Введение
Экономический ущерб, причиняемый изменением климата, связан с периодами экстремальной жары, изменением режима осадков, повышением уровня океана, а также разрушением экологических и социальных систем
Ни характер, ни скорость распространения экологически чистых технологий не являются одинаковыми и зависят от конкретных условий. На рис. 4.1 показано время, необходимое для перехода энергетической технологии от прототипа к рыночному продукту и раннему внедрению, под которым здесь подразумевается занятие однопроцентной доли рынка. Например, атомной энергетике во Франции потребовалось 20 лет на путь от изобретения до прототипа и раннего внедрения, в то время как на освоение производства железа методом прямого восстановления ушло шесть десятилетий. Даже недавние истории успеха свидетельствуют о небольшой скорости прогресса: так, солнечная фотоэлектрическая энергетика (PV) заняла значительную часть рынка только спустя более чем полвека.
Новейшие данные указывают на ряд общих тенденций, связанных с распространением экологически чистых технологий. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки (НИОКР), осуществляемые на раннем этапе, субсидии, стимулирующие тарифы и широкомасштабное производство стремительно снизили затраты и сложность обучения. Фокус производства и внедрения сместился на страны Азии; стратегия промышленного развития Китая изменила характер цепочек поставок, позволила снизить цены и открыть возможности для освоения новых технологий странам со средним уровнем дохода. В то же время на периферии процесс внедрения застопорился: страны с низким уровнем дохода и секторы, в которых выбросы с трудом поддаются снижению, значительно отстают от лидеров. Сегодня стратегические проблемы имеют два аспекта: первый из них связан с мобилизацией капитала, инфраструктуры и навыков в целях снижения затрат наименее обеспеченных пользователей, а второй — со снижением стоимости промышленных технологий за счет целенаправленных НИОКР, демонстрации достижений и формирования перспективных рынков.
В этой главе мы изучим способы распространения экологически чистых технологий, причины их неравномерного внедрения и влияние создавшейся ситуации на следующий этап их развития. Основной темой обсуждения станут технологии, направленные на противодействие изменению климата, с акцентом на решениях, которые были представлены за последние два десятилетия (в противоположность ранним научным открытиям).
В первую очередь мы укажем ключевые технологии в этой области и оценим уровень их развития в различных секторах и регионах, обратив особое внимание на авторитетную позицию Китая на мировом рынке. Далее будут описаны три наглядных примера — солнечная фотоэлектрическая энергетика (PV), электротранспортные средства (ЭС) и водород.
На примере солнечной PV мы проследим весь путь распространения — от первых этапов НИОКР до внедрения во всем мире; пример ЭС показывает, как политическая поддержка и внутриотраслевая координация помогают решать вопросы технологической конкуренции; наконец, водородные технологии демонстрируют стратегии преодоления сложных проблем, связанных со становлением рынка, путем одновременного строительства инфраструктуры и развития спроса. Эти тщательно подобранные примеры иллюстрируют как общие тенденции, так и уникальные приемы, с помощью которых экологически чистые технологии успешно преодолевают инфраструктурные барьеры, сопротивление действующих игроков и проблемы координации. В ходе анализа мы выявим важнейшие условия успеха, возможные политические вмешательства, а также стратегические подходы к преодолению препятствий для внедрения. Заключительная часть главы будет посвящена новым рискам и возможностям (включая геополитическую напряженность, уязвимость цепочек поставок и проблемы финансирования), которые будут определять следующую стадию распространения экологически чистых технологий по всему миру.
Для смягчения последствий изменения климата необходимы целенаправленные инновации в тех областях технологий, которые снижают воздействие экономической деятельности на окружающую среду. Экологически чистые технологии (также известные как низкоуглеродные технологии) выполняют ряд критически важных функций: снижают выбросы парниковых газов, повышают энергоэффективность, оптимизируют использование ресурсов, сводят к минимуму образование отходов, а также способствуют их повторному использованию и переработке. По сравнению с привычными альтернативами, в которых используются ископаемые виды топлива, эти технологии приводят к значительно меньшим выбросам CO2
Для того чтобы понять, какие экологически чистые технологии являются наиболее необходимыми, следует изучить происхождение выбросов парниковых газов во всем мире, их распределение по секторам экономики и технологии, которые могут эффективно снизить их объем.
