【丰云】大辯論:挪威能否成為歐洲電池?

作者 | 發布日期 2017 年 04 月 06 日 9:22 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly

歐洲積極發展綠能,使得能源儲存需求大增,在眾多電池技術與新創事業積極搶食未來市場的同時,也有許多人直接想到人類當前最成熟、價廉的能源儲存技術之一:抽蓄水力發電。挪威因為先天地形優勢,擁有 937 座水壩,成為「歐洲電池」的候選人。



目前德國、丹麥大力發展風能,丹麥已經連年出現風力發電最高峰時,甚至會超過全國用電量,因此必然要出口電力,很不幸的當丹麥風力發電過剩時,北德的風力發電也一樣過剩,大家一起過剩,電該往哪裡去?於是挪威學者專家自告奮勇,認為挪威可以擔任容納多餘電力的要角。

挪威科技大學學者卡斯帕‧維爾萊德(Kaspar Vereide)以及挪威可再生能源環境設計中心(Centre for Environmental Design of Renewable Energy,CEDREN)均認為,挪威的大量水壩有機會成為「歐洲電池」。

卡斯帕‧維爾萊德於 2015 年提出,只要改裝 20 座水壩都為抽蓄水力發電設施,每座提供高達 1 吉瓦(Gigawatt)的儲電容量,總計 20 吉瓦,水壩改裝本身將要價 3 億歐元,同時還得興建歐洲各國連接到挪威的高壓輸電線路,以及相對應的所有系統,與水壩改建經費全數加總,總價約 60 億歐元。

事實上挪威國家電網(Statnett)早已開始進行「虛擬能源儲存」。挪威現有 6 條高壓直流(HVDC)跨國輸電線路,其中 4 條連往丹麥,總計 1.7 吉瓦容量,其他 2 條連往荷蘭,總計 700 百萬瓦(Megawatt)容量。興建中的有一條 1.4 吉瓦高壓直流跨國輸電線路 NordLink 連往德國,以及同為 1.4 吉瓦的北海電網連結(North Sea Network ,NSN) 連往英國,兩者都由 ABB 承包。

當丹麥風能過剩時,透過跨國輸電線路把多餘能源輸往挪威,挪威就先使用丹麥的廉價過剩電力,讓水庫先慢慢儲蓄融雪水、雨水,等到丹麥需要電力時,挪威再用先前省下的水來發電,回輸給丹麥。雖然並沒有用上抽蓄水電,但這種做法形同是在幫丹麥儲存電力,所以稱之為「虛擬能源儲存」。

也就是說,挪威事實上早已開始擔任歐洲電池的角色,只是規模沒那麼大。卡斯帕‧維爾萊德認為,20 吉瓦的目標太過宏大,需要大幅擴建跨國輸電線路,需要較長時間才能達成,但短中期內,達成 5 吉瓦的目標則並不會太困難。

隨著德國發展綠能的腳步加速,挪威「歐洲電池」的角色越來越受到德國的重視,因為理論上,若德國完全由風能與太陽能供電時,挪威的水電儲能資源,可以完全滿足德國的能源儲存需求。然而,這也引起了一場對於「歐洲電池」概念的大辯論。

德國:高低鋒期相同、抽蓄設施不足

德國能源投資家與研究者比楊‧彼得斯(Björn Peters),於 2017 年 3 月時,對挪威「歐洲電池」概念提出了質疑,他的主張是,挪威目前水壩要在夏季豐水期儲水,供應冬天枯水期的用電,而冬季是北歐暖房用電高峰,為此每年得儲存相當於 440 億度電力的水,比楊‧彼得斯認為挪威人自己的用電需求就會佔用大多數水庫的儲能空間。

比楊‧彼得斯又認為,由於挪威的用電高峰與德國的用電高峰相同,都在冬季,而太陽能發電高峰卻是在夏季,同時,挪威水庫的水源來自春季融雪以及夏季雨水,水位高峰也是在夏季,兩者有電時一起有電,缺電時一起缺電,無法互補。比楊‧彼得斯還認為由於挪威正在全力推動全面電動車化,產生額外電力需求,使得挪威更不容易擔任「歐洲電池」。

