Будущее энергетики за трансконтинентальными суперсетями и Китай намерен возглавить этот процесс.
После того как Си Цзиньпин шесть лет назад стал продвигать в ООН идею о «глобальной энергетической сети», Китай пытается убедить мир построить высоковольтные магистрали, которые станут ее основой. Этот план опутать планету паутиной межконтинентальных линий электропередач, произведенных в Пекине, практически не сдвинулся с места. Тем не менее, ситуация с этими так называемыми суперсетями, похоже, меняется, пусть и не столь впечатляюще, как изначально рассчитывал Си Цзиньпин.
Китай имеет как производственные, так и технологические преимущества в создании высоковольтных линий электропередачи постоянного тока (UHVDC) и является лидером в области разработки глобальных технических стандартов и контроля за ними. Если планы Си Цзиньпина когда-нибудь будут реализованы, то это даст преимущества, которые, по мнению некоторых, могут иметь серьезные геополитические последствия, наделив Китай властью и влиянием, аналогично тому, что получили США, сформировав глобальную финансовую систему после Второй мировой войны.
Однако новый всплеск интереса к линиям, которые могут поставлять потребителям, находящимся в одной стране, электроэнергию, вырабатываемую в другой стране за сотни, даже тысячи миль, не связан с Китаем. Это обусловлено ростом производства возобновляемой энергии благодаря обязательствам по обеспечению углеродной нейтральности, техническим достижениям и оптимизации инвестиций.
Угольные, газовые и даже атомные электростанции можно строить рядом с рынками, которые они обслуживают, но при строительстве солнечных и ветряных электростанций для коммунального применения, которые многие считают необходимыми для достижения климатических целей, это часто невозможно сделать. Их нужно размещать там, где сильнее дует ветер и светит солнце, а это может быть в сотнях или тысячах миль от центра города. Длинные кабели также могут соединять пиковую дневную солнечную энергию в одном часовом поясе с пиковым вечерним спросом в другом, снижая волатильность цен из-за несоответствия спроса и предложения, а также потребности в резервных мощностях, работающих на ископаемом топливе, когда солнце или ветер исчезают.
По данным Bloomberg New Energy Finance, по мере постепенного отказа стран от углерода для достижения климатических целей им придется потратить не менее $14 трлн на укрепление сетей к 2050 году. Это лишь немногим меньше прогнозируемых расходов на новые мощности для генерации энергии из возобновляемых источников. И становится очевидно, что определенную роль в энергетическом переходе будут играть высоковольтные линии электропередачи постоянного тока. Вопрос в том, насколько удастся обеспечить их использование на международном уровне?
Прогноз по ежегодным инвестициям
В апреле Европейский союз учредил рабочую группу для расширения своей сети, которая является самой развитой международной системой для торговли электроэнергией, включая развитие многонациональной морской сети для ветряных электростанций. В феврале Дания объявила о планах построить один подобный образец — искусственный энергетический остров стоимостью $34 млрд, который будет находиться в центре разветвленной системы электропередачи. Благодаря заданной мощности в 10 гигаватт проект увеличит существующие генерирующие мощности Дании на две трети, а это слишком много для одного только внутреннего рынка страны.
Интерес растет даже в США, которые отстают в сфере интеграции сетей, как показало опасное отключение электроэнергии в Техасе в феврале, продлившееся несколько дней. В мартовском отчете группы Breakthrough Energy, финансируемой основателем Microsoft Corp. Биллом Гейтсом, были предложены сценарии строительства трансконтинентальных линий HVDC для объединения трех, все еще раздельных американских сетей.
Предложение президента Джо Байдена по модернизации инфраструктуры предполагает выделение $100 млрд для развития электросетей и создание нового Управления по развертыванию электросетей «для стимулирования дополнительных высокоприоритетных высоковольтных линий электропередачи» вдоль федеральных магистралей, хотя неизвестно, какую сумму в итоге одобрит Конгресс. Кроме того, в этом году должно быть опубликовано исследование, проведенное по заказу агентств Канады, Мексики и США, о потенциале подключения сетей этих государств.