Исчерпывающий обзор этих возможностей для смягчения последствий изменения климата приведен в табл. 4.1. Эта таблица сопоставляет долю выбросов, приходящуюся на каждый сектор, с доступными и новыми технологическими решениями, демонстрируя, что темпы глобального перехода к экологически чистым технологиям на протяжении последних двух десятилетий были нестабильными. В таблице также указан уровень технологической готовности (УТГ), свидетельствующий о рыночной зрелости каждого из решений
Процесс прохождения инноваций через вышеперечисленные этапы УТГ редко бывает линейным: обычная практика включает в себя циклы обратной связи, откаты и перепроектирование. Тем не менее шкала УТГ имеет смысл, так как она описывает виды препятствий, обычно возникающих в тех или иных точках процесса. На нижних УТГ преобладают технические и финансовые риски; на промежуточных уровнях возможности для демонстрации и раннего внедрения зависят от цепочек поставок, сертификации и первичного спроса; на верхних уровнях основные трудности связаны с интеграцией в энергосистемы, инфраструктуру и рынки.
Уровень зрелости технологий варьируется в широких пределах в зависимости от сектора
Прежде всего, зрелые технологии уже сегодня способствуют значительному снижению выбросов; в особенности это актуально для энергетики и строительства, где решения достигли стадии широкого присутствия на рынке. Лидером этого перехода является энергетическая отрасль, где с помощью впервые разработанных политических механизмов, таких как стимулирующие тарифы и меры поддержки промышленности. Так, например, в Дании, с середины 2000-х годов началось развитие ветроэнергетики. Позже к ней присоединилась солнечная PV, резкий рост которой начался в конце 2000-х годов на фоне стремительного снижения стоимости модулей и глобального распространения механизмов политической поддержки. В совокупности солнечная и ветровая энергетика доминировали в области наращивания возобновляемых мощностей на всем протяжении 2010-х годов, чему способствовал эффект обучения и рост числа конкурентов на аукционах.
Во-вторых, секторы, в которых выбросы с трудом поддаются снижению (например, тяжелая промышленность и магистральный транспорт), сохраняют критическую зависимость от технологий, которые остаются на этапах прототипирования, демонстрации или раннего внедрения, что свидетельствует как о неотложной потребности в инновациях, так и о значительных инвестиционных рисках. Промышленность производит приблизительно треть от общемирового объема выбросов CO2 и относится к секторам, наиболее сложным для декарбонизации. Некоторого прогресса можно добиться за счет повышения производительности и электрификации процессов низко- и среднетемпературного нагрева, поскольку соответствующие решения уже доступны на рынке. Однако большинство высокотемпературных процессов (например, используемых в сталелитейной, цементной и химической промышленности) зависят от технологий, которые всё еще находятся на экспериментальном или демонстрационном этапе. В качестве вариантов могут рассматриваться водородные сталелитейные линии, альтернативные связующие для цемента, а также электрификация производственных процессов в химической и алюминиевой промышленности. Определенную роль в снижении выбросов также могут сыграть системы улавливания и хранения углерода, однако они остаются дорогостоящими и требовательными к инфраструктуре решениями. В целом значительное снижение промышленных выбросов зависит от развития и масштабирования технологий, которые еще не в полной мере достигли коммерческой стадии.
В-третьих, такие сквозные стимулирующие факторы, как сетевая инфраструктура, устройства для хранения электроэнергии, водородные технологии и системы управления выбросами углерода выполняют важные функции во многих секторах, но в то же время требуют технологической зрелости самых разнообразных решений, создавая тем самым сложные взаимозависимости в процессе перехода к чистым технологиям. Например, в транспортном секторе наблюдалось значительное отставание, а ЭС оставались малораспространенными до конца 2010-х годов. Последующий стремительный рост в этой области был в первую очередь обусловлен политическими требованиями, принятыми на ключевых рынках, в частности в Китае, Европе и США. К началу 2020-х годов, когда автопроизводители перешли на платформы с батареями большой емкости, доля ЭС на основных рынках сбыта превысила 10 процентов.
Анализ этих процессов показывает, что для глубокой декарбонизации необходимо как стремительное распространение зрелых решений, так и непрерывные усилия по выводу на рынок технологий, находящихся на более низких УТГ. Однако перечень конкретных проблем варьируется в широких пределах в зависимости от сектора. В некоторых отраслях основным препятствием является не стоимость самой технологии, а ее интеграция с различными системами, охватывающая УТГ от раннего внедрения до широкомасштабного развертывания. Значительное снижение промышленных выбросов зависит от развития и масштабирования технологий, которые еще не в полной мере достигли коммерческой стадии.
