Роль цифровизации в устойчивом развитии экономики и ее углеродный след

Введение

Актуальность исследования процесса цифровизации в контексте устойчивого развития обусловлена нарастающей глобальной обеспокоенностью климатическими изменениями, необходимостью сохранения среды обитания для будущих поколений на фоне истощения природных ресурсов. Сопровождая четвертую волну промышленной революции, цифровизация обеспечивает новые возможности для мониторинга, анализа и управления сложными системами. Однако стремления извлечь максимум выгоды из современных достижений научно-технического прогресса – цифровых технологий, цифровых решений и бизнес-моделей и получить высокую отдачу от вложений капитала нередко вступает в противоречие с критерием экологическим. Проникая в большинство сфер хозяйствования и жизнедеятельности общества, цифровизация выступает одновременно и как потенциальный драйвер сокращения углеродного следа [1], благодаря оптимизации производственных цепочек, росту энергоэффективности, и как фактор роста энергопотребления, повышающий объемы выбросов углекислого газа в результате расширения цифровой инфраструктуры и масштабов вовлекаемых в оборот данных.

Понимание двоякой роли цифровизации критически важно для разработки эффективных стратегий устойчивого развития. Недостаточная изученность влияния цифровых технологий на климат, а также недостатки общепринятых методик оценки углеродного следа [2] цифровой экономики, затрудняют принятие обоснованных решений. Создается запрос на изучение теоретических основ и анализ эмпирических данных для уточнения связи между экономической выгодой (ущербом), экологическим и социальным эффектом, выявление влияния цифровизации на различные аспекты устойчивого развития. Результаты призваны способствовать обоснованию мер экономической политики, преследующей цель минимизации негативных последствий и максимизации отдачи от использования цифровых технологий в борьбе с изменением климата.

Цель исследования: определение взаимосвязи между объемом выбросов углекислого газа и макроэкономической результативностью цифровизации.

Задачи: провести обзор литературы и определить аспекты, требующие актуализации и изучения; проанализировать статистические данные и выявить основные тенденции; уточнить понятие цифрового углеродного следа, основные детерминанты и фазы жизненного цикла цифровых продуктов, вызывающих поток выбросов; провести корреляционный анализ и оценку связи между объемом выбросов и показателями цифровизации; разработать рекомендации по минимизации воздействия цифровизации на окружающую среду.

Научная новизна результатов заключается в обобщении теоретических основ исследования цифровизации как фактора устойчивого развития и разработке рекомендаций по уменьшению негативных внешних экстерналий, основной из которых является, углеродный след.

Обзор литературы

Цифровизация широко исследуется в настоящее время представителями экономической науки. Данный процесс трактуется как разработка и использование цифровых технологий в различных отраслях и сферах деятельности человека, не только экономической, но и социальной, культурной, экологической [3], что способствует трансформации практик хозяйствования, бизнес-моделей и характера взаимодействия между людьми в процессе производства. Цифровая трансформация экономики и общества приводит к появлению цифровых валют; взаимодействия и коммуникации осуществляются в виртуальной среде, снижается потребность в мощной транспортной инфраструктуре, обусловливая необходимость в инфраструктуре цифровой. Цифровая экономика способствует сокращению издержек бизнеса и росту факторной производительности [4; 5].

Исследования показывают, что цифровые инновации в цепочке поставок существенно улучшают корпоративные экологические практики, оказывая положительное воздействие как на поставщиков, так и на потребителей-клиентов. Наибольший положительный эффект отмечается для негосударственного и секторов с высокими транспортными издержками и невысокой технологичностью [6]. Цифровые решения становятся инструментом, способствующим устойчивому развитию предприятий и организаций, что актуализирует ESG-стратегии (экологичность, англ., E – environmente; социальная ответственность, англ., S – social; этичное управление, англ., G – governance) и принципы хозяйствования [7-9].

Устойчивый экономический рост, по мнению Шаре М. и соавторов, сопряжен с переходом на возобновляемые источники энергии и уменьшением углеродного следа [1]. Цифровые технологии способствуют декарбонизации создания новой стоимости (валового национального продукта – ВВП). Сила связи между ВВП и размером углеродного следа варьируют в зависимости от сектора и отрасли, масштабов распространения информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) [10], результативности научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок (НИОКР) [11], развития инновационной деятельности, качества институтов [12], мер поддержки «зеленого» перехода [13] и т.п.

