© picture-alliance/ ZB

Препятствия на пути в эпоху возобновляемых источников энергии

Йорг-Райнер Циммерманн | Когда на Севере Европы дует ветер, то жителям Южной Европы от этого мало проку, когда в Южной Европе светит солнце, то Север ничего от этого не выигрывает. Европейская энергетическая инфраструктура, делающая ставку на возобновляемые источники энергии, не сможет обойтись без значительных мощностей для хранения и транспортировки электроэнергии. Европа нуждается в "суперсети".

Если прекратится подача электроэнергии по всей стране, если будет парализована работа больниц и аварийных служб, то всего через несколько дней следует опасаться смертельных случаев. Идея для киносценария? Отнюдь нет. Это следует из недавно опубликованного исследования, проведенного Бюро по оценке технических последствий при Германском Бундестаге. Закрытие АЭС в Германии в настоящее время подогревает страхи перед ситуациями, подобными той, когда в ноябре 2006 года в результате отключения электроэнергии, начавшегося в Рурской области, в миллионах домов в Европе погас свет. Впрочем, ненадолго – примерно на время, необходимое для просмотра фильма.

Независимо от того, насколько велика вероятность отключений электричества, очевидно одно: электроэнергия имеет важное значение для национальной безопасности. Наряду с надежным производством электроэнергии должны быть налажены и стабильные её поставки по транспортным энергосетям. Однако высоковольтные линии электропередач (380 кВ) с этой задачей уже не справляются, – также и потому, что постройка новых линий может занимать до десяти лет. Вся Европа едина в том, что энергосеть – это самое узкое место. Это замедляет интеграцию возобновляемых источников энергии и, следовательно, поворот к новой энергетике. Тем не менее, Брюссель хочет уже большего, нежели формула 20-20-20: до сих пор планировалось к 2020 году на 20% сократить выбросы CО₂, а энергоэффективность и долю возобновляемых видов энергии повысить на 20%. Сейчас представители Европарламента выступают за снижение выбросов двуокиси углерода к 2020 году уже на 30%.

Энергоснабжение в опасности
При этом ожидается, что спрос на электроэнергию продолжит расти. Хотя Федеральное правительство в энергетической концепции и допускает 25%-е снижение спроса в Германии к 2050 году по сравнению с 2008 годом, но операторы энергосетей, организации – такие как Союз германских электротехников VDE, а также независимые исследователи единогласно заявляют, что это вряд ли реально. Так, например, Курт Рориг из Фраунгоферовского Института энергии ветра и системной энерготехники IWES (Кассель) убежден, что к 2050 году спрос на электроэнергию увеличится.

Кроме того, поворот к энергетике будущего также служит стимулом для развития: во многих странах ЕС делается ставка на электромобили. Если электроэнергия будет поступать из возобновляемых источников, то они будут экономить на выбросах CО₂. В то же время автомобильные аккумуляторы в будущем станут использоваться резервуары для краткосрочного накопления излишков возобновляемой электроэнергии – и разгружать тем самым энергосети. При необходимости электроэнергия может поступать обратно в энергосистему. К 2030 году по дорогам Германии будут колесить шесть миллионов электромобилей. "Этот сектор повысит спрос на электроэнергию из возобновляемых источников", – убежден Рориг.

Однако интеграция электроэнергии, полученной из таких источников как солнце и ветер, в энергосети требует определенных усилий. Колебания погоды приводят к флуктуациям при запитывании энергии в сети. Если вырабатывается много электроэнергии из ветра и солнца, но в то же время потребление её невелико или, наоборот, если производство электроэнергии вдруг прекращается из-за внезапной перемены погоды, то это может привести к перегрузкам или колебаниям напряжения в сети. Уже сегодня порой оказывается под угрозой стабильная работа линий электропередач, возраст которых зачастую насчитывает не один десяток лет, – а вместе с тем и надежность энергоснабжения, которая по закону должна быть обеспечена сетевыми операторами в их качестве естественных монополистов. Так, например, компания 50 Hertz Transmission GmbH отвечает за территории новых федеральных земель – регион с большим количеством ветропарков и относительно небольшим числом потребителей. В 2009 году не менее 197 дней в регионе регистрировали "критическую ситуацию" в сети – в том числе и из-за отсутствия ЛЭП на Юг и на Запад.