Особенно сложную задачу представляет собой использование сквозных стимулирующих факторов: разнообразие уровней их разработки указывает на критическую важность развития вспомогательной инфраструктуры — электрических и водородных сетей, трубопроводов и хранилищ для CO₂,— без которых эффективное масштабирование отдельных технологий окажется невозможным. В то же время в строительстве основные препятствия связаны не с технической целесообразностью инноваций, а с их распространением: к ним относятся затраты на начальном этапе, строительные нормы и правила и материально-технические аспекты переоборудования существующих зданий. В сельском хозяйстве, где производителям доступен широкий спектр технических решений, внедрение во многом зависит не от развития технологий, а от политической поддержки, поведения потребителей и институционального потенциала.
Развитие экологически чистых технологий за последние 20 лет: география и масштабы
Получив представление о доступных технологиях для смягчения последствий изменения климата и уровнях их зрелости, мы можем перейти к вопросу о масштабах распространения этих вариантов. За последние два десятилетия экологически чистые технологии переместились с маргинальной на центральную позицию в мировой энергосистеме (см. рис. 4.2 и 4.3). Использование солнечной PV, ветрогенераторов и ЭС выросло с пренебрежимо малого уровня в начале 2000-х до сотен гигаватт установленной мощности и ежегодных продаж миллионов единиц оборудования сегодня (см. главу 1).
Основной темой данного подраздела являются параллельные процессы внедрения и создания инноваций.
На рис. 4.4 показаны значительные различия между скоростью, с которой «зеленые» технологии достигают территорий назначения: длительность этого процесса может составлять от 1 года до 17 лет. Так, срок проникновения латиноамериканских экологически чистых технологий в Азию и Европу составляет не более года, тогда как внедрение технологий, получаемых с большинства других территорий, происходит в этом регионе с задержкой в 12–17 лет, причем максимальный промежуток времени, равный 17 годам, наблюдается на маршруте Океания — Латинская Америка. Напротив, Северная Америка демонстрирует неизменно высокую способность к освоению технологий: интеграция поступающих в регион инноваций занимает 2,6–5,5 лет вне зависимости от места их происхождения. Подобная ситуация может отражать наличие развитых институциональных механизмов и хорошо организованных сетей сотрудничества.
Процесс распространения экологически чистой технологии от момента публикации научной статьи до получения патента занимает от 8 до 14 лет, причем между регионами наблюдаются четкие различия (см. рис. 4.5). Наиболее быстрым этот переход является внутри регионов: так, в Азии путь от научной публикации до патента занимает 7,82 года, а в Латинской Америке и Океании — 8–9 лет. Эта статистика подтверждает значимость географической близости
Перетекание знаний между регионами происходит стабильно более медленными темпами и, как правило, занимает от 10 до 13 лет. Наиболее отстающим в этом отношении регионом является Африка: вне зависимости от страны происхождения научные статьи начинают цитироваться в африканских патентах через 13–14 лет после публикации, что свидетельствует не столько о низком качестве научной работы, сколько о слабости связей между исследовательской и инновационной инфраструктурой. Фактически упоминание африканских и латиноамериканских исследований в патентах из других регионов происходит сравнительно быстро (через 9–11 лет): подобная статистика указывает на то, что эти регионы производят ценную информацию, но не обладают институциональным потенциалом для оперативной трансформации зарубежных научных знаний в местные инновации. Максимальный срок цитирования составляет 13–14 лет и относится к североамериканским научным знаниям и патентам в развивающихся регионах, что может отражать отсутствие релевантности или препятствия для доступа.
