Κίνα: Τι είναι τα UHV ηλεκτρικά δίκτυα και πως έγινε υπερδύναμη σε αυτά

Σε ένα νυσταγμένο χωριό στις παρυφές της Σαγκάης, ένα ογκώδες πράσινο κτίριο που περιβάλλεται από έναν λαβύρινθο από ηλεκτρικά καλώδια και στύλους αποτελεί παραφωνία με το τοπίο γύρω του. Γύρω από αυτό το θηρίο, όχι μακριά από την ακτογραμμή του κόλπου Hangzhou στην Ανατολική Σινική Θάλασσα, βρίσκονται αγροκτήματα, εξοχικά μονοπάτια και ένα ήρεμο κανάλι.

Αυτό το παράξενα παράξενο κτίριο είναι ο σταθμός μετατροπής Fengxian, ένας κόμβος λήψης ηλεκτρικής ενέργειας που έχει διανύσει περίπου 1.900 χιλιόμετρα προτού τροφοδοτήσει σπίτια, γραφεία και εργοστάσια στην Σαγκάη. Στο άλλο άκρο της γραμμής μεταφοράς βρίσκεται ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Xiangjiaba στη νοτιοδυτική Κίνα, ο οποίος αξιοποιεί την ενέργεια του πανίσχυρου ποταμού Jinsha, των ανώτερων τμημάτων του ποταμού Yangtze.

Ηλεκτρισμός: Από ΑΠΕ το 12% της παγκόσμιας παραγωγής – Κυρίαρχος ο άνθρακας

Η ζεύξη μετάδοσης Xiangjiaba-Shanghai, η οποία τέθηκε σε λειτουργία το 2010, είναι ένα από τα πρώτα έργα υπερυψηλής τάσης (UHV) της Κίνας, μια τεχνολογία σχεδιασμένη να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε μεγάλες αποστάσεις. Πρωτοστάτησε σε μια εποχή που θα έβλεπε τη χώρα να χτίσει ένα τεράστιο δίκτυο υποδομής UHV, που ονομάστηκε «υπερταχείες ενέργειας», για να στείλει ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από υδροηλεκτρικές πηγές και άνθρακα πολύ μακριά σε πολυπληθείς πόλεις.

Η Κίνα θεωρεί τώρα αυτά τα τεράστια καλώδια ρεύματος κλειδί για την ταχεία δημιουργία βάσεων αιολικής και ηλιακής ενέργειας, οι οποίες είναι συγκεντρωμένες σε πολλές απομακρυσμένες περιοχές. Άλλες χώρες έχουν υιοθετήσει παρόμοιες στρατηγικές.

Αν και η χρήση UHV δεν είναι ο μόνος τρόπος μετάδοσης ενέργειας ανανεώσιμων πηγών, η εφαρμογή στην Κίνα με το μεγαλύτερο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως, μπορεί να προσφέρει πολύτιμα μαθήματα σε μια παγκόσμια αναζήτηση λύσεων για γρήγορη παρακολούθηση της ενεργειακής μετάβασης.

Η «υπερταχεία ενέργεια»

Οι γραμμές μεταφοράς UHV λειτουργούν σύμφωνα με την αρχή ότι όσο υψηλότερη είναι η τάση, τόσο χαμηλότερα είναι τα ηλεκτρικά ρεύματα για την ίδια ποσότητα ισχύος που μεταδίδεται. Τα χαμηλότερης τάσης ρεύμα οδηγούν σε λιγότερη απώλεια λόγω θερμότητας καθώς η ισχύς κινείται μέσω των καλωδίων, επιτρέποντας να ταξιδεύει μεγάλες αποστάσεις με μεγαλύτερη απόδοση.

Οι Κινέζοι τους αποκαλούν «Σινκάνσεν ενέργειας», χρησιμοποιώντας το ιαπωνικό όνομα για τα υπερταχέα τρένα, λεγόμενα και τρένα – σφαίρες, σύμβολο ταχύτητας και αποτελεσματικότητας.

Η ηλεκτρική ενέργεια ταξιδεύει σχεδόν τόσο γρήγορα όσο το φως, αλλά, η αποθήκευση είναι ακριβή. «Μόλις δημιουργηθεί, πρέπει να σταλεί. Γι’ αυτό χρειαζόμαστε ένα τέτοιο δίκτυο, για να διασφαλίσουμε τη μετάδοσή του» σε όσους το χρησιμοποιούν, είπε ο μηχανικός στην Κινεζική Ακαδημία Επιστημών Γκούο Λονγκ Γκούο κατά τη διάρκεια συζήτησης στην China Central Television.

