Системы электроснабжения, констатирует МЭА, переживают глубокую трансформацию. Возрастает роль более умных сетей, идущих рука об руку с увеличением использования солнечной и ветровой энергии. Но планы по переходу к энергосистеме завтрашнего дня могу натолкнуться на дефицит инвестиций.
МЭА в своем последнем World Energy Outlook 2020 для энергетики рассматривает два сценария: заявленной правительствами политики (STEPS) и сценарий устойчивого развития (SDS), предполагающий ускоренный переход на чистую энергию и то, что еще потребуется, для достижения целей в области климата, чистого воздуха и доступа к энергии.
Чтобы включить в сеть все новые источники электроэнергии, включая возобновляемые, в сценарии STEPS, по оценкам МЭА, за ближайшие 10 лет надо будет увеличить протяженность электросетей на 16 миллионов километров, что на 80% больше, чем было построено за последнее десятилетие.
Расширение электрических сетей на 2009-2019 гг. и 2020-2030 гг. в сценарии STEPS
Ежегодные инвестиции в электрические сети по целям в этом случае будут выглядеть следующим образом.
Ежегодные инвестиции в электрические сети в 2019-2030 гг. в сценарием STEPS
Для расширения сетей и перехода на цифровые технологии необходимо, считают в МЭА, чтобы в течение следующего десятилетия инвестиции в сети составляли в среднем более 400 миллиардов долларов США в год в сценарии STEPS, что на 50% выше, чем в 2019 году, причем большая часть должна быть потрачена на расширение распределительных сетей. Совокупные инвестиции к 2030 году составят 2,6 триллиона долларов на новые линии, около половины из которых предназначены для цифровизации и модернизации существующих линий, и около 300 миллиардов долларов на развитие инфраструктуры зарядки, необходимой для поддержки растущего спроса на электромобили.
Расходы на внедрение цифровых технологий необходимы для обеспечения их кибербезопасности, подключения в сетям нестабильных ВИЭ и поддержки интеграции в сети микропроизводителей и электромобилей ((grid-технологии).
В развитых странах усиленно пропагандируется идея, что грид-технологии позволят решить проблему стабильности энергоснабжения от ВИЭ за счет перераспределения нагрузки и сохранения энергии в аккумуляторах домохозяйств и электромобилей. Ожидается бум строительства таких грид-сетей.
Ежегодное строительство микросетей в США
Большинство построенных сетей имеют мощность менее 1 МВт, такую мощность могут иметь только частные ветро- и солнечные установки, мощность таких источников недостаточна для их строительства для коммерческого использования. Но оказалось, что бизнесу привлекательно иметь в собственности не солнечные батареи и ветроустановки, а только саму сеть, в которую они включены. По мнению Исаака Мейз-Ротштейна, рост микрогенерации в США ускорится после массовых отключений потребителей этим летом в Калифорнии от централизованной системы энергоснабжения.
Смысл грид-сетей в том, чтобы возложить на частные лица дорогостоящие и никогда не окупающиеся инвестиции непосредственно в источники питания, оставив бизнесу услугу их подключения к микросетям, а самих микросетей − к централизованным сетям энергоснабжения.
Такая схема оказывается работоспособной, но только в идеальных условиях. В рамках масштабного эксперимента солнечные панели в течение одного часа удовлетворили все потребности в электроэнергии штата Южная Австралия 11 октября с 12:00 до 13:00. Большую часть электричества — 77% — выделили домашние станции, а оставшиеся 23% обеспечили крупные солнечные фермы. Представители энергокомпании AEMO отметили, что реализовать проект в Южной Австралии было проще, чем в другом регионе, поскольку штат уже удовлетворял 89% своих потребностей за счет солнечной энергии. Следующий шаг — установить 36 тыс. дополнительных панелей в течение 14 месяцев и на постоянной основе отказаться от ископаемых источников энергии.