Рост этого показателя объясняется несколькими факторами, среди которых следует отметить структурные изменения на протяжении трех этапов развития стратегии Китая в области солнечной PV
Во-вторых, до начала 2020-х годы внедрение ЭС за пределами круга стран с высоким уровнем дохода оставалось ограниченным, хотя последние тенденции позволяют предположить, что эта ситуация начинает меняться. Тенденции в области инноваций отражают эти изменения. В прошлом внедрение экологически чистых технологий было сконцентрировано в Китае и странах с высоким уровнем дохода, в то время как страны со средним и низким уровнем дохода играли гораздо более скромную роль. Сейчас этот дисбаланс начинает выравниваться по мере того, как присутствие ЭС на рынках стран со средним уровнем дохода расширяется за счет аукционов, финансирования концессий и инвестиций в электросети, а в некоторых странах с низким уровнем дохода стартуют экспериментальные проекты. Переизбыток производственных мощностей в Китае привел к дальнейшему падению мировых цен на солнечные энергетические установки, сделав солнечные панели более доступными, например, в Африке
Стимулы и препятствия для распространения экологически чистых технологий на примере солнечной фотоэлектрической энергетики, электромобилей и водорода
Распространение экологически чистых технологий зависит от множества взаимосвязанных факторов: собственных характеристик технологий, их ценовой доступности и изменения стоимости, наличия сетей вспомогательной инфраструктуры, технической стандартизации, кадрового потенциала, способности организаций к освоению технологий, а также институциональных и регулирующих механизмов. Эти факторы способны не только создавать восходящие циклы, ускоряющие внедрение технологий, но и выстраивать барьеры, препятствующие выходу этих технологий на рынок. В данном разделе мы проанализируем конкретное влияние этих факторов на солнечную PV, ЭС и «зеленые» водородные технологии, приведем примеры различных путей распространения инноваций, а также перечислим ряд практических выводов, позволяющих ускорить переход к экологически чистой энергетике в различных технологических и рыночных условиях.
Ценовая доступность
Распространение ветровой и солнечной энергетики, а также ЭС невозможно рассматривать в изоляции от значительного снижения стоимости этих технологий. На снижение стоимости экологически чистых технологий влияет ряд взаимоусиливающих механизмов: НИОКР позволяют добиваться фундаментальных улучшений, обучение на собственном опыте помогает снижать затраты по мере отладки производства, а эффект масштаба уменьшает цену единицы продукции при увеличении объемов выпуска. Эти процессы, зачастую подкрепленные перетеканием знаний и ростом рынков, объясняют резкое сокращение времени освоения, наблюдаемое для многих экологически чистых технологий. В то же время чрезвычайно быстрое внедрение (например, как в секторе возобновляемой энергетики) имеет свои подводные камни: если пользователи будут ожидать скорого появления на рынке более дешевых и эффективных продуктов, они могут выбрать выжидательную модель поведения и замедлить распространение инноваций.
Распространение любой технологии зависит от того, соответствует ли она требованиям к цене и качеству со стороны конкретных пользователей и сфер применения, а также эффективно ли она конкурирует с имеющимися альтернативами. В контексте распространения экологически чистых технологий важно понимать, способна ли такая инновация конкурировать на равных с «грязными» (использующими ископаемые виды топлива) технологиями. Тем не менее на практике углеводородные альтернативы пользуются конкурентным преимуществом в связи с отсутствием оценки воздействия на окружающую среду и сложившимся доминирующим положением на рынке. Отсутствие тарификации выбросов углекислого газа означает, что рыночные цены не отражают социальные издержки загрязнения, что оказывает искажающее воздействие на инвестиционные решения.
Фотоэлектрическая солнечная энергетика
Например, в случае с солнечной PV массовое производство установок для китайского рынка способствовало ускоренному обучению на собственном опыте и возникновению эффекта масштаба, что привело к значительному снижению цен по мере увеличения совокупных мощностей, как будет показано ниже. Модульная структура установок солнечной PV в значительной мере способствовала ускоренному и более широкому проявлению эффекта масштаба
Что касается солнечной PV, то торговые ограничения, введенные США с 2014 году. и Европой в 2013–2018 годах, привели к росту цен на импортные решения, что в свою очередь замедлило переход к солнечной энергетике. Имеющиеся данные подтверждают, что после введения тарифов в 2014 году цены на солнечные панели в США выросли приблизительно на 10 процентов по сравнению с другими рынками, а после введения тарифов в 2018 году — на 20 процентов, что привело к замедлению распространения солнечной энергетики в этой стране
Электрические транспортные средства
Одним из наиболее устойчивых препятствий для широкого распространения ЭС остается их низкая ценовая доступность. Хотя стоимость их эксплуатации, как правило, является выгодной, цена продажи аккумуляторных электромобилей в Европе и США по-прежнему на 10–50 процентов превышает цену на сопоставимые модели с двигателем внутреннего сгорания, что ослабляет спрос на них за пределами домохозяйств с высоким уровнем дохода
Водород
В отличие от предыдущих примеров, целостные и привязанные к конкретным условиям системы, используемые в тяжелой промышленности (например, оборудование для производства стали и цемента или крупные реакторы), требуют более высоких капиталовложений, проекты по их сооружению рассчитаны на более длительный период, а возможности для поэтапного усовершенствования встречаются реже, что может частично объяснить их более медленное и неравномерное распространение.
