Как устроена экономика добычи угля в России и мире: инвестиционный обзор
Цепочка создания стоимости
Уголь - достаточно распространенное на планете полезное ископаемое (пусть и не в такой степени, как песок, известняк и пр.). Он образовался в результате отмирания древних растений. Химически уголь представляет собой углерод (с примесями других веществ). В зависимости от сроков образования в земной поверхности выделяют бурые угли, каменные угли и антрациты.
Главное свойство угля, определяющее сферы его применения - это горючесть, то есть способность взаимодействовать с кислородом с выделением энергии (выделившуюся энергию можно использовать для разных целей). У разных видов угля разная теплотворная способность.
- Антрациты образовались в наиболее ранние геологические эпохи, поэтому обычно залегают глубже всего и имеют наиболее высокий процент углерода (при сгорании выделяют максимальный объем энергии).
- Каменные угли образовались позже, поэтому содержание углерода в них (и теплотворная способность) в среднем ниже, однако они располагаются ближе к поверхности.
- Бурые угли располагаются ближе всего к поверхности, имеют наиболее высокий процент примесей и наименьшую теплотворную способность.
Классификация - условна, так как угли с разных месторождений всегда имеют разную теплотворную способность и химический состав.
При международной торговле угли также делят на энергетические и коксующиеся. Энергетические угли - это любые угли (бурые, каменные, антрациты), которые можно сжечь с выделением энергии. Такие угли применяются в первую очередь в электроэнергетике. Коксующиеся (металлургические) угли - это те каменные угли, которые при сильном нагревании коксуются, т.е. становятся пластичными и склеиваются в особо плотную массу, состоящую из частиц углерода - кокс. Кокс используется в металлургической промышленности для получения чугуна (из которого впоследствии выплавляют сталь) - и служит одновременно топливом для нагрева железной руды, и сырьем для образования чугуна (сплава железа и углерода). Далеко не все каменные угли отвечают свойству коксуемости и могут быть использованы в металлургической промышленности. Антрацит может использоваться в качестве альтернативы кокса напрямую, без выполнения отдельной операции по коксованию каменного угля.
Направления использования основных типов угля
Производственная цепочка в угольной промышленности достаточно простая и включает три основных этапа:
- Добыча угля - осуществляется в местах его залегания открытым или закрытым (шахтным) способом. Технология добычи в целом схожа с добычей других твердых полезных ископаемых (черные, цветные и благородные металлы).
- Логистика угля - его перевозка и перегрузка с одного вида транспорта на другой. Угольная отрасль обычно предполагает перевозки большого объема материала на большие расстояния, а стоимость логистики - важная часть стоимости угля. Поэтому многие угольные компании владеют или арендуют логистические каналы - участки железных дорог и перегрузочные порты.
- Сжигание угля с выделением энергии. Энергетический уголь сжигается на тепловых электростанциях и теплоэлектроцентралях с образованием электрической (электроснабжение) и тепловой (теплоснабжение и горячее водоснабжение) энергии. Коксующийся уголь сжигается в доменных печах предприятий металлургической промышленности с образованием чугуна.
В данной статье рассматривается только экономика добычи угля - то есть первый этап в приведенной цепочке создания стоимости.
Факторы, определяющие спрос на уголь
Спрос на металлургический уголь является производным от спроса на сталь. Факторы, определяющие спрос на сталь, были подробно разобраны в этой статье. Важно отметить, что коксующийся уголь необходим только при производстве стали мартеновским методом (в случае использования электросталеплавильного метода он не применяется), поэтому конкуренция между этими технологиями также определяет спрос на коксующийся уголь.
Приоритетной сферой использования энергетического угля в развитых странах является генерация электричества - на нее приходится до 90% всего потребления. В сфере отопления жилых домов на этих рынках уголь практически полностью был вытеснен газом. Это связано в том числе с экологическим фактором - передача тепла на большие расстояния сопровождается существенными теплопотерями, поэтому генерирующие мощности необходимо размещать недалеко от мест потребления. Природный газ является экологически более чистым топливом, поэтому он практически вытеснил уголь в этом сегменте. Электричество можно передавать на расстояния без существенных энергетических потерь, поэтому генерирующие мощности можно разместить вдали от крупных городов (основных регионов потребления электроэнергии). Поэтому в сегменте электроснабжения газ конкурирует с углем в основном по цене, и в разных странах баланс источников энергии может сильно отличаться (более того, электростанции часто могут переходить с угля на газ). Таким образом, спрос на энергетический уголь является производным от спроса на электроэнергию, с поправкой на ценовую конкуренцию с природным газом (значимость других источников для генерации электроэнергии в большинстве развитых стран не существенна).
