Jedini način na koji će Evropa ostvariti svoje ambiciozne klimatske ciljeve i preći na nove oblike energije jeste sveobuhvatno proširenje elektroenergetske mreže. U ovom trenutku ima preko 100 uskih grla koja hitno treba proširiti.
Vetar, sunce, voda i morski talasi proizvode sve više energije za Evropu. Cilj zemalja Evropske unije da pokriju najmanje 20 odsto svojih potreba za električnom energijom iz obnovljivih izvora do 2020, postaje realna mogućnost. Međutim, ovaj cilj moći će da se ostvari samo ukoliko se električna energija dobijena iz alternativnih izvora može dovesti do potrošača i, prema potrebi, privremeno uskladištiti.
Iako su alternativni izvori energije u porastu, modernizacija evropskih elektroenergetskih mreža stagnira. Evropsko udruženje mrežnih operatera ENTSO-E procenjuje da će u narednih deset godina biti potrebno 51.500 kilometara novih visokonaponskih vodova. U svom razvojnomplanu ENTSO-E navodi preko 100 uskih grla koja pod hitno treba proširiti. Većina, odnosno 80 odsto, povezano je direktno ili s ekspanzijom elektrana koje koriste obnovljive izvore energije.
„Stvar je, zapravo, veoma jednostavna. Samo treba da koristimo višak za balansiranje manjka”, ukratko je sumirao Matti Supponen iz Glavne uprave za energiju i transport Evropske komisije. Pokazalo se da je upravo ovaj jednostavan zadatak težak zato što je električna energija i dalje regionalni proizvod. Za tržište bez granica na nivou cele Evrope biće nam neophodni novi vodovi, na primer, između Francuske i Španije, od Severnog mora u smeru kopna i istočne Evrope.
„Do 2015. godine, postojeći dalekovodi dostići će svoja ograničenja i biće neophodan razvoj planova za širenje”, rekao je Frank Schettler, Siemensov stručnjak za elektroenergetske mreže, na sastanku organizacije Prijatelji supermreže u Briselu. Prve offshore vetroelektrane u Severnom moru mogle bi da budu povezane među sobom i sa kopnom do 2020. godine.
Mreža za ceo kontinent
Istovremeno, do kraja ove decenije trebalo bi da bude uspostavljen evropski pravilnik o mreži koji će definisati pravila za sve elektrane koje mrežu snabdevaju energijom i za dalji prenos energije. To znači da bi se s proširenjem moglo nastaviti posle 2020, a s dodatnom mrežom za celi kontinent mogle bi se pouzdano spojiti hidroelektrane u Skandinaviji i solarne elektrane u južnoj Evropi. Evropa bi takođe imala infrastrukturu koja bi omogućila primanje električne energije iz pustinje između Maroka i Arapskog poluostrva.
Inženjeri za elektroenergetske mreže već su se dobro pripremili za ovaj zadatak. „Već sad posedujemo tehnologiju neophodnu za stvaranje evropske supermreže”, rekao je Schettler. Tradicionalni trofazni sistem veoma visokog napona do 400.000 volti može se modernizovati i proširiti pomoću fleksibilne tehnologije FACTS (sistem fleksibilnog prenosa naizmenične struje). Pomoću ovih fleksibilnih sistema prenosa znatno više energije može se preneti od elektrane do potrošača putem postojećih vodova. Dinamička kompenzacija omogućava izbegavanje naglih oscilacija jačine struje, čime se povećava stabilnost elektroenergetske mreže. Prenos jednosmerne struje visokog napona, koji još nije veoma proširen u Evropi, pogodan je za udaljenosti od 500 i više kilometara. Zbog malih gubitaka u odnosu na naizmenične vodove, sistemi prenosa jednosmerne struje visokog napona već se sad koriste za povezivanje elektrana i potrošača u udaljenim naseljima u Brazilu, Kini, Indiji i između Gruzije i Turske.
Sistem prenosa jednosmerne struje visokog napona je dobar izbor za operatere mreža i u slučajevima kada je dve veoma udaljene tačke potrebno povezati pomoću podzemnih kablova umesto upadljivih vazdušnih vodova. Međutim, u svom tradicionalnom obliku s jednosmernim kablovima i velikim pretvaračkim stanicama, sistemi prenosa jednosmerne struje visokog napona pogodni su samo za prenos jake struje između dve tačke. Međutim, u mreži međusobno spojenih sistema prenosa jednosmerne struje visokog napona bilo bi lakše upravljati prenosom energije i podesiti ga u skladu sa oscilacijama u potražnji. Tehnologija naponom napajanog pretvarača (VSC) postavlja osnove za međusobno povezane mreže dalekovoda za prenos jednosmerne struje visokog napona. S novom klasom naponskih pretvarača prenos jednosmerne struje visokog napona može se koristiti i za upravljanje naponom u trofaznom sistemu i posebno je pogodan za gusto naseljena područja Evrope zbog toga što pretvaračke stanice zahtevaju malo prostora. Samo novi vodovi, bez obzira na to da li prenose naizmeničnu ili jednosmernu struju, neće biti dovoljni za stabilnu i jaku supermrežu.
Potreban sistem za skladištenje energije
Potrebno je više sistema za skladištenje energije, najviše zbog oscilacija u energiji koja se stvara u vetroelektranama i solarnim elektranama. Intenzivno se radi na pronalaženju alternativa tehnički razvijenim reverzibilnim hidroelektranama. Na primer, postrojenja za skladištenje komprimovanog vazduha u podzemnim pećinama mogu da se napune komprimovanim vazduhom koji može da pokrene lopatice turbine za vreme najvećeg opterećenja. Isto tako, bilo bi moguće koristiti višak električne energije za pokretanje pumpi koje bi komprimovanim vazduhom punile velike rezervoare ili balone pod vodom. Vodonik takođe igra važnu ulogu kao oblik privremenog čuvanja u Siemensovom pilot-projektu. Mnogi se takođe nadaju da će milioni električnih automobila premostiti jaz u skladištenju kada su baterije spojene na elektroenergetsku mrežu. Tokom dužih perioda dok su parkirana, vozila mogu da služe kao privremeno skladište za neiskorišćene viškove u mreži, a u periodima velike potražnje, ova električna energija može da se vrati u mrežu. Međutim, kako bi se vlasnicima zagarantovalo dovoljno energije za spontane vožnje, smeli bi da isporuče mreži najviše 10 odsto svoje uskladištene energije. Kada se to uzme u obzir, reverzibilne hidroelektrane su povoljnije rešenje.
Niski gubici na velikim udaljenostima
Upotreba novih tehnologija za elektroenergetske mreže nije besplatna. ENTSO-E procenjuje da će ulaganja samo u proširenje mreža u Evropi dosegnuti 104 milijarde evra u narednih 10 godina, a stručnjaci predviđaju da će se ova brojka do 2030. popeti na 750 milijardi evra. U toku su rasprave o tome koliko intenzivno će EU moći da učestvuje u projektu Supermreža za Evropu služeći se novcem poreskih obveznika. „Uvođenje novih tehnologija zavisi od rešavanja ovih netehničkih pitanja”, rekao je Schettler.
Jan Oliver Löfken, preuzeto iz Siemens-ovog hi!tech časopisa o inovacijama
fotografija: Petra Meisel, Siemens