Главным препятствием для распространения экологически чистых водородных технологий является их высокая стоимость. Водород из возобновляемых и других низкоуглеродных источников по-прежнему в несколько раз превышает по цене водород, который получают из ископаемого топлива, сжигаемого без улавливания и хранения углерода («серый» водород), в результате чего возникает устойчивая наценка за экологичность (более высокая себестоимость производства низкоуглеродного водорода по сравнению с «серым»). Эта разница объясняется тремя основными факторами: i) цены на электроэнергию и необходимость использования электролитических установок; ii) капиталоемкость и срок эксплуатации водородных ячеек; iii) промежуточные расходы, связанные со сжатием, хранением и транспортировкой водорода. Основным компонентом расходов является стоимость электроэнергии, однако последние данные также указывают на более высокую цену электролитических установок по сравнению с ожидаемой. Хотя уменьшение себестоимости энергии из возобновляемых источников улучшает долгосрочный прогноз, снижение цен на природный газ, начавшееся в 2022 году, привело к удешевлению «серого» и «голубого» водорода, что в ближайшей перспективе вызовет рост разрыва в ценах. Для компенсации этой наценки недостаточно одних лишь субсидий: необходимы устойчивые усилия в области НИОКР для увеличения производительности и долговечности водородных ячеек, а также для разработки катализаторов; демонстрационные программы для вывода на рынок таких новых процессов, как пиролиз метана и электролиз с использованием атомной энергии; расширение масштабов производства и системной интеграции для обучения на собственном опыте и использования эффекта масштаба. Если говорить о «зеленом» водороде, то в настоящее время более 99 процентов глобального производства приходится на «серый» водород, в то время как методы получения низкоуглеродного «голубого» и «зеленого» водорода из возобновляемых источников по-прежнему находятся на демонстрационном или раннем коммерческом этапе
Инфраструктура
При распространении экологически чистых технологий могут возникать «системные ошибки»
Фактически проблемы с доступностью вспомогательных технологий и инфраструктуры, обеспечивающих надежность электросетей, ограничивают распространение солнечных установок. Для управления изменениями спроса и предложения на местах необходимы значительные дополнительные инвестиции в высоковольтные линии передачи, сети передачи (т. е. улучшение взаимосвязанности с другими регионами), оборудование для обеспечения стабильности сетей (т. е. установки для контроля напряжения, сложные инверторы), системы учета энергии, возвращаемой в сеть (например, если политика поддержки производящих потребителей позволяет им возвращать избытки электроэнергии), а также в улучшение распределительных сетей (например, «умные» сети и датчики). Неспособность достаточно оперативно инвестировать средства в сетевую инфраструктуру негативно сказывается на эффективной интеграции систем солнечной PV.
Проблема дефицита вспомогательной инфраструктуры, позволяющей интегрировать возобновляемые источники энергии в электрические сети, особенно остро стоит в развивающихся странах. Согласно прогнозам, в ближайшее десятилетие рост населения и расширение его доступа к электротоварам приведет к резкому всплеску спроса на электроэнергию во всем развивающемся мире; в связи с этим сделанный сегодня выбор типов энергетической инфраструктуры в развивающихся странах будет иметь серьезные последствия как для экономического развития, так и для глобального изменения климата
Чтобы массовое внедрение ЭС стало целесообразным, необходимо заблаговременно создать развитую сеть зарядных станций; в то же время поставщики таких решений неохотно инвестируют в них средства до появления на дорогах достаточного числа ЭС. Инфраструктура для подзарядки представляет собой наиболее сложный вопрос, связанный с распространением ЭС. Как показано на рис. 4.7, число общедоступных пунктов зарядки увеличилось с менее чем 1 млн в 2018 году до более чем 5 млн в 2024 году. Бóльшая часть этого роста пришлась на станции медленной зарядки, хотя число быстрых и сверхбыстрых станций растет стремительными темпами. Сверхбыстрые зарядные станции (более 150 долл. США/кВт) становятся всё более распространенными: в 2024 году их число выросло приблизительно на 50 процентов, однако они по-прежнему составляют лишь около 10 процентов от числа общедоступных быстрых зарядных станций в мире. Международные сравнения показывают, что более высокая доля ЭС наблюдается на рынках с более развитой сетью зарядных станций; этот факт подчеркивает центральную роль инфраструктуры в создании возможностей для внедрения ЭС. Выше уже упоминалось, что успех Норвегии отражает щедрость выделяемых субсидий и устойчивый характер инвестиций в общедоступные зарядные станции.