Энергоэффективность, подразумевающая использование меньшего количества энергии для производства того же объема продукции или предоставления услуг, является важным инструментом снижения интенсивности энергопотребления экономикой и, как следствие, уменьшения углеродного следа. Результативность применения цифровых инструментов для решения вопросов устойчивого развития оценивается в первую очередь по показателю энергоэффективности. Хотя данные 2015 – 2022 гг. отражают снижение энергоемкости ВВП в мире на 2,3 % за счет технологического фактора, наша страна производит конечной продукт с довольно высокой энергоемкостью (186 место из 193 стран), что еще более актуализирует проблему [14, с.203].

Цифровизация может оказать как прямое, так и косвенное влияние на углеродный след. Прямое влияние связано с оптимизацией энергетических процессов, таких как управление энергопотреблением в зданиях, оптимизация транспортных маршрутов и повышение эффективности производственных процессов. Информационно-коммуникативные технологии (ИКТ) делают энергетические системы более интеллектуальными и взаимосвязанными при решении проблем энергоэффективности и снижения углеродоемкости зданий, производства, транспорта и других секторов.

Косвенное влияние обусловлено созданием новых бизнес-моделей и инновационных продуктов, способствующих переходу к более устойчивым практикам потребления и производства. Предлагаемые решения: «умное» производство; рациональное энергопотребление в зданиях, интеллектуальные сети в управлении энергопотреблением; интеллектуальные транспортные системы.

Чоудхри Т. и соавторы обосновывают прямую связь ВВП пяти стран-ведущих загрязнителей и выбросов CO₂ как в долгосрочной, так и в краткосрочной перспективе [15]. Дубининой М.Г. выявлена статистически значимая связь между экологическим следом таких стран, как Китай и Южная Корея и показателями развития цифровых технологий [16].

В исследовании китайских ученых доказывается, что прогресс цифровизации цепочек поставок усиливает выбросы парниковых газов в Соединенных Штатах [17]. При этом рост энергоэффективности потребления нефти и газа играет ключевую роль в снижении углеродных выбросов. Данному процессу также способствует финансовая глобализация и «зеленые» инвестиции, однако связь эта нелинейна ввиду неравных финансовых возможностей стран, как считают Вей Ву и соавторы [17]. Декарбонизировать мировую экономику помогают «зеленые» факторы ‒ переход к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) и импорт квот на выбросы. Положительный эффект обнаруживается и в отношении такого инструмента регулирования как «зеленые» налоги, по сути, увеличивающие цену выбросов и стимулирующие их сокращение [13].

Методики измерения и оценки углеродного следа представлены в работе Абрамова В.И., Власова А.В., Перфильева Д.О. [2]

Прогрессивное развитие цифровых технологий напрямую связано с экономическим ростом, детерминантой которого является на современном этапе научно-технического прогресса (НТП) цифровизация. В данной связи актуализируется необходимость исследования положительного и отрицательного влияния цифровизации на устойчивость экономики и разработки стратегии минимизации негативных последствий.

Влияние цифровизации на экономический и экологический аспекты устойчивости

Опыт Китая и Малайзии подтверждает, что технологии Индустрии 5.0 укрепляют устойчивость городов: Интернет вещей и искусственный интеллект повышают энергоэффективность на 10 – 15 %, интеллектуальные сети способствуют экономии воды и сокращению выбросов парниковых газов [18].

Положительные внешние эффекты многочисленны и часто недооцениваются. Например, Европейская комиссия сообщает, что за последние 15 лет эффективность загрузки грузовиков в Европейском союзе увеличилась на 14% благодаря развитию интегрированных информационных систем в логистической цепочке. Во многих странах наблюдается значительное снижение расхода топлива на километр пробега по дорогам. Большое количество подключенных систем GPS, помогающих избегать пробки, вероятно, является основным способствующим этому фактором.

Декарбонизация цепочки поставок открывает широкие возможности для снижения воздействия на климат. Результаты исследований показывают, что 35% выбросов в цепочке поставок можно уменьшить за счет перехода на ВИЭ. Дальнейшее совершенствование производства может сократить выбросы еще на 20% [19].

