Инфраструктурата на електроенергийната мрежа като пречка в енергийния преход: предизвикателства и решения
Предварително издание на Xpert
Избор на език 📢
Публикувано на: 25 август 2025 г. / Актуализирано на: 25 август 2025 г. – Автор: Konrad Wolfenstein
Инфраструктурата на електроенергийната мрежа като пречка в енергийния преход: Предизвикателства и решения – Изображение: Xpert.Digital
Електропреносната мрежа на предела си: Защо енергийният преход на Германия е в застой и кои умни решения могат да помогнат сега
### Задръстване по енергийната магистрала: Хиляди слънчеви електроцентрали чакат да бъдат свързани – предстои ли енергийният преход да спре тока? ### Гениалният трик за електропреносната мрежа: Как „прекомерното строителство“ спестява милиарди и свързва слънчевите паркове с мрежата незабавно ### Вашата сметка за ток през 2025 г.: Кой се възползва от новите регулации за мрежата и кой скоро ще плаща повече ### Интелигентни мрежи вместо скъпи кабели: Как цифровите технологии революционизират разширяването на мрежата и намаляват разходите ###
От север на юг: Защо нашата електропреносна мрежа се превръща в пречка и как виртуалните електроцентрали могат да предотвратят колапс
Енергийният преход на Германия напредва с впечатляващи темпове с разширяването на слънчевите и вятърните електроцентрали, но успехът му виси на косъм: остарялата инфраструктура на електроенергийната мрежа. Това, което някога е служило като надежден гръбнак на енергоснабдяването, все повече се превръща в най-голямата пречка на трансформацията. Основният проблем се крие в промяната на системата: от няколко централизирани големи електроцентрали към хиляди децентрализирани и зависими от времето генератори. Мрежите, проектирани за еднопосочен поток от електроцентралата до потребителя, не са оборудвани за този нестабилен двупосочен трафик.
Последиците вече са драматични: оператори на мрежи като Bayernwerk съобщават за заявки за свързване на проекти за възобновяема енергия с обща мощност над 60 гигавата, но не могат да ги изпълнят. На много места мрежите работят на предела на капацитета си, което води до време на чакане от пет до петнадесет години за свързване на нови соларни паркове. Ситуацията се изостря от добре познатото разделение север-юг, където във ветровития север се генерира излишък от електроенергия, която не достига до индустриалните центрове на юг. Цели улици вече се обявяват за „вече несъвместими“, което довежда соларния бум до локален застой.
Това огромно предизвикателство обаче изисква повече от просто скъпото и отнемащо време изграждане на нови електропроводи. Необходими са иновативни и интелигентни подходи, за да се използва по-ефективно съществуващата инфраструктура и да се оформи енергийната система на бъдещето. Те варират от интелигентни мрежи, които координират производството и потреблението в реално време, до виртуални електроцентрали, които обединяват хиляди малки съоръжения в голям рояк, до интелигентни концепции като „прекомерното изграждане“ на мрежовите връзки и проактивния „захранващ контакт“. Тези решения обещават не само да ускорят енергийния преход, но и да контролират нарастващите разходи за разширяване на мрежата, а оттам и цените на електроенергията за потребителите. Следващият текст подчертава най-належащите пречки и представя най-обещаващите решения, които ще определят успеха или провала на енергийния преход на Германия.
Свързано с това:
Защо мрежовата инфраструктура е критичен фактор за разширяването на възобновяемите енергийни източници?
Мрежовата инфраструктура формира гръбнака на успешния енергиен преход и едновременно с това представлява най-голямото му пречка. Проблемът се крие във фундаменталната промяна в енергийната система: Докато преди големи, централизирани електроцентрали произвеждаха електроенергия по предвидим начин, която след това се транспортираше до потребителите чрез мрежата, днес доминират децентрализираните и нестабилни възобновяеми енергийни източници.
Проектите за мащабни соларни паркове изискват стабилни мрежи, способни да се справят с капацитета си за подаване на електроенергия. Много мрежи обаче вече работят на предела си и не могат да поемат допълнителен капацитет. Bayernwerk например съобщава за заявки за свързване за над 60 гигавата, като много оператори на мрежи вече отчитат време на чакане от 5 до 15 години за нови връзки.
Предизвикателството се изостря от разделението север-юг в Германия: на север от вятърната енергия се произвежда повече електроенергия, отколкото се потребява, докато югът, с неговите индустриални центрове, изисква повече енергия, отколкото произвежда локално. Този проблем ще стане още по-изразен след постепенното премахване на ядрената енергетика и планираното премахване на въглищата.
Какви специфични пречки съществуват при свързването на слънчеви паркове към мрежата?
Практическите проблеми, свързани с свързването на слънчеви паркове към мрежата, са многостранни и засягат всички нива на напрежение. На ниво средно напрежение, където са свързани повечето наземни фотоволтаични системи с мощност между 10 и 60 MW, мрежите вече са силно използвани на много места. Високоволтовите мрежи предлагат още по-голям капацитет, но изискват скъпоструващото изграждане на специални подстанции.
Конкретен пример е ситуацията в Клетгау, Баден-Вюртемберг, където местният мрежов оператор EVKR публикува списък с улици, където „е много малко вероятно да могат да бъдат свързани нови фотоволтаични системи“. Подобни затруднения в мрежата означават, че дори вече инсталирани слънчеви системи не могат да бъдат свързани към мрежата.
Плановете за разширяване на мрежата на операторите на разпределителни мрежи показват, че много области от мрежите със средно и високо напрежение са определени като „региони с пречки“. Това води до все по-дълги периоди на свързване, като някои проекти не могат да бъдат свързани към мрежата до след 2030 г., тъй като първо трябва да се разшири местната мрежова инфраструктура.
Как се развиват мрежовите такси и какви са последиците?
Мрежовите такси, които съставляват около една четвърт от цената на електроенергията, показват диференцирано развитие. Четирите основни оператора на преносни системи обявиха средно увеличение от 3,4% до 6,65 цента на киловатчас за 2025 г. Това увеличение е резултат предимно от огромните инвестиции в разширяване на мрежата.
Същевременно, националната стандартизация на мрежовите такси през 2025 г. ще доведе до по-справедливо разпределение на разходите. Регионите с високо ниво на разширяване на възобновяемата енергия ще се възползват: мрежовите такси ще намалеят с 29% в Шлезвиг-Холщайн, с 29% в Мекленбург-Предна Померания, с 21% в Бранденбург и с 16% в Бавария.
Това преразпределение отчита факта, че регионите с много инсталации за възобновяема енергия преди това са били принудени да поемат непропорционално високи разходи за разширяване на мрежата. В същото време таксите за мрежата се увеличават в региони с по-нисък дял на възобновяемите енергийни източници, особено в Баден-Вюртемберг, Рейнланд-Пфалц и Северен Рейн-Вестфалия.
Какво представляват интелигентните мрежи и как могат да допринесат за решението?
Интелигентните мрежи, или интелигентните електрически мрежи, използват цифрови технологии за координиране на производството на електроенергия, работата на мрежата, съхранението и потреблението. За разлика от традиционната електроенергийна мрежа, която функционираше като еднопосочна улица от електроцентралата до потребителя, съвременните мрежи трябва надеждно да управляват двупосочните енергийни потоци, както и непредсказуемите подавания.
Интелигентната мрежа свързва всички компоненти на електроенергийната система – от слънчевите панели на покрива до съхранението на батерии в мазето и зарядните станции за електрически превозни средства. Използвайки цифрови електромери и съвременни комуникационни технологии, тези системи могат да реагират на промените в реално време и оптимално да балансират търсенето и предлагането.
Системите за съхранение на енергия от батерии играят централна роля като неразделни компоненти на съвременната мрежова инфраструктура. Те стабилизират мрежата, като компенсират краткосрочни колебания, позволяват управление на претоварването и увеличават гъвкавостта на цялата система. Целенасоченото съхранение на енергия може да предотврати претоварването на мрежата и да намали необходимостта от скъпо разширяване на мрежовата инфраструктура.
Свързано с това:
Каква роля ще играят виртуалните електроцентрали в бъдещата енергийна система?
Виртуалните електроцентрали представляват иновативно решение за по-добро интегриране на възобновяемите енергийни източници. Те свързват стотици или хиляди децентрализирани електроцентрали, съоръжения за съхранение и контролируеми потребители в координирана мрежа. Тези групови електроцентрали могат колективно да доставят толкова електроенергия, колкото големите конвенционални електроцентрали.
Централната система за управление на виртуална електроцентрала следи всички свързани съоръжения в реално време и реагира мигновено на промените в електропреносната мрежа. Ако производството е твърде ниско, тя активира допълнителни генератори на възобновяема енергия, които могат да се управляват независимо от времето – като например биогазови инсталации или водноелектрически централи. И обратно, в случай на свръхпроизводство, тя намалява съответно подаването на енергия.
Съвременните виртуални електроцентрали използват интелигентни измервателни шлюзове за рентабилен контрол на малки инсталации. Те не само позволяват по-добра системна интеграция на възобновяемите енергийни източници, но и създават добавена икономическа стойност за операторите на централи чрез оптимизиран маркетинг на множество пазари.
Какво е свръхразвитие и как може да намали мрежовите затруднения?
Изграждането на точки за свързване към мрежата представлява обещаващ подход за по-ефективно използване на мрежата. Това включва свързване към мрежата на електроцентрали, които заедно могат да произвеждат повече електроенергия, отколкото електропроводите теоретично са способни да предават. Решаващият фактор е комбинацията от електроцентрали, които рядко работят едновременно с пълен капацитет.
Вятърните и слънчевите електроцентрали се допълват перфектно: Вятърните турбини често произвеждат основната си мощност през нощта и през есента или зимата, докато слънчевите централи генерират най-много енергия по обяд и през лятото. Проучване на Германската федерация за възобновяема енергия (BEE) показва, че когато и двете системи работят на една връзка, само около 3,5% от слънчевата енергия и 1,5% от вятърната енергия трябва да бъдат ограничени.
Bayernwerk вече демонстрира как работи този тип разширяване на мрежата: Нова фотоволтаична (PV) система беше инсталирана заедно със съществуваща вятърна турбина, свързана към същата мрежова връзка. И двете системи работят заедно, спестявайки на всички участващи страни и потребителите разходи за допълнително разширяване на мрежата. Потенциалът е значителен: Планираните 1000 нови вятърни турбини до 2030 г. биха могли да бъдат инсталирани само в мрежата на Bayernwerk, като се използват съществуващите фотоволтаични връзки.
Как работи концепцията за захранващ контакт?
Захранващият контакт представлява парадигматична промяна в планирането на присъединяването към мрежата. Вместо инфраструктурата да изостава от централите за възобновяема енергия, проактивно се осигурява допълнителен капацитет, за който разработчиците на проекти могат да кандидатстват.
Използвайки този подход, Bayernwerk е изградила мрежова връзка в Долна Бавария, за която могат да кандидатстват разработчици на инсталации за възобновяема енергия. Почти целият капацитет е разпределен в рамките на 24 часа, въпреки изискването за 30% намаляване на пиковите натоварвания. Това значително подобрява използването на линиите и драстично ускорява проектите: от първата копка през март до въвеждането в експлоатация през ноември същата година.
LEW Verteilnetz и Bayernwerk Netz доразвиха съвместния си пилотен проект „Захранващ контакт“, в който двете компании независимо създават допълнителни капацитети за свързване в своите подстанции. Bayernwerk планира нова подстанция в Нидервибах, докато LVN оборудва съществуващата подстанция в Балцхаузен с допълнителен трансформатор.
Ново: Патент от САЩ – инсталирайте слънчеви паркове до 30% по-евтино и 40% по-бързо и лесно – с обяснителни видеоклипове!
Ново: Патент от САЩ – Инсталирайте слънчеви паркове до 30% по-евтино и 40% по-бързо и лесно – с обяснителни видеоклипове! - Изображение: Xpert.Digital
В основата на това технологично подобрение е умишленото отклонение от конвенционалния монтаж със скоби, който е стандартът от десетилетия. Новата, по-ефективна от гледна точка на времето и разходите система за монтаж се справя с това с фундаментално различна, по-интелигентна концепция. Вместо модулите да се затягат в определени точки, те се вкарват в непрекъсната, специално оформена носеща релса и се задържат здраво на място. Тази конструкция гарантира, че всички сили – независимо дали става въпрос за статични натоварвания от сняг или динамични натоварвания от вятър – се разпределят равномерно по цялата дължина на рамката на модула.
Повече информация тук:
Цифрова инфраструктура: Как изкуственият интелект и интелигентните мрежи трансформират енергийната мрежа
Какъв потенциал предлага гъвкавостта на енергийната система?
Гъвкавостта в енергийната система описва способността за балансиране на колебанията между производство и потребление и за осигуряване на стабилност на електроснабдяването. С целта за 80 процента производство на електроенергия от възобновяеми източници до 2030 г., енергийната система трябва да стане достатъчно гъвкава, за да гарантира доставките дори в периоди на ниско производство на електроенергия през нощта.
Тази гъвкавост може да се осигури от различни компоненти: съхранение на енергия, контролируеми товари и гъвкави електроцентрали. Потенциалът на малки системи като децентрализирани слънчеви инсталации, съхранение на енергия в батерии, електрически превозни средства и термопомпи е особено обещаващ. Ако Германия разполага с милиони електрически превозни средства през следващите години, бързо ще станат налични 8000 мегавата гъвкавост.
Пространствената гъвкавост позволява компенсиране на географските колебания, като например добре познатото „тясно място север-юг“ в Германия. Временната гъвкавост балансира сезонните и дневните колебания. По този начин интелигентните решения за управление на енергията се превръщат в дигиталната инфраструктура за енергийния сектор на бъдещето и могат да вземат решения в реално време.
Свързано с това:
Какво означава секторното свързване за натоварването на мрежата?
Секторното свързване описва интеграцията на преди това отделните сектори на електроенергията, топлоенергията, транспорта и промишлеността чрез увеличеното използване на възобновяема електроенергия. Това развитие води до значително увеличение на потреблението на електроенергия и едновременно с това променя профилите на натоварване в мрежата.
Германската федерация за възобновяема енергия (BEE) прогнозира допълнително търсене на електроенергия между 69 и 150 TWh за 2030 г. поради секторното свързване. Тя наблюдава най-голямо търсене в електромобилността с до 48 TWh, следвана от термопомпите с 41 TWh, производството на водород с 37 TWh и промишлените електрически котли с 21 TWh.
Това развитие поставя нови предизвикателства пред електрическата мрежа: Когато много домакинства зареждат електрическите си автомобили едновременно след работа, възникват нови пикови натоварвания. Термопомпите могат да заменят отоплителните системи с нафта и газовите котли, но те изискват надеждно електрозахранване. Интелигентното управление на тези нови потребители ще бъде от решаващо значение за стабилността на мрежата.
Как проактивното разширяване на мрежата може да реши проблемите?
Прогнозното разширяване на мрежата представлява фундаментална промяна в парадигмата в планирането на мрежата. Вместо да се реагира само когато се планират специфични съоръжения, инфраструктурата на мрежата трябва да бъде проактивно разширявана, за да отговори на бъдещите нужди.
Проблемът със сегашната система се състои в различните срокове за внедряване: централите за възобновяема енергия могат да бъдат построени за 5 месеца, докато разширяването на мрежата отнема от 7 до 10 години. Това несъответствие във времето води до значителни проблеми със свързването и транспортирането на възобновяема енергия.
Асоциацията на общинските предприятия призовава за регулаторна рамка, която да позволява ориентирано към бъдещето разширяване на мрежата. Това изисква промени в шест ключови области: преодоляване на ретроспективния характер на регулаторните практики, въвеждане на ориентирано към бъдещето бюджетно планиране и намаляване на регулаторните пречки за проактивни инвестиции.
Първата публикация на планове за разширяване на мрежата от приблизително 80 големи германски оператори на електроразпределителни мрежи през май 2024 г. беше важна стъпка. Тези планове описват конкретни планирани мерки за разширяване за годините 2028 и 2033, както и оценки на изискванията за разширяване до 2045 г.
Каква роля играят дигитализацията и автоматизацията?
Дигитализацията и автоматизацията на електрическата мрежа са от съществено значение за успешното интегриране на възобновяемите енергийни източници. Съвременните системи за автоматизация позволяват наблюдение и оптимизиране на енергийния поток в реално време. Автоматизацията, ориентирана към търсенето, е особено необходима в мрежите с ниско и средно напрежение, където са свързани над 90 процента от възобновяемите енергийни източници.
Цифровите близнаци на разпределителните мрежи създават единен, надежден източник на информация за мрежовите оператори, като комбинират различни източници на данни, като например интелигентни измервателни уреди, ГИС, ERP и SCADA системи. Тези изчислителни мрежови модели могат динамично да реагират на събития като променящи се метеорологични условия или натоварвания.
Софтуерните решения за прогнозиране на състоянието на мрежата с помощта на изкуствен интелект в бъдеще ще работят на базата на мрежови модели, управлявани от данни в реално време, с индивидуализирани профили на натоварване. Програмите за подпомагане на вземането на решения могат да препоръчват мерки въз основа на идентифицираните пречки и техните времеви хоризонти.
Проучването на VDE относно високата степен на автоматизация показва, че активната работа на мрежата позволява по-бързото интегриране на повече фотоволтаични системи и електрически превозни средства в мрежата, тъй като потокът от енергия може да се контролира според нуждите. Автоматизацията позволява и автоматично възстановяване на захранването в случай на прекъсвания и по-добро използване на съществуващите мрежови капацитети.
Какви са икономическите последици от тези решения?
Икономическото въздействие на различните решения е значително и влияе както върху разходите, така и върху ефективността на цялата система. Според проучване на Института по енергийна икономика, инсталирането на фотоволтаични и вятърни енергийни инсталации върху съществуващи мрежови връзки може да намали разходите за разширяване на мрежата с до 1,8 милиарда евро годишно.
Въпреки че строителният проект би изисквал ограничаване на мощността на повече електроцентрали, икономиите от разходите за разширяване на мрежата биха надвишили разходите за ограничената електроенергия с 800 милиона евро. Това нетно повишаване на ефективността е резултат от значително намалените инвестиции в нова мрежова инфраструктура, като разходите за ограничаване са само малко по-високи.
Необходимите инвестиции за разширяване на европейската електропреносна мрежа до 2050 г. се оценяват на между 1 994 и 2 294 милиарда евро. Само за Германия различни проучвания показват, че средно 350 милиарда евро ще са необходими за разширяване на разпределителната мрежа до 2045 г. Тези огромни суми подчертават необходимостта от ефикасни решения.
Същевременно, по-доброто използване на мрежата води до по-ниски специфични разходи: колкото повече електроенергия се транспортира през мрежата, толкова по-добре се разпределят разходите за киловатчас в мрежата. Комбинацията от развитие на инфраструктурата, интелигентни мрежи и съхранение на енергия, поддържащо мрежата, може да направи системата по-ефективна и да намали общите разходи за енергийния преход.
Как политиката и регулациите могат да подпомогнат трансформацията?
Политическата и регулаторната рамка е от решаващо значение за успешното разширяване на мрежовата инфраструктура. „Законът за изменение на Закона за енергийната индустрия“, приет през януари 2025 г., вече е определил важен курс, като е създал правната основа за разширяване на мрежата.
С изменението на член 8 от Закона за възобновяемите енергийни източници (EEG), централите за възобновяема енергия вече могат да бъдат свързани към точка за присъединяване към мрежата, която вече се използва от друга централа за възобновяема енергия. Новият член 8а от EEG позволява и гъвкави споразумения за присъединяване към мрежата, които са необходими за практическото прилагане на обединяване на кабели.
Ускоряването на процесите на планиране и одобрение е друг критичен фактор. Операторите на мрежи изискват повече административни решения за по-кратко време, тъй като 12 вятърни турбини трябва да бъдат изграждани и интегрирани в мрежата ежедневно, за да се постигнат климатичните цели. Това изисква по-добър персонал и ресурси за органите по планиране и одобрение, както и за съдилищата.
Правният приоритет, даден на възобновяемите енергийни източници в Закона за възобновяемите енергийни източници (EEG) от 2023 г., означава и приоритет за разширяването на разпределителната мрежа. Трябва да се използват синергии при оценките на въздействието върху околната среда, да се осигурят паралелни процеси на одобрение и статусът на съществуващите закони трябва да бъде замразен в началото на процедурите.
Свързано с това:
Кои технологични иновации ще оформят бъдещето?
Няколко технологични иновации ще оформят значително бъдещето на мрежовата инфраструктура. Високоволтовите електропроводи за постоянен ток позволяват пренос на големи количества електроенергия с ниски загуби на дълги разстояния и са особено важни за енергийния градиент север-юг в Германия.
Технологиите „Power-to-X“ откриват нови възможности за свързване на секторите: „Power-to-heat“ може да използва електричество за генериране на топлина, докато „power-to-gas“ позволява преобразуването на електричество във водород. Тези технологии могат да служат както като опция за гъвкавост, така и като решение за дългосрочно съхранение.
Интелигентната технология за измерване и управление ще формира основата за всички останали иновации. Интелигентните измервателни портали позволяват рентабилен контрол на малки системи и интеграция на частни домакинства във виртуални електроцентрали. Широкото внедряване на тази технология е предпоставка за пълната цифровизация на енергийната система.
Изкуственият интелект и машинното обучение се използват все по-често за прогнозиране на състоянието на мрежата, прогнозиране на натоварването и автоматизирано вземане на решения. Тези технологии позволяват управлението и оптималния контрол на сложността на бъдещата енергийна система.
Какви предизвикателства остават?
Въпреки обещаващите решения, остават значителни предизвикателства. Самата скорост на необходимото разширяване на мрежата поставя пред всички заинтересовани страни огромни задачи: Планираните инвестиции в мрежата трябва да се увеличат от приблизително 36 милиарда евро годишно до над 70 милиарда евро.
Недостигът на квалифицирани работници в енергийния сектор допълнително изостря ситуацията. Същевременно, затрудненията в доставките на трансформатори, кабели и други компоненти на мрежата причиняват допълнителни забавяния. Тези прекъсвания във веригата за доставки могат да забавят цялото разширяване на мрежата, независимо от наличното финансиране.
Координацията между различните участници – оператори на преносни системи, оператори на разпределителни системи, производители и потребители – остава сложна. Всяко забавяне в един от компонентите на системата може да има последици за цялата система.
Регулаторните рамки трябва непрекъснато да се адаптират, тъй като технологиите и пазарните условия се развиват бързо. Това, което се счита за оптимално днес, може да е остаряло само след няколко години. Балансирането на необходимото регулиране с достатъчна гъвкавост за иновации остава предизвикателство.
Общественото приемане на мащабното разширяване на мрежовата инфраструктура трябва да продължи да се осигурява. Участието на гражданите и прозрачната комуникация са от решаващо значение за успешното завършване на проектите за разширяване на мрежата.
Инфраструктурата на електроенергийната мрежа е от основно значение за енергийния преход и значително определя неговия успех. Иновативни подходи като разширяване на мрежата, интелигентни мрежи, виртуални електроцентрали и проактивно планиране могат да преодолеят съществуващите пречки. За да се подготви мрежата за бъдещето, ще е необходима комбинация от технологични иновации, регулаторни корекции и значителни инвестиции. Само по този начин може да се отключи пълният потенциал на възобновяемите енергийни източници и да се постигнат климатичните цели.
Вижте, този малък