Электромобили и “пик нефти”. Истина в модели - 3

[celado.livejournal.com]

Оригинал взят у celado в Электромобили и “пик нефти”. Истина в модели - 3

Мы продолжаем аналитическое путешествие в будущее в рамках концепции "мира на пике": когда нефть уйдёт на покой? Чтобы говорить о столь далёком будущем имеет смысл обратиться уже к тому как происходят системные переходы и распространения инноваций.

Скорость распространения инноваций

В фильме “Матрица” есть эпизод, где Морфеус философствует о том, что виртуальный мир подчиняется собственным законам, кардинально отличающимся от законов реального мира. И сегодня это видно как никогда: в цифровом мире концепции и продукты расцветают и умирают за считанные годы, иногда дни. Например, дневная аудитория игры “Pokemon Go” за две недели достигла половины уровня твиттера, Фейсбук за пять лет охватил 10% мирового населения, а компания Майкрософт силой перевела сотню миллионов пользователей c Windows 7 на Windows 10 изменив механизмы обновления. Вследствие этого создаётся ложное впечатление, что быстр и весь остальной мир - со дня на день планета заполнится электромобилями, солнечными панелями и биткоинами.

Но распространение концепций и объектов по реальному, физическому миру сопряжено со значительными затратами ресурсов - энергетическими, материальными, финансовыми. Материальные ценности не поддаются копипасте, а ждать посылки из Китая приходится неделями, в отличие от электронной почты. Скорость проникновения персональных автомобилей в общество была черезвычайно медленной - каждый десятый землянин обзавёлся автомобилем только спустя 65 лет после начала его промышленного производства. Мобильным телефонам на это потребовалось 20 лет и по меркам реального мира это сверхбыстрое исключение из правил - возможно, дело в небольшом размере и цене каждого устройства, а так же в наличии убийственных преимуществ над стационарным телефоном.

Раз уж мы говорим об энергии и нефти, то уместно упомянуть солнечную энергетику: в 1982 году появилась электростанция на солнечных батареях мощностью 1 мегаватт, 2000 год принёс отметку в 1 гигаватт суммарно для всех станций. К 2016 году солнечная энергетика у всех на слуху, но занимает непропорционально мало - 1,3% от мирового производства электроэнергии и 0,5% от производства всей первичной энергии при помощи 295 гигаватт. Или такой пример: мало кто знает, но однажды электромобили занимали 30% от всего парка автомобилей и было это в 1900 году в США. Следующая веха это аж 1990-е, когда General Motors, Toyota и т.д. произвели для американского рынка несколько тысяч электромобилей, но проекты были признаны неуспешными. Tesla выпустила свою первую модель электромобиля в 2008 году, в 2016 продажи компании составили 84 тысячи штук.

Отсекая электромобили начала века можно сказать, что десятилетия позади и до победного конца десятилетия впереди: в 2016 было произведено 466 тысяч электромобилей (без учёта гибридов) против почти сотни миллионов транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) - разница в 200 раз. Во-вторых, в отличие от “быстрых” мобильных телефонов, у электромобилей отсутствуют киллер-фичи - принципиальные преимущества перед обычными машинами. На данный момент скорее даже наоборот.

Мораль: реальный мир, в противовес виртуальному, очень инерционен и инновации распространяются по обществу десятилетиями. Не следует повторять ошибок предыдущих поколений и заявлять что через пару лет всё перевернётся с ног на голову. Реальный мир так не работает и подчиняется собственным неповоротливым законам.

Потребление нефти: устойчивый рост на протяжении 30 лет

В будущем переходе с нефтянки и ДВС на электроэнергию и электромобили можно выделить пару ключевых моментов. Это “пик нефти”, когда будет пройден максимум добычи и спроса, и кратное снижение потребления нефти, которое будет означать свершившийся переход. Нефтехимическая и другая промышленность, авиация, морской, грузовой транспорт и т.п. не дадут сильно снизиться спросу, поэтому в перспективе двух десятков лет нас ждёт только “пик нефти”. Причём, текущая ситуация в нефтянке и запасы нефти говорят, что “пик” будет связан не с ограничениями добычи, а со снижением потребления.

