Ο ρόλος των ενεργειακών νησιών στην εξάπλωση της αιολικής ενέργειας στη βόρεια Θάλασσα

Η Ευρωπαϊκή επιτροπή έχει θέσει σαν στόχο την εγκατάσταση 300 GW υπεράκτιων αιολικών πάρκων μέχρι το 2050. Η Βόρεια Θάλασσα αποτελεί μια περιοχή μεγάλης στρατηγικής σημασίας για την συγκεκριμένη τεχνολογία λόγω του υψηλού αιολικού δυναμικού και των γεωλογικών χαρακτηριστικών. Επιπλέον, χώρες με πρόσβαση στη Βόρεια Θάλασσα όπως η Μεγάλη Βρετανία, το Βέλγιο, η Γερμανία, η Ολλανδία και η Δανία έχουν δώσει σημαντικά οικονομικά και νομοθετικά κίνητρα για την υλοποίηση υπεράκτιων αιολικών πάρκων. Μάλιστα, πρόσφατα, υπεγράφη έναν μνημόνιο συνεργασίας μεταξύ των συγκεκριμένων χωρών θέτοντας ως στόχο την επίτευξη 120 GW εγκατεστημένης ισχύος μέχρι το 2030. 

Συγκεκριμένα, η Μεγάλη Βρετανία έχει περίπου 14 GW εγκατεστημένης ισχύοs και φιλοδοξεί να αναπτύξει περαιτέρω την εν λόγω τεχνολογία επιτυγχάνοντας τα 50GW μέχρι το 2030. Η ρυθμιστική αρχή της χώρας εισήγαγε τον μηχανισμό CFDs (Contracts for Difference), το οποίο είναι ένα νομοθετικό πλαίσιο που εγγυάται μία σταθερή τιμή για δεκαπέντε χρόνια. Τα υποψήφια projects συμμετέχουν σε μια ανταγωνιστική διαδικασία και το υπουργείο ενέργειας δημοσιοποιεί τη μέγιστη τιμή που μπορεί να γίνει αποδεκτή (ceiling price). Αρχικά, τα “CFD auctions” λάμβαναν χώρα κάθε δύο χρόνια αρχής γενομένης από το 2015. Στην πρώτη δημοπρασία το 2015 η strike price ανερχόταν στα £120/MWh ενώ στην τέταρτη κατά σειρά δημοπρασία το 2022 έπεσε στα £37.75/MWh αποτυπώνοντας το ανταγωνιστικό κόστος της συγκεκριμένης τεχνολογίας και την ανάπτυξη μιας προηγμένης εφοδιαστικής αλυσίδας για να υποστηρίξει το ισχυρό επενδυτικό ενδιαφέρον.  

Επιπλέον, αξίζει να αναφερθεί ότι οι developers στην Μεγάλη Βρετανία είναι υπεύθυνοι και αναλαμβάνουν οι ίδιοι την κατασκευή του υπεράκτιου μέρους της διασύνδεσης του αιολικού πάρκου με το ηπειρωτικό δίκτυο. Στην συνέχεια, και πριν τεθεί σε λειτουργία το έργο η ρυθμιστική αρχή της χώρας αναλαμβάνει την πώληση της υπεράκτιας σύνδεσης μέσω δημοπρασίας σε έναν ανεξάρτητο διαχειριστή (OFTO - Offsore Transmission Operator). Αυτό αποτελεί μια σημαντική διαφορά μεταξύ του μοντέλου που ακολουθείται από τη Μεγάλη Βρετανία και άλλων Ευρωπαϊκών χωρών όπως το Βέλγιο, η Γερμανία και η Ολλανδία όπου ο διαχειριστής του δικτύου είναι υπεύθυνος για τις υπεράκτιες συνδέσεις και συνεργάζεται με τους developers κατά την διάρκεια κατασκευής του έργου. Συνεπώς, στις χώρες όπου ακολουθείται το συγκεκριμένο μοντέλο ο διαχειριστής του δικτιού (TSO) αναλαμβάνει την μελέτη και την κατασκευή της σύνδεσης όπως επίσης και της διαχείρισης και της συντήρησης του. Αυτό σημαίνει ότι οι τιμές CFD στη Μεγάλη Βρετανία συμπεριλαμβάνουν το κόστος της σύνδεσης με το δίκτυο, σε αντίθεση με άλλες Ευρωπαϊκές χώρες όπου το συγκεκριμένο κόστος το επωμίζεται ο διαχειριστής του δικτύου. 