Однако соответствующая эксперименту погода бывает не всегда и не везде. Изменения в профиле спроса на электроэнергию, а также стремительный рост солнечной фотоэлектрической и ветровой энергии, пишет МЭА, повышают потребность в гибкости энергосистем, которая быстро становится краеугольным камнем безопасности энергоснабжения. В Европейском Союзе удерживать энергосистему помогает большое количество морских ветровых проектов, обладающих незначительными колебаниями мощности. Тем не менее, на рисунке видно, что энергосистема Европы находится на грани устойчивой работы.
Потребности в гибкости энергосистемы в отдельных регионах в сценарии STEPS на 2020-2030 годы
Европейская ассоциация электроэнергетики Eurelectric отмечает, что две трети электроэнергии, произведенной в Европе в первой половине текущего года, произведена без выбросов углерода. Однако убирая СО2 из собственной генерации, Европа вынуждена импортировать его в виде электроэнергии из стран, в которых не спешат отказываться от угольной и газовой генерации. По данным Eurelectric за последние 5 лет «резкий и внезапный» рост ежегодно импортируемой электроэнергии вырос с 3 до более 20 ТВт*ч из стран, где доля выбросов СО2 на киловатт в два-три раза выше, чем у электроэнергии, вырабатываемой в Европе. Дальнейшее развитие ВИЭ в Европе вполне может привести к тому, что импортируемой электроэнергии не хватит для балансировки энергосистемы, и Европа впервые со времен войны столкнется с веерными отключениями, как это произошло в Калифорнии. Кстати, в Германии снова поднимают цену на электроэнергию − с 0,32 до 0,41 евро, рост на 28% за год, возмущаются потребители.
Пока низкие процентные ставки, то есть дешевые кредиты, и субсидии «зеленой энергетике» позволяют строить СЭС и ВЭС, не особо заботясь об их будущем. МЭА пишет о планах увеличить в сценарии STEPS рынок фотоэлектрических солнечных батарей на 8000 ТВт*ч до 2040 года, что эквивалентно 12-кратному глобальному производству фотоэлектрических солнечных батарей в 2019 году. Доля ВИЭ, уверены в МЭА, вырастет во всех регионах.
Изменение глобального производства электроэнергии в зависимости от выбранной технологии и сценария, 2000-2019 и 2019-2040 гг.
Доля возобновляемых источников энергии в генерации для отдельных регионов и сценариев, 2020 и 2030 годы
Однако в 2019 году снижение доходов операторов из-за пандемии создает риски для своевременных инвестиций, вынуждено признать МЭА. «Если ситуация сохранится, может потребоваться реформа регулирования для обеспечения достаточного денежного потока и своевременных инвестиций в энергосистему», говорится в докладе, тем самым предлагая обеспечивать бурный рост ВИЭ нерыночными методами.
Согласно сценарию SDS в течение следующего десятилетия инвестиции в энергосистему должны вырасти в среднем до 450 миллиардов долларов в год со 180 в 2019 году. Поверить в такой рост трудно, особенно наблюдая сегодняшнее углубление экономического кризиса.
Самым фантастичным элементом в планах МЭА несомненно является массовая замена автомобилей с ДВС электромобилями. Комментаторы обращают внимание на проблемы с длительностью зарядки и резким снижением емкости батарей при минусовых температурах с угрозой отключения электроники. Для надежного функционирования приборов в Теслах, например, в салоне всегда автоматически поддерживается температура выше +2 ºС. Но самый забавный факт следующий: мощность всех автомобилей с ДВС в 20 раз (!) превосходит установленную мощность всех электростанций мира. Пока электромобили составляют 0,7% мирового парка, проблема обеспечения их электроэнергией не заметна. Но с ростом числа авто на аккумуляторах, ситуация может измениться: между веерными отключениями потребителей и ограничениями на зарядку электромобилей правительство однозначно выберут интересы избирателей. А электромобили разрешат заряжать по графику «сутки через трое».
Источник: drive2.ru