Новое исследование профессора Стэнфордского университета Марка Якобсона основано на моделировании различных вариантов энергосистем, которые смогут поставлять энергию ветра, воды и солнца по всей Западной Европе. В исследовании показано, что при 100% внедрении возобновляемых источников энергии, усиление межсетевого взаимодействия между странами приведет к снижению затрат на электроэнергию, повышению стабильности сетей, а также снизит случаи отказов электрооборудования вследствие экстремальных погодных условий.
Строительство высоковольтного кабеля Nordlink протяженностью 500 км, соединяющего электрические сети Германии и Норвегии. Моделирование, проведенное Марком Якобсоном, показало, что соединение Норвегии с остальной частью Северной Европы обеспечит самое существенное сокращений энергозатрат.
По мере того, как растет доля прерывистых возобновляемых источников энергии в структуре энергопотребления, доступность и бесперебойная подача электроэнергии становятся все более сложной задачей во всем мире.
Для балансировки сетей, работающих на возобновляемых источниках энергии, основная роль отводится системам хранения энергии. Однако взаимосвязь между странами и регионами также может быть рассмотрена в качестве эффективной альтернативы, так как климатические и погодные условия, профили ресурсов в различных регионах отличаются, и импорт энергии между такими странами может уравновесить уровень спроса и предложения в объединенной энергосистеме.
В последней работе Марка Якобсона рассмотрены различные сценарии межсетевого взаимодействия между 14 странами Западной Европы - Бельгии, Дании, Франции, Германии, Гибралтара, Италии, Люксембурга, Нидерландов, Норвегии, Португалии, Испании, Швеции, Швейцарии и Соединенного Королевства – при условии 100% общего спроса на энергию (не только электричество) за счет возобновляемых источников энергии.
В исследовании сравнивается стоимость «полностью взаимосвязанных» и «полностью изолированных» сетей в различных итерациях по изучаемым регионам с учетом прогнозов климата, данных интеграции сетей и потребностей в энергии.
Как показало исследование, при каждом смоделированном сценарии, объединение приводит к снижению затрат на энергию и большую стабильность сети, чем в условиях изолированной энергосистемы. «Основным выводом этой работы является то, что объединение сетей способствует стабильности энергосистемы и снижению затрат в области чистой энергетики», - говорится в исследовании. Далее Якобсон отмечает, что межсетевые соединения повысят надежность даже тех сетей, которые используют ископаемое топливо, особенно в условиях неожиданных природных катаклизмов. «Изолированная сеть, не имеющая внешнего источника электроэнергии, может выйти из строя во время экстремальных погодных условий, например, как это произошло во время урагана в Техасе 14-18 февраля 2021 года», - заявил Якобсон.
Расходы на балансировку сетей.
Объединение энергосетей позволит снизить затраты на электроэнергию в среднем на 13% по сравнению с изолированным сценарием. Наиболее экономически выгодно соединение Норвегии с Данией и остальной частью северо-западной Европы: использование больших гидроэнергетических мощностей скандинавской страны позволит снизить затраты энергосистемы на 20,6%.
Варианты, рассматриваемые в исследовании - полное объединение и полная изоляция - не отражают полностью реальную ситуацию. Большинство энергетических систем Европы на сегодняшний день в той или иной степени уже взаимосвязаны и, вероятно, так и «останутся где-то посередине между двумя сценариями». Политические ограничения на межсетевые соединения еще больше усложняют картину: «Каждая страна не может рассчитывать на свою энергетическую безопасность и полагаться только на добрую волю соседей, так как опасается, что подача электроэнергии во время конфликта может прекратиться», - говорится в работе. «Риск может быть уравновешен более низкой стоимостью и повышенной эффективностью взаимосвязанной системы».
Однако моделирование все же позволяет делать соответствующие выводы. «Демонстрация того, что сети могут оставаться стабильными при низких затратах со 100% ОСВ и хранилищах как в изолированных, так и в полностью взаимосвязанных случаях, свидетельствует о том, что они могут оставаться стабильными при низких затратах в промежуточных случаях», - утверждается в исследовании. Реальность, безусловно, может оказаться намного менее предсказуемой, но в большинстве случаев расширение межсетевого взаимодействия представляет собой ценный инструмент при создании более доступных и надежных энергетических систем, полностью зависящих от ветра, воды и солнечного света.