Время пришло
Людям, которые в течение многих лет продвигают идею создания суперсетей, кажется, что теперь удача на их стороне.
«Я думаю, наше время пришло», — заявила Мика Охбаяси, директор Института возобновляемых источников энергии.
Эту токийскую организацию создал основатель Softbank Group Corp. Масаеси Сон после катастрофы на Фукусиме в 2011 году. Его миссия заключается в продвижении планов по строительству суперсети в Северо-Восточной Азии, которая соединит Китай, Японию, Монголию, Россию и Южную Корею.
«Я не могу представить себе, что в 2050 году Япония будет по-прежнему изолирована от остального мира», — добавила Охбаяси.
Европа десятилетиями строила узлы для объединения HVDC, чтобы обеспечить контролируемую подачу электроэнергии из одной национальной сети переменного тока в другую: по данным Международного энергетического агентства, в 2018 году европейские страны продавали чуть более 9% электроэнергии заграницу, по сравнению с менее чем 2% в Америке и 0.6% в Азии. Как, правило, торговля позволяет снизить цены благодаря конкуренции. Это также повышает устойчивость, гарантируя, что в случае катастрофического отключения электросети одной страны она может просто использовать другие сети, чтобы избежать блэкаута.
Однако сейчас большой интерес к суперсетям обусловлен именно потребностью в передаче электроэнергии на большие расстояния на фоне стремления заменить ископаемое топливо возобновляемой энергией. Это особенно актуально для морских ветряных электростанций, которые рассматриваются как центральное направление для развития возобновляемых источников энергии. Хотя преобразование переменного тока в постоянный и обратно на каждом конце кабеля требует больших затрат, более низкие потери означают, что HVDC-линии обеспечивают экономию на расстояниях свыше примерно 500 миль (800 км) над землей и 31 мили (50 км) для подземных и подводных кабелей.
Hornsea, крупнейшая в мире морская ветряная электростанция, находится в 120 км (75 милях) от побережья Великобритании. Другой более крупный британский проект Dogger Bank после завершения будет находиться на 5 миль дальше. А благодаря разработке плавучих турбин ветряные электростанции могут устанавливаться практически на любом расстоянии от берега. В этом месяце Hitachi ABB Power Grids Ltd., крупный поставщик технологий HVDC, запустила новую линейку трансформаторов, разработанных специально для плавучих турбин.
Кабели HVDC также могут способствовать строительству на суше удаленных установок, работающих на возобновляемых источниках энергии, размером с электростанцию. Пустыне Гоби в Монголии отводится центральное место в проекте по созданию суперсетей в Северо-Восточной Азии, который продвигают как Китай, так и институт Охбаяси. Теоретически, Гоби может поставлять 2.6 тераватт энергии ветра и солнца — более чем в два раза выше всей расчетной мощности по производству электроэнергии в США — группе крупнейших азиатских экономик, которые в совокупности производят более трети глобальных выбросов углерода. Потенциал Гоби остается в значительной степени нереализованным, отчасти потому, что в настоящее время мало средств для доставки производимой там энергии за пределы небольшого монгольского рынка.
То же самое относится и к США, где благодаря соответствующей инфраструктуре Нью-Йорк мог бы использовать богатые солнцем и ветром ресурсы Юга и Среднего Запада. Еще более амбициозный план позволил бы получить доступ к энергии из таких отдаленных районов, как Канада или чилийская пустыня Атакама, которая имеет самый большой в мире потенциал солнечной энергии на квадратный метр. Американский экономист Джереми Рифкин, который стал главной фигурой для стран, стремящихся перестроить свою инфраструктуру под цифровые технологии будущего, а также под использование возобновляемых источников энергии, видит потенциал для создания единого рынка электроэнергии в Америке с населением 1.1 млрд человек, который будет почти таким же большим, как в Китае. Рифкин консультировал Германию и ЕС, а также Китай; планы Си Цзиньпина по строительству глобальной энергетической сети основаны на его книге 2011 года «Третья промышленная революция» (The Third Industrial Revolution).
По словам Рифкина, сложно убедить страны использовать электроэнергию друг друга, однако это неизбежно, учитывая универсальный, хотя и прерывистый характер энергии ветра и солнца.