Вот как выглядит структура потребления нефти в динамике:

Что стоит подметить: НЕтранспортное потребление нефти (серым цветом на графике) по сути стагнирует на протяжении 30 лет, революций там не намечается. Скорее даже наоборот и дешёвая нефть сейчас стимулирует этот сектор. А вот над растущим сектором пассажирских машин навис риск распространения электромобилей и все разговоры о “пике нефти” логично свести именно к нему. Потребление транспортного сектора растёт линейно на протяжении 30 лет, соответственно чтобы сделать “пик” нужно переломить этот рост. В среднем он составляет 1,1-1,2 миллиона баррелей в сутки (МБ/д) ежегодно, а в последние несколько лет благодаря низким ценам рост спроса на нефть даже ускорился.

И ещё удивительный факт: на графике не видно следов роста эффективности двигателя внутреннего сгорания, которым часто пытаются объяснить будущее снижение потребления нефти. Причина проста: парк машин растёт гораздо быстрее эффективности, экспоненциально. Во-вторых, увеличивается и средний годовой пробег машины. Соотношение можно наглядно отобразить на графике:

С одной стороны трёхкратное увеличение автопарка, с другой - небольшое сокращение годового потребления нефтепродуктов на машину

Арифметика “пика нефти”

Выше можно увидеть, что потребление нефти пассажирскими автомобилями растёт и немало, в среднем на 0,5 МБ/д в год. Оно и понятно - в год производят десятки миллионов машин, за 2016 год 69,5 млн. Но не всё производство де-факто обеспечивает этот рост потребления, так как часть машин выходит из эксплуатации и их нужно заменять новыми. При этом новые машины потребляют меньше топлива и две вышедшие из эксплуатации эквивалентны по потреблению примерно трём новым. Учитывая замену старым машинам и рост эффективности можно разбить производство на такие составляющие:

Сумма полей составляет годовое производство

Соответственно, из 69,5 млн производства машин только 25,5 млн ответственны за прирост потребления нефти. И для остановки этого роста их нужно заменить производством электромобилей. Годовое производство бОльшего количества электромобилей приведёт к сокращению потребления нефти этим сектором.

Но транспорт это не только легковушки. Мировой пассажиро- и грузооборот растёт вместе с экономикой, поэтому рост потребления продолжается и в авиационном, морском и грузовом транспорте. Самолёты будут ещё очень долго летать на керосине; морской транспорт, в теории, может перейти на сжиженный природный газ, но прогресса пока нет и не планируется. Грузовой автотранспорт отстаёт в электрификации минимум на десять лет и до 2030 не успеет значимо повлиять. Так что в мире есть и другие сектора, которые обеспечивают и будут обеспечивать рост потребления нефти. Суммарный рост потребления этих трёх секторов около 0.65 МБ/д в год, а значит для его нивелирования потребуются дополнительные 31 миллион электромобилей. Итого - 56 млн. Конечно, цифры условны, но основная цель это понять ситуацию хотя бы в общих чертах.

При этом парк автотранспорта увеличивается по экспоненте, а значит со временем будет требоваться всё больше электромобилей для “пика нефти”. Во-вторых, электромобили тоже со временем выбывают из автопарка и их нужно заменять новыми. Поэтому “пик нефти” убегает от электромобилей:

Достижение производством жёлтой линии приведёт к “пику нефти”

Пока производство электромобилей развивается относительно медленно - по кубической параболе, и в обозримом будущем достичь необходимого для “пика нефти” производства не получится. Но при совпадении ряда факторов в будущем рост может ускориться и перейти на экспоненту. Например, объединение концепций электромобиля и автопилота может существенно снизить стоимость услуг городского такси. Или произойдёт прорыв в аккумуляторных батареях и у электромобилей наконец-то появится киллер-фича по цене, дальности хода и так далее. Ну или другие сектора потребления нефти начнут снижаться, чего исключать нельзя.

Ничего удивительного в том, что для “пика нефти” требуется такое заоблачное производство электромобилей. Мировое производство автотранспорта с двигателем внутреннего сгорания скоро перевалит за сотню миллионов, а парк автомобилей за полтора миллиарда. Миллионом или даже десятком миллионов электромобилей, очевидно, не отделаться.

