Влияние международных климатических соглашений на эксплуатацию угольных электростанций

Введение

Глобальный энергетический ландшафт претерпевает глубокую трансформацию, обусловленную в значительной степени международными климатическими соглашениями, которые направлены на сокращение выбросов парниковых газов. На протяжении десятилетий уголь был основой производства электроэнергии во многих странах, ценился за его изобилие и низкую стоимость. Однако растущий научный консенсус по изменению климата поставил уголь под беспрецедентное внимание. Международные соглашения, такие как Киотский протокол и Парижское соглашение, непосредственно повлияли на то, как угольные электростанции строятся, эксплуатируются и выходят на пенсию. Эти договоры накладывают обязательные или желательные цели по сокращению выбросов, заставляя правительства и коммунальные предприятия переоценивать роль угля в их энергетическом балансе. Результатом стало устойчивое снижение новых инвестиций в угольные электростанции, досрочное прекращение существующих объектов и внедрение более строгих экологических норм, которые влияют на каждый этап операций угольных электростанций. В этой статье исследуется исторический контекст этих соглашений, конкретные механизмы, посредством которых они влияют на угольные операции, региональные различия в политических мерах и перспективы угольной энергетики в мире декарбонизации.

Основы международных климатических соглашений

Основу современной международной климатической политики заложило принятие в 1992 году Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИКООН), в которой закреплен принцип общей, но дифференцированной ответственности, признавая, что развитые страны несут наибольшую историческую ответственность за выбросы. Последующие протоколы и соглашения основывались на этой структуре, постепенно ужесточая целевые показатели и расширяя участие, охватывая все страны.

Киотский протокол (1997)

Киотский протокол был первым юридически обязывающим соглашением, устанавливающим количественные целевые показатели сокращения выбросов для промышленно развитых стран. Он требовал от этих стран сокращения их совокупных выбросов парниковых газов на 5,2% ниже уровней 1990 года в течение первого периода действия обязательств (2008-2012 гг.) Для стран, зависящих от угля, это означало осуществление политики по ограничению выбросов CO2 от электростанций, часто через системы торговли выбросами или налоги на выбросы углерода. Протокол также вводил такие механизмы, как Механизм чистого развития (МЧР), который позволял кредиты от проектов сокращения выбросов в развивающихся странах. В то время как США никогда не ратифицировали соглашение и Канада вышла в 2012 году, Киотский протокол создал прецедент для увязки международных обязательств с внутренней энергетической политикой. Он стимулировал ранние действия в Европе, где в 2005 году началась система торговли выбросами ЕС (ЕС ETS), непосредственно затрагивающая экономику угольных электростанций.

Парижское соглашение (2015)

Парижское соглашение ознаменовало смену парадигмы, отойдя от целей, связанных с нисходящими обязательствами, к системе взносов, определяемых на национальном уровне (NDCs). Каждая страна представляет свой собственный план сокращения выбросов, с коллективной целью ограничения глобального потепления до уровня ниже 2 ° C выше доиндустриального уровня, запрашивая усилия по ограничению увеличения до 1,5 ° C. Это соглашение имеет важное значение для угольной энергетики, поскольку оно явно предусматривает пик глобальных выбросов как можно скорее и быструю декарбюрацию после этого. В соответствии с Парижским соглашением многие страны представили NDC, которые включают даты поэтапного отказа от угольной генерации, такие как цель Германии 2038 года и план Великобритании 2024 года. Соглашение также установило рамки для прозрачности и глобальных запасов каждые пять лет, что оказывает давление на страны для увеличения амбиций с течением времени. Для угольных операторов Парижское соглашение посылает четкий сигнал о том, что долгосрочная жизнеспособность угольных активов сомнительна, препятствуя новым инвестициям и поощряя досрочный выход на пенсию.

Другие ключевые соглашения и инициативы

Помимо РКИКООН, другие многосторонние инициативы непосредственно нацелены на уголь. Начатый в 2017 году Альянс по использованию угля в прошлом (PPCA) объединяет национальные и субнациональные правительства, приверженные постепенному отказу от угольной энергетики. Фонды климатических инвестиций (CIF) поддержали ускорение выхода угольных электростанций из эксплуатации в развивающихся странах. Международное энергетическое агентство (IEA) все больше фокусируется на угле в своих сценариях, а его ежегодный Всемирный энергетический прогноз теперь включает подробные прогнозы по углю в рамках различных сценариев политики. В специальном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) подчеркивает необходимость быстрого сокращения выбросов, фактически призывая к резкому сокращению использования угля к 2030 году. Эти пересекающиеся рамки создают согласованную политическую среду, которая неизменно неблагоприятна для угля.