Однако есть и альтернативные результаты исследований: производство и эксплуатация электронных устройств, центров обработки данных и телекоммуникационной инфраструктуры требуют значительных объемов энергии и могут приводить к росту углеродного следа. В 2021 году Всемирный экономический форум (ВЭФ) сообщил, что 77% выбросов парниковых газов (ПГ) в электронной промышленности приходится на цепочку поставок, включая добычу сырья, производство, сборку и транспортировку готовой продукции [19]. Согласно отчёту парижского аналитического центра The Shift Project, цифровые технологии вызывают 3,7% глобальных выбросов ПГ, что эквивалентно 1,7 миллиардам тонн выбросов СО₂ в год [20]. В докладе Организации объединённых наций (ООН) приводятся данные, что доля цифровой экономики в мировом потреблении электроэнергии составляет 12 %, а углеродный след - 3% [21]. В качестве причины экстенсивного роста называется увеличение числа используемых устройств и снижение темпов роста энергоэффективности на фоне скачка потребления цифровых услуг.

Помимо выбросов парниковых газов, процесс цифровизации также способствует увеличению объемов электронных отходов (экраны, мониторы, электронные и телекоммуникационные устройства). В период 2010 – 2022 гг. их уровень вырос с 8,1 млн т. до 10,5 млн т., особенно в Китае, США и Евросоюзе.

В развитых странах в среднем один человек производит около 3,25 кг отходов, тогда как в развивающихся государствах этот показатель составляет менее 1 кг, а в некоторых из них – менее 0,21 кг. Электронные отходы среднего жителя США в 25 раз выше, чем в слабо развитых странах, что отражает нарастание цифрового разрыва между странами с точки зрения доступности цифровых продуктов и услуг. При этом, по данным на 2022 год, в мире было собрано лишь 24 % отходов цифровизации, а в развивающихся странах и того меньше - 7,5 % [21, c. 11].

Пример Китая показывает, что если учесть совокупные эффекты цифрового спроса и предложения, то цифровизация может привести к 6% от общего объема выбросов в стране. Благодаря расширению спроса и предложения на рынке цифровых продуктов и услуг выбросы увеличились с 210 до 418 млн тонн CO₂ в период с 2002 по 2007 год, хотя в 2007–2017 годах рост и замедлился благодаря повышению отраслевой углеродной эффективности и экологизации цифровой структуры производства.

Темпы роста ВВП российской экономики и расширения углеродного следа не синхронизированы (рисунок 1), что свидетельствует об отсутствии линейной связи. В исследуемый период (2011 - 2022 гг.) углеродоинтенсивность (соотношение ВВП и объема выбросов СО₂) снижается (правая шкала графика, рисунок 1).

Рисунок 1 - Углеродный след российской экономики. Источник: построено по данным [22; 23]

В работе [24] аргументируется наличие обратной U-образной нелинейной связи между объемами углеродных выбросов и масштабами цифровой экономики, при которой подъем до определенного порогового значения сменяется последующим падением. В нашем исследовании изучение открытых данных по России показало наличие прямой связи (К_кор = 0,8).

Результаты и обсуждение

1. Установлено в ходе исследования, что основным негативным последствием цифровизации являются выбросы в атмосферу парниковых газов, в частности, углекислого (СО₂), что позволило уточнить понятие цифрового углеродного следа. Цифровой углеродный след ‒ выбросы СО₂ в процессе жизненного цикла ИКТ, оборудования и устройств в процессе цифровизации экономики и общества.

2. Увеличение объема отходов в связи с цифровизацией обусловлено несколькими факторами: ростом потребления электронной продукции и ИКТ-оборудования с ограниченным сроком эксплуатации, ускорением НТП в этой области и морального устаревания цифрового оборудования; невысокой осведомленностью пользователей о последствиях, возникающих при утилизации техники; традиционных производственных моделей и недостаточных возможностей для ремонта или обновления существующих устройств.

Для оптимизации политики регулирования следует разделить жизненный цикл ИКТ-технологий и обеспечивающих их функционирование оборудования, на фазы потребления энергии: 1) работы или эксплуатации, 2) производства и создания инфраструктуры; 3) утилизации.

По результатам эмпирических исследований, 23% общего негативного воздействия ИКТ на окружающую среду приходится на выбросы, связанные с эксплуатацией, 50% ‒ на процесс создания электронных устройств [25], что связано с тем, что хотя в отличие от сетей и центров обработки данных пользовательские устройства эксплуатируются только часть дня и потребляют меньше электроэнергии, они часто заменяются, особенно смартфоны.

Несмотря на то, что выбросы углекислого газа по первому типу источника сокращаются благодаря алгоритмическим, программным и аппаратным инновациям, повышающим производительность и энергоэффективность, общий углеродный след ИКТ-систем продолжает расти.

