欧洲积极发展绿能,使得能源储存需求大增,在众多电池技术与新创事业积极抢食未来市场的同时,也有许多人直接想到人类当前最成熟、价廉的能源储存技术之一:抽蓄水力发电。挪威因为先天地形优势,拥有 937 座水坝,成为“欧洲电池”的候选人。
目前德国、丹麦大力发展风能,丹麦已经连年出现风力发电最高峰时,甚至会超过全国用电量,因此必然要出口电力,很不幸的当丹麦风力发电过剩时,北德的风力发电也一样过剩,大家一起过剩,电该往哪里去?于是挪威学者专家自告奋勇,认为挪威可以担任容纳多余电力的要角。
挪威科技大学学者卡斯帕‧维尔莱德(Kaspar Vereide)以及挪威可再生能源环境设计中心(Centre for Environmental Design of Renewable Energy,CEDREN)均认为,挪威的大量水坝有机会成为“欧洲电池”。
卡斯帕‧维尔莱德于 2015 年提出,只要改装 20 座水坝都为抽蓄水力发电设施,每座提供高达 1 吉瓦(Gigawatt)的储电容量,总计 20 吉瓦,水坝改装本身将要价 3 亿欧元,同时还得兴建欧洲各国连接到挪威的高压输电线路,以及相对应的所有系统,与水坝改建经费全数加总,总价约 60 亿欧元。
事实上挪威国家电网(Statnett)早已开始进行“虚拟能源储存”。挪威现有 6 条高压直流(HVDC)跨国输电线路,其中 4 条连往丹麦,总计 1.7 吉瓦容量,其他 2 条连往荷兰,总计 700 百万瓦(Megawatt)容量。兴建中的有一条 1.4 吉瓦高压直流跨国输电线路 NordLink 连往德国,以及同为 1.4 吉瓦的北海电网连结(North Sea Network ,NSN) 连往英国,两者都由 ABB 承包。
当丹麦风能过剩时,透过跨国输电线路把多余能源输往挪威,挪威就先使用丹麦的廉价过剩电力,让水库先慢慢储蓄融雪水、雨水,等到丹麦需要电力时,挪威再用先前省下的水来发电,回输给丹麦。虽然并没有用上抽蓄水电,但这种做法形同是在帮丹麦储存电力,所以称之为“虚拟能源储存”。
也就是说,挪威事实上早已开始担任欧洲电池的角色,只是规模没那么大。卡斯帕‧维尔莱德认为,20 吉瓦的目标太过宏大,需要大幅扩建跨国输电线路,需要较长时间才能达成,但短中期内,达成 5 吉瓦的目标则并不会太困难。
随着德国发展绿能的脚步加速,挪威“欧洲电池”的角色越来越受到德国的重视,因为理论上,若德国完全由风能与太阳能供电时,挪威的水电储能资源,可以完全满足德国的能源储存需求。然而,这也引起了一场对于“欧洲电池”概念的大辩论。
德国:高低锋期相同、抽蓄设施不足
德国能源投资家与研究者比杨‧彼得斯(Björn Peters),于 2017 年 3 月时,对挪威“欧洲电池”概念提出了质疑,他的主张是,挪威目前水坝要在夏季丰水期储水,供应冬天枯水期的用电,而冬季是北欧暖房用电高峰,为此每年得储存相当于 440 亿度电力的水,比杨‧彼得斯认为挪威人自己的用电需求就会占用大多数水库的储能空间。
比杨‧彼得斯又认为,由于挪威的用电高峰与德国的用电高峰相同,都在冬季,而太阳能发电高峰却是在夏季,同时,挪威水库的水源来自春季融雪以及夏季雨水,水位高峰也是在夏季,两者有电时一起有电,缺电时一起缺电,无法互补。比杨‧彼得斯还认为由于挪威正在全力推动全面电动车化,产生额外电力需求,使得挪威更不容易担任“欧洲电池”。
比杨‧彼得斯也指出,挪威现在少有抽蓄水力发电设施,需要大幅兴建;此外,将必须大幅扩建跨国输电线路,挪威国内的输电网络容量也得同时大为扩增,以应付将电力输送到各地水库储存的负载。
针对德国人的质疑,卡斯帕‧维尔莱德与 4 位挪威学者立即提出反驳,指出比杨‧彼得斯的想法有部分犯下基本错误。
挪威:丹麦、德国过剩风能恰补挪威抽蓄水电
挪威学者们指出,电网能源储存需求,主要是供电与需求要时时平衡,并非看每年的用电度数,例如当丹麦风力发电于夜间过剩时,挪威即使尚未大力兴建抽蓄水电,光是以“虚拟能源储存”的方式,就可以吸收过剩电去化,省下发电用水,因而让水库储得更饱,在白天用电尖峰时发电,这种每日,或是以周为单位的弹性调节平衡,和每季或每年巨观上来看从夏季储水到冬季的需求是两回事,并不互相干扰。
卡斯帕‧维尔莱德也指出比杨‧彼得斯对德国与北欧国家当前可再生能源发展状况有基本误解,受限于纬度,北德与北欧国家主要的可再生能源是风力发电,而非太阳能,而风力发电是冬季会过剩,也就是说,事实上,德国风能过剩时,刚好挪威的水库都在低水位、潜在储存容量最大时,刚好互补,与比杨‧彼得斯误以为的情况恰恰相反。
卡斯帕‧维尔莱德更进一步说明,当前挪威因为少有抽蓄水电,因此在入冬前,水库都必须蓄积到满水位,以因应冬季的发电需求,此时能源储存能力的确会大减,不过,若是照卡斯帕‧维尔莱德的计划,大力兴建抽蓄水电设施,就不再有此必要,冬季可发完电后利用丹麦、德国的多余电力,把水抽回水库。
另一方面,挪威本身也正在积极兴建风力发电,一一完工上线后,也将使冬季的水力发电需求相对大减。
而针对电动车需求,挪威学者也强力反击,指出挪威把全数汽车换为电动车,每年增加用电约 80 亿度,不过是增加年用电量的 6%,对能源平衡毫无影响。
挪威学者也有同意比杨‧彼得斯之处,那就是当前挪威的确抽蓄水电设施太少。由于过去没有需求,目前挪威只有 12 座抽蓄水力发电设施,但是,挪威学者们指出,要把现有水坝新安装抽蓄水力发电设施并不困难,而且,因为并非新建水坝,并不会有环保争议问题。
挪威学者们认为,挪威的确有“欧洲电池”的潜力,只不过要实现这样的潜力,需要政治上大力支持。
对于挪威学者们的“华山论剑”,比杨‧彼得斯表示同意他们的部分论点,也认为要把挪威现有水坝改装为抽蓄水力发电设施是有可能的,只是站在德国的立场,比杨‧彼得斯有多一层忧虑。他担心,不论挪威提供储能服务与否,挪威本身用电永远可以满足,但对仰赖挪威当“欧洲电池”的国家来说,万一挪威的储能容量到顶了,该怎么办呢?
或许比杨‧彼得斯的忧虑有点杞人忧天,因为没有任何国家会把鸡蛋全放在一个篮子,必定会建置自有的能源储存容量,或是建立其他各种虚拟能源储存与调配方式,而非全数仰赖“欧洲电池”。
无论如何,“欧洲电池”能否实现,还得仰赖挪威政府政策,是否只想自扫门前雪,或是愿意在能源领域扮演更积极的国际角色,并为国家开创全新财源?这就要看挪威政治人物的决心了。
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(首图来源:Flickr/Nils Tamlag CC BY 2.0)