Влияние на работу угольных электростанций

Влияние международных климатических соглашений на угольные электростанции проявляется по нескольким каналам: нормативные требования, экономическое давление и эксплуатационные ограничения.В то время как конкретные последствия варьируются в зависимости от юрисдикции, общие темы включают более строгие ограничения выбросов, ценообразование на углерод и изменяющиеся рыночные условия, которые снижают рентабельность угольной генерации.

Давление регулирования и соблюдения

Международные обязательства часто переводятся во внутренние правила, которые непосредственно ограничивают работу угольных электростанций.

• Пределы выбросов для SO2, NOx и твердых частиц: Многие страны ужесточили стандарты качества окружающего воздуха, заставив угольные электростанции устанавливать дорогостоящее оборудование для борьбы с загрязнением, такое как десульфуризация дымовых газов (FGD) и селективное каталитическое сокращение (SCR). Эти обновления могут увеличить капитальные затраты на 10-20% от первоначальной стоимости завода.
• Стандарты выбросов углекислого газа: План Агентства по охране окружающей среды США по чистой энергии (хотя позже он был отменен) и Директива ЕС по промышленным выбросам устанавливают стандарты производительности CO2 для новых и существующих угольных электростанций. В Европе новые угольные электростанции должны соответствовать пределу в 550 г CO2/кВтч, что эффективно препятствует строительству обычных пылеугольных блоков без улавливания углерода.
• Механизмы ценообразования на углерод: Механизмы ценообразования на углерод: ETS ЕС и аналогичные системы в таких местах, как Южная Корея и Калифорния, накладывают затраты на каждую тонну выбросов CO2. По мере роста цен на углерод (выше 80 евро за тонну в 2023 году) угольная энергия становится все более неэкономичной по сравнению с газом и возобновляемыми источниками энергии. В ЕС средняя стоимость углерода для угольной электростанции может составлять 30-40 евро за МВтч , что значительно снижает маржу.
• Законодательство об отказе от использования угля: Несколько стран приняли законы, обязывающие к закрытию угольных электростанций к определенной дате. Например, Канада поэтапно откажется от угля к 2030 году, Великобритания к 2024 году и Германия к 2038 году. Эти законы вынуждают коммунальные предприятия планировать на пенсионные годы заранее, что влияет на контракты на топливо и планирование стабильности сети.

Экономические и финансовые последствия

Экономическая жизнеспособность угольных электростанций резко ухудшилась под тяжестью климатической политики и рыночной конкуренции.

• Рост эксплуатационных расходов: Расходы на соблюдение экологических норм, ценообразование на выбросы углерода и необходимость покупки квот на выбросы увеличили переменную стоимость генерации на угле. На многих рынках уголь стал дороже, чем газовые турбины комбинированного цикла и возобновляемые источники энергии на основе предельных затрат.
• Инвесторы все больше осознают, что угольные электростанции могут стать застрявшими активами, если климатическая политика будет еще более ужесточаться или если возобновляемые источники энергии продолжат падать в цене. Этот риск снижает привлекательность инвестиций в уголь и увеличивает стоимость капитала для угольных коммунальных предприятий.
• Падение коэффициентов мощности:] Во многих регионах угольные электростанции отправляются реже, поскольку приоритет отдается возобновляемым источникам энергии и газу. Коэффициенты мощности для угля в США упали с 60% в 2015 году до примерно 40% в 2022 году, вынудив некоторые подразделения работать только во время пикового спроса или в качестве резервного.
• Потери рабочих мест и региональные экономические сдвиги: Закрытие заводов приводит к потере рабочих мест для шахтеров и работников заводов. Сообщества, исторически зависящие от угля, сталкиваются с экономическими дислокациями, что побуждает правительства осуществлять программы справедливого перехода, такие как Фонд справедливого перехода ЕС.

Операционные изменения и технологические реакции

Для адаптации к новым условиям некоторые операторы угольных электростанций принимают оперативные стратегии, направленные на продление срока службы своих активов при соблюдении правил:

• Гибкая работа: Угольные электростанции все чаще требуются для быстрого увеличения и снижения, чтобы дополнить переменную возобновляемую генерацию. Это создает дополнительный износ оборудования и может снизить эффективность, но позволяет заводу получать доход, когда цены на электроэнергию высоки.
• Совместное сжигание с биомассой или аммиаком: Некоторые заводы экспериментировали с совместным сжиганием древесных гранул или аммиака для сокращения чистых выбросов CO2. Например, электростанция Drax в Великобритании преобразовала несколько единиц в биомассу, хотя проблемы устойчивости в отношении биомассы остаются.
• Улавливание и хранение углерода (CCS): Модернизация угольных электростанций с помощью CCS теоретически может позволить продолжить работу с более низкими выбросами. Однако CCS является дорогостоящим (стоимостью 50-100 долларов США за тонну улавливаемого CO2) и имеет ограниченное развертывание. Большинство новых проектов CCS нацелены на газовые заводы или промышленные объекты, а не на уголь.

