Elektryfikacja to gra o efektywność: naprawa sieci w Delhi i energia, która za tym stoi

Delhi nie zbudowało ani jednej nowej elektrowni, żeby odwrócić losy swojej sieci. Uderzyło w kradzieże, rozliczenia i dostawy bez liczników, pisze IEEE Spectrum w tekście z 29 września. Liczba z nagłówka jest wymowna: straty spadły z 50% do 5%.

Takie wyniki zwykle giną w rocznym raporcie zakładu energetycznego. Nie powinny. Miasto liczące ponad 30 000 000 mieszkańców obsługuje sieć dystrybucyjna, która przez dziesięciolecia traciła połowę tego, co do niej wpływało. Jeśli potrafi zejść do jednocyfrowych strat, argument, że inwestycje w sieć to koszt, a nie silnik efektywności, zaczyna słabnąć. Tekst Spectrum to relacja mieszkańca, który przeżył blackouty. Ale twierdzenie operacyjne, że straty udało się ściąć o rząd wielkości, to liczba, którą warto wnieść do każdej debaty o polityce energetycznej.

Dlaczego elektryfikacja zmniejsza rachunek za energię

W tym samym tygodniu analityczka klimatyczna Hannah Ritchie przeszła przez pracę oxfordzkiego profesora Nicka Eyre'a i doszła do liczby, która powinna stanąć obok wyniku Delhi. W pełni zdekarbonizowanym systemie odpowiednie sektory przechodzą na prąd, a reszta działa na wodorze. Globalne końcowe zapotrzebowanie na energię spada wtedy z 416 do 247 eksadżuli, czyli o około 40%. Sam popyt na energię elektryczną rośnie, ze 110 do 189 EJ. Suma maleje, bo napędy elektryczne i pompy ciepła marnują znacznie mniej energii niż spalanie.

Arytmetyka nie jest egzotyczna. Samochód benzynowy zamienia w ruch około 20% energii paliwa, elektryczny około 80%. Z rozbicia Ritchie wynika, że po transformacji zapotrzebowanie na energię dla samochodów i vanów spadnie do około jednej czwartej dzisiejszego poziomu. Ciężarówki są modelowane jako w połowie elektryczne, a w połowie na wodorowe ogniwa paliwowe. Autobusy w 80% elektryczne. W lotnictwie tylko jedna trzecia jest zelektryfikowana, w transporcie morskim zaledwie 10%, głównie promy na krótkich trasach. Budynki spadają ostro, gdy kotły gazowe ustępują pompom ciepła. Przemysł to najtrudniejsza część: niektóre procesy, jak ogrzewanie pomieszczeń, da się zelektryfikować, procesów wysokotemperaturowych nie.

Dlatego wąskim gardłem staje się sieć, a nie samo wytwarzanie. Elektryfikacja przenosi popyt z rur i zbiorników na przewody. Przewody projektowano dla systemu, w którym prąd zaspokajał tylko jedną czwartą końcowego zużycia energii. W modelu po transformacji prąd zaspokaja trzy czwarte.

Rynek ciężarówek już to policzył

Transport & Environment opublikował 28 września analizę całkowitego kosztu posiadania, opisana przez CleanTechnica. Wynika z niej, że w sześciu z dziewięciu głównych rynków UE ciężarówki elektryczne są już najtańszym wyborem finansowym. Te sześć rynków odpowiada za 46% wszystkich nowych ciężkich ciężarówek sprzedawanych w UE. Oszczędności w ciągu pięciu lat sięgają 100 000 euro w Holandii, 85 000 euro w Niemczech i 69 000 euro w Danii, a zwrot następuje po dwóch latach. Eksploatacja ciężarówki chińskiej produkcji podnosi pięcioletnią oszczędność do 128 000 euro w Holandii.

T&E przypisuje tę zmianę skali, niższym cenom pojazdów napędzanym unijnymi celami redukcji CO2 dla ciężarówek, krajowym dopłatom do zakupu i niższym opłatom drogowym. Z jej modelowania wynika, że do 2030 roku ciężarówki elektryczne będą tańsze w eksploatacji we wszystkich dziewięciu państwach członkowskich, nawet jeśli dzisiejsze dopłaty do zakupu zostaną wygaszone lub zmniejszone. Raport wzywa do utrzymania celu -43% CO2 dla ciężarówek na 2030 rok. Chce też wdrożenia dyrektywy Eurovignette tak, by pojazdy zeroemisyjne były zwolnione z opłat drogowych do 2031 roku, a potem płaciły 50-75%. Postuluje wreszcie e-credits z RED III dla ładowania w zajezdniach w Szwecji, Francji, Polsce, Włoszech i Hiszpanii.