Для использования водорода необходимо строительство новых трубопроводов, в то время как масштабирование солнечной и ветровой энергетики возможно лишь при условии инвестиций в обеспечение гибкости сетей, хранение и передачу энергии. Специализированные трубопроводы, хранилища и портовая инфраструктура остаются в дефиците. Из 56 стран, имеющих стратегии развития водородной отрасли, 43 рассматривают отсутствие инфраструктуры как наиболее серьезное препятствие
Человеческий капитал и навыки
Внедрение технологий зависит от наличия квалифицированных рабочих и инженерно-технического персонала, который помогает компаниям осваивать неявные знания, содержащиеся в инновациях. Факты свидетельствуют о том, что мобильность научных работников способствует распространению технологий.
Помимо ученых и инженеров, для внедрения экологически чистых технологий необходимы квалифицированные работники, которые будут заниматься установкой, обслуживанием и ремонтом оборудования. Распространение солнечной PV в США ускорилось лишь после того, как появились квалифицированные монтажники
Программы обучения, повышения квалификации и переподготовки, а также стратегии перенаправления кадровых ресурсов играют важнейшую роль в увеличении числа работников, занятых в секторах экологически чистых технологий. В контексте развивающихся стран наиболее сложная задача заключается в том, чтобы создать базу навыков, которая позволит этим странам, минуя промежуточные этапы, напрямую перейти к внедрению экологически чистых технологий. В то же время успешность привлечения работников на «зеленые» вакансии будет в подавляющей степени зависеть от качества самой работы (т. е., от уровня неформальности в отношениях, воздействия загрязняющих факторов и размера заработной платы); может потребоваться внесение дополнительных институциональных изменений в законы о труде, а также создание отдельных образовательных учреждений и систем повышения квалификации
Одним из важнейших факторов распространения экологически чистых технологий является поведение пользователей
Эмпирический опыт свидетельствует о существенных различиях между социально-демографическими характеристиками групп пользователей солнечной PV и ЭС; в свою очередь эти различия четко определяют тенденции распространения технологий в разных регионах. На интеграцию «умных» энергетических систем в значительной степени влияют географические несовпадения. В сценариях, посвященных региональной интеграции ЭС и солнечной PV, было показано, что системы, позволяющие подключать автомобили к единой энергосети для подзарядки или возвращения избыточной электроэнергии (V2G), в некоторых регионах могут оказаться нецелесообразными, поскольку географическое распространение ЭС не всегда совпадает с районами с высоким уровнем внедрения солнечной PV. Это обстоятельство подчеркивает потребность в локализированных подходах, в рамках которых при разработке политики, поддерживающей распространение экологически чистых технологий, будут учитываться характеристики местных пользователей, инфраструктурные ограничения и конфигурация энергетических систем.
Интеллектуальная собственность
В сфере распространения экологически чистых технологий интеллектуальная собственность (ИС) является как благом, так и угрозой. Патенты и связанные с ними права стимулируют компании заниматься дорогостоящими НИОКР, поскольку обеспечивают временную защиту их монополии, но в то же время сама их суть ограничивает доступ к инновациям. Это дилемма особенно важна в контексте изменения климата: каждый год задержки распространения экологически чистых технологий приводит к кумулятивному накоплению выбросов парниковых газов (ПГ). Подобная асимметрия меньше связана с неотложным характером мер по борьбе с изменением климата (которые необходимы повсеместно), нежели с географией распределения владельцев и ресурсов. Большинство патентов на экологически чистые технологии принадлежит организациям из стран с высоким уровнем дохода, в то время как страны с низким и средним уровнем дохода испытывают огромную потребность в финансовой и технологической поддержке для широкомасштабного внедрения мер, помогающих смягчить влияние изменения климата и адаптироваться к нему. Этот дисбаланс сделал ИС постоянным камнем преткновения в международных переговорах по вопросам климата.