Таково состояние дел на сегодня. Если же задуматься о конечной цели – полном переходе на возобновляемые источники энергии, – то задачи окажутся еще масштабнее. Олаф Хомайер, член экспертного совета по вопросам охраны окружающей среды, и Юрген Шмид, директор Фраунгоферовского института IWES в Касселе, в один голос поясняют: необходимая для 100%-го достижения цели трансевропейская энергетическая система делает неизбежным и создание сети Super-Grid, известной также как Overlay-сеть. Для этого потребуются новые линии электропередач общей протяженностью много более 10 000 км, чтобы связать воедино солнечные и ветроэнергетические установки в Южной Европе и Северной Африке ("Desertec"), ветропарки на побережье Северной Европы и большие насосно-аккумулирующие электростанций в Скандинавии и Альпах.

Когда мы говорим о снабжении электроэнергией в будущем, то мы говорим, таким образом, о необходимости транспортировки энергии на большие расстояния. "До сих пор мы исходили из того, что расстояние между производителем и электророзеткой потребителя составяляет в среднем 50 км. В будущем это будут многие сотни километров", – подтверждаетет Лекс Хартман, член правления сетевого оператора TENNET. Если мы посмотрим назадб в прошлое, то увидим: как правило, месторождения угля, размещение промышленных предприятий, растущие города и строительство электростанций образовавали тесные региональные взаимосвязи. Обмен с соседними странами иногда был даже нежелателен, если речь шла о "национальной безопасности". Так, в 1954 году произошло отделение высоковольтных сетей Восточной Германии от Западной. Как омечено выше, с негативными последствиями этого компания 50 Hertz Transmission GmbH имеет дело и по сей день. Это самое уязвимое место энергосетей, игольное ушко, но такие же проблемы существуют между Испанией и Францией, и, естественно, между Великобританией, Скандинавией и континентальной Европой.

Поймай ветер
Однако новая европейская суперсеть должна быть построена на основе более эффективных и дорогостоящих технологий. "Для линий, которые смогут передавать электроэнергию по всей Европе по возможности с минимальными потерями, мы должны будем выбрать либо более высокое напряжение и более низкую частоту, либо вместо технологии обычного переменного тока перейти на современные высоковольтные технологии передачи электроэнергии на основе постоянного тока, т.е. высоковольтные линии постоянного тока HVDS", – говорит ученый Хомайер. Как важный шаг вперед рассматривается в среде экспертов в настоящее время строящаяся на испано-французской границе 65-километровая подземная линия электропередач HVDS. И не только потому, что и в испанской сети в ветреные дни тоже часто возникают дефициты электроэнергии. Проект c бюджетом в 700 млн. евро является пилотным: после первого опыта работы с высоковольтными линиями постоянного тока, проложенными по морскому дну, эта технология впервые будет опробована на европейском материке. Большое преимущество: по сравнению с обычными ЛЭП переменного тока высокого напряжения потери в случае HVDS до 50% ниже. Исследователь Юрген Шмид из Фраунгоферовского института усматривает в виду физических преимуществ новой технологии даже возможность стабилизации европейской энергосети за счёт использования HVDS на отдельных участках в линий электропередач. Это могло бы стать также предпосылкой для использования в будущем энергии ветра Северной Африки, который там дует летом интенсивнее, чем зимой. В Северной Европе всё наоборот, и в итоге эти особенности хорошо дополняют друг друга и повышают надежность поставок. Впрочем, потребность в расширении энергетической инфраструктуры будет удовлетворяться не только за счет строительства новых крупных ветропарков и солнечных ферм, считает Шмид. Прогресс в области "умных" распределительных сетей с возможностью регулирования уровня потребления на промышленных предприятиях и в домашних хозяйствах, а также новые технологии хранения энергии, такие как преобразование электроэнергии (ветра) в метан могут изменить конкретные проекты по прокладке маршрутов линий электропередач и даже способствовать сокращению спроса – ведь чем больше энергии будет производиться, потребляться или храниться децентрализовано, то есть на местах, тем меньше электроэнергии придется транспортировать. "Правда, никто пока не знает, что это будет означать для 2050 года конкретно в цифрах", – объясняет эксперт Фраунгоферовского института Шмид.