Взгляд со стороны: МВФ и “Блумберг”

В качестве проверки на адекватность следует сравнить наши результаты с авторитетными организациями. Например, Международный Валютный Фонд недавно попробовал оценить потребление нефти в долгосрочной перспективе, наложив текущие тренды на пару исторических аналогий: переход с лошадиной тяги к автомобилям и динамику производства автомобилей в начале 20 века. В сверхоптимистичном для электромобилей сценарии “пик нефти” происходит около 2027 года, а в 2040 году спрос на нефть будет меньше текущего на 30%. Однако сценарий предполагает 200-кратный рост парка электромобилей за 10 лет, что делает данную историческую аналогию неподходящей. В более адекватном сценарии нефть “пикает” в 2030-х и в 2040 году спрос лишь на 4% ниже текущего уровня.

По мнению энергетического подразделения агентства “Блумберг” вклад электромобилей в замещение потребления нефти тоже небольшой - весь парк электромобилей (а не производство отдельного года) с учётом плагин-гибридов в 2016 году заместил 0,017 МБ/д потребления нефти. Относительно среднегодового роста спроса на нефть (1,2 МБ/д), а тем более всего потребления нефти (96 МБ/д) - ничтожная цифра.

Заодно упомянем предыдущую статью по теме “нефть vs электромобили”, где мы использовали другую методологию, но получили схожий результат: пик в 2030-х при парке в несколько сотен миллионов электромобилей.

Оставлять ли нефть внукам?

Упорядочив вышесказанное, наиболее вероятно, что “пик нефти” произойдёт где-то в 2030-х. Это безумно далеко, если вы живёте для себя и сегодняшним днём, но совсем рядом, если мыслить масштабом нации и государства. Снижение спроса на нефть позволит во многом обходиться старыми месторождениями без разведки и разработки новых, что снизит себестоимость добычи и, соответственно, мировые цены.

Добыча и экспорт нефти как основа российской экономики давно подвергается критике под предлогом оставить ценный и невозобновляемый ресурс детям и внукам. Но из-за “пика нефти” и электромобилей нефть будет ценна не более пары-тройки десятилетий. А далее уже неизвестно будет ли вообще выгодно её экспортировать после добычи в далёком Северном Ледовитом Океане, так как дешёвые месторождения Западной и Восточной Сибири будут прилично исчерпаны к этому времени. Поэтому стратегия оставить нефть “на потом” неверна - её нужно добывать прямо сейчас, пока в этом есть смысл. Далее вкладывать прибыль во что-то полезное и для получения положительно-обратной связи. И главное, нет никаких гарантий что без экспорта нефтегаза получится лучше - за примерами по бывшему СССР далеко ходить не надо. Учитывая, что даже дешёвой нефти у нас гораздо больше чем на 20 лет, стоит поторопиться, а россияне конца ХХI века нефть как подарок от своих предков могут и не оценить.

Существует мнение, что нефть это проклятье России, из-за которого страна не смогла развить более высокотехнологичные отрасли и в рамках такой гипотезы дальнейшие старания увеличить добычу и экспорт пойдут только во вред. На самом деле одно другому не мешает и в мире достаточно развитых стран со схожим уровнем проникновения добычи полезных ископаемых в экономику - Норвегия, Австралия, Канада.

Может появиться желание оставить нефть внукам из собственных стратегических интересов - на авиацию и так далее. Однако, в этом случае потребление будет невелико и с ним справятся старые для того времени месторождения. Во-вторых, нефть можно получать из газа, которого у нас ещё лет на сто и из угля, которого на двести. И в третьих, из воздуха и воды - из первого брать углерод, из второго водород. Процессы из газа и угля давно отработаны, а из воздуха и воды пока только уровень лабораторных экспериментов и окупаемость при паре-тройке сотен долларов за бочку нефти.

Как “пик нефти” перекроит мир - вопрос дискуссионный. Тем не менее, нефть по-прежнему будет требоваться в огромных количествах, пусть потребление и будет снижаться. Во-вторых, не менее сложная задачка заменить природный газ, так что придётся ещё долго следить за соревнованиями источников энергии в этой затянувшейся углеводородной эпохе.

Comments

[vlkamov.livejournal.com]

Не следует ожидать 100% "замещения". Электромобили потребляют электроэнергию, которую предпочитают получать из сжигания топлива, причем переходят с угля на газ. Высвобожденные жидкие углеводороды потекут туда же.