Вместе с тем наличие исключительных прав также создает препятствия. Переговоры о лицензировании представляют собой дорогостоящие мероприятия, доступ к ИС ограничивается, а внедрение технологий может тормозиться. В развивающихся странах к этим проблемам прибавляется ограниченность финансовых ресурсов и низкая способность к освоению технологий. Последствия этого мы видим на примере солнечной энергетики: по мере становления рынков и усиления конкуренции всё чаще становятся споры, касающиеся не революционных, но важных инноваций. Недавние судебные иски компании First Solar к конкурентам, которых она обвиняет в нарушении патентных прав на ячейки TOPCon, выступают одним из символов более широкого роста числе таких дел
Помимо этого, в качестве одной из альтернатив традиционным практикам предоставления исключительных прав интересны патентные обязательства, но их практическое влияние на распространение технологий остается невыясненным. Наиболее ярким образцом такого подхода является компания Tesla, которая в 2014 году объявила о том, что не будет подавать иски против сторон, добросовестно использующих ее патенты в области ЭС. Подобные обещания приветствуются как один из активных шагов, ускоряющих рост рынка, однако ученые спорят о том, являются ли они истинными обязательствами, стратегическими мероприятиями бренда или попытками позиционировать собственную технологию как доминирующий стандарт
Большинство инноваций в сфере экологически чистых технологий за последние два десятилетия были связаны с выработкой, хранением и передачей электроэнергии, причем наиболее заметный рост наблюдался в области разработки аккумуляторов и «умных» сетей, объединяющих энергетику и транспорт. Напротив, объем инноваций в отраслях, где выбросы с трудом поддаются снижению, остается незначительным: число патентов на системы УХУ растет, но остается на отметке около 100 патентных семейств в год, а высокая в начале 2000-х годов инновационная активность в области водородных технологий начала ослабевать после того, как литий-ионные аккумуляторы заняли доминирующее положение в транспортной сфере.
Институты, регулирование и конкуренция
Распространение экологически чистых технологий происходит не в политическом вакууме. Эти технологии замещают собой устоявшиеся отрасли, что приводит к появлению новых победителей и проигравших и определяет стимулы, с помощью которых обладающие властью игроки пытаются поддерживать перемены или противодействовать им. Существующие отрасли, в которых используется ископаемое топливо, глубоко заинтересованы в том, чтобы сохранить имеющиеся источники выручки и защитить амортизированный капитал. В исторически сложившейся практике энергетические и угольные компании, а также крупные нефте- и газодобытчики лоббировали отказ от тарификации выбросов углерода, выступали против введения стандартов на выбросы и отмены субсидий
Проблемы, связанные с экологией и использованием земель, еще больше осложняют строительство крупных солнечных электростанций, особенно в регионах с высокой плотностью населения, где местные противники выступают под лозунгом «Не на моем заднем дворе» (Not In My Backyard)
Политическая экономия и торговля
Масштабы распространения ЭС также определяются различными политическими и отраслевыми факторами. В США тема ЭС является в высшей степени дискуссионной, поэтому очаги их внедрения сосредоточены в районах с определенными политическими предпочтениями. За период с 2012 по 2023 год почти половина впервые зарегистрированных ЭС была приобретена всего в 10 процентах округов, наиболее симпатизирующих Демократической партии. При этом треть проданных ЭС пришлась всего на 5 процентов таких округов
Глобальное перепроизводство ЭС уже начинает вызывать дисбаланс на рынках. В Китае на фоне агрессивного развития этой отрасли объем производства превысил внутренний спрос, что вызвало активную ценовую конкуренцию. После того как компании Tesla и BYD снизили цены, чтобы сохранить свою долю рынка, в начале 2024 года средняя розничная стоимость ЭС упала приблизительно на 10 процентов. В краткосрочной перспективе эти изменения выгодны потребителям, но длительные «ценовые войны» могут свести на нет прибыль производителей и заставить их отказаться от инвестиций в дальнейшие инновации
Новые инструменты политики: хабы и вопросы справедливости
Поскольку покупателями таких технологий, как домашние солнечные панели и ЭС, обычно являются домохозяйства с высоким уровнем дохода, первые программы субсидий были непропорционально выгодными для обеспеченных слоев населения. Из этого следует, что при разработке политики необходимо заранее прогнозировать последствия такого распределения субсидий. В американском законе «О снижении инфляции» для решения этой проблемы предлагалось увязать налоговые вычеты на покупку ЭС с пороговыми значениями дохода и цены автомобиля; в развивающихся странах при реформировании системы тарифов на электроэнергию или разработке схем поддержки возобновляемой энергетики также необходимо найти баланс между справедливостью и политической целесообразностью.
В качестве одной из заметных политических идей были предложены водородные хабы, однако они остаются больше теоретической возможностью, нежели практикой. Суть идеи заключается в том, что объединение в пределах одной площадки производственных мощностей, промежуточной инфраструктуры и конечных пользователей из одного региона сможет ускорить внедрение этой технологии. Предполагается, что за счет синхронизации графиков инвестиций и объединения активов такие хабы будут способствовать переходу от экспериментальных проектов к коммерческим масштабам. В этой структуре хаб выступает как инструмент координации, который снижает риски для первопроходцев и создает условия для обучения новым технологиям.