Менеджер компании Tennet Хартман подводит итог того, какие ножницы необходимо будет преодолеть в процессе сетевого планирования: "2020 год уже очень близко, и действовать необходимо немедленно. До 2050 года, напротив, ещё очень далеко. Мы пытаемся с помощью различных сценариев приблизиться к наиболее вероятному варианту течения будущих событий, чтобы принять правильные инвестиционные решения."

По-прежнему непонятно, какой будет общая структура производства в один прекрасный день, но одно ясно: сектор возобновляемых источников энергии растет такими темпами, за которыми до сих пор не могут угнаться ни государственные регулирующие органы, ни сетевые операторы. По данным Европейской ассоциации ветроэнергетики, установленная мощность ветроэнергетических установок в 27 странах ЕС с 1998 по конец 2010 года возросла с 6453 МВт до порядка 84000 МВт. В одной только Германии данная отрасль промышленности за указанный период прибавила с 2875 МВт до 27214 МВт – в первую очередь на севере страны, где природные условия благоприятны для преобразования силы ветра. Это делает необходимой в будущем прокладку "электроэнергетических автобанов" к расположенным на юге и западе страны центрам потребления, поскольку конца данному тренду не видно. Федеральное министерство окружающей среды, охраны природы и безопасности ядерных реакторов недавно подтвердило, что к 2030 году должны быть установлены в общей сложности 25000 МВт оффшорных мощностей в ветропарках на побережье Германии. В настоящее время эти мощности составляют только 180 МВт.

Сюда нужно прибавить солнечную энергию и потенциал энергии ветра на суше. Исследование, проведенное по поручению Федерального Общества ветроэнергетики (BWE) показало: около 8% территории Германии без ограничений пригодны для целей ветроэнергетики. Если просчитать общенациональный сценарий всего для 2% из них, то получим уже 198 ГВт (198000 МВт) установленной мощности. "Энергия ветра на континенте могла бы таким образом генерировать 390 ТВт-часов электричества в год. Это эквивалентно порядка 65% спроса на электроэнергию в стране. В этом случае германские АЭС стали бы ненужными, ведь они в 2010 году выработали только около 140 ТВт-часов электроэнергии," – считает президент BWE Герман Альберс.

Если производство 198 ГВт за счет энергии ветра на суше станет реальностью, то, как полагает исследователь Фраунгоферовского института Шмид, потребность в расширении свободных линий электропередач, оцениваемая сегодня в 380 кВ, частично может быть даже снижена. Однако поскольку достройка сетей низкого и среднего напряжения приостановилась – а именно на этих уровнях в основном запитываются континентальные ветропарки – то ветроэнергетическая индустрия могла бы в некоторых случаях взять на себя инициативу. "Операторы ветропарков могли бы при условии соответствующего перераспределения затрат сами вести строительство и эксплуатацию запитывающих сетей," – утверждает Герман Альберс, который исходит из того, что это способствовало бы ускоренному переходу на новые технологии, снижению затрат и  новых возможностей роста для среднего класса.

Хозяева сетей
Было бы ошибкой считать, что новые энергосети потребуются только для возобновляемой энергетики. Везде в Европе, включая Германию, ведутся проектные работы по закладке новых традиционных электростанций – энергетические компании продолжают вкладывать средства в бурый и каменный уголь. В Нидерландах в 2019 году должна быть подключена к сети даже новая атомная электростанция. Таким образом, сужать тему расширения энергосетей до необходимости интеграции только ветряной и солнечной электроэнергии – это очковтирательство.