Παρά τη ραγδαία εξάπλωση των αιολικών πάρκων στη Βόρεια Θάλασσα υπάρχουν σημαντικά προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν. Αρκετοί developers αντιμετωπίζουν καθυστερήσεις στο να λάβουν τις απαραίτητες περιβαλλοντικές άδειες όπως επίσης και την εναντίωση των τοπικών κοινωνιών εξαιτίας της διατάραξης της κυκλοφορίας και αυξημένου θορύβου κατά τη διάρκεια κατασκευής του έργου. Επίσης, ένα εξίσου σημαντικό πρόβλημα είναι η πρόσβαση στο δίκτυο σε χρονικό πλαίσιο που να συμβαδίζει με το χρονοδιάγραμμα της επένδυσης. Το υπάρχον δίκτυο στη Μεγάλη Βρετανία στην νοτιοανατολική πλευρά είναι σημαντικά κορεσμένο για να καλύψει όλα τα δρομολογημένα έργα στην ευρύτερη περιοχή, δεδομένου ότι κάθε υπεράκτιο αιολικό πάρκο χρειάζεται μια ξεχωριστή σύνδεση (export cable). 

Λαμβάνοντας υπόψιν αυτά τα δεδομένα, ο ρυθμιστής της αγοράς σε συνεργασία με τον διαχειριστή του δικτύου εκπόνησαν μια μελέτη η οποία ανέλυσε την δυνατότητα του δικτύου να υποστηρίξει τα έργα που επίκεινται να κατασκευαστούν και έχουν λάβει τις σχετικές άδειες στην ανατολική πλευρά της χώρας και στην συνέχεια την έθεσαν σε δημόσια διαβούλευση. 

Η συγκεκριμένη μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι θα πρέπει να αναπτυχθούν και να υιοθετηθούν καινοτόμοι τρόποι για την σύνδεση των υπεράκτιων αιολικών πάρκων ώστε να αποσυμφορηθεί το δίκτυο. Μία πρόταση είναι η δημιουργία clusters όπου ένας αριθμός αιολικών πάρκων θα μπορούσε να χρησιμοποιεί μία κοινή σύνδεση στο δίκτυο (export cables), εν αντιθέσει με το τι ισχύει σήμερα όπου το κάθε project έχει την δική του σύνδεση. Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει την μετάβαση σε μια πιο συγκεντρωτική προσέγγιση όσων αφορά τη σύνδεση των έργων με το κυρίως δίκτυο. 

Αυτή η αλλαγή θα μπορούσε να μειώσει τον αριθμό των συνδέσεων (export cables) και των υποσταθμών, θα επιτάχυνε την προγραμματισμένη και συντονισμένη επέκταση του ηπειρωτικού και υπεράκτιου δικτύου και θα μείωνε το κόστος και τον απαιτούμενο χρόνο διασύνδεσης. Επίσης, θα εξασφάλιζε την επιτάχυνση του ρυθμού ανάπτυξης καινούριων έργων, την δημιουργία θέσεων εργασίας και της απανθρακοποίησης του συστήματος. 

Επίσης, μία άλλη πρόταση είναι η μετάβαση από τις “point-to-point” διασυνοριακές συνδέσεις στις υβριδικές οι οποίες θα κατασκευαστούν με σκοπό να συνδέσουν μεταξύ τους υπεράκτια αιολικά πάρκα που ανήκουν σε διαφορετικές χώρες της Βόρειας Θάλασσας. Αυτού του είδους οι συνδέσεις συνδυάζουν την σύνδεση αιολικών πάρκων με το διασυνοριακό μοίρασμα του φορτίου ανάλογα με τις ανάγκες του συστήματος, δημιουργούν οικονομία κλίμακος και συμβάλουν στην μείωση των περικοπών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Μία σημαντική προϋπόθεση είναι η απόσταση του project από την ακτή να δικαιολογεί τη χρήση HVDC (High Voltage Direct Current) τεχνολογίας στην οποία βασίζονται όλες οι υποθαλάσσιες διασυνοριακές συνδέσεις μεταξύ χωρών της Βόρειας Θάλασσας. Υπάρχει ήδη ένας αριθμός υπό ανάπτυξη υπεράκτιων αιολικών πάρκων στη Μεγάλη Βρετανία, τη Γερμανία, την Ολλανδία και το Βέλγιο που προτίθενται να χρησιμοποιήσουν HVDC τεχνολογία. 

