Απαντήσεις σε 4 ερωτήσεις για το περίφημο γερμανικό σχέδιο για την ανάπτυξη του υδρογόνου, δίνει το ισχυρό think tank των Βρυξελλών, Ινστιτούτο Bruegel.
Όπως θυμίζει, η γερμανική κυβέρνηση στο πλαίσιο της σταδιακής κατάργησης μονάδων άνθρακα και της ανάπτυξης μεγάλων όγκων ΑΠΕ, προτείνει να επενδύσει δισεκατομμύρια ευρώ για να στηρίξει την ανάπτυξη ενός κύματος σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση υδρογόνου.
Το σχέδιο έχει ονομαστεί Kraftwerksstrategie ή KWS και σε επόμενη φάση αναμένεται η έγκριση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής μετά από διαπραγματεύσεις με το γερμανικό κοινοβούλιο. Οι προγραμματισμένες επιδοτήσεις υδρογόνου θα έχουν μετασχηματιστικό αντίκτυπο τόσο στη γερμανική όσο και στην ευρωπαϊκή αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά οι συζητήσεις για τα σχέδια κατά το 2023 ήταν προνόμιο μόνο όσων ήταν πίσω από τις κλειστές πόρτες των υπουργείων. Δεδομένης της σημασίας αυτών των σχεδίων, η έλλειψη δημόσιας συζήτησης ή διαφάνειας μέχρι στιγμής, ειδικά σε ευρωπαϊκό επίπεδο, είναι ανησυχητική.
Η στροφή του γερμανικού συστήματος
Η Γερμανία θέλει το 80% της εγχώριας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας να είναι ανανεώσιμη έως το 2030, από 44% το 2022 . Συγκεκριμένα, αυτό συνεπάγεται την επίτευξη εγκατεστημένης ισχύος 215 GW ηλιακής ενέργειας, 110 GW χερσαίας αιολικής ενέργειας και 30 GW υπεράκτιων αιολικών υλικών έως το 2030, υπερδιπλασιάζοντας την υπάρχουσα δυναμικότητα την επόμενη εξαετία .
Ο κυβερνητικός συνασπισμός της Γερμανίας πρέπει επίσης να αποφασίσει εάν θα προωθήσει τη νομικά καθορισμένη ημερομηνία σταδιακής κατάργησης του άνθρακα από το 2038 στο 2030. Η προώθηση της θα συνεπαγόταν αντικατάσταση επιπλέον 17 GW λιγνίτη και σταθμών άνθρακα έως το 2030 , επιπλέον των 13 GW εργοστάσια που έχουν ήδη προγραμματιστεί να κλείσουν.
Όλα αυτά σημαίνουν αναδιάρθρωση του ηλεκτρικού συστήματος με πρωτοφανή ταχύτητα. Για να συνοδεύσει τις μεταβλητές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, είναι απαραίτητη η ανάπτυξη δυναμικότητας καθαρής παραγωγής που μπορεί να εξομαλύνει τις διακυμάνσεις της παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας - τόσο εντός της ημέρας όσο και σε εποχές. Ωστόσο, δεν είναι σαφές πόση ακριβώς νέα χωρητικότητα απαιτείται και από ποια τεχνολογία.
Τι σκοπεύει να κάνει η Γερμανία; Αρχές και συμβιβασμοί
Ο κύριος στόχος της στρατηγικής των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι η παροχή επιδοτήσεων για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση υδρογόνου. Η γερμανική κυβέρνηση βλέπει αυτά τα εργοστάσια ως υποκατάστατα των μονάδων με καύση άνθρακα που θα κλείσουν και ως συμπλήρωμα της μεταβλητής παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, πιθανότατα βοηθώντας στην εξισορρόπηση των μακροπρόθεσμων διακυμάνσεων της παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αυτό είναι συνεπές με τις μεγαλύτερες φιλοδοξίες της γερμανικής κυβέρνησης για το υδρογόνο. Καταρτίζονται σχέδια για ένα δίκτυο αγωγών υδρογόνου που θα καλύπτει 10.000 km έως το 2032 και έως και 20 δισεκατομμύρια ευρώ θα δαπανηθούν για την ανάπτυξη της βιομηχανίας υδρογόνου μεταξύ 2024 και 2027 .
Η κυβέρνηση αρχικά ήθελε να υποστηρίξει τρεις τύπους εγκαταστάσεων: 1) υδρογονοκίνητες ταχύτητες, 2) υβριδικό υδρογόνο και 3) έτοιμο για υδρογόνο. Οι σπρίντερ είναι ειδικά κατασκευασμένοι στρόβιλοι που θα λειτουργούσαν με υδρογόνο από την πρώτη μέρα. Τα υβρίδια περιλαμβάνουν τη συνεγκατάσταση δυνατοτήτων υδρογόνου παράλληλα με τα ηλιακά φωτοβολταϊκά ή τον χερσαίο άνεμο, τα οποία θα μπορούσαν να εξομαλύνουν την ηλεκτρική ενέργεια που αποστέλλεται στο ηλεκτρικό δίκτυο . Οι μονάδες έτοιμες για υδρογόνο θα είναι μονάδες με τουρμπίνες αερίου και απαιτείται να παρέχεται ένας λεπτομερής οδικός χάρτης που να δείχνει πώς θα στραφούν σε υδρογόνο το αργότερο το 2040.
Τον Αύγουστο του 2023, το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Οικονομικών Υποθέσεων και Δράσης για το Κλίμα δήλωσε ότι ολοκλήρωσε τις διαπραγματεύσεις με την Ευρωπαϊκή Επιτροπή σχετικά με την παροχή κρατικής ενίσχυσης σε αυτούς τους τρεις τύπους εγκαταστάσεων. Καταρτίστηκαν σχέδια για την επιδότηση 4,4 GW σπρίντερ, 4,4 GW υβριδικών εγκαταστάσεων και έως 15 GW εγκαταστάσεων έτοιμων για υδρογόνο. Ο πρώτος διαγωνισμός είχε προγραμματιστεί για τον Δεκέμβριο του 2023.
Ωστόσο, όπως πολλές από τις προγραμματισμένες δαπάνες της Γερμανίας για το κλίμα, αυτή η συμφωνία τέθηκε υπό αμφισβήτηση από μια απόφαση του συνταγματικού δικαστηρίου του Νοεμβρίου 2023 ότι τα επιδόματα χρέους COVID-19 δεν μπορούσαν να μεταφερθούν στο Ταμείο για το Κλίμα και τον Μετασχηματισμό της Γερμανίας ( Klima-und Transformationsfonds, KTF).
Ως εκ τούτου, επετεύχθη συμβιβασμός, με αποκορύφωμα την ανακοίνωση της κυβέρνησης της 5ης Φεβρουαρίου. Η κυβέρνηση σχεδιάζει τώρα να επιδοτήσει μικρότερο όγκο στροβίλων 10 GW έτοιμων για υδρογόνο και έχει καταργήσει τα σχέδια για τους συνδυασμένους σπρίντερ και υβριδικά 8,8 GW. Μια διαγωνιστική διαδικασία θα προσφέρει κρατική στήριξη για την κατασκευή και λειτουργία τεσσάρων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση φυσικού αερίου. Οι πλειοδότες θα πρέπει να καταρτίσουν σχέδια για τη μετάβαση στο υδρογόνο μεταξύ 2035 και 2040. Το εκτιμώμενο κόστος είναι 16 δισεκατομμύρια ευρώ.
Αυτό θα δημιουργούσε ζήτηση για υδρογόνο 20 TWh ετησίως από τη στιγμή που θα μετατραπούν όλες οι εγκαταστάσεις, υποθέτοντας 1.000 ώρες λειτουργίας ετησίως . Η ζήτηση 20 TWh είναι σημαντική αλλά όχι δυσανάλογη στο πλαίσιο ευρύτερων σχεδίων. Η συνολική ζήτηση υδρογόνου στη Γερμανία είναι σήμερα 55 TWh, εκ των οποίων σχεδόν καμία δεν παρέχεται ως καθαρό υδρογόνο που παράγεται με ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές 13 . Η γερμανική εθνική στρατηγική για το υδρογόνο θέτει στόχο μεταξύ 40 TWh και 75 TWh συνολική ζήτηση καθαρού υδρογόνου το 2030 (BMWK, 2023).
Μέχρι τα φυτά να μετατραπούν σε υδρογόνο, θα καταναλώνουν φυσικό αέριο, και πάλι υπολογίζεται σε ετήσια κατανάλωση 20 TWh. Αυτό συγκρίνεται με την τυπική ετήσια γερμανική ζήτηση φυσικού αερίου 800 TWh, η οποία θα είναι σημαντικά χαμηλότερη έως το 2030.
Γιατί υδρογόνο;
Το υδρογόνο μπορεί να διαχωριστεί από το νερό χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια, να αποθηκευτεί υπόγεια ως αέριο και αργότερα να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός στροβίλου ή κυψέλης καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτός ο κύκλος καθιστά το υδρογόνο μια ενδιαφέρουσα επιλογή για τη διαχείριση, ειδικότερα, των εποχιακών διακυμάνσεων στη μελλοντική προσφορά και ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας (McWilliams and Zachmann, 2021). Ωστόσο, αυτή η εφαρμογή του υδρογόνου δεν έχει αναπτυχθεί πουθενά παγκοσμίως σε κλίμακα και παραμένει εμπορικά αναπόδεικτη.
Δεν υπάρχει ακαδημαϊκή ή βιομηχανική συναίνεση σχετικά με την αποθήκευση υδρογόνου ως λύση στις εποχιακές διακυμάνσεις της ενέργειας. Η μοντελοποίηση συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας συζητά μια σειρά επιλογών για τη διαχείριση 100 τοις εκατό ανανεώσιμων δικτύων. Υπάρχει κίνδυνος η υποστήριξη αποκλειστικά τουρμπινών με καύση υδρογόνου να μην είναι η πιο έξυπνη χρήση του επί του παρόντος περιορισμένου γερμανικού προϋπολογισμού για επενδύσεις για το κλίμα.
Η φαινομενική τεχνολογικά ρυθμιστική προσέγγιση της Kraftwerksstrategie είναι επομένως αξιοσημείωτη. Άλλες μορφές εποχιακής εξισορρόπησης μπορεί να εξεταστούν, συμπεριλαμβανομένης της ανταπόκρισης στη ζήτηση, της διασύνδεσης ή άλλων ηλεκτροχημικών λύσεων. Θα μπορούσαν να εξεταστούν προσφορές για την παροχή καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο σε περιόδους αιχμής ζήτησης, ανεξαρτήτως τεχνολογίας. Το KWS υπαινίσσεται αυτή την ιδέα, υποσχόμενη συζητήσεις για έναν «μηχανισμό χωρητικότητας βασισμένο στην αγορά, ουδέτερη από άποψη τεχνολογίας», ο οποίος θα πρέπει να είναι λειτουργικός έως το 2028 το αργότερο. Ωστόσο, αυτό φαίνεται ως μια εκ των υστέρων σκέψη στην κύρια εστίαση στους στρόβιλους υδρογόνου.
Ποιες είναι οι επιπτώσεις για την ευρωπαϊκή αγορά;
Η ολοκλήρωση της ευρωπαϊκής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας ήταν αρκετά επιτυχημένη για τη λειτουργία των σταθμών. Ήταν λιγότερο επιτυχημένη στην αποστολή οικονομικών μηνυμάτων για επενδύσεις (π.χ. πότε και πού να κατασκευαστούν νέες ηλιακές ή αιολικές μονάδες), επειδή οι κυβερνήσεις έχουν πάρει σε μεγάλο βαθμό αυτές τις αποφάσεις στα χέρια τους με πλειστηριασμούς και επιδοτήσεις , δικαιολογώντας αυτή την προσέγγιση στη βάση ότι η κυβέρνηση απαιτούνται επιδοτήσεις για την τόνωση της καινοτομίας και τη μείωση του κόστους . Τα σχέδια της Γερμανίας να δημοπρατήσει σταθερές δυναμικότητες μονάδων υδρογόνου θα συνεχίσουν αυτή την τάση των κυβερνήσεων να δίνουν προτεραιότητα στον εθνικό σχεδιασμό και να υπερισχύσουν των σημάτων της ευρωπαϊκής αγοράς. Αυτό είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο κατά τη διάρκεια μιας περιόδου διαπραγματεύσεων για τη μεταρρύθμιση της ευρωπαϊκής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας 14 , και έχει τη δυνατότητα να εγκλωβίσει τη σκέψη σε εθνικό επίπεδο για το επερχόμενο κύμα επενδύσεων στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας.
Ο μεγαλύτερος ευρωπαϊκός συντονισμός των επενδύσεων θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερα αποτελέσματα. Εάν οι ευρωπαϊκές χώρες είναι πιο πρόθυμες να βασιστούν στους γείτονες, θα απαιτηθούν λιγότερες μονάδες για την παροχή εφεδρικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Στο ίδιο πνεύμα, οι αποφάσεις της γερμανικής κυβέρνησης σχετικά με το ποια εργοστάσια θα επιδοτηθούν θα έχουν δευτερογενή αποτελέσματα σε γειτονικές χώρες, καθώς οι επιδοτήσεις θα επηρεάσουν τις αποφάσεις αξιοκρατίας και θα σημαίνουν ότι οι αποφάσεις οριακού κόστους από μόνες τους δεν θα καθορίσουν τα αποτελέσματα της αγοράς. Αυτό θα ισχύει ιδιαίτερα εάν χορηγούνται λειτουργικές και όχι μόνο επιδοτήσεις κεφαλαίου. Σύμφωνα με πληροφορίες, μέρος του γερμανικού σχεδίου είναι η επιδότηση της διαφοράς τιμής μεταξύ φυσικού αερίου και υδρογόνου για 800 ώρες ετησίως 15 .
Πού στη Γερμανία;
Η Γερμανία λειτουργεί ένα περίεργο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Περιλαμβάνει μόνο μία «ζώνη υποβολής προσφορών» όπου μια εθνική τιμή καθορίζεται με βάση την αξιοκρατική σειρά. Ωστόσο, η φυσική υποδομή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας κατά καιρούς δεν είναι ικανή να μεταφέρει την περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας στο βορρά (από πολλούς ανέμους) για να καλύψει την πλεονάζουσα ζήτηση στο νότο. Κατά συνέπεια, η κυβέρνηση ζητά από τους παραγωγούς στο βορρά να μειώσουν την παραγωγή (ενώ τους πληρώνει ακόμα σαν να παράγουν) και πληρώνει επιπλέον τους παραγωγούς στο νότο για να αυξήσουν την παραγωγή. Σε τέτοιες συνθήκες, οι παραγωγοί στο νότο δεν είναι ανταγωνιστικοί σε τιμές αγοράς και λαμβάνουν συμπληρωματική επιδότηση. Οι επιδοτήσεις αυτές ανακτώνται με τη μορφή τιμολογίων δικτύου που περιλαμβάνονται στις τελικές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας.
Από οικονομική άποψη, θα ήταν καλύτερο να χωριστούν αυτές οι ζώνες και να επιτραπεί η λειτουργία δύο χωριστών αγορών. Αυτό όμως θα αύξανε τις τιμές στο νότο. Η βελτίωση της ικανότητας μετάδοσης μεταξύ των δύο ζωνών θα βοηθούσε επίσης, αν και πρόκειται για ένα μακροχρόνιο ζήτημα που αντιμετωπίζει πολιτικά εμπόδια.
Όσο το ζήτημα παραμένει άλυτο, είναι δύσκολο να υπολογιστούν τα απαιτούμενα αποθέματα δυναμικότητας. Εάν η Γερμανία χώριζε τις ζώνες προσφοράς, θα απαιτούνταν λιγότερα εργοστάσια, καθώς οι υψηλότερες τιμές στη νοτιοδυτική ζώνη προσφορών θα άντλησαν αυξημένη παροχή ενέργειας από την αυστριακή υδροηλεκτρική και τη γαλλική πυρηνική ενέργεια. Η επίλυση αυτού του ζητήματος είναι σημαντική για ένα αξιόπιστο σχέδιο.
Πότε πρέπει να καταργηθεί σταδιακά ο άνθρακας;
Η Kraftwerksstrategie θεωρείται κρίσιμη για την προώθηση της ημερομηνίας σταδιακής κατάργησης του άνθρακα από το 2038 στο 2030. Χωρίς προηγούμενη ημερομηνία κατάργησης του άνθρακα, μια λιγότερο επιθετική Kraftwerksstrategie θα μπορούσε να είναι επαρκής. Αυτό συνεπάγεται ένα συμβιβασμό, ιδιαίτερα σχετικό δεδομένης της ανάγκης για συμβιβασμό.
Οι φθηνότερες μειώσεις εκπομπών είναι απίθανο να επιτευχθούν με την επιδότηση ακριβών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής υδρογόνου για την αντικατάσταση μονάδων με καύση άνθρακα που λειτουργούν μόνο λίγες ώρες το χρόνο. Μια δέσμη συμφωνίας για την επιτάχυνση της σταδιακής κατάργησης του άνθρακα και την επιδότηση σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση υδρογόνου είναι πιθανό να είναι μια δαπανηρή χρήση του προϋπολογισμού της Γερμανίας για απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές, σε μια εποχή που οι επενδύσεις για το κλίμα χρειάζονται απεγνωσμένα αλλού.
Ωστόσο, πολλοί εγχώριοι στρατηγικοί σχεδιασμοί στηρίζονται σε ένα σαφές χρονοδιάγραμμα. Η σταδιακή κατάργηση του άνθρακα είναι ένα πολιτικά ορατό θέμα και η μη προώθηση του θα ήταν αμφιλεγόμενη τόσο στο εσωτερικό όσο και για τη διεθνή αξιοπιστία της Γερμανίας για το κλίμα.