Основной вопрос заключается в том, станут ли хабы эффективным способом устранения вышеописанных препятствий. В целом их предназначение заключается в том, чтобы снизить производственные затраты за счет объединения инфраструктуры, формирования отчетливых сигналов со стороны спроса с помощью ключевых потребителей, ускорения строительства трубопроводов и хранилищ, а также повышения прозрачности регуляторной деятельности за счет демонстрации опыта и сертификации. Однако на данном этапе доказательная база выглядит неубедительно. Большинство проектов хабов до сих пор остаются на этапе заявлений или начала реализации; делать выводы о том, будут ли эти механизмы работать на практике или в более широких масштабах, пока преждевременно.
Подобная неопределенность на этапе перехода от концепции хабов к практике подчеркивает необходимость системной оценки. Особо важную роль будут играть тщательно продуманные проекты с привлечением местных сообществ, обеспечением прозрачного учета выбросов и гармонизацией с долгосрочными целями в области декарбонизации. Для того чтобы оценить, выполняют ли хабы обещанные функции или просто переформулируют прежние проблемы новыми способами, особую ценность будут иметь сравнительные данные из разных регионов.
Примеры из области солнечной PV, ЭС и использования водорода показывают, что распространение этих технологий имеет как общие механизмы, так и специфические особенности. Распространение инициируют первые НИОКР и целенаправленные меры политики для стимулирования спроса на ведущих рынках. В Китае после этого приняли промышленную стратегию, которая позволила масштабировать производство, что привело к резкому снижению цен. Критически важными факторами, поддержавшими внедрение технологий, стали такие дополнительные ресурсы, как сети, инфраструктура зарядных станций, финансирование и развитие навыков. При наличии надежных политических механизмов сдерживающие политэкономические факторы замедлили, но не остановили прогресс.
Взгляд в будущее: проблемы и риски на следующем этапе распространения
В этой главе мы изучили пути распространения экологически чистых технологий, причины их неравномерного внедрения и влияние создавшейся ситуации на следующий этап их развития. По итогам анализа можно выделить четыре общих факта.
Внедрение новых технологий осуществляется быстрыми темпами в сферах энергетики и пассажирского транспорта, но остается ограниченным в тех отраслях, где выбросы с трудом поддаются снижению.
Китай стал одним из ведущих игроков в области как разработки инноваций, так и внедрения технологий.
Модульная структура играет определяющую роль в снижении себестоимости и масштабировании производства.
Внедрение новых технологий за пределами группы стран с высоким уровнем дохода началось лишь недавно, но имеет огромный потенциал.
Примеры из области солнечной PV, ЭС и использования водорода иллюстрируют как общие тенденции, так и уникальные приемы, с помощью которых экологически чистые технологии успешно преодолевают инфраструктурные барьеры, сопротивление действующих игроков и проблемы координации.
Следующий этап распространения экологически чистых технологий будет определяться несколькими нерешенными проблемами. Помимо неотложной задачи по ускорению внедрения этих технологий в развивающихся странах, возникает ряд новых рисков. Рост уязвимости в сфере поставок критически важных минералов вызывает новые опасения в отношении себестоимости и ценовой доступности, в то время как неопределенность, связанная с преобразующим (и, возможно, разрушительным) потенциалом искусственного интеллекта (ИИ), содержит в себе как возможности, так и риски для разработки и внедрения экологически чистых инноваций. В то же время очаги геополитической напряженности переформатируют глобальный ландшафт и могут изменить траектории распространения экологически чистых технологий непредсказуемым образом.
В будущем распространение технологий будет меньше зависеть от прорывных решений и больше — от управления системными рисками. Дефицит минерального сырья, распространение ИИ и сдерживающие политические факторы могут привести к росту затрат и фрагментации рынков, однако инновации, диверсификация и надежная политика способны противостоять этим угрозам. Итоговый баланс остается неопределенным: в некоторых ситуациях эти препятствия могут замедлить внедрение новых технологий, в других — послужить катализатором для новых инвестиций и координации усилий. Сохранение требуемых темпов масштабирования экологически чистых технологий будет зависеть от того, насколько эффективно институты смогут обеспечивать стабильность, открытость и жизнестойкость этого процесса.