Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В ходе реализации этапа 2022 г. разработаны сценарии мирового потребления и производства энергии с учетом ограничений на эмиссию парниковых газов и сделаны оценки реакции на них глобальной климатической системы Выполнены следующие работы: 1) Проведено моделирование мирового энергопотребления с учетом демографических и экономических факторов на период до 2100 г. Перспективная оценка мирового энергопотребления выполнена на основании историко-экстраполяционного подхода к исследованию эволюции мировой энергетики, основанного на анализе и экстраполяции тенденций динамики удельных показателей энергопотребления на национальном и региональном уровнях с учетом природно-географических условий. Для расчетов валового энергопотребления использованы как базовый («средний») сценарий динамики численности населения планеты Демографической службы ООН, так и альтернативные сценарии, более подробно учитывающие различные демографические факторы. 2) Выполнено моделирование воздействия мировой энергетики на атмосферу и климат планеты с использованием моделей углеродного цикла и климатической системы Земли на период до 2100 г. Для каждого из сценариев проведены расчеты изменения среднеглобальных концентраций парниковых газов, выполнены оценки соответствующих изменений среднеглобальной температуры. Расчеты концентраций диоксида углерода проведены на боксово-диффузионной модели глобального углеродного цикла, описывающей взаимодействие различных резервуаров углерода. Расчеты концентраций других парниковых газов проводились с помощью балансовых моделей, рекомендованных IPCC. Изменения теплового радиационного баланса атмосферы Земли выполнены на основании радиационных моделей, также рекомендованных IPCC. 3) Сформированы сценарии производства энергии из различных источников – органическое топливо и безуглеродные источники (ГЭС и АЭС, НВИЭ), – на период до 2100 г., обеспечивающие уровни эмиссии парниковых газов, необходимые для сдерживания повышения глобальной температуры в пределах 1,5-2,0 градуса по сравнению с доиндустриальной. При формировании перспективной структуры производства энергии в мире в первую очередь учитывались экологические ограничения – декарбонизация мировой экономики с целью предотвращения опасных изменений климата планеты, которые накладывают жесткие рамки на использование органического топлива. Для России исследованы перспективные пути снижения эмиссии парниковых газов, связанные с энергосбережением в различных отраслях экономики, уменьшением выбросов угольного метана и биогаза, образующегося на полигонах твердых коммунальных отходов, а также с борьбой с лесными пожарами. Проанализирована динамика антропогенных выбросов метана из различных источников, лесных площадей, пройденных огнем, а также карбоноемкости отечественной энергетики и энергоемкости ВВП России за период 1990-2020 гг. Выполнен обзор перспективных технологий утилизации шахтного метана и свалочного газа. Проведены расчеты возможного снижения выбросов парниковых газов, связанного с утилизацией метансодержащих газов, борьбой с лесными пожарами и энергосберегающими мероприятиями. Получены основные результаты: 1) Сценарии мирового потребления и производства энергии из различных источников (органическое топливо, ГЭС и АЭС, НВИЭ) Сценарии включают в себя валовые объемы потребления энергии и структуру ее производства из различных источников на период до 2100 г. Сформированы две группы сценариев – «Париж» и «Глазго», ориентированные на инициативы по снижению антропогенного воздействия на глобальную климатическую систему соответствующих конференций стран-участниц РКИК ООН (2015 и 2021 гг.). Для каждой группы реализованы варианты различных демографических сценариев («базовый» ООН и альтернативные «средний» и «низкий»), в рамках двух последних рассмотрены различные темпы декарбонизации мировой экономики. Для каждого из сценариев рассчитаны объемы эмиссии диоксида углерода, прочих парниковых газов и аэрозолей. Для России сделана оценка потенциала снижения выбросов парниковых газов, связанного с утилизацией метансодержащих газов и борьбой с лесными пожарами. Показано, что совместная реализация «метановых», «лесных» и «энергосберегающих» мероприятий дает эффект, почти в 2,5 раза превышающий эффект строительства гигантского (примерно более 50 ГВт установленной мощности) парка ВИЭ-генерации. 2) Оценки изменений состава атмосферы и климата планеты при реализации энергетических сценариев на период до 2100 г. Для каждого из сценариев эмиссии парниковых газов и аэрозолей рассчитаны значения среднеглобальных концентраций диоксида углерода и прочих компонентов атмосферы, соответствующих изменений теплового радиационного баланса атмосферы Земли, и среднеглобальной температуры. Показано, что только точное и неукоснительное исполнение мероприятий по охране климата, предусмотренных Пактом Глазго, позволяет удержать повышение среднеглобальной температуры в пределах 1,5оС. Однако реально достигнутая в последние десять лет скорость декарбонизации в 1,5 раза ниже предусмотренной Парижским соглашением и на порядок ниже требуемой Пактом Глазго. Сегодня мир находится на траектории, ведущей к повышению температуры на 2,3оС к концу столетия, но даже при современных довольно низких скоростях декарбонизации энергетики эффективные мероприятия в неэнергетических секторах (сокращение эмиссии метана и переход от сведения к восстановлению лесов) теоретически способны удержать повышение температуры в пределах 2оС до конца столетия. Результаты предназначены для использования на втором этапе выполнения проекта для оценки ресурсного обеспечения мировой энергетики при реализации наиболее вероятного сценария ее развития на период вплоть до 2100 г. в условиях декарбонизации мировой экономики. В настоящем виде могут быть использованы для научного обоснования путей развития энергетики (на глобальном и национальном уровне) с позиций минимизации воздействия на глобальную климатическую систему.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Основными результатами этапа 2023 г. являются прогнозные оценки потребности в энергетических ресурсах (уголь, нефть, газ, уран) с учетом возможности их добычи и переработки для обеспечения спроса на различные виды энергии. Эти оценки сформированы для вариантов энергопотребления, удовлетворяющих условиям предотвращения опасных изменений климата при реализации различных демографических сценариев («среднего», предполагающего увеличение численности населения мира к 2100 г. до 10.5 млрд. чел. и «депопуляционного», согласно которому мировое население сокращается к концу текущего столетия до 7 млрд. чел.) [Клименко и др., 2023. Теплоэнергетика]. 1) Сформирована оптимальная структура мирового энергетического баланса с учетом требований по охране климата планеты – ограничением повышения среднеглобальной температуры до 1.5 оС по сравнению с доиндустриальным периодом. С позиций ограничения выбросов парниковых газов (в первую очередь – диоксида углерода) определено необходимое соотношение между потреблением органического топлива (угля, нефти и газа) и использованием безуглеродных источников энергии – ГЭС, АЭС, ВИЭ и традиционного биотоплива. 2) Выполнена оценка изменений мировой потребности в угле как замыкающего вида топлива с учетом требований по ограничению выбросов углекислого газа, а также с учетом давления со стороны природоохранных ограничений. 3) Получена оценка изменений мировой потребности в нефти и природном газе с учетом использования их нетрадиционных ресурсов (сланцевые нефть и газ, угольный метан и др.), 4) Сделана оценка изменений мировой потребности в расщепляющихся материалах для ресурсного обеспечения ядерной энергетики с учетом сильной общественной оппозиции распространению АЭС. 5) Дано обоснование наиболее направлениям декарбонизации черной металлургии. Наиболее перспективным способом снижения выбросов парниковых газов следует признать развитие электроплавильного производства (использующего, в том числе, электроэнергию, выработанную на безуглеродных источниках – ГЭС, АЭС и ВИЭ), что связано с увеличением использования вторичного сырья и «прямого восстановления железной руды», в частности, с помощью «зеленого» (произведенного электролизом за счет безуглеродных источников электроэнергии) водорода. С использованием наилучших показателей эффективности национальных металлургических отраслей предложены сценарии развития черной металлургии России с позиции снижения выбросов парниковых газов. Показано, что декарбонизация отечественной черной металлургии способна обеспечить рост производства стальной продукции без увеличения выбросов парниковых газов, а при реализации ускоренной трансформации – снижение парниковых выбросов в отрасли к 2060 г. на 40 – 50 %. Впервые сделаны детальные (с позиций горнопромышленной отрасли) оценки изменений ресурсного обеспечения мировой энергетики при реализации наиболее вероятного сценария ее развития на период вплоть до 2100 г. в условиях декарбонизации мировой энергетики. В ходе исследования ресурсных проблем мировой энергетики в условиях ее глубокой модернизации использованы наработки НИТУ «МИСИС» – одной из ведущих научно-образовательных организаций в области горной промышленности и металлургии, – в области декарбонизации различных отраслей экономики. Полученные результаты предназначены для научного обоснования стратегии развития отраслей экономики России, ориентированных на добычу ископаемых топлив с учетом глобального энергоперехода и декарбонизации мировой экономики, а также национальной позиции России в международном процессе ограничения антропогенного влияния на глобальную климатическую систему.