Σχετικά με τις υβριδικές συνδέσεις στην Μεγάλη Βρετανία υπάρχουν ήδη δύο projects που βρίσκονται σε αρκετά προχωρημένο στάδιο και έχουν ανακοινωθεί μνημόνια συνεργασίας. Ο Lion Link Interconnector έχει σχεδιαστεί με σκοπό να συνδέσει μέσω ενός 1.8GW HVDC καλωδίου ένα υπεράκτιο αιολικό πάρκο στην περιοχή IJmuiden Ver της Ολλανδίας με τη Μεγάλη Βρετανία. Αντίστοιχα ο Nautilus interconnector φιλοδοξεί να συνδέσει υπεράκτια αιολικά πάρκα μεταξύ του Βελγίου (στην περιοχή Princess Elisabeth) και της Μεγάλης Βρετανίας. Τεχνολογικά η μεγαλύτερη πρόκληση έγκειται στην ανάγκη δημιουργίας υπεράκτιων HVDC  platforms οι οποίες θα στεγάζουν τον υπεράκτιο σταθμό μετατροπής. Η πρώτη υβριδική διασυνοριακή σύνδεση στην Ευρώπη σε λειτουργία είναι το Kriegers Flak στη Βαλτική Θάλασσα μεταξύ Γερμανίας και Δανίας δυναμικότητας 400 MW. 

Ένα πιο φιλόδοξο εγχείρημα για την μαζική σύνδεση αιολικών πάρκων είναι η κατασκευή τεχνιτών ενεργειακών νησιών, στα οποία τοποθετείται ο σταθμός μετατροπής, δημιουργώντας ένα cluster υπεράκτιων αιολικών πάρκων και στη συνέχεια μιας σύνδεσης (export cable) με το ηπειρωτικό δίκτυο καθώς επίσης και συνδέσεις με άλλες χώρες. Αντίστοιχα projects έχουν ανακοινωθεί από τη Δανία, την Ολλανδία και το Βέλγιο με απώτερο σκοπό την εξάπλωση της αιολικής ενέργειας. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει ο σχεδιασμός που προτείνει η κυβέρνηση του Βελγίου για το πρώτο ενεργειακό νησί της χώρας, το οποίο εκτός από τους σταθμούς μετατροπής θα φιλοξενεί μονάδες ηλεκτρόλυσης για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου, τις λιμενικές υποδομές για την μεταφορά αμμωνίας και την εγκατάσταση data centres. 

Επιπρόσθετα, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή δημιούργησε ένα working group (The North Seas Energy Cooperation) που αποσκοπεί στο να προωθήσει τη συνεργασία μεταξύ των Ευρωπαϊκών χωρών με πρόσβαση στη Βόρεια Θάλασσα για την κατάρτιση ενός ενιαίου σχεδίου με σκοπό την ανάπτυξη ενός καινοτόμου υπεράκτιου δικτύου (meshed grid) που θα συνδέει clusters αιολικών πάρκων και ενεργειακών νησιών μεταξύ τους. Οι διασυνδέσεις των ενεργειακών νησιών μεταξύ τους καθώς επίσης και με το ηπειρωτικό δίκτυο μέσω διασυνοριακών υποβρυχίων καλωδίων αποτελεί βασικό πυλώνα των υποδομών που χρειάζονται για την πλήρη εκμετάλλευση του αιολικού δυναμικού της Βορείας Θάλασσας και την επίτευξη του στόχου των 300GW μέχρι το 2050. 

Εκτός από τις τεχνολογικές προκλήσεις για τη δημιουργία των πρώτων υβριδικών διασυνδέσεων και κατ’ επέκταση ενεργειακών νησιών και meshed grid θα πρέπει να γίνει σημαντική αναδιάρθρωση του τρόπου που λειτουργεί η αγορά ηλεκτρικής ενέργειας και της νομοθεσίας που διέπει τα υπεράκτια αιολικά πάρκα. Σύμφωνα με την ισχύουσα δομή της αγοράς τα υπεράκτια αιολικά πάρκα λαμβάνουν την συμφωνημένη CFD τιμή ανεξάρτητα από την τιμή εκκαθάρισης της αγοράς.