В развивающихся странах энергетический уголь используется как для электроснабжения, так и для теплоснабжения. В Китае - крупнейшем потребителе энергетического угля в мире - около 25% потребляемого энергетического угля приходится на отрасль теплоснабжения, остальное используется для нужд электроснабжения. В эти 25% потребления включено производство тепла для нужд бетонной и целлюлозно-бумажной отрасли.
Энергетический уголь также может быть переработан в газы и жидкости, которые затем можно использовать в качестве различных топлив или в химической промышленности. Например, из угля делают синтетический природный газ (synthetic natural gas), который в дальнейшем может быть использован для генерации электричества или для производства водорода.
Факторы, определяющие предложение угля
Объем разведанных мировых запасов угля настолько велик, что при сохранении текущего уровня потребления его хватит на несколько сотен лет (абсолютно нетипичная ситуация для металлов и нефти, разведанных запасов которых хватит не более, чем на 50 лет). Поэтому объемы запасов угля обычно не рассматриваются в качестве фактора, ограничивающего предложение.
Основным фактором, определяющим предложение угля, является себестоимость его добычи. Себестоимость добычи существенно различается у разных производителей (она определяется геологией и местонахождением угольных месторождений). Производители угля выводят свой уголь на рынок (формируют предложение) в том случае, если текущая цена выше их ожидаемой себестоимости (в противном случае месторождение консервируется, либо обслуживает только локальные рынки). Как результат, с ростом цены объем предложения возрастает. Кривая предложения повторяет кривую издержек производителей и является высокоэластичной по цене. Как правило, вывести новые объемы угля на рынок можно относительно быстро, поэтому восходящий вид кривой предложения соблюдается даже в краткосрочном периоде.
Профиль добычи
Уголь, как и другие полезные ископаемые, сформировавшиеся в результате отмирания частей растений (нефть, торф), залегает преимущественно горизонтально (т.е. параллельно земной поверхности). Угольные месторождения очень часто напоминают слоеный торт – когда пласты пустой породы сменяются пластами угля, и так повторяется несколько раз. Разные пласты могут иметь разную мощность (расстояние от верхней до нижней точки, если смотреть с земной поверхности в направлении центра земли).
Горизонтальное залегание угольной породы приводит к тому, что профиль его добычи обычно равномерный. Горное планирование зачастую осуществляется не на весь период отработки карьера (как при добыче других полезных ископаемых), а на ближайшие несколько лет. Именно на этот период у геологов обычно есть подробная трехмерная карта карьера, из которой они могут узнать, в каких зонах находится вскрыша, а в каких - уголь.
Технология производства
Вне зависимости от вида угля (энергетический или коксующийся), технологии производства отличаться не будут. Всегда будет применяться один из двух методов добычи - открытый или подземный (шахтный) способ добычи.
Открытый способ добычи
При открытой разработке уголь извлекается полосами
Когда глубина залегания полезного ископаемого относительно небольшая (до 100 метров), применяют открытый способ добычи. Такая ситуация типична для бурых углей, который сформировались в относительно недавние геологические эпохи и находятся на доступных глубинах. Как правило, уголь залегает горизонтально и его слой находится под слоем пустой породы (вскрыши).
При открытой разработке уголь извлекается полосами (их можно сравнить с кусками слоеного торта). При этом в работе одновременно находится несколько полос - на одной пока ещё только вынимается вскрыша, а на другой уже идет добыча угля. Такая организация работ необходимо для обеспечения равномерной добычи и реализации угля - добыча только вскрыши оставляет угольное предприятие без дохода как источника финансирования его деятельности.