[ubpskh (from livejournal.com)]

1. Переход электромобилей на экспоненциальное развитие очень вероятен, судя по тому, что Tesla Motors на сегодняшний день стала пятой автомобильной компанией мира по уровню капитализации (после Toyota, WW, Daimler и BMW). При том, что компания формально убыточна и по объемам продаж в разы или даже десятки раз меньше конкурентов. Акционеры других автомобильных компаний тоже так хотят

2. Киллер-фичи у электромобилей есть уже сейчас. Безопасность, разгон, управляемость, удобство заправки (для тех, кто живет в собственном доме)

[net-smysla-net.livejournal.com]

капитализация "теслы" - обычный финансовый пузырь
которых было в истории достаточно и будет не мало

[bad-cmpany.livejournal.com]

Вот как раз киллер фич к сожалению нет, кроме разгона только, но он не всем интересен.

[sceptikk.livejournal.com]

очень интересно, в чем э/м принципиально безопаснее или более управляемее?))
а про "удобство заправки"-это даже не смешно, да и пробег не впечатляет, а батарея деградирует...

[norguhtar.livejournal.com]

Безопасность? Откуда она берется?
Управляемость? Для электромобилей другая физика?
Удобство заправки? Заряжать автомобиль всю ночь удобно?

[net-smysla-net.livejournal.com]

+ к первому оратору
аккумуляторные батареи для электромобилей изготавливаются из дорогих редкоземельных металлов, ресурс которых на планете весьма ограничен

[ubpskh (from livejournal.com)]

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B

[vlkamov.livejournal.com]

Даже удивительно, как в одном предложении пропаганда умудряется лгать в три наката:
> аккумуляторные батареи для электромобилей изготавливаются из дорогих редкоземельных металлов, ресурс которых на планете весьма ограничен

1. Аккумуляторы изготавливаются НЕ из редкоземельных металлов.
2. Лучшие аккумуляторы получились бы из алюминия или магния
3. Каковых на Земле триллиарды тонн. В кубическом километре морской воды миллионы тонн магния.
4. Но ученых и инженеров упорно напрягают разрабатывать литиевые аккумуляторы. Не лучшие, а литиевые.
5. Даже стационарные домашние батареи - литиевые. Казалось бы какая разница, весит батарея 20 кг или 50 кг ?

Момент истины.
Лития действительно маловато, так что на хватит даже на легковушки, не говоря уж о грузовиках и автобусах.
Зато прекрасная возможность спекульнуть, когда дефицит обострится.

из дорогих редкоземельных металлов

[max-andriyahov.livejournal.com]

Нука? Подробнее - какие газы, маркировка, производные?

[currentname.livejournal.com]

Киллер-фича электромобилей- дорогая нефть. Когда ее добывать станет трудно и дорого, а ездить на ДВС неподъемно дорого для массового потребителя, тогда и настанет звездный час электричества.

[aso.livejournal.com]

Когда нефть станет безумно дорогой - настанет кирдык производству пластмасс и полимеров, от чего "Тесла" станет сафсем голой.

[manfred00.livejournal.com]

А где взять столько электричества на сотни и сотни миллионов электромобилей? Будем жечь больше уголь, газ, а нефть не будем. Тогда не вижу преимуществ перед ДВС. Эра электромобилей наступит только тогда, когда для производства основной массы электроэнергии не нужно будет жечь углеводороды. А это будет когда реально заработает термояд. Про солнечную, ветряную и тд энергетику даже говорить нечего - она никакой реальной роли не играет и играть не будет. А до термояда может быть ещё 100 лет и более, кто знает...

[ubpskh (from livejournal.com)]

1. КПД современной ТЭС ~ 60%, а КПД обычного автомобильного ДВС порядка 25%

2. Про ветроэнергетику, конечно, нечего говорить. Каких-то 12% выработки электроэнергии в ЕС и рост за десятилетие почти на порядок

[tztzt.livejournal.com]

- Сначала справедливо замечается, что никакой волшебной палочки не будет, будем брать энергию оттуда же, откуда и сейчас. В конце статьи нам рассказывают, как будем радоваться термояду и легко получать нефть из газа и угля. Которых аж на сто лет, не то что 20-30 для нефти. Ссылка на bp про солнечные батареи конечно интересная, только не упоминает что нынче кажется треть электроэнергии получаем из возобновлялки.
- Упомянутая Норвегия как раз не стремится продавать весь свой запас в остальную Европу, чтобы не остаться с голой жопой. По этой причине собственно Россия и может поставлять газ в Европу.
- Ну а надежда на то, что вырученные за углеводороды средства наконец-то будут использованы для развития страны остается довольно призрачной. Тут уже дискуссия про политику и прочие коррупции, бла-бла проблмы, которые неплохо бы для начала решить.