Региональные перспективы: как влияют на разные страны

Влияние международных климатических соглашений сильно варьируется в зависимости от экономической структуры страны, политической воли и существующей энергетической инфраструктуры. Ниже приведены тематические исследования из основных регионов, зависящих от угля.

Европа: лидер в угольной фазе

Европейские страны были одними из самых агрессивных в переводе климатических соглашений во внутреннее законодательство. Приверженность Европейского союза углеродной нейтральности к 2050 году, закрепленная в Европейском климатическом законе, ускорила выход угля на пенсию. В 2021 году ЕС добавил более амбициозную цель сокращения выбросов на 55% к 2030 году. Цена на углерод блока резко выросла, и многие страны объявили даты поэтапного отказа от угля. В результате угольная генерация в ЕС упала с более чем 900 ТВтч в 2010 году до примерно 450 ТВтч в 2022 году. Польша остается крупнейшим потребителем угля в ЕС, но она также обязалась поэтапно отказаться от угля к 2049 году. Великобритания, которая покинула ЕС, но следует аналогичной политике, уже сократила долю угля в производстве электроэнергии с 40% в 2012 году до менее 2% в 2023 году.

США: смешанный рекорд

Администрация Обамы в 2015 году ввела план «Чистая энергия», который принудил бы к выходу угольных электростанций из эксплуатации, но план так и не был реализован. Администрация Трампа отменила правила и вышла из Парижского соглашения, ненадолго дав угольной отсрочки. Однако рыночные силы — дешевый природный газ, снижение затрат на возобновляемые источники энергии и низкий рост спроса на электроэнергию — продолжили стимулировать закрытие угольных электростанций. Администрация Байдена вновь присоединилась к Парижскому соглашению и поставила цель создания энергетического сектора без выбросов углерода к 2035 году. Даже без четкого федерального законодательства Агентство по охране окружающей среды (EPA) предложило новые правила по ртути, токсичности воздуха и угольной золе, которые, вероятно, приведут к дальнейшему выходу на пенсию. По состоянию на 2023 год США имеют примерно 200 ГВт угольных мощностей, по сравнению с пиком в 330 ГВт, и аналитики ожидают, что к 2030 году еще 50-100 ГВт уйдут в отставку.

Китай: крупнейший в мире пользователь угля

Китай является крупнейшим в мире потребителем угля, на долю которого приходится более половины мировой генерации угля. Его позиция по международным климатическим соглашениям эволюционировала. Китай ратифицировал Парижское соглашение и представил NDC, который обещает достичь пика выбросов CO2 до 2030 года и достичь углеродной нейтральности к 2060 году. На практике, однако, Китай продолжил строительство новых угольных электростанций для удовлетворения растущего спроса на электроэнергию и обеспечения энергетической безопасности. Только в 2022 году Китай одобрил 106 ГВт новых угольных мощностей. Тем не менее, есть признаки изменений: китайское правительство начало вводить более строгие ограничения на выбросы на заводах, и многие новые заводы более эффективны. Пилотные программы по торговле углеродом были запущены, и в 2021 году началась национальная система торговли выбросами (ETS), первоначально охватывающая энергетический сектор. В то время как угольный флот Китая все еще расширяется, международное давление от климатических соглашений в сочетании с внутренними проблемами загрязнения воздуха постепенно подталкивает страну к более медленной траектории роста для угля.

Индия: Баланс между целями в области развития и климата

Индия является вторым по величине потребителем угля и полагается на уголь примерно на 70% своей электроэнергии. Выбросы на душу населения в стране низкие, но ее общие выбросы быстро растут. Индия ратифицировала Парижское соглашение и поставила цель 500 ГВт неископаемых мощностей к 2030 году и чистые нулевые выбросы к 2070 году. Эти цели привели к массовому расширению возобновляемых источников энергии, но уголь продолжает расти, потому что спрос на электроэнергию растет. В 2023 году Индия добавила новые угольные мощности, несмотря на предупреждения МЭА о том, что никакие новые угольные электростанции не соответствуют чистым нулевым целям. Международные климатические соглашения оказывают давление на Индию, чтобы ускорить ее переход, но правительство утверждает, что уголь необходим для доступной базовой мощности. Результатом является двойная стратегия: агрессивное строительство возобновляемых источников энергии при сохранении угольных электростанций в сети для надежности. Индия также ввела налог на углерод на уголь и изучает проекты улавливания углерода.