Очень часто процессу выемки горной массы (вскрыши и угля) предшествует процесс бурения скважин, в которые закладывается взрывчатка. С помощью взрывчатки горная порода взрывается - после этого она становится доступной для выемки экскаваторами и самосвалами.
Чтобы извлечь уголь, экскаваторы вскрывают слой пустой породы, а самосвалы вывозят его в те участки карьера, где добыча велась в предыдущие периоды. За счет такой схемы удается и утилизировать пустую породу, и рекультивировать ранее поврежденные (вскрытые) участки карьера. При добыче угля используются самосвалы и экскаваторы большой мощности и грузоподъемности. Использование огромной по своим размерам техники позволяет воспользоваться эффектом масштаба - снизить себестоимость тонны добываемого угля. Уголь также извлекается экскаваторами и вывозится самосвалами на угольный склад.
Карьерный самосвал для перевозки вскрыши и угля
Иногда вместо обычных колесных экскаваторов на угольных месторождениях применяются шагающие экскаваторы и драглайны - огромные малоподвижные машины на вращающейся платформе, оснащенные длинной стрелой, обеспечивающей обширное покрытие территории месторождения без перемещения (или с минимальным перемещением) самой машины. Такой способ выемки вскрыши называется безтранспортным и позволяет существенно экономить как на инвестициях в сами самосвалы, так и на операционных расходах.
Драглайн для выемки вскрыши
Подземный (шахтный) способ добычи
При подземной добыче создается разветвленная сеть из горизонтальных тоннелей
Подземный способ добычи применяется, когда уголь залегает глубже, чем 100 метров от поверхности. Такая ситуация типична для каменного угля и антрацита, образовавшихся в ранние геологические эпохи. В этом случае вскрывать пустую поверхность экономически невыгодно (слишком много вскрыши потребуется снять), поэтому угледобывающие компании прибегают к обустройству шахт. Шахты представляют собой вертикальные (шахтные) стволы, вырытые в земле до той глубины, на которой залегает уголь. Шахтеры спускаются на лифте по шахтному стволу и начинают выдалбливать породу, постепенно продвигаясь вдаль по создаваемому ими горизонтальному тоннелю. В результате постепенно образуется сеть горизонтальных туннелей, расположенных на разных глубинах. Вывоз угля из тоннелей производится с помощью рельсовых вагонеток. Подъем угля на поверхность осуществляется на лифте. Дальнейшие производственные процессы не отличаются от тех, которые типичны для открытого способа добычи.
Подземная вагонетка для выемки угля
Последующая обработка угля
После извлечения угля из земли шахтеры могут отправить его на обогатительную фабрику, расположенную в непосредственной близости к месторождению. В зависимости от физических и химических особенностей угля, его сортируют по фракциям, очищают от камней, грязи, золы, серы и других нежелательных материалов. Этот процесс увеличивает теплотворную способность угля.
Коксующийся уголь затем направляется на горно-обогатительную фабрику (ГОФ), расположенную непосредственно на месторождении. Для коксования подготовленную единообразную по составу и фракциям массу углей (шихту) загружают в щелевидную коксовую печь. Боковые стенки печи (выложены из огнеупорного кирпича), обогреваются продуктами сгорания коксовых газов (газ, образовавшийся ранее как побочный продукт в этом же производственном процессе). Процесс коксования длится составляет 14—16 часов при температуре от 900 до 1500 градусов по Цельсию. На выходе получают кокс, который составляет 75-80% от изначально загруженной в печь массы каменного угля. Полученный таким образом кокс поставляется металлургическим предприятиям.
Структура и основные драйверы себестоимости добычи угля
Оговоримся, что описанное в этом разделе относится к денежной себестоимости добычи угля, то есть без учета амортизации и затрат на транспортировку горной породы от мест добычи к местам реализации (разобраны ниже отдельно).
