Развитие ВИЭ и отказ от углеводородов не обеспечат энергетической независимости ЕС к 2050 г — исследование
Европейский оператор магистральных сетей, голландская компания TenneT и голландская же газовая инфраструктурная компания Gasunie выпустили совместный доклад «Пути к 2050 году», который является продолжением (второй частью) опубликованного в 2019 году доклада «Инфраструктурный прогноз 2050». Речь в документах идёт о необходимости синхронного развития электрических и газовых сетей для достижения климатических целей ЕС.
В первой части отмечалось, что декарбонизация энергетического сектора в Европе потребует глубокой интеграции электроэнергетической системы и газовых сетей.
Производство электроэнергии будет в значительной степени осуществляться на основе вариабельных источников энергии (ветра и солнца). Краткосрочных аккумуляторных систем на основе батарей будет недостаточно для оптимальной интеграции этих колоссальных объемов переменной генерации, тем более сезонного хранения энергии.
Комплексное взаимодействие таких секторов, как энергетика, транспорт, промышленность и теплоснабжение, обеспечит энергетическую систему необходимой гибкостью и предоставит дополнительные возможности транспортировки для ВИЭ-энергии.
Для этого, в частности, предполагается строительство больших мощностей по производству синтетического газа (водорода с последующей метанизацией или без таковой) и использование существующей газовой инфраструктуры для его хранения и транспортировки.
Во второй части доклада подробно рассматриваются возможные пути трансформации энергетической инфраструктуры за горизонтом краткосрочного планирования, то есть в период с 2030 по 2050 годы.
Компании моделируют три маршрута к экономике с нулевым уровнем выбросов углерода в Нидерландах и Германии к 2050 году.
Сценарии различаются в зависимости от степени электрификации конечного потребления энергии, объемов импорта зеленого газа и использования возобновляемых источников энергии. Но все они в качестве условия предусматривают достижение цели по снижению выбросов парниковых газов в ФРГ и Голландии на 95% от уровня 1990 года.
Эти сценарии:
Высокая степень электрификации и высокое развитие ВИЭ (1);Высокое потребление газа и очень высокое развитие ВИЭ (2);Высокая степень электрификации и очень высокое развитие ВИЭ (3).Исследование предполагает, что газовые и электрические системы будут гораздо более тесно связаны в 2050 году.
«Для достижения целей энергетической политики нам необходимо объединить сети газо- и электроснабжения», — говорит исполнительный директор TenneT Манон ван Бик. «Для этого нам нужна интегрированная европейская энергетическая система. Энергетический переход на национальном уровне важен и является первым значительным шагом в направлении расширения возобновляемых источников энергии, но если мы хотим, чтобы энергопереход был своевременным и не слишком затратным, нам потребуется тесное политическое сотрудничество в Европе».
Для своих расчетов TenneT и Gasunie использовали данные из десятилетних планов развития сетей Германии и Нидерландов, стратегий по сокращению выбросов CO2 и графиков вывода из эксплуатации угольных и атомных электростанций. Эти сведения соотносились с информацией о проектируемых интерконнекторах, пропускной способности сетей передачи электроэнергии, газа и водорода.
«Существующие газовые и электрические сети совместно будут играть решающую роль в энергетической системе будущего», — отметил исполнительный директор Gasunie Хан Феннема. «Чтобы справиться с растущими колебаниями в энергетической сети, нам необходимо, чтобы наши газовые и электрические инфраструктуры были согласованы. Соединение сетей TenneT и Gasunie обеспечит гибкость, требуемую энергетической системой; это также сделает её надежной и доступной по стоимости».
Исследование подтверждает, что технология Power-to Gas («Электроэнергия-газ») является ключевой технологией для обеспечения энергетического перехода, и необходима при реализации амбициозных планов расширения использования возобновляемых источников энергии. В рамках сценариев предполагается преобразование ВИЭ-электроэнергии в водород. Метанизация рассматривается в сценариях только в крайне ограниченном масштабе, в первую очередь из-за больших потерь эффективности в процессе.
Потребность в водороде и электролизёрах будет зависеть от установленной мощности ВИЭ в рассматриваемых странах, с одной стороны, и степени электрификации всех секторов народного хозяйства, с другой. В сценарии (2) потребуется 110 ГВт электролизёров для преобразования излишков ВИЭ электроэнергии в водород. Напротив, в сценарии умеренного развития ВИЭ, но высокой электрификации (1), эта потребность сокращается всего до 8 ГВт, поскольку выработки ВИЭ-электроэнергии будет недостаточно для производства больших объемов водорода.
Существующие газораспределительные сети предполагается реконструировать и использовать для поставок водорода (после 2030 года).
Примечательно, что во всех сценариях предполагается сохранение зависимости Европы от импорта газа, только теперь «зелёного» (водорода и биометана).
Как мы видим, минимальная доля импортного газа составляет 36,3% в сценарии (3).
«Исследование ясно показывает, что импорт CO2-нейтральных газов в Европу — то есть зеленого водорода, синтетического метана и других — станет неотъемлемой частью энергоснабжения во всех сценариях», — говорится в докладе.
В исследованных сценариях значительные мощности электростанций, работающих на метане, не выводятся из эксплуатации, чтобы обеспечивать мощность в ситуациях высокой нагрузки. Однако работать они будут с низким КИУМ.
Следует отметить, что доклад подготовлен «заинтересованными лицами» и поэтому явно нацелен на продолжение полноценного использования газовой инфраструктуры в безуглеродной энергосистеме. Дело в том, что газовая отрасль в Голландии постепенно угасает. Это объясняется исчерпанием/прекращением разработки местных газовых месторождений, с одной стороны, иэнергетической и климатической политикой, направленной на прекращение потребления углеводородов в Нидерландах и Европе, с другой. Таким образом, традиционный газовый бизнес Gasunie постепенно сходит на нет, соответственно, компании нужно заняться чем-то другим или исчезнуть. Водород (и синтетический метан) — очевидное перспективное направление, и компания будет стремиться агрессивно развивать его.
И Gasunie, и TenneT полностью принадлежат правительству Нидерландов.
TenneT является крупнейшим оператором магистральных сетей не только в Голландии, но и Германии. В связи с энергетическим переходом компания также очевидно заинтересована в интеграции электрических сетей и газового хозяйства, использовании водорода для повышения гибкости энергосистемы. Её позиция на немецком рынке позволяет продвигать здесь бизнес «родственной» Gasunie.
В 2018 году TenneT и Gasunie совместно с Thyssengas начали в ФРГ пилотный проект Power-to-Gas мощностью 100 МВт под названием ELEMENT ONE. Речь идёт о преобразовании «избыточного» электричества, вырабатываемого, прежде всего, офшорными ветровыми электростанциями на севере Германии в периоды низкого спроса, в водород методом электролиза.
В ноябре прошлого года был представлен доклад «Пути энергетического поворота — экономически эффективные и климатически эффективные стратегии преобразования для энергосистемы Германии к 2050 году», подготовленный Исследовательским центром в Юлихе (Forschungszentrum Jülich). В нём отмечалось, что в случае достижения климатической нейтральности ФРГ к 2050 году (снижения выбросов на 95%) годовое потребление зеленого водорода может составить 12 млн тонн, и часть этого объёма неизбежно будет импортироваться. Однако в качестве стран поставщиков рассматривались исключительно европейские государства — Норвегия, Великобритания, Ирландия и Исландия.