Другие регионы

В Юго-Восточной Азии, таких странах, как Индонезия и Вьетнам, рост угольных мощностей обусловлен экономическим развитием и иностранными инвестициями. Однако международные инициативы по финансированию климата, такие как Партнерство по справедливому энергетическому переходу (JETP) с Индонезией, призваны помочь этим странам досрочно уволить угольные электростанции и перейти на возобновляемые источники энергии. В Южной Африке большая зависимость страны от угля (более 80% электроэнергии) сталкивается с давлением как климатических соглашений, так и проблем надежности энергоснабжения. Южная Африка представила амбициозный NDC, но изо всех сил пытается финансировать переход от угля.

Перспективы угольной энергетики в рамках климатических соглашений

Траектория развития угольной энергетики в ближайшие десятилетия определяется возрастающей жесткостью международных климатических соглашений и быстрой эволюцией технологий чистой энергии. Будущее будет определяться несколькими ключевыми тенденциями:

Ускорение целевых показателей

По мере приближения мира к 2025 году, когда РКИКООН представит новые НДЦ, многие страны, как ожидается, поднимут свои амбиции. В Глазгоском климатическом пакте (2021 год) содержится призыв к «фазедауну неослабевающей угольной энергетики» и прекращению неэффективных субсидий на ископаемое топливо. С тех пор число стран, обязующихся поэтапно отказаться от угля, выросло до более чем 40. В альянсе Powering Past Coal теперь входят члены, представляющие большинство угольных мощностей ОЭСР. Даже страны, которые исторически сопротивлялись поэтапному отказу от угля, такие как Япония, объявили о планах вывода из эксплуатации старых угольных электростанций к 2030 году. Эта тенденция предполагает, что к 2030 году в большинстве развитых стран останется мало или вообще не останется угольных электростанций.

Роль улавливания углерода и отрицательных выбросов

Для стран, которые продолжают полагаться на уголь, улавливание, использование и хранение углерода (CCUS) часто упоминается как потенциальное решение. Однако развертывание CCUS было медленным из-за высоких затрат и технических проблем. По состоянию на 2023 год только несколько угольных электростанций во всем мире оснащены улавливанием, а улавливаемый CO2 часто используется для повышения нефтеотдачи, а не для постоянного хранения. Новые технологии, такие как биоэнергия с улавливанием и хранением углерода (BECCS), могут даже достичь отрицательных выбросов, но они остаются в значительной степени недоказанными в масштабе. Сценарии МГЭИК и МЭА, которые ограничивают потепление до 1,5 ° C, по-прежнему требуют значительного сокращения использования угля даже с CCUS, что означает, что большинство угольных электростанций не могут быть сохранены.

Конкуренция со стороны возобновляемых источников энергии и природного газа

Экономика угля еще больше подрывается падением стоимости возобновляемой энергии. Солнечная и ветряная энергетика сейчас являются самыми дешевыми источниками новой электроэнергии во многих регионах, и они не требуют затрат на топливо. Хранение аккумуляторов также становится дешевле, позволяя возобновляемым источникам энергии вытеснять уголь даже для пикового спроса. Кроме того, природный газ имеет более низкую интенсивность углерода и более быстрые темпы рампа, что делает его более гибким партнером для возобновляемых источников энергии. В США газ сейчас является крупнейшим источником электроэнергии. В Европе газ частично заменил уголь по мере роста цен на углерод. Эта конкуренция означает, что угольные электростанции все чаще используются только в качестве резервов, снижая их доходы и ускоряя выход на пенсию.

Международные финансы и справедливый переход

Одной из самых больших проблем в поэтапном отказе от угля является обеспечение справедливого перехода для работников и общин. Международные климатические соглашения начали включать положения о финансовой поддержке. Зеленый климатический фонд и вышеупомянутые JETPs предоставляют ресурсы для помощи развивающимся странам в досрочном выводе угольных электростанций без экономического коллапса. Всемирный банк прекратил поддержку новых угольных проектов и фокусируется на чистой энергии. Эти финансовые механизмы имеют решающее значение для получения бай-ина из таких стран, как Индонезия и Южная Африка, где уголь обеспечивает как рабочие места, так и дешевую энергию.