Очевидно, однако, что владельцы сетей, которые юридически обязаны расширять свои мощности, вынуждены прибегать к непопулярным мерам. Дело в том, что ветроэнергетические установки все чаще оказываются не полностью загружены, хотя в соответствии с Законом о возобновляемых источниках энергии (EEG) в Германии они на самом деле пользуются преимущественным правом доступа в сеть. "Именно тогда, когда дуют сильные ветра, по всей Европе приходится вновь и вновь притормаживать или даже целиком и полностью выключать энергоустановки на возобновляемых источниках, потому что плохо развитая энергетическая инфрастуктура не в состоянии принять такое количество электричества. Учитывая поставленную цель перехода в будущем на 100%-е энергоснабжение от возобновляемых источников, данное положение вещей просто абсурдно", – сказал президент BWE Герман Альберс.

Относительно новым является то, что хозяева сетей сами выдвигают требования по более быстрому их расширению – ведь именно в Германии они были вынуждены в прошлом неоднократно выслушивать упреки в том, что придерживают инвестиции. Так, в 2007 году инвестиции сетевых операторов оказались на 900 млн. евро меньше, чем было заявлено. В качестве причины была названа низкая доходность – даже несмотря на то, что затраты на расширение сетей перекладываются на цены за электроэнергию через эксплуатационные выплаты на возмещение расходов сетевиков. Таким образом создалось впечатление, что энергетические компании предпочитают вкладывать имеющийся капитал в более прибыльные виды бизнеса.

Эта ситуация изменилась. В то время как собственники распределительных сетей остаются практически неизменными, большая часть высоковольтных ЛЭП в Германии поменяла между 2008 и 2010 годами своих владельцев: так, концерн E.ON передал свою сеть в 380 кВ. независимому голландскому оператору Tennet. Шведская энергетическая компания Vattenfall перешла к 50 Hertz Transmission GmbH, мажоритарными акционерами которой являются бельгийский сетевой оператор Elia и австралийский пенсионный фонд IFM. RWE передал сетевой бизнес дочерней компании Amprion GmbH, а южногерманский концерн EnBW основал общество EnBW Transportnetze AG. Это показывает, что т.н."Unbundling"(разделение, разъединение), то есть продвигаемое Брюсселем с целью повышения прозрачности и конкуренции разделение производства и поставок электроэнергии, пока ещё не было реализовано в оптимальном режиме ни в Германии, ни в Европе. Критики предупреждают об этом снова и снова. Они опасаются, что в связи с какими-либо новыми сетевыми проектами может возникнуть конфликт интересов.

Соответствено, в прошлом году обратило на себя внимание сообщение европейского союза операторов электросетей Entso-E о том, что речь идет о "надежной запитке в сети быстро растущей доли возобновляемых видов энергии". Некоторые из представляемых Entso-E компаний сами играют важную роль в производстве электроэнергии – и "зеленой" энергии в том числе. В противоположность континентальной ветроэнергетике – отрасли, где доминирует средний бизнес, морские ветропарки из-за большого объема инвестиций представляют собой случай для крупных концернов. Так, EnBW недавно ввел в эксплуатацию оффшорный ветропарк Baltic 1, где, по оценкам отраслевых экспертов, в будущем будет ежедневно производиться электроэнергии на сумму до 75 000 €. Поскольку подключение ветроэнергетических установок к передающей энергосети затянулось на месяцы, концерн планировал в конце мая вчинить судебный иск оператору – компании 50 Hertz Transmission GmbH, что позволяет четко представить себе расклад интересов. А следующий морской ветропарк, Baltic 2, уже находится в стадии проектирования.