Для таких устройств, как ноутбуки, выбросы углерода при производстве обычно составляют около 80% от общего объёма выбросов за весь жизненный цикл, в то время как выбросы при эксплуатации составляют 20%. В противоположность этому для серверов выбросы углерода при производстве составляют около 20%, а выбросы при использовании ‒ около 80% от общего объёма (рисунок 3). Цифры могут варьировать в зависимости от конкретной модели устройства. Для настольных компьютеров характерна более высокая доля выбросов при использовании по сравнению с другими пользовательскими устройствами, такими как ноутбуки или смартфоны [25]. Центры обработки данных отличаются наибольшим негативным влиянием на окружающую среду на этапе эксплуатации. По данным МЭА, в 2022 году объем потребления ими электроэнергии составил во всем мире около 460 тВт·ч, а к 2026 году эта цифра может вырасти более чем вдвое и достичь 1000 тВт·ч. [26, c. 7].

Рисунок 3 – Выделение углекислого газа за жизненный цикл (производство и использование). Источник: построено по данным [25]

Цифровые технологии, предполагающие наиболее активное использование центров обработки данных (блокчейн, искусственный интеллект, интернет вещей (IoT), мобильные сети 5G) стимулируют рост энергопотребления в процессе эксплуатации, они же, а также сети вызывают более заметный углеродный след, что подчеркивает важность дальнейшего внимания к их энергоэффективности.

Фаза утилизации также сопряжена с негативными внешними эффектами, в частности, необходимостью переработки электронных отходов. Однако, согласно данным, основная масса вредных выбросов присуща фазе производства электронного оборудования и устройств.

3. Корреляционный анализ предоставляемых Росстатом и доступных данных показал прямую сильную связь между ВВП:

1) объемом производства электроэнергии на душу населения (К_кор = 0,9);

2) показателями, характеризующими развитие цифровизации ‒проникновением подвижной радиотелефонной (сотовой) связи на 100 человек населения, количеством стационарных компьютеров (К_кор – от 0,9 до 0,98); объемом информации, переданной от/к абонентам сети фиксированной и подвижной связи при доступе в Интернет; инвестициями в основной капитал, направляемых на приобретение ИКТ- оборудования; доступностью Интернет и численностью жителей, использующих ИКТ. Можно сделать вывод о том, что связь между цифровизацией и ВВП есть, прямая и статистически значимая. Цифровизация вносит вклад в экономический рост и обеспечивает экономические возможности для устойчивого развития;

3) общим углеродным следом (К_кор = 0,8). Период небольшого увеличения углеродоемкости ВВП (соотношение объема выбросов СО₂ и ВВП, млрд руб.) с 2018 г. по 2020 г. сменяется снижением в 2020 – 2021 гг., с последующим ростом в 2011 – 2022 гг. (рисунок 4).

Рисунок 4 – Углеродоемкость российской экономики, Гт/ млрд руб. ВВП. Источник: расчеты на основе данных [22; 23]

Основная детерминанта нелинейности – пространственный фактор, обусловливающий различную интенсивность выбросов в зависимости от территориальной структуры и темпов роста экономики.

Влияние цифровой экономики на интенсивность выбросов углерода неоднородно в различных типах промышленных структур. Несмотря на то, что развитие цифровой экономики может способствовать сокращению выбросов углерода и повышению эффективности на старых промышленных базах, в сырьевых экономических регионах этот эффект не очевиден.

4) Отдельный анализ данных по выбросам СО₂, генерируемым электронной промышленностью России (данные в таблице 1) и ВВП, показал наличие корреляции (К_кор = 0,8), но стандартная ошибка = 4,5 и низкая значимость F не позволяют построить качественную регрессионную модель.

4. Проведен корреляционный анализ данных (таблица 1), характеризующих использование ИКТ, при нашем допущении о невозможности полного описания ими результатов цифровизации. Определена: корреляция средней силы между углеродным следом и капитальными вложениями в ИКТ-инфраструктуру (К_кор = 0,67); с остальными исследуемыми переменными ‒ плотностью подвижной телефонной связи, объемом услуг по доступу к Интернет, числом абонентов широкополосного Интернета ‒ сильная корреляция (таблица 2). Наибольшее влияние на цифровой углеродный след оказывает число абонентов широкополосной сети Интернет (К_кор = 0,9). Все коэффициенты статистически значимы, однако установленная мультиколлинеарность факторов не позволяет построить регрессионную модель.