«Это не геополитика ископаемого топлива, — отметил он, — которое принадлежит одним и покупается другими. — Это биосферная политика, основанная на географии. Совместное использование силы ветра и солнца».
Китай возглавляет процесс
Если трансконтинентальные подводные электрические магистрали действительно общее будущее, то Китай возглавляет этот путь. В декабре Пекин завершил строительство UHVDC-линии протяженностью 970 миль, напряжением 800 киловольт и стоимостью $3.45 млрд, для передачи солнечной и ветровой энергии с высокогорных тибетских равнин в центр Китая. Это произошло после строительства кабеля 1.1 млн вольт, который может передавать до 12 000 мегаватт электроэнергии — чуть больше, чем вся расчетная мощность Ирландии — от пустынь и гор провинции Синьцзян до Шанхая, почти в 2000 милях к востоку. (Высоковольтные кабели классифицируются как 500 киловольт и выше, а сверхвысоковольтные кабели — китайская особенность — рассчитаны на 800 киловольт и выше).
Глобальные усилия по созданию суперсетей возглавил Лю Чжэнья, бывший глава State Grid Corp. of China (SGCC), который руководит Организацией по развитию и сотрудничеству в области глобальных энергетических сетей — это орган при поддержке ООН, базирующийся в Пекине. Поэтапный план Geidco предполагает укрепление национальных сетей, затем создание региональных сетей и, наконец, — примерно в 2070 году — завершение строительство полной 18-канальной сети, охватывающей всю Землю.
SGCC, которая является крупнейшей в мире коммунальной компанией, массово скупает активы, что позволяет ей выполнить часть работ по укреплению на первом этапе. С 2008 года она приобрела доли размером до 85% в компаниях по распределению электроэнергии на Филиппинах, в Португалии, Австралии, Гонконге, Бразилии, Греции, Италии и в прошлом году в Омане. Другие китайские компании также покупают акции в зарубежных сетях.
«США есть, о чем беспокоиться, — отметил Филипп Корнелл, специалист по энергетике в Атлантическом совете, Вашингтон. — Дело не в том, что „я отключу вам электроэнергию“, подобно тому, как Россия перекрыла поставки газа в Европу в 2006 году или как это сделала ОПЕК в 70-х годах. Но согласованность с глобальной финансовой системой — это хорошее дело. Вы создаете базу для энергетических систем стран, а это предполагает большое количество аппаратного и программного обеспечения. И внезапно вы оказываетесь в китайской экосистеме».
Именно на фоне опасений по поводу этой экосистемы США стали оказывать давление на союзников, чтобы запретить китайской Huawei Technology Co. Ltd участвовать в строительстве сетей 5G. В эпоху «Интернета вещей» электрические сети и сети связи будут все чаще обеспечивать доступ друг к другу, и это предположение лежит в основе глобального энергетического плана Си Цзиньпина.
«Может ли китайское государство получить нелегальный доступ? — задается вопросом Корнелл. — Безусловно, существуют разные способы для доступа к потребительской информации, и можно представить, что в будущем это создаст много рычагов воздействия».
Если США и не выражают подобных опасений в отношении безопасности в связи с продвижением глобальной сети Си Цзиньпином, как это было в случае с Huawei, то это, вероятно, связано с тем, что Китай испытывает трудности при реализации своих амбиций. Из 125 000 км высоковольтных сетей Geidco, указанных в отчете за 2019 год, пока построено очень мало. Исключением является первый этап пакистано-китайской линии, который должен быть запущен в этом году.
Суперсеть в Северо-Восточной Азии пока остается рабочим проектом. Реализация инициативы Азиатского банка развития по торговле и обмену электроэнергией в субрегионе Большого Меконга, включающей семь государств, продвигается медленными темпами с момента своего запуска в 1992 году.
После того, как во время выступлений и конференций Лю Чжэнья сравнил их с межконтинентальными баллистическими ракетами и похвастался, что Китай будет устанавливать глобальные технические стандарты, пекинские чиновники начали смягчать некоторые из наиболее спорных предложений. Один из примеров — учредить централизованный международный орган, который будет определять и контролировать работу глобальной сети. Пресс-секретарь Geidco отказалась обсуждать планы по созданию суперсетей. Вместо этого она представила материалы с выступлениями и докладами Лю, описывающие потенциал глобальной энергетической сети, чтобы остановить климатический кризис и обеспечить «взаимную выгоду на глобальном уровне».
Сложный путь
По словам Охбаяси, японские политики до сих пор не осмеливаются даже намекнуть на возможность добровольного подключения энергетической системы страны к китайской сети. Японский энергетический план, опубликованный в апреле, предполагает дублирование потоков электроэнергии между изолированными внутренними сетями страны — потенциальное начало — но в нем мало что говорится о подключении к другим странам.
Если суперсети все же не будут построены, это произойдет потому, что их время пришло и ушло. Они не только дорого стоят, требуют сложных политических решений и не пользуются популярностью — они пересекают множество соседних территорий, но и их акцент на сверхмощных энергетических установках некоторым кажется устаревшим. Распределенная микрогенерация как можно ближе к дому, например, на крыше, аккумуляторные источники энергии и транспортируемый водород — все это предполагает альтернативные решения проблем, связанных с доставкой, которые стремятся решить суперсети.
В представлении Китая об энергетических сетях эти решения не являются взаимоисключающими. Ян Ванде Путте, брюссельский аналитик по энергетическим рынкам из Greenpeace, согласен с этим.
«Все это будет необходимо, но этого будет недостаточно, — считает он. — Чтобы интегрировать такие большие объемы возобновляемых источников энергии в сеть, можно говорить об аккумуляторах и других вещах, но передача по сетям по-прежнему является наиболее экономичной и эффективной». Он также добавил, что ЕС и другие страны, вероятно, будут действовать постепенно, а настоящие суперсети появятся только после 2030 года.
Герхард Зальге — технический директор Hitachi ABB Power Grids, образованной в прошлом году, когда японская Hitachi купила 80% шведско-швейцарской энергетической корпорации ABB за $6.85 млрд. Он не сомневается, что спрос на многотонные преобразователи переменного/постоянного тока, которые производит его компания, будет расти.
«Нам нужно идти в регионы, где есть ветер, много солнца, а также в места с сильным береговым ветром — в пустыню в Чили или на север России в арктические зоны ветров, где есть постоянный ветер, который дует круглый год», — заявил Зальге.
В Великобритании ABB Hitachi строит линию из Йоркшира к энергоблоку морской ветроэлектростанции Dogger Bank.
Однако на реализацию других мегапроектов может уйти время. Идея стать Саудовской Аравией в сфере ветровой и солнечной энергии может показаться Монголии соблазнительной. Правительство публично поддерживает этот проект, но после того, как оно переложило целевые нормативные показатели на первоначальных инвесторов, усилия по увеличению в стране количества возобновляемых источников энергии застопорились, отметила Аида Ситдикова, директор департамента энергетики и природных ресурсов в России, на Кавказе и в Центральной Азии в Европейском банке реконструкции и развития, который инвестировал в несколько монгольских ветровых и солнечных проектов.
«Чтобы запустить суперсеть, страна должна показать, что она может строить возобновляемые источники энергии, может привлекать инвестиции и имеет соответствующую нормативно-правовую базу», — отметила Ситдикова.
Монголии еще предстоит выдержать эти испытания. В прошлом году она согласилась развивать новые мощности по производству электроэнергии для экспорта в Китай, но за счет строительства новой угольной электростанции.
По словам Джоша Новачека, входящего в группу по исследованию объединенных энергосистем при Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии Министерства энергетики США, несмотря на все препятствия и конкуренцию со стороны новых технологий, вероятно, будет построено больше трансграничных высоковольтных линий электропередач. Тем не менее, это, скорее всего, это будет осуществляться постепенно и естественным путем, как традиционно происходит в США при строительстве электрических сетей, отметил он, в отличие от китайского великого похода.
«Я определенно вижу перспективы в этом направлении, — добавил Новачек, — вместо какого-то крупного централизованного плана: „Давайте выйдем на глобальный уровень“».
Источник: profinance.ru
