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由实验室和工厂组成的能源巨子Siemens的工业建筑群坐落在Nuremberg往北20公里的Erlangen城,到访者在严密的安保监测下走进这个园区。西门子公司也是Energiwende的参与者。在其中的一个建筑里,有一个巨大的由钢铁和铜组成的嗡嗡作响机器,可以将30兆瓦的交流电转变成直流电。这个东西最终要安装到海上平台上,在那里,这些海上平台需要经受住几十年强劲的北海风暴。
德国需要这项技术,因为只在海上才有这种稳定的风能,而目前标准的交流传输电线却不能工作。目前,德国只在离岸90公里范围,不到40米的水深,安装了仅500兆瓦的海上风电。如今,能源公司计划安装10,000兆瓦的风电,离岸距离到160公里,水深达到70米。变电站将千兆瓦的交流电转化成直流电,这样做的好处是即使传输很长距离,能量损失也会较低。“世界上还没有哪个地方这样做,以这样的方式,这样的量级建立电网和连接,”荷兰电力公司Tennet公司发展主任Lex Hartman说。该公司也负责德国百万量级的北海项目的一部分。
当然,所有这些也只是把电输送到了岸边。电力的传输需要横贯德国到达南部的主要工业中心。这新需要3800公里的输电线,而目前只建成了200公里,不愿意腾出土地的地主以及地方的政治人物阻碍了项目的进展。拖延和新技术使得德国的海上风电项目本身成了一次赌博。“没有人知道Energiwende的成本会有多少,”Munich大学的能源经济学家Karen Pittel说,“不过尤其是这些风电项目,多少是试点工程”。
不确定性并不止于此。即使是现有的风电水平,在大风的日子,电网操作员也必须关闭机轮,因为没地方来储存这些能量。当阴云覆盖德国南部地区时,该地区的很多太阳能电池板的输出就会减少几百兆瓦,这样的效果就好像关闭了一座中型火力发电厂,增加了大停电的可能。
没有了足够廉价、可靠的电力来支持高科技工业和交通系统,德国的经济,连同整个欧洲就会陷入窘境。一些德国公司已经建立了一些新的设施。比如,去年化工公司Wacker Chemie决定在Tennessee建立一座多晶硅太阳能发电站,部分原因是德国的电费实在是太高了。Weale说,“供电的质量只要恶化一点点,对于高科技企业来说就是很严重的问题;我们已经看到,即使不停电,企业就已经变得很紧张了。”
为了避免灾难,德国将来必须大范围的开始布置储电技术和负载平衡策略。德国现有31座抽水蓄能站,晚间将水流抽到高处的蓄水池,然后利用向下的流水冲击涡轮发电。总计起来,这些储电站能储存38千兆瓦时的电能,这个听起来好像有很多,不过也超不过德国风力农场高峰输出90分钟的电能。
电池或许能帮上忙,不过目前的成本太高了,难以担当重任。在Erlangen的另一座建筑里,Siemens正采用三种不同的锂离子技术,建造几个拖车大小的电池。每个电池可以供40个德国家庭使用一天,不过电池太过于昂贵了,几乎做不了后备能源。相反,高科技企业都是拿这种电池来安然度过限电,比如8兆瓦的输出开上15分钟就能避免一些专门的设备昂贵的重新启动一次。锂电池的价格至少还得降一半,才能以一种经济的方式将风轮几个小时所产出的多余电能储存起来。
其他的集中储点的技术正在发展中,如果可行,也要几年才能变得实用。比如Siemens的一种新技术就是通过用多余的电来电解水产生氢气,不过目前还处于试验阶段且很贵。
当欧洲的电力系统面临压力之时,炎热的七月适时而至(文章写于2012年7月);当德国刚好要用空调的时候,涡轮机却停了。除非大规模且廉价的储电技术成熟,能迅速有效启动的燃气电厂才是应付这种情形的最实用的方式。不过,却没有多少激励措施来建立这样的电厂。如果想满足高峰用电的话,燃气电厂显然不能单靠运行几个小时就可以,因为在可预见的工作日的下午用电需求不会降低,可太阳和风能发电却是这会来,下一会就走了。
在Potsdam城的气候影响研究所的主任经济学家Ottmar Edenhofer说,“电力市场的设计将发生根本变化,你有一个浮动的需求,同时供应也是浮动的;这两方面的联系与相互作用已经是热门研究课题。新兴的市场有可能会失败”。
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