Открытый способ добычи
При открытом способе добычи в денежной (без учета амортизации) себестоимости добычи преобладают переменные расходы. При этом процессы бурения и взрывания горной массы составляют не более 20% от себестоимости, остальная часть себестоимости приходится на процесс выемки и транспортировки (как вскрыши, так и угля). Таким образом, себестоимость добычи определяется двумя показателями - коэффициентом вскрыши (соотношением извлекаемых пустой породы и угля) и плечом транспортировки (расстоянием от места выемки вскрыши до места ее утилизации). Чем выше коэффициент вскрыши, тем больше приходится вынимать пустой породы на единицу добываемого угля, тем выше себестоимость на тонну добытого угля. Чем больше плечо транспортировки, тем больший путь приходится проделывать самосвалам на тонну добываемой породы. Сами расходы на транспортировку состоят состоят из расходов на топливо, на шины и другие запасные части горной техники, а также на заработную плату водителей (без доминирования какой-то одной статьи расходов).
В течение всего периода разработки месторождения себестоимость в целом остается стабильной (так как порода залегает горизонтально, то и коэффициент вскрыши для конкретного месторождения стабилен). В некоторых ситуациях она может меняться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Это зависит от геологии карьера - на определенных его участках коэффициент вскрыши может отличаться. Плечо транспортировки обычно растет со временем, но не значительно и в первую очередь за счет роста расстояния перевозки угля, так как вскрышу в основном возят в ближайшее доступное место.
Подземный (шахтный) способ добычи
При подземном способе добычи денежная себестоимость примерно поровну состоит из постоянных и переменных расходов. Постоянные расходы в основном связаны с поддержанием функционирования шахты (вентиляция, откачка воды, мелкий ремонт и пр.), переменные расходы - с добычей горной породы и ее транспортировкой на поверхность. При подземном способе добычи до 50% денежной себестоимости приходится на оплату труда шахтеров. Это трудоемкий бизнес, что связано с ограниченными возможностями по использованию под землей средств механизации труда. Впрочем, в последние десятилетия доля расходов на оплату труда снижается по мере появления все более совершенных технических решений для подземной выработки.
Для шахт характерно возрастание удельной себестоимости добываемого угля по мере ее эксплуатации. Это связано с несколькими факторами. Во-первых, со временем усложняется структура шахты, тоннели удлиняются, появляется больше ответвлений. Возрастает расстояние транспортировки добываемого угля, что требует больших затрат энергии на его перемещение. Возрастают затраты на поддержание инфраструктуры шахтного хозяйства. Во-вторых, в первую очередь разрабатываются обычно наиболее мощные угольные горизонты, и только потом переходят к менее мощным. В совокупности это ведет к росту себестоимости добычи угля на шахте, что делает добычу нерентабельной и приводит к остановке работ (даже несмотря на остающееся в земле полезное ископаемое).
Капитальные расходы при добыче угля
Важно сказать, что во многих случаях (как при добыче открытым способом, так и при шахтном способе добычи) - самые существенные капитальные расходы связаны зачастую не с самой добычей, а с логистикой угля. Месторождение с большими запасами угля может располагаться в удаленной местности, поэтому для его эффективной разработки важно не только добыть уголь, но и вывезти его из мест добычи на потребительские рынки. Инвестиции в инфраструктуру месторождения очень часто предполагают строительство (или расширение) железнодорожной ветки, строительство (или расширение) портовой инфраструктуры и т.д. Очень часто именно логистика - наиболее существенная часть капитальных инвестиций угольных компаний. Так как эта статья посвящена только добыче угля, то далее не будем рассматривать этот компонент подробно.
Открытый способ добычи
При открытом способе добычи основной объем капитальных расходов связан с инвестициями в приобретение горной техники, в первую очередь, горных самосвалов. Такие самосвалы стоят очень дорого (несколько миллионов долларов каждый в зависимости от их грузоподъемности) и инвестиции в их приобретение составляют до 70-80% от всех капитальных инвестиций. Самосвалы служат в течение 8-12 лет, после чего нуждаются в замене. Также в течение их срока службы они как минимум один раз нуждаются в капитальном ремонте (замене двигателя и других крупных узлов машины).
Объем инвестиций определяется теми объемами горной породы (вскрыши и угля), которые компания планирует вывозить с месторождения (а также плечом транспортировки, которое сильно влияет на количество совершаемых одной единицей техники рейсов в течение рабочей смены). Как правило, использование более производительной техники (перевозящей больший вес за один рейс) позволяет добиться меньшей удельной себестоимости, однако требует больше инвестиций в приобретение самой техники (и большего объема привлечения кредитов, если покупка техники осуществляется на заемные средства).