Таблица 1 – Исходные данные для корреляционного анализа связи углеродного следа и цифровизации

Таблица 2 - Матрица парных коэффициентов корреляции

Рекомендации

Согласно новому руководящему принципу Международного союза электросвязи (МСЭ), сектор ИКТ должен сократить выбросы парниковых газов (ПГ) на 45% в период с 2020 по 2030 год в соответствии с Парижским соглашением, что соответствует цели по удержанию глобального потепления на уровне 1,5°C выше доиндустриального уровня.

Для максимизации положительного эффекта влияния цифровизации на решение проблемы энергоэффективности и других не менее важных проблем устойчивого развития, необходимо разработать комплексный подход, охватывающий различные сектора экономики и стимулирующую внедрение инновационных технологий.

На основе проведенного анализа предлагаются следующие общие направления, реализация которых поможет уменьшить негативные внешние экстерналии:

‒ разработка национальной стратегии цифровой трансформации с учетом климатических целей. Стратегия должна определять приоритетные направления цифровизации, способствующие сокращению выбросов парниковых газов, и предусматривать меры поддержки инновационных проектов, связанных с цифровизацией, например, «умного производства», «умного города»;

‒ развитие «зеленых» ИКТ (задача: разработка, внедрение «зеленых» цифровых технологий и ESG-стандартов; экологизация производства оборудования и цифровых устройств);

‒ совершенствование государственного регулирования (задачи: создание благоприятной нормативно-правовой среды для инвестиций в энергоэффективные технологии; разработка механизмов стимулирования энергосбережения и энергоэффективности, а также создание условий для привлечения частных инвестиций в эту сферу ‒ «зеленые налоги», развитие рынка углеводородных квот, возможно, токенизация выбросов).

‒ повышение осведомленности и квалификации специалистов в области цифровизации и энергоэффективности (задачи: организация образовательных программ и тренингов для специалистов, работающих в различных секторах экономики, с целью повышения их знаний и навыков в области интеграции цифровых технологий и энергоэффективных мер; популяризация ценностей энергосбережения и рационального потребления);

‒ развитие международного сотрудничества в области цифровизации и энергоэффективности (задачи: обмен опытом, ознакомление с передовыми практиками других стран, а также участие в международных проектах, направленных на сокращение выбросов парниковых газов; активизация перехода на ESG-cтандарты в деятельности предприятий).

Проведение регулярного мониторинга и оценки влияния цифровизации и энергоэффективности на углеродный след (задача: разработка системы показателей для оценки эффективности мер по сокращению выбросов парниковых газов; регулярное проведение мониторинга, оценки влияния на углеродный след, внедрение ESG-отчетности).

Заключение

В ходе исследования обоснована роль цифровизации, заключающаяся в двояком воздействии на устойчивое развитие: выявленная тенденция роста ВВП как основного макроэкономического результата свидетельствует о цифровизации как детерминанте экономического роста, но тенденция увеличения углеродного следа выступает негативной экстерналией данного процесса. Получены следующие результаты: уточнено понятие цифрового углеродного следа; обобщены факторы негативного влияния, предложено разделить их по фазам жизненного цикла – на выбросы в процессе производства, эксплуатации, утилизации; выявлена и оценена прямая связь между ВВП и цифровым углеродным следом, а также с некоторыми показателями, характеризующими использование ИКТ; разработаны общие направления с выделением задач по нейтрализации негативных экстерналий.

Данные об усилении цифрового углеродного следа, апеллируют к необходимости дальнейшего совершенствования процесса цифровизации: разработке более эффективных производственных и бизнес-систем, включая оборудование и программное обеспечение, развитию навыков, необходимых для интеграции технологий защиты окружающей среды, энергосбережения и цифровых технологий.

Необходима комплексная политика, учитывающая экономические, социальные и экологические аспекты цифровой трансформации: укрепление цифровой грамотности населения, переподготовка рабочей силы, развитие «зеленой» экономики и пропаганда ценностей разумного потребления и энергосбережения, обеспечение кибербезопасности и решение этических вопросов, связанных с цифровыми технологиями. Только при таком подходе цифровизация сможет стать мощным двигателем устойчивого развития и способствовать созданию более справедливого, процветающего и экологически устойчивого будущего для всех. Дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку конкретных рекомендаций и инструментов для управления цифровизацией в соотнесении с отдельными целями и индикаторами устойчивого развития.