Η Κίνα χρησιμοποιεί δίκτυα συνεχούς ρεύματος (DC) σε επίπεδα τάσης 800 kilovolt (kV) και άνω και εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) στα 1.000 kV και άνω ως ζεύξεις UHV. Τα συστήματα συνεχούς ρεύματος μπορούν να μεταφέρουν περισσότερη ισχύ με λιγότερες απώλειες από το εναλλασσόμενο και χρησιμοποιούνται για την κάλυψη μεγαλύτερων αποστάσεων, αλλά είναι ακριβότερα. Συγκριτικά, οι γραμμές εναλλασσόμενου ρεύματος μπορούν να συνδεθούν με τα τοπικά δίκτυα κατά τη διαδρομή, και είναι πιο ευέλικτες. Αλλά τα μήκη τους συνήθως δεν υπερβαίνουν τα 1.500 χιλιόμετρα για να είναι οικονομικά αποδοτικά. Η Κίνα έχει ένα μείγμα από αυτά.

Αν και η Κίνα θεωρεί τώρα την τεχνολογία βασικό μέρος του σχεδίου της για την αιολική και ηλιακή ενέργεια, δεν είχε σκοπό να κατασκευάσει UHV για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Το Κρατικό Δίκτυο της Κίνας, ένας από τους δύο φορείς εκμετάλλευσης δικτύων της χώρας, πρότεινε την τεχνολογία στην κυβέρνηση το 2004 για να συνδέσει τους σταθμούς υδροηλεκτρικής ενέργειας και άνθρακα της χώρας με τους οικονομικούς κόμβους εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά.

Πόροι μακριά από τα κέντρα κατανάλωσης

Οι περισσότεροι φυσικοί πόροι της Κίνας βρίσκονται στα βόρεια, βορειοδυτικά και νοτιοδυτικά, ενώ η μεγαλύτερη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και ο πληθυσμός συγκεντρώνονται στη νότια και ανατολική ακτή.

Στις αρχές του αιώνα, η ​​Κίνα αντιμετώπιζε ελλείψεις ηλεκτρικής ενέργειας. Σε εκείνο το σημείο, η κεντρική κυβέρνηση αναζητούσε επίσης τρόπους για να αναπτύξει τις τεράστιες δυτικές περιοχές της αξιοποιώντας τους πόρους εκεί.

Ο Λιου Ζενιά, ο τότε επικεφαλής του Κρατικού Δικτύου,  οραματίστηκε ένα μέλλον όπου ένα μέγα δίκτυο θα τερμάτιζε τις διακοπές ρεύματος στη χώρα και θα έκανε την Κίνα παγκόσμιο ηγέτη στις τεχνολογίες μεταφοράς. Όμως η ιδέα του συνάντησε έντονες αντιδράσεις λόγω ανησυχιών, όπως η αξιοπιστία της τεχνολογίας και οι επιπτώσεις στο περιβάλλον.

Το 2006, η ανάπτυξη του UHV εντάχθηκε στο πενταετές σχέδιο του Πεκίνου, έχοντας γίνει εθνική στρατηγική. Η Κίνα άρχισε να κατασκευάζει το πρώτο της έργο την ίδια χρονιά.

Ακολούθησαν γρήγορα πιο φιλόδοξα έργα. Η γραμμή DC Xiangjiaba-Shanghai, που ολοκληρώθηκε το 2010, ήταν το μεγαλύτερο και ισχυρότερο σύστημα μετάδοσης παγκοσμίως εκείνη την εποχή.

Από τον Απρίλιο του 2024, η Κίνα είχε θέσει σε λειτουργία 38 γραμμές UHV, οι οποίες παρέχουν όχι μόνο ενέργεια από υδροηλεκτρικά και άνθρακα, αλλά και αιολική και ηλιακή ενέργεια. Οι 18 ήταν γραμμές AC και οι υπόλοιπες DC.

Παροχή από ΑΠΕ

Η τεχνολογία UHV δεν εφευρέθηκε από την Κίνα, αλλά το Πεκίνο έχει κάνει αυτά τα έργα «κοινοτυπία», λέει ο Ισμαήλ Αρσινιέγκας Ρουέδα, οικονομολόγος της RAND στην Ουάσιγκτον, ο οποίος ειδικεύεται στις υποδομές ενέργειας και μεταφοράς.

«Η Κίνα έχει πάει [το UHV] στο επόμενο επίπεδο» με τον ίδιο τρόπο που έχει κάνει με πολλές τεχνολογίες που σχετίζονται με την ενεργειακή μετάβαση, λέει ο ίδιος.

Περιγράφει την Κίνα ως «μοναδική» όσον αφορά τα χιλιόμετρα παροχής που σχετίζονται με αυτήν την τεχνολογία. Σύμφωνα με το China Energy News, το συνδυασμένο μήκος των γραμμών μεταφοράς UHV που λειτουργούσαν στην Κίνα είχε φτάσει τα 48.000 χιλιόμετρα μέχρι το τέλος του 2020.