Подземный (шахтный) способ добычи
Объем капитальных инвестиций в разработку подземного месторождения обычно ниже (в силу трудоемкости, а не капиталоемкости этого метода добычи). В основном капитальные расходы приходятся на обустройство шахтных стволов для доступа к продуктивным горизонтам, наземной инфраструктуры (как правило, это единоразовые инвестиции). Также угольные компании приобретают большой объем оборудования для подземной добычи - эти расходы стоит отнести к поддерживающим капитальным расходам. Такое оборудование включает устройства для горной проходки, дробления породы в подземных условиях, транспортировки породы и подъема ее на поверхность, вентиляции, откачки воды и целый ряд других устройств.
Расходы на транспортировку угля и размещение угольных месторождений
По содержанию энергии на единицу объема уголь очень сильно уступает нефти и заметно проигрывает газу (особенно бурый уголь). При этом расходы на перевозку определяются именно объемом транспортируемого полезного ископаемого, в то время как потребители заинтересованы платить в привязке к получаемой ими от сжигания данного вида топлива энергии. Как результат, расходы на транспортировку угля очень существенные - в некоторых случаях они могут составлять до половины его стоимости. Сама сумма расходов определяется расстоянием транспортировки и видом используемого транспорта (перевозить уголь на кораблях океанского класса существенно дешевле в пересчете на тонну материала, чем по железной дороге, в первую очередь за счет большей грузоподъемности кораблей).
В этом плане показательным является пример России - одного из крупнейших производителей угля. Собственная электроэнергетика России потребляет относительно мало угля (за счет доступности дешевого газа), основные объемы угля идут на экспорт. При этом крупнейшие месторождения каменного угля находятся на территории Кузбасса - который находится в глубине территории страны и одинаково удален как от западных, так и от восточных портов России. Уголь с кузбасских месторождений вывозится по железной дороге (пересекая расстояние до 5 тысяч километров), в результате чего его себестоимость возрастает в разы, хотя на самих месторождениях она относительно невысокая.
Учитывая большие разведанные запасы угля, а также высокую стоимость его логистики, обычно разрабатываются в первую очередь те месторождения, которые удобно расположены географически. Чаще всего это означает близость либо к морским портам, либо к крупным рынкам сбыта, при этом качество самого угля (его теплотворная способность) не всегда имеет первостепенное значение.
Ценообразование и прогнозирование выручки
Уголь, как уже было сказано, характеризуется высокой долей транспортных расходов в его себестоимости. Это означает, что дешево доставить его (в отличие от нефти) в любую точку планеты нельзя. Как результат, в большинстве мировых макрорегионов (Европа, Юго-Восточная Азия, Америка и пр.) его цена определяется балансом спроса и предложения в данном макрорегионе регионе, и может существенно отличаться от цены на других мировых рынках. Это создает ситуацию, сильно отличающуюся от рынка нефти, где из-за дешевой стоимости транспортировки действуют единые принципы ценообразования (и используются единые ценовые бенчмарки) по всему миру.
Цена энергетического угля напрямую определяется его теплотворной способностью, то есть количеством энергии, которое из него можно получить. Как правило, на крупнейших мировых торговых площадках определяется цена энергетического угля определенной теплотворной способности. При фактической реализации цена корректируется на соотношение фактической теплотворной способности реализуемого угля и теплотворной способности угля-бенчмарка.
Из-за различий в конечном использовании цены на коксующийся уголь формируется с учетом собственного баланса спроса и предложения. Цены на коксующийся уголь обычно всегда выше, чем на энергетический.
Объемы добычи в целом остаются стабильными и определяются объемами рынков сбыта и пропускной способностью логистических каналов. Как результат, выручка угледобывающей компании в большей степени определяется ценами на уголь, которые, как цены на любое сырье, подвержены существенным колебаниям в разных фазах делового цикла.
Почему одни страны, города или компании добиваются экономического успеха, а другие - вынуждены влачить жалкое существование? Почему экономический рост такой слабый, а неравенство доходов все выше? Как новые технологии могут изменить глобальный экономический ландшафт? Присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте, чтобы получать больше информации о долгосрочных трендах в экономике и бизнесе.