Остаются всё те же популярные выводы - переработать нынешние ресурсы в новые источники энергии. Ничего нового из технологий в ближайшие сотню лет не придумаем, надо работать с тем что есть и подстраиваться под новые условия. Скандинавия и Африка, к примеру, могут снабжать остальную Европу своими водными и солнечными генераторами. Гуглить сети постоянного тока, которые сейчас и строят на будущее. Есть дома и предприятния, техника в которых включается только во время генерации электричества СБ на крыше. И прочее прочее..
Только энергоэволюция, только хардкор.

[nazgash.livejournal.com]

В Норвегии нет ни одной ТЭС, например

[art-f.livejournal.com]

>> Но из-за “пика нефти” и электромобилей нефть будет ценна не более пары-тройки десятилетий.

Это не так.
Самолеты и корабли тоже предлагаете делать на батарейках ? )

[plaksiva9tr9pka.livejournal.com]

Самолеты и корабли тоже предлагаете делать на батарейках ? )
Цена определяется балансом спроса и предложения. Предложение нефти будет большое, а спрос только самолёты и кораблики, поэтому цены будут низки.

[cuiet.livejournal.com]

А электромобили от 1901 года считаются, когда началось серийное производство? Или с 1986 (вторая волна)? Или с какого момента?

[aso.livejournal.com]

Таки "вторая волна" ЭМ - это, скорее, 68й-74й.
Тогда и гибриды придумали, и вообще...

[vitold mayonezov (from livejournal.com)]

который год в подобных постах комментаторы ходят по кругу

[shamaner.livejournal.com]

это патамушто заработала только первая очередь первой гигафабрики

[saidpod.livejournal.com]

С нефтью все больше подтверждается что это возобновляемый источник, гипотеза уважаемого Д. И. Менделеева похоже верна, возможно с той лишь разницей что она появилась и появляется в недрах планеты, и в результате биологических отложений в том числе. Так и углем, в некоторых угольных разрезах видны следы растений, а во многих нет ни следа растительности.

[shamaner.livejournal.com]

законсервированные скважины через некоторое время опять дают нефть - факт, только почему-то он не особо афишируется.

[http://users.livejournal.com/__alex_loki_/]

подмена понятий .
вопрос "пика нефти" нельзя свести к производству автомобилей .
соответственно аналитика гавно .

[zverolov1.livejournal.com]

Все забывают такую фичу, как автоматический беспилотный автомобиль! И тогда авто из вещи, которой надо владеть, превращается в услугу, которая заказывается за два клика на смартфоне. И число автомобилей падает в 10-20 раз как минимум. Это без всяких электро!

[plaksiva9tr9pka.livejournal.com]

И число автомобилей падает в 10-20 раз как минимум
, но на потребление нефти это в целом не влияет

[max-andriyahov.livejournal.com]

В комментах бомбит. Странно, пару лет назад это еще было спорно, но сегодня? И, да! Пик нефти будет пройден в 2018 году.

[kspshnik.livejournal.com]

Запомните этот твит ©

[danil-danil.livejournal.com]

Ещё есть модель отказа от личного транспорта теми, у кого малые пробеги, в пользу каршеринга.

[antontsau.livejournal.com]

не дай б-ги так обнищать

[b-graf.livejournal.com]

Есть еще один момент: как используются легковые автомобили ? Сейчас может возрасти каршеринг и т.п., даже обсуждается возможный уход Дженерал Моторс из производства в сервис. Это тоже может как-то повлиять на структуту транспортного потребления нефти (но вот как ?)

[droone.livejournal.com]

Какие еще "киллер-фичи"? Какая там "зеленая энергетика"? Важно один параметр - ТСО. С 2020-го Никола Мотор начинает отгружать электро-водородные грузовики с ТСО ниже чем у дизеля при том что они будут использовать солнечную энергетику. Если не возникнет непредвиденных обстоятельств, то тут вам и будет лавинообразный рост спроса. Не нужно забывать что КПД ДВС ~35% в то время как электромотора ~95% что дает значительное преимущество.

[mvg1018.livejournal.com]

Про пик угля ещё расскажите.

[vagabond-lv.livejournal.com]

Очень странно раскрыты основные цели исследования. Туманно. Диспропорция цель-результат-вывод. Я не хаю, работа качественная. Может я сам не понял чего-то?