比楊‧彼得斯也指出,挪威現在少有抽蓄水力發電設施,需要大幅興建;此外,將必須大幅擴建跨國輸電線路,挪威國內的輸電網路容量也得同時大為擴增,以應付將電力輸送到各地水庫儲存的負載。

針對德國人的質疑,卡斯帕‧維爾萊德與 4 位挪威學者立即提出反駁,指出比楊‧彼得斯的想法有部分犯下基本錯誤。

挪威:丹麥、德國過剩風能恰補挪威抽蓄水電

挪威學者們指出,電網能源儲存需求,主要是供電與需求要時時平衡,並非看每年的用電度數,例如當丹麥風力發電於夜間過剩時,挪威即使尚未大力興建抽蓄水電,光是以「虛擬能源儲存」的方式,就可以吸收過剩電去化,省下發電用水,因而讓水庫儲得更飽,在白天用電尖峰時發電,這種每日,或是以週為單位的彈性調節平衡,和每季或每年巨觀上來看從夏季儲水到冬季的需求是兩回事,並不互相干擾。

卡斯帕‧維爾萊德也指出比楊‧彼得斯對德國與北歐國家當前可再生能源發展狀況有基本誤解,受限於緯度,北德與北歐國家主要的可再生能源是風力發電,而非太陽能,而風力發電是冬季會過剩,也就是說,事實上,德國風能過剩時,剛好挪威的水庫都在低水位、潛在儲存容量最大時,剛好互補,與比楊‧彼得斯誤以為的情況恰恰相反。

卡斯帕‧維爾萊德更進一步說明,當前挪威因為少有抽蓄水電,因此在入冬前,水庫都必須蓄積到滿水位,以因應冬季的發電需求,此時能源儲存能力的確會大減,不過,若是照卡斯帕‧維爾萊德的計畫,大力興建抽蓄水電設施,就不再有此必要,冬季可發完電後利用丹麥、德國的多餘電力,把水抽回水庫。

另一方面,挪威本身也正在積極興建風力發電,一一完工上線後,也將使冬季的水力發電需求相對大減。

而針對電動車需求,挪威學者也強力反擊,指出挪威把全數汽車換為電動車,每年增加用電約 80 億度,不過是增加年用電量的 6%,對能源平衡毫無影響。

挪威學者也有同意比楊‧彼得斯之處,那就是當前挪威的確抽蓄水電設施太少。由於過去沒有需求,目前挪威只有 12 座抽蓄水力發電設施,但是,挪威學者們指出,要把現有水壩新安裝抽蓄水力發電設施並不困難,而且,因為並非新建水壩,並不會有環保爭議問題。

挪威學者們認為,挪威的確有「歐洲電池」的潛力,只不過要實現這樣的潛力,需要政治上大力支持。

對於挪威學者們的「華山論劍」,比楊‧彼得斯表示同意他們的部分論點,也認為要把挪威現有水壩改裝為抽蓄水力發電設施是有可能的,只是站在德國的立場,比楊‧彼得斯有多一層憂慮。他擔心,不論挪威提供儲能服務與否,挪威本身用電永遠可以滿足,但對仰賴挪威當「歐洲電池」的國家來說,萬一挪威的儲能容量到頂了,該怎麼辦呢?

或許比楊‧彼得斯的憂慮有點杞人憂天,因為沒有任何國家會把雞蛋全放在一個籃子,必定會建置自有的能源儲存容量,或是建立其他各種虛擬能源儲存與調配方式,而非全數仰賴「歐洲電池」。

無論如何,「歐洲電池」能否實現,還得仰賴挪威政府政策,是否只想自掃門前雪,或是願意在能源領域扮演更積極的國際角色,並為國家開創全新財源?這就要看挪威政治人物的決心了。

(首圖來源:Flickr/Nils Tamlag CC BY 2.0)