Дорогие трассы
Прогнозы по расширению от Entso-E можно рассматривать и с этой точки зрения – и все это в них есть: в рассчитанном на десятилетний срок европейском плане развития электросетей, разработанном по поручению Еврокомиссии, произведены расчеты по строительству к 2020 году в общей сложности 35000 км новых и 7000 км оптимизированных высоковольтных ЛЭП. До 2014 года, таким образом, предстоит сделать инвестиции в размере 28 млрд. евро, заявляет Entso-E. 2014 год – эта дата фигурирует и в связи с другой целевой установкой Комиссии ЕС. К этому времени должен стать реальностью внутренний рынок электроэнергии ЕС. И для этого в том числе будут необходимы новые кабельные линии и соединительные звенья между различными национальными сетями – так называемые точки связи или интерконнекторы. Комиссар ЕС по энергетике Гюнтер Эттингер подтвердил, что необходимые затраты исчисляются миллиардами. Поэтому он объявил потребителям о необходимости роста цен на электроэнергию – в среднем, семье из четырех человек придется в год платить на 90 евро больше. Однако как это соотносится с расхожим аргументом о том, что чем больше трасс, тем выше конкуренция и, следовательно, ниже цены на электричество?

Помимо дорогих технологий к высоким издержкам ведет также стоимость привлечения капитала. Сетевые операторы собирают необходимые им миллиарды на рынке капитала до того как деньги в конечном счете возвращаются обратно к инвестору посредством эксплуатационных выплат на возмещение расходов сетей, на долю которых в Германии приходится до 30% от цены на электроэнергию. Менеджер Tennet Хартман объясняет, что здесь важно: "Потребности в капитале огромны, и финансовые инвесторы отбирают такие проекты, которые относительно рисков сулят лучшие процентные ставки. Так что главным здесь является надежное государственное регулирование и уровень доходности. Если финансовое сообщество пересмотрит свою позицию и заявит о том, что нам будет довольно 7%-ой доходности, то проблема будет решена." Однако, это маловероятно. Поэтому идеальной могла бы быть процентная ставка в размере до 12%.

Матиас Курт, президент Федерального сетевого агентства, осуществляющий также контроль за уровнем сетевых выплат, придерживается другого мнения. "Есть много инвесторов, которые, работая с энергетической инфраструктурой, ценят стабильность процентной ставки в. Мы увидели это на примере сделки по продаже сети Vattenfall, где среди заинтересованных сторон присутствовали как Deutsche Bank, так и Allianz и Goldman Sachs." Следовательно, непонятно, почему сетевые операторы считают недостаточной норму прибыли (до налогообложения), установленную в настоящее время в на уровне 9,29%.

Заглянуть компаниям в карты
Хотя за все расплачивается конечный потребитель, он практически не имеет представления о факторах, влияющие на механизм ценообразования. Достаточно часто звучали сетования по поводу враждебного отношения населения к проектам строительства трасс. И действительно, обращения гражданских инициатив и сопутствующие им судебные процедуры удлиняют сроки строительства. Это хорошо известно по всей Европе. Вот почему такую важную роль играют новые технологии, как например подземная прокладка кабелей HVDS вместо наземных линий электропередач. Но еще более важным является то, что устраняется та непрозрачность, которая была отчасти порождена системными факторами. И здесь мало помогли часто обсуждаемые исследования по дальнейшему строительству сетей, проведенные Германским энергетическим агентством (Dena), основными акционерами которого являются Федеральное министерство экономики (50%) и Банк KfW (26%). Первое исследование, сокращенно Dena 1, было осуществлено в 2005 году и определило необходимость расширения германских высоковольтных сетей к 2015 году еа уровне ок. 850 км. Это послужило основой возникновения Закона о расширении сетевой энергопередающей инфраструктуры. Однако на сегодняшний день из плана Dena 1 построены только около 100 км.

