon Mobil: «Мы увидим очень быстрые перемены. Производство солнечной энергии, вероятно, увеличится более чем в 20 раз к 2040 году. И тем не менее даже такими амбициозными темпами солнечная энергия будет составлять не более 2% от глобальной генерации электричества». Заметим, что Тиллерсон оказался не прав фактически сразу: доля солнечной энергии в 2013 году уже превысила 2%.

О чем говорит нам история? За время своего развития энергетический сектор пережил два кардинальных сдвига. Примерно 150 лет назад закончилась эпоха древесины (дров) как основного источника энергии и началась эпоха угля. Переход был фактически завершен за пятьдесят лет. Сто лет назад вчерашний победитель, уголь, в свою очередь, был потеснен с позиции ведущего источника энергии нефтью и газом. И опять основной этап перехода – с нулевых уровней почти до 80% проникновения – был пройден примерно за пятьдесят лет.

Вернемся в сегодняшний день. Консенсусные прогнозы большинства инвестиционных банков и энергетических аналитических центров предполагают, что замещение традиционных источников энергии (сегодня это нефть и газ) новыми будет происходить медленнее, чем при сравнимых обстоятельствах это случалось в прошлом. Консерватизм прогнозистов предопределяют короткая память, карьерный риск и нежелание выглядеть белой вороной.

Последствия вероятного изменения структуры энергетического сектора затронут макроэкономику целых стран, валютные курсы, традиционные и новые энергетические компании, потребителей энергии в целом, а также, казалось бы, совсем не связанные с энергетикой отрасли.

Аналитическое агентство Bloomberg New Energy Finance рассчитало эффект на счет текущих операций (разница между экспортом и импортом) от снижения цен на нефть со $100 за баррель до $50 – сценарий, который по факту реализовался в течение последних двух лет. Масштаб цифр огромен. Основными бенефициарами стали Азия (+ $400 млрд в год), Европа (+ $300 млрд) и Америка (+ $200 млрд), а пострадали страны Ближнего Востока (- $350 млрд) и Россия (- $200 млрд).

Приведенные цифры отражают изменения в ценах на энергоресурсы при сохранении структуры рынка. Если в будущем будет меняться и структура рынка – физические объемы ископаемого топлива будут замещаться солнцем и ветром – десятки миллиардов долларов в год продолжат переходить от одних стран другим.

Непосредственно со счетом текущих операций связаны валютные курсы. Валюты с плавающим обменным курсом, такие как американский доллар или, с некоторых пор, российский рубль, реагируют на изменения в макроэкономической реальности (и в первую очередь в счете текущих операций) в режиме реального времени – владельцы российских рублей могут в этом убедиться, сравнив поведение цен на нефть последних двух лет с динамикой курса рубля. Валюты с фиксированным обменным курсом, устанавливаемым местными властями, откладывают реакцию на изменившуюся макроэкономическую реальность на будущее. В некоторых странах несоответствие официального курса и текущего макроэкономического окружения очевидно уже сейчас (так, например, в Венесуэле курс боливара на черном рынке в разы отличается от официального курса). В других случаях, например в некоторых странах Ближнего Востока, где официальный валютный курс подкреплен солидными накопленными резервами, риски изменения валютного курса являются более долгосрочными.

На корпоративном уровне «проигравшие» – это традиционные производители нефти, газа и угля, а также производители электричества и бензина из ископаемых топлив. Некоторые из них уже столкнулись с новой реальностью структурно сжимающегося рынка (энергетический уголь), некоторые, вероятно, столкнутся в течение следующих десяти лет (нефть).

Если традиционные производители находятся в невыигрышном положении, можно предположить, что «победителей» следует искать среди новых игроков. Однако не стоит забывать, что экономика новой энергетики имеет черты технологической индустрии, а значит, инвестирование в новую энергетику сопряжено (для инвестора) с большим уровнем риска.

Во-первых, технологические индустрии структурно дефляционны, то есть продукт, который они производят, постоянно дешевеет в цене – действует закон Мура, не дремлют конкуренты. Оперировать на рынке, на котором продукт постоянно дешевеет, – это совсем другие условия, чем те, которые сложились в энергетическом секторе в XXI веке, когда считалось, что цена на нефть может идти только вверх.

Успешные компании, находящиеся в дефляционном окружении, такие как Samsung или Apple, дифференцируют продукцию, инвестируя в узнаваемость своего бренда, что позволяет им поддерживать требуемую доходность. Однако в отличие от продуктов потребительской электроники электричество, которое мы потребляем, является недифференцируемым товаром, на него невозможно навесить бренд.

Наконец, технологии постоянно меняются. Если вы обладаете лучшей технологией сегодня (скажем, умеете производить дешевые солнечные панели с эффективностью 20%), не факт,что вы останетесь технологическим лидером завтра (может быть, ваш конкурент научится делать панели с 22%-ной эффективностью, оставив вас с неконкурентоспособным продуктом). Технологические индустрии живут по принципу «победитель получает все». Проигравший, соответственно, все теряет.

Вспомним исторический пример. Одной из новых технологий сто лет назад был автомобиль, начинавший тогда теснить на рынке перевозок повозки с лошадьми. В одной только Америке автомобильные стартапы (которые тогда еще так не называли) исчислялись сотнями, правда, список успешных значительно короче, что не помешало автомобилю как технологии изменить облик ХХ века.

Помимо горстки корпоративных победителей технологической гонки, основными бенефициарами перемен оказались потребители – наши дедушки и бабушки – через лучшее качество жизни, привнесенное новыми технологиями. Это не уникальная черта автомобильной индустрии (в прошлом) или энергетического сектора (в настоящем), а общая черта инновационных замещений одних индустрий другими – однозначным победителем и бенефициаром технологического прогресса является потребитель, а не компании из новых индустрий или их инвесторы.

Сытое будущее

Менее очевидными являются последствия для индустрий, на первый взгляд никак не связанных с энергетикой. Есть целый ряд проблем, стоящих перед человечеством, для которых известно теоретическое решение, но узким местом практического воплощения решения является доступность энергии. Если нам удалось решить проблему дороговизны и ограниченности энергетических ресурсов, такие проблемы решаются автоматически. Поговорим про эффекты второго порядка.

Пример №1 – опреснение воды. Есть люди, которые считают, что недостаток питьевой воды станет серьезной проблемой в скором будущем. Некоторые инвесторы даже скупают подземные озера с пресной водой, полагая что вода – золото XXI века.

Соленая вода занимает две трети поверхности Земли, являясь практически неограниченным ресурсом. Давно известна технология опреснения соленой воды, но она достаточно энергоемкая. Если энергия стоит дорого, то сам процесс опреснения воды оказывается дорогим. Если же предположить, что проблемы доступа к энергии и ее стоимости решены, то недостаточность пресной воды в обозримом будущем просто не является проблемой, о которой стоит беспокоиться.

Пример №2 – синтез еды. Томас Мальтус, английский экономист и демограф XIX века, сделал простое наблюдение: население планеты постоянно увеличивается, соответственно, количество еды, которое нужно, чтобы его прокормить, также постоянно увеличивается. При этом размер пахотных площадей остается неизменным. Если предложение не меняется, а спрос постоянно растет, то в будущем должен случиться дефицит еды и наступить голод. На выручку, как обычно, приходят технологии.

Ранее мы говорили о том, что проблема дефицита и стоимости добычи углеводородов может быть решена за счет энергии Солнца. Углеводороды – это то, что мы сжигаем в турбинах электростанций. Углеводы – это то, что мы сжигаем в своих желудках. Углеводороды и углеводы не зря созвучны – и те и другие состоят в основном из углерода и водорода; и если мы нашли способ заместить одни, может быть, существует способ заместить и другие?

Такое замещение, однако, должно быть качественно иным. Если в случае с переходом на энергию Солнца (преобразованную в электричество) мы полностью избавляемся от этапа сжигания углеводородов в турбинах, то избавиться от этапа сжигания углеводов в желудке вряд ли возможно – человек не умеет потреблять электрическую энергию, а желудок на электрическую батарею не заменить. Выходом из такой ситуации является замещение (ограниченного количества) углеводов (неограниченным количеством) синтетических углеводов. Такие технологии уже существуют. Например, Google фактически выращивает гамбургеры в пробирках такого качества, что эксперты не способны их отличить от органических. «Выращивание» подразумевает цепочку преобразований энергии из вида, в котором человек ее усваивать не может, но в котором она изобильна и доступна, в тот вид, в котором может. Таким образом, голод человечеству не грозит. Другие эффекты второго порядка затронут производство и строительство (через роботизацию энергоемких процессов) и наверняка многие другие индустрии.

Человека окружают ограниченные и неограниченные ресурсы. Об ограниченных ресурсах, таких как золото, минералы или (до последнего времени) энергия, говорят много, потому что таких ресурсов всегда не хватает. О неограниченных ресурсах, таких как воздух или вода, говорят меньше, потому что существование чего-то бесконечного и бесплатного обычно не замечается.

Экономики, выстроенные на ограниченных и неограниченных ресурсах, имеют разные характеристики. Экономика ограниченного ресурса – это экономика ренты (сверхприбыли), распределяемой между обладателем ресурса (как правило, государством) и компанией-оператором. Размер ренты может быть настолько значимым, как, например, в случае с нефтяной рентой, чтобы формировать глобальную геополитическую повестку. Напротив, экономики, построенные на неограниченных ресурсах, более скучны. На воздухе можно построить индустрию производства кондиционеров, а на воде – коммунальную индустрию, занимающуюся доставкой воды в наши дома, но экономической базы обеих для формирования глобальной геополитической повестки будет недостаточно. На одних кондиционерах сверхдержаву не построить.

Изменения, происходящие в энергетическом секторе сегодня, – переход от добычи ограниченных углеводородов к обработке неограниченной солнечной энергии, – означают переход энергии как ресурса из категории ограниченных в неограниченные. Для ресурса такой важности, как энергия, подобных переходов история еще не знала. Экономика энергетического сектора, соответственно, трансформируется из экономики ренты в процессинговую экономику, характеризуемую высоким уровнем конкуренции, средним уровнем прибыльности и возврата на капитал, а также низким уровнем политизированности.

Карл Маркс считал, что бытие определяет сознание. Перефразируя Маркса, можно сказать, что экономические реалии определяют политическое сознание и создают запрос на политику определенного свойства. В рентной экономике случайных нефтедолларов национальное самосознание доходит вплоть до постулирования богоизбранности нации – обладателя ценного ресурса. Политический запрос формируется на консервирование статус-кво, распределение и проедание ренты и культивирование некоего особого пути. В отсутствие ренты экономика развивается по законам экономического дарвинизма. Формируется запрос на возможность свободно заниматься предпринимательством, защиту прав частной собственности, нормальное функционирование судебной системы и единство правил для всех участников. Сегодня это называется современной институциональной системой западного образца. С постепенным уходом энергетической ренты в прошлое можно ожидать изменения политического запроса в странах-рентополучателях.

Однако не стоит ожидать мгновенных изменений. Между предпосылками перемен и самими переменами могут пройти годы. Так, например, в Советском Союзе между исчерпанием централизованной индустриализации как пути развития в 1960-х годах и началом перестройки прошло два десятка лет стагнации, вошедших в историю как период застоя. Не исключено, что окончание периода роста российской экономики, основанного на постоянно растущих ценах на нефть, также не приведет к мгновенным институциональным преобразованиям, необходимым для экономического роста в постнефтяную эпоху.

slon.ru