Η ανάπτυξη υβριδικών διασυνοριακών διασυνδέσεων και ενεργειακών νησιών εγείρει σημαντικές αλλαγές στον τρόπο που οι bidding zones έχουν σχεδιαστεί. Μία πρόταση είναι τα αιολικά πάρκα που συνδέονται στο δίκτυο μέσω ενεργειακών νησιών να συνεχίσουν να ανήκουν στην bidding zone της χώρας τους. Αυτό το μοντέλο προϋποθέτει ότι οι TSOs θα πρέπει να δεσμεύουν χωρητικότητα στο διασυνοριακό καλώδιο που συνδέει τα αιολικά πάρκα σύμφωνα με την πρόβλεψη φορτίου για την αγορά της επόμενης ημέρας. Αυτό αντιβαίνει τους Ευρωπαϊκούς κανονισμούς που δεν επιτρέπουν τη δέσμευση μέρους της χωρητικότητας του καλωδίου διότι δημιουργεί αθέμιτο ανταγωνισμό απέναντι στους λοιπούς παίκτες της αγοράς. Επιπλέον, υπάρχει ένας επιπρόσθετος κανονισμός που υποχρεώνει τους TSOs να χρησιμοποιούν τουλάχιστον το 70% το διασυνοριακών διασυνδέσεων. Επομένως, το συγκεκριμένη μοντέλο αγοράς θα ήταν δύσκολο να εφαρμοστεί διότι δεν συμβαδίζει με τους κανονισμούς της αγοράς. 

Tο συγκεκριμένο ζήτημα έχει εγείρει συζητήσεις σχετικά το πώς θα πρέπει να αλλάξει η δομή της αγοράς ώστε να είναι συμβατή με το μοντέλο λειτουργίας των ενεργειακών νησιών και των υβριδικών διασυνοριακών συνδέσεων. Πρόσφατα ο ENTSO-E δημοσίευσε μια μελέτη η οποία υποστηρίζει ότι η δημιουργία υπεράκτιων bidding zones είναι η ιδανική λύση για να αντιμετωπιστεί το ζήτημα. Σύμφωνα με τη συγκεκριμένη πρόταση θα δημιουργηθούν ξεχωριστές bidding zones για τα ενεργειακά νησιά και για τα αιολικά πάρκα που συνδέονται μέσω υβριδικών διασυνοριακών καλωδίων. Κάθε υπεράκτια bidding zone θα έχει την δική της τιμή εκκαθάρισης την οποία θα λαμβάνουν όλοι οι παραγωγοί που ανήκουν στην επικράτεια της. 

Για παράδειγμα, αυτό σημαίνει ότι ένα υπεράκτιο αιολικό πάρκο στο Βέλγιο που συνδέεται απευθείας στο ηπειρωτικό δίκτυο θα λαμβάνει διαφορετική τιμή από κάποιο άλλο που συνδέεται στο ενεργειακό νησί διότι ανήκουν σε διαφορετικές bidding zones. Αυτό δημιουργεί επιπρόσθετο ρίσκο από την έκθεση σε διαφορετικές τιμές και δεν καθιστά εύκολη την τιμολόγηση και πώληση PPAs (Power Purchasing Agreement). 

Τέλος, η κατασκευή υβριδικών υπεράκτιων διασυνοριακών συνδέσεων και ενεργειακών νησιών αποτελεί νευραλγικό κομμάτι για την εξάπλωση της αιολικής ενέργειας στη βόρεια θάλασσα και την επίτευξη του στόχου των 300GW. Εκτός από τις σημαντικές τεχνολογικές προκλήσεις ιδιαίτερη έμφαση θα πρέπει να δοθεί στην επίλυση ζητημάτων που αφορούν τη διάρθρωση της αγοράς, αλλαγών στο νομοθετικό πλαίσιο με κύριο γνώμονα την περαιτέρω ανάπτυξη της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας. 

*Ο Γιώργος Χαραλάμπους εργάζεται στο τμήμα στρατηγικής και ανάλυσης της αγοράς της National Grid