Участвовавшие в исследовании ученые выдвигают серьезный упрек: недостаточная прозрачность в отношении сетевых данных осложнила оценки того, где имеют место перегрузки сети и где возникает необходимость в прокладке новых маршрутов. Хотя транспарентность и была улучшена в рамках опубликованного в конце 2010 года исследования Dena 2 – по крайней мере, для рецензентов. Однако Dena 2 присущи другие недостатки. Оппоненты утверждают, что был выбран слишком короткий период наблюдения – до 2020 года. Кроме того, оценки дальнейшего роста доли экологически чистой электроэнергии в будущем энергоснабжении Германии вошли в противоречие с теми цифрами, которые были представлены федеральным правительством в Брюссель в рамках государственного плана действий. Более того, с разных сторон звучали мнения, что этой работе не присущ общеевропейский подход.

Таким образом, верно ли указаны 3600 километров наземных линий электропередач в 380 кВ (общей стоимостью 9,7 млрд. евро) – именно в таком объеме была оценена потребность Германии в ЛЭП, и именно он стал вариантом-фаворитом? А если нет, то на основании каких данных федеральное правительство хочет разрабатывать намеченный на этот год "Федеральный сетевой план", а также развивать согласованный с другими государствами-членами ЕС проект "Целевая сеть 2050" – или хотя бы обосновывать их необходимость в глазах общественности? Тем более, что уже ведется разработка Закона об ускорении работ по расширению энергосетей. Исследователь Фраунгоферовского института Шмид  подводит такой итог: " Государство до сих пор проводит национальную энергетическую политику вслепую." Внутри отрасли раздаются смешки на тему о том, что лишь немногие правительства ЕС поступают иначе. Ну, и почему тогда у Брюсселя должно получиться лучше?

Матиас Курт, чьё Федеральное сетевое агентство имеет хорошие шансы получить задание по координации дальнейшего как национального, так и трансграничного расширения энергосетей, может по меньшей мере представить себе, что на этапе будущего планирования доступ к сетевым данным будет предоставляться также и посторонним для оценки потребностей в прокладке новых трасс. Его ведомство, которое до сих пор насчитывало около 2600 сотрудников, может увеличить свое штатное расписание для решения задач нового "федерального отраслевого планирования". В Берлине идет речь о создании 240 новых рабочих мест. Так должно получиться то, чему до сих пор препятствовали федералистские структуры с различными процедурами лицензирования в разных федеральных землях, а именно ускорение процесса расширения национальных энергосетей.

Однако сетевые операторы –такие как Tennet – убеждены: чтобы найти жизнеспособные решения на будущее, необходимо регулирование и планирование энергосетей на европейском уровне. Это еще увеличивает объем работы общеевропейских органов и ведомст, расположенных в Брюсселе. Не так давно Гюнтер Эттингер посетовал на то, что Unbundling (разграничение производства и транспортировки энергии) затруднило расширение сетей. Действительно, оно увеличивает число игроков и необходимость в координации. В будущем здесь могло бы помочь новое энергетическое агентство ЕС ACER, призванное координировать сотрудничество между национальными регулирующими органами. Потому что это разделение в дальнейшем необходимо даже углубить – ведь тот, кто хочет развивать инфраструктуру и рассматривает это как социальный процесс, должен пользоваться доверием людей, которых это затрагивает, и предоставлять им больше доступа к информации. "Есть исключения среди сетевых операторов, но до сих пор далеко не все признают, что транспарентность планировочных данных повышает одобрительное отношение к проекту", – говорит Петер Ахмельс, руководитель отдела возобновляемых источников энергии в Германской экологической организации. Причем одобрение подразумевает как признание необходимости в новых линиях на местах, так и увеличение сборов сетей. Когда тренд на расширение сетей начнет набирать обороты, то тогда и концерны должны будут предоставить возможность заглянуть в их карты. Парламентам Европы предстоит найти соответствующие пути решения этой проблемы.

ЙОРГ-РАЙНЕР ЦИММЕРМАНН, редактор раздела ветроэнергетики в журнале "neue Energie"

Оригинал статьи на немецком языке был опубликован в журнале "Internationale Politik" №4 за 2011 г.