Καθώς η Κίνα έχει επιταχύνει την ανάπτυξη ΑΠΕ, η αποστολή για τις γραμμές UHV έχει αλλάξει. Το 2022, η Εθνική Υπηρεσία Ενέργειας της χώρας είπε ότι οι βάσεις αιολικής και ηλιακής ενέργειας που βρίσκονται στην έρημο απαιτούν γραμμές για να μεταφέρουν την ηλεκτρική τους ενέργεια στην άλλη πλευρά της χώρας.

Σε ορισμένους ερευνητές, το UHV έχει προφανή οφέλη, καθώς από τις υπάρχουσες τεχνολογίες είναι το μόνο που μπορεί να στείλει αιολική και ηλιακή ενέργεια από απομακρυσμένες περιοχές σε μέρη με υψηλή κατανάλωση.

Οι αποστάσεις μεταξύ των τόπων παραγωγής ενέργειας και των πόλεων αποτελούν πρόκληση για την τεράστια χώρα. Αλλά η τεχνολογία έχει επίσης ενεργειακά οφέλη. Οι γραμμές μεταφοράς UHV μπορούν να εξομαλύνουν τις διακυμάνσεις στην παραγωγή ηλιακής και αιολικής ενέργειας μεταφέροντας ηλεκτρική ενέργεια από ένα μέρος που έχει ευνοϊκές καιρικές συνθήκες σε ένα άλλο που δεν έχει.

Προκλήσεις για το UHV

Ωστόσο, το μερίδιο της αιολικής και ηλιακής ενέργειας που μεταφέρεται από τις γραμμές UHV της Κίνας εξακολουθεί να είναι χαμηλό.

Ένας από τους λόγους είναι το υψηλό κόστος. Στην Κίνα, οι επενδύσεις για γραμμές UHV και το οικονομικό εγχείρημα ήταν τεράστιο. Ο ιστότοπος της κινεζικής βιομηχανίας Huaxia Energy, ανέφερε τον Αύγουστο του 2023 ότι η χώρα είχε ξοδέψει 1,6 τρισεκατομμύρια γιουάν σε επενδύσεις UHV.

Τέτοιες τεράστιες επενδύσεις σημαίνουν ότι τα δίκτυα πρέπει να διασφαλίζουν τις ετήσιες ώρες λειτουργίας αυτών των γραμμών προκειμένου να ανακτήσουν τις επενδύσεις τους. Οπότε, εάν δεν υπάρχει αρκετή αιολική και ηλιακή ενέργεια όταν αναμένεται να λειτουργήσει μια γραμμή, στέλνει ενέργεια από άνθρακα.

Το 2022, το 56,2% της ηλεκτρικής ενέργειας που μεταδόθηκε από τις γραμμές UHV στην Κίνα προερχόταν από ανανεώσιμες πηγές, ξεπερνώντας τον στόχο της κυβέρνησης «όχι κάτω από 50%». Αλλά το μεγαλύτερο μέρος αυτού ήταν υδροηλεκτρική ενέργεια. Ενώ η υδροηλεκτρική ενέργεια δεν βασίζεται σε ορυκτά καύσιμα, έχει άλλα περιβαλλοντικά μειονεκτήματα. Το μερίδιο για την αιολική και την ηλιακή ενέργεια που μεταφέρεται στις γραμμές UHV είναι πολύ χαμηλότερο, κατά μέσο όρο 27,25.

Οι ελλείψεις ηλεκτρικής ενέργειας που έπληξαν τη Σιτσουάν της Κίνας πριν από δύο χρόνια και αυτό το καλοκαίρι έχουν αποκαλύψει μια άλλη αδυναμία: την «άκαμπτη» διαχείριση των γραμμών UHV στην Κίνα.

Παρόλο που η Σιτσουάν είναι ο υδροηλεκτρικός κόμβος της χώρας, τα περισσότερα υδροηλεκτρικά σχεδιάστηκαν για να εξάγουν την παραγόμενη ενέργεια στις ανατολικές και κεντρικές περιοχές μέσω γραμμών UHV. Ακόμη και όταν δεν υπήρχε αρκετή ενέργεια τοπικά, οι τεράστιες βιομηχανίες στη Σιτσουάν δεν μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν την εκεί παραγώμενη υδροηλεκτρική ενέργεια επειδή οι γραμμές UHV δεν ήταν συνδεδεμένες στο τοπικό δίκτυο.

Ο Γιου Αϊκούν, αναλυτής ερευνών στο Global Energy Monitor επισημαίνει στο BBC ότι μπορεί να είναι πιο αποδοτικό για τις πόλεις να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε τοπικό επίπεδο παρά να την μεταφέρουν από μεγάλες αποστάσεις, λόγω του πόσο ακριβή είναι η κατασκευή μιας γραμμής UHV.

Επιπλέον, οι κινεζικές παράκτιες επαρχίες σχεδιάζουν να κατασκευάσουν πυρηνικούς και υπεράκτιους σταθμούς αιολικής ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να μην χρειαστεί να εισάγουν ηλεκτρική ενέργεια στο μέλλον.