Nic z tego nie dotyczy wprost sieci elektroenergetycznej. Wszystko od niej zależy. Flota ładująca się w zajezdniach potrzebuje sieci dystrybucyjnej, która dostarczy takie obciążenie. A przewoźnik, który nie dostanie przyłącza, nie podpisze leasingu, choćby arkusz TCO mówił, co chce.

Dwie sieci, dwa wąskie gardła

Przypadek Filipin pokazuje, co się dzieje, gdy cel dla pojazdów wyprzedza cel dla ładowarek. CleanTechnica opublikowała 29 września komentarz przed 14. szczytem elektromobilności Filipin, który rusza w październiku. Mapa drogowa kraju, przyjęta w ramach ustawy o rozwoju przemysłu pojazdów elektrycznych, zakłada 311 700 zarejestrowanych pojazdów elektrycznych i 7 300 dedykowanych stacji ładowania do 2028 roku. Prowadzi to do 50-procentowej elektryfikacji floty do 2040 roku. Autor komentarza przekonuje, że to liczba stacji ładowania jest słabym ogniwem. Celu nie da się też osiągnąć samymi luksusowymi autami osobowymi: potrzebne są dwu- i trójkołowce, vany dostawcze oraz elektryczne pojazdy użyteczności publicznej.

To wersja problemu z rynków rozwijających się, widoczna już także na bogatszych. IRENA raportowała o zaległości 2 500 GW w globalnych przyłączeniach do sieci. ENTSO-E zaproponowało pięć zmian w taryfach za energię i inwestycjach sieciowych, jak donosi ostatnie branżowe piśmiennictwo. Hiszpania podniosła planowane inwestycje sieciowe do ponad 17 000 000 000 euro do 2030 roku. W Wielkiej Brytanii National Grid przeznacza 32 000 000 dolarów na 110-letnią stację transformatorową w Perry Street, żeby udźwignęła rosnące obciążenie. Zaproponowano też podmiot GB Grid, który inwestowałby w sieć. Wspólny wątek jest taki, że wytwarzanie przestało być jedyną kolejką. Kolejką są przyłącza.

Naprawa dystrybucji w Delhi to kontrprzykład, który ma znaczenie, bo był tani wobec nowych mocy. Ścięcie strat technicznych i handlowych nie wymaga nowego połączenia ani batalii o pozwolenia. Wymaga liczników, dyscypliny rozliczeń i egzekwowania prawa, a daje ten sam efekt co nowe moce: więcej dostarczonego prądu na jednostkę wejścia. Dla systemu, który mierzy się ze wzrostem popytu napędzanym elektryfikacją, to najtańsze dostępne źródło.

Co pozostaje nierozstrzygnięte

Dwa zastrzeżenia zasługują na równą uwagę. Po pierwsze, redukcja o 40% to model, nie prognoza. Ritchie mówi wprost, że zakłada brak zysków efektywności poza elektryfikacją i przejściem na wodór. Nie uwzględnia też wzrostu zużycia energii wraz z rozwojem krajów i przyjmuje, że wszystkie niezelektryfikowane sektory mają działać na wodorze. Zauważa, że część analityków umieściłaby biopaliwa w lotnictwie albo rozciągnęła elektryfikację na inne podsektory. Mocną stroną jest stosunek zapotrzebowania przed transformacją i po niej; liczby bezwzględne już nie.

Po drugie, wynik TCO dla unijnych ciężarówek dotyczy sześciu rynków z konkretnymi systemami dopłat i opłat drogowych. Porównanie dziewięciu rynków to migawka, a T&E to organizacja lobbingowa publikująca własne modelowanie, nie niezależny regulator. Jej prognoza na 2030 rok zależy od ciągłości polityki, której nie uchwalono jeszcze w każdym z wymienionych państw członkowskich. Kierunek jest spójny we wszystkich źródłach, ale tempo to zmienna polityczna, nie fizyczna.

To, co ustala dorobek tego tygodnia, to hierarchia. Elektryfikacja jest programem efektywnościowym, zanim stanie się programem wytwarzania. Delhi pokazało, że marnotrawstwo na końcu dostawy da się ściąć o rząd wielkości. Arytmetyka Ritchie pokazuje, że strona popytu maleje, gdy spalanie ustępuje. Dane o ciężarówkach pokazują, że przewoźnicy się przestawią, gdy liczby się zgodzą. Każdy z tych elementów zależy od sieci, która doniesie obciążenie do punktu użycia, i od kolejek przyłączeniowych, które dziś liczą tysiące gigawatów.

Dla decydentów wniosek jest nieefektowny. Najtańszy elektron to ten, który nie ginie między stacją transformatorową a licznikiem. Następny najtańszy to ten, który zastępuje litr diesla w ciężarówce, która i tak by jechała. Nowe moce mają znaczenie, ale są trzecie w kolejce i jako jedyne z tej trójki wymagają dekady pozwoleń.