Gigantyczna chińska sieć przesyłowa może być kluczem do ograniczenia emisji klimatycznych

Koncepcyjna ilustracja przedstawiająca mapę świata i animowaną sieć transmisyjną Franziska Barczyk

Na początku lutego chińscy robotnicy zaczęli montować strzelistą czerwono-białą wieżę transmisyjną na wschodnim krańcu prowincji Anhui. Mężczyźni siedzieli okrakiem na metalowych rurach, skręcając ze sobą sekcje zawieszone wysoko nad południowym brzegiem rzeki Jangcy.

Robotnicy wznosili kluczowy element pierwszej na świecie linii przesyłowej o napięciu 1,1 mln V, w czasie, gdy firmy amerykańskie zmagający się zbudować coś powyżej 500 000 woltów. Gdy państwowe przedsiębiorstwo państwowe State Grid of China zakończy projekt w przyszłym roku, linia będzie rozciągać się od regionu Xinjiang na północnym zachodzie do Anhui na wschodzie, łącząc elektrownie głęboko w głębi kraju z miastami w pobliżu wybrzeża .

Żuraw podnosi najpotężniejszy na świecie transformator przekształtnikowy, opracowany dla linii przesyłowej o napięciu 1,1 mln V firmy State Grid w chińskiej prowincji Anhui w marcu 2018 r. AP | Imaginechina

Ta historia była częścią naszego wydania ze stycznia 2019

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Linia przesyłowa będzie w stanie dostarczyć moc 12 dużych elektrowni na odległość prawie 2000 mil (3200 kilometrów), wysyłając o 50% więcej energii elektrycznej 600 mil dalej niż cokolwiek, co kiedykolwiek zbudowano. (Linie wyższego napięcia mogą przesyłać energię elektryczną na większe odległości przy niższych stratach przesyłowych.) Jako jeden zagraniczny dostawca sprzętu dla projektu chwali się , linia może przesyłać energię elektryczną z Pekinu do Bangkoku, co, jak się okazuje, tylko wskazuje na rosnące globalne ambicje State Grid.

Firma początkowo opracowała i zbudowała linie ultrawysokiego napięcia, aby zaspokoić rosnący apetyt na energię w rozległym kraju, gdzie wysokie góry i ogromne odległości oddzielają skupiska ludności od zasobów węgla, elektrowni wodnych, wiatrowych i słonecznych. Ale teraz State Grid dąży do znacznie bardziej ambitnego celu: połączyć systemy elektryczne sąsiednich narodów w transkontynentalne supersieci zdolne do wymiany energii przez granice i oceany.

Te ogromne sieci mogą pomóc w zmniejszeniu emisji klimatycznych, umożliwiając zmiennym odnawialnym źródłom, takim jak wiatr i słońce, generowanie znacznie większej części energii elektrycznej wykorzystywanej przez te kraje. Dłuższe linie o większej przepustowości umożliwiają zrównoważenie słabnącego słońca w jednej strefie czasowej za pomocą, powiedzmy, energii wiatrowej, hydroelektrycznej lub geotermalnej w kilku strefach dalej.

Polityka i biurokracja utrudniły rozmieszczenie tak ogromnych, nowoczesnych sieci energetycznych w dużej części świata. W Stanach Zjednoczonych uzyskanie niezbędnych zezwoleń na wieże, przewody i rury podziemne, które przecinają obszary federalne, krajowe, stanowe, powiatowe i prywatne, może zająć więcej niż dekadę — w rzadkich przypadkach, gdy dostaną w ogóle zatwierdzone.

Połączona sieć przesyłowa na duże odległości to duży element układanki klimatycznej, mówi Steven Chu, były sekretarz ds. energii w USA, który pełni funkcję wiceprzewodniczącego organizacji non-profit, którą State Grid uruchomił w 2016 r. w celu promowania międzynarodowych połączeń sieciowych. Chiny mówią: „Chcemy być liderami we wszystkich tych przyszłych technologiach”, zamiast patrzeć w lusterko wsteczne, jak wydaje się robić w tej chwili Stany Zjednoczone.

Ale wyraźnie widać, że ułatwianie większego wykorzystania odnawialnych źródeł energii nie jest jedyną, ani nawet główną motywacją Chin. Infrastruktura przesyłowa jest strategicznym elementem Inicjatywy Pasa i Szlaku, wartego wiele bilionów dolarów chińskiego wysiłku na rzecz budowania projektów rozwojowych i relacji handlowych w dziesiątkach narodów. Rozciągnięcie na całym świecie przewodów ultrawysokiego napięcia obiecuje rozszerzenie rosnącej potęgi gospodarczej, technologicznej i politycznej narodu.

23 000 mil przewodów

State Grid to prawdopodobnie największa firma, o której nigdy nie słyszałeś, z prawie milionem pracowników i 1,1 miliarda klientów. W ubiegłym roku odnotowała zysk w wysokości 9,5 mld USD przy przychodach wynoszących 350 mld USD, co czyni ją drugą co do wielkości firmą na Lista Fortune Global 500 .

State Grid jest już największym dystrybutorem energii w Brazylii, gdzie zbudował swoją pierwszą (i nadal jedyną) zagraniczną linię ultrawysokiego napięcia. Firma przejęła również udziały w krajowych spółkach przesyłowych w Australii, Grecji, Włoszech, na Filipinach i w Portugalii. Tymczasem posuwa się naprzód w realizacji dużych projektów w Egipcie, Etiopii, Mozambiku i Pakistanie oraz kontynuuje licytację udziałów w innych europejskich przedsiębiorstwach użyteczności publicznej.

Elektryk stoi przed oddziałem State Grid w chińskiej prowincji Hunan w 2011 roku. AP | on dongping

Wiele chińskich firm jest bardzo ambitnych, jeśli chodzi o ekspansję za granicę, mówi Simon Nicholas, współautor książki raport śledzenie tych inwestycji przez amerykański think tank Institute for Energy Economics and Financial Analysis. Ale State Grid jest na innym poziomie.

Sieć State Grid została utworzona pod koniec 2002 r., kiedy rząd rozbił ogromny monopol, Państwową Korporację Energetyczną Chin, na 11 mniejszych firm produkujących i dystrybuujących energię. Ten rozdział regulacyjny miał na celu wprowadzenie konkurencji i przyspieszenie rozwoju, ponieważ naród walczył o zaspokojenie rosnącego zapotrzebowania na energię i powstrzymanie nawracających przerw w dostawie prądu. Ale State Grid był zdecydowanie większą z dwóch powstałych firm przesyłowych i działa jako skuteczny monopol na prawie 90% kraju.

W 2004 roku Partia Komunistyczna wybrała Liu Zhenyę, byłego szefa biura władzy prowincji Shandong, na miejsce odchodzącego na emeryturę dyrektora generalnego State Grid. Liu, bystry operator z talentem do poruszania się po polityce partyjnej, niemal natychmiast zaczął mocno lobbować za projektami o ultrawysokim napięciu. Ścięgna władzy: polityka państwowej korporacji gridowej w Chinach autorstwa Xu Yi-Chonga, profesora Griffith University w Australii.

Liu przekonywał, że linie zdolne do przesyłania większej ilości energii na większe odległości mogą połączyć rozdrobnione sieci krajowe, natychmiast dostarczając nadmiar energii elektrycznej z jednej prowincji do drugiej w potrzebie. Później, gdy Chiny znalazły się pod rosnącą presją, aby oczyścić zanieczyszczenia i emisje gazów cieplarnianych, uzasadnienie State Grid ewoluowało: linie energetyczne stały się sposobem na dostosowanie się do rosnącej ilości energii odnawialnej.

Od samego początku krytycy twierdzili, że State Grid promuje transmisję ultrawysokiego napięcia przede wszystkim jako sposób na umocnienie swojej dominującej pozycji, lub że nowa technologia jest kosztownym i ryzykownym sposobem podpierania chwiejnej infrastruktury energetycznej.

Ale argumenty Liu zwyciężyły: wczesne projekty zostały zatwierdzone i zbudowane, a przywódcy partii wkrótce potraktowali technologię ultrawysokiego napięcia we wpływowych planach pięcioletnich Chin.

Firma początkowo ściśle współpracowała z zagranicznymi firmami rozwijającymi technologię transmisji, w tym ze szwedzkim ABB i niemieckim Siemensem, i nadal kupuje od nich część sprzętu. Szybko jednak przyswoiła sobie wiedzę swoich partnerów i zaczęła się rozwijać własna technologia , w tym transformatory wysokiego napięcia oraz linie, które mogą funkcjonować na bardzo dużych wysokościach iw bardzo niskich temperaturach. State Grid opracował również oprogramowanie, które może precyzyjnie kontrolować napięcie i częstotliwość docierającą do punktów docelowych w całej sieci, umożliwiając systemowi szybkie i automatyczne reagowanie na zmieniające się poziomy podaży i popytu.

Firma włączony swoją pierwszą linię prądu przemiennego o napięciu miliona woltów w 2009 r. i pierwszą na świecie linię prądu stałego o napięciu 800 000 woltów w 2010 r. Sieć państwowa, a co za tym idzie Chiny, są obecnie zdecydowanie największym na świecie budowniczym tych linii. Do końca 2017 r. w kraju ukończono 21 linii ultrawysokiego napięcia, a cztery kolejne są w budowie, powiedział Liu podczas prezentacja na Uniwersytecie Harvarda w kwietniu.

Łącznie rozciągną się na prawie 23 000 mil i będą w stanie dostarczyć około 150 gigawatów energii elektrycznej — mniej więcej tyle, ile daje 150 reaktorów jądrowych.

Według Bloomberg New Energy Finance, pod koniec zeszłego roku Chiny przeznaczyły na projekty co najmniej 400 miliardów juanów (57 miliardów dolarów). Po spowolnieniu zatwierdzania nowych projektów w ciągu ostatnich dwóch lat, chińska Narodowa Administracja Energetyczna powiedział we wrześniu, że do końca 2019 r. podpisze 12 nowych projektów ultrawysokich napięć.

Faktem jest, że Chińczycy są jedynymi, którzy poważnie go budują w tym momencie, mówi Christopher Clack, dyrektor naczelny Vibrant Clean Energy i były badacz z amerykańskiej Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej. W badanie opublikowanym w Nature w 2016 r. Clack odkrył, że wykorzystanie linii prądu stałego wysokiego napięcia do zintegrowania z siecią amerykańską może zmniejszyć emisje energii elektrycznej do 80% poniżej poziomu z 1990 r. w ciągu 15 lat (patrz Jak sprowadzić wiatr z Wyoming do Kalifornii i zmniejszyć o 80% emisji dwutlenku węgla w USA).

Wchodzimy w świat

Pod koniec lutego 2016 roku Liu podszedł do mównicy na konferencji energetycznej w Houston i ogłosił śmiały plan: wykorzystanie technologii ultrawysokiego napięcia do zbudowania sieci energetycznej, która okrąży cały świat.

Powiedział, że dzięki połączeniu infrastruktury przesyłowej na oceanach i kontynentach, w podobny sposób, w jaki powiązaliśmy internet, świat mógłby czerpać z ogromnych zasobów energii wiatrowej na biegunie północnym i słonecznej wzdłuż równika. To oczyściłoby światową produkcję energii elektrycznej, obniżyło koszty energii, a nawet złagodziłoby napięcia międzynarodowe.

W końcu nasz świat zamieni się w pokojową i harmonijną globalną wioskę, wspólnotę wspólnego przeznaczenia dla całej ludzkości z wystarczającą ilością energii, błękitnym niebem i zieloną ziemią, powiedział.

Liu Zhenya, ówczesny przewodniczący State Grid Corporation of China, na konferencji prasowej w Pekinie w 2012 r. AP | Wang zhou

Oczywiście taka globalna siatka się nie wydarzy. Kosztowałoby to ponad 50 bilionów dolarów i wymagałoby bezprecedensowego – i nierealistycznego – poziomu międzynarodowego zaufania i współpracy. Co więcej, niewiele narodów domaga się tego rodzaju linii wysokiego napięcia nawet w ich granicach.

Kilka krajów już wymienia energię elektryczną za pomocą standardowych linii przesyłowych, ale wysiłki na rzecz dzielenia się zasobami odnawialnymi w szerokich regionach w dużej mierze nigdzie nie poszedł . Wśród godnych uwagi niepowodzeń jest Desertec Industrial Initiative, przedsięwzięcie wspierane przez Siemens i Deutsche Bank dziesięć lat temu, mające na celu zasilenie północnoafrykańskich, bliskowschodnich i europejskich sieci energetycznych energią słoneczną z Sahary.

Ale globalny plan sieci State Grid jest w zasadzie propozycją sprzedaży długodystansowych linii przesyłowych, promując je jako fundamentalną technologię umożliwiającą przejście na czystą energię. Jeśli wszystko, co kiedykolwiek osiągnie, to otwarcie się na wizję globalnych połączeń międzysystemowych i rozwinięcie regionalnych sieci łączących garstkę narodów, nadal może zarobić dużo pieniędzy.

Warto zauważyć, że na konferencji w Pekinie miesiąc po przemówieniu Liu firma podpisała umowę z Korea Electric Power, japońskim Softbankiem i rosyjską firmą energetyczną Rosseti, aby współpracować przy rozwoju supersieci północno-wschodniej Azji łączącej te narody i Mongolię.

Szef Softbanku, Masayoshi Son, zaproponował wersję supersieci niezależną od sieci państwowej w 2011 roku, po katastrofie nuklearnej w Fukushimie, która podkreśliła kruchość japońskiego sektora elektroenergetycznego.

Kenichi Yuasa, rzecznik konglomeratu, powiedział, że studia wykonalności zakończone w 2016 i 2017 roku wykazały, że połączenia sieciowe między Mongolią, Chinami, Koreą i Japonią, a także trasa między Rosją a Japonią, są zarówno technicznie, jak i ekonomicznie wykonalne. Jako deweloper komercyjny jesteśmy gotowi do realizacji projektów i chcemy osiągnąć wymierny postęp przed Igrzyskami Olimpijskimi w Tokio w 2020 roku – powiedział w e-mailu.

W odpowiedzi na zapytania MIT Technology Review, State Grid zakwestionowało argument, że szerszy globalny plan połączeń międzysystemowych nie zostanie zrealizowany, lub że jego motywacje są przede wszystkim finansowe i geopolityczne.

'Wielki sukces zastosowania technologii UHV w Chinach stanowi główną innowację w technologii przenoszenia mocy' - czytamy w oświadczeniu firmy. „State Grid chciałoby podzielić się tego rodzaju innowacjami technologicznymi z resztą świata, zajmując się możliwym rozwiązaniem istotnych problemów ludzkości, takich jak zanieczyszczenie środowiska, zmiana klimatu i brak dostępu do dostaw energii elektrycznej”.

Sprzątanie lub sprzątanie ?

W rzeczywistości, chociaż Chiny zbudowały znacznie więcej linii ultrawysokiego napięcia niż jakikolwiek inny kraj na świecie, ich własna sieć nadal jest bałaganem. Kraj walczy o efektywne zbilansowanie produkcji i zapotrzebowania na energię oraz dystrybucję energii elektrycznej tam, gdzie i kiedy jest potrzebna. Jednym z rezultatów jest to, że nie wykorzystuje w pełni istniejących elektrowni odnawialnych. Niedawny MIT papier zauważył, że chińskie stawki ograniczania odnawialnych źródeł energii – termin określający, kiedy elektrownie są ograniczane z powodu niewystarczającego popytu – są najwyższe na świecie i stają się coraz wyższe.

Częściowo problem polega na tym, że łatwiej i bardziej lukratywnie jest używać przewidywalnych elektronów ze źródeł takich jak węgiel czy jądrowa, które zapewniają stały strumień energii elektrycznej, niż zmienna generacja ze źródeł odnawialnych, mówi Valerie Karplus, była dyrektor Tsinghua-MIT China Energy. i Projekt Klimatyczny. Dodaje, że obowiązkowe kwoty dla elektrowni wykorzystujących paliwa kopalne i polityka prowincji również zniekształcają decyzje o alokacji.

Według danych z końca 2017 r. mniej niż połowa linii ultrawysokiego napięcia wybudowanych lub planowanych do tej pory w Chinach ma przesyłać energię elektryczną ze źródeł odnawialnych. raport przez Bloomberg New Energy Finance.

Jak powiedział Karplus w e-mailu, jak najlepsze wykorzystanie wiatru, słońca i innych niestabilnych źródeł energii będzie wymagało ponownego przemyślenia, jak sprawić, by operacje sieciowe były bardziej elastyczne i responsywne.

Pomimo swoich rzekomych ekologicznych ambicji, sama sieć państwowa oparła się szerszym reformom rynkowym, które byłyby konieczne, aby zmniejszyć zależność Chin od elektrowni wykorzystujących paliwa kopalne. Wszystko to rodzi pytania o zaangażowanie firmy w ograniczanie emisji gazów cieplarnianych oraz o to, jak bardzo linie dalekobieżne naprawdę pomogą w oczyszczeniu wytwarzania energii w innych miejscach.

Co znamienne, głównymi rynkami docelowymi sieci State Grid są biedne kraje, w których dominują elektrownie wykorzystujące paliwa kopalne, a chińskie firmy są zajęty budynek setki nowych elektrowni węglowych. Nie ma więc powodu, aby oczekiwać, że jakiekolwiek linie ultrawysokiego napięcia zbudowane tam w najbliższym czasie będą przesyłać głównie energię ze źródeł odnawialnych.

Nie widziałem niczego, co kazałoby mi sądzić, że jest to część inicjatywy na rzecz zielonego rozwoju, mówi Jonas Nahm, który studiuje chińską politykę energetyczną w Johns Hopkins School of Advanced International Studies. Myślę, że State Grid po prostu chce sprzedawać te rzeczy w dowolnym miejscu i dominować własnymi standardami nad tymi opracowanymi przez Siemensa i inne firmy.

Uważa, że ​​szersze ambicje State Grid są powiązane z Inicjatywa Pasa i Drogi , za pośrednictwem którego chińskie banki państwowe przeznaczają biliony dolarów na projekty infrastrukturalne w Azji i Afryce, aby sprzedawać chińskie towary i wzmacniać wpływy geopolityczne tego kraju. Budowanie, posiadanie lub eksploatacja krytycznej infrastruktury innego kraju – czy to portów morskich, czy linii przesyłowych – oferuje szczególnie skuteczną drogę do korzystania z miękkiej, a czasem nie tak miękkiej siły. To naprawdę bitwa o rozwijający się świat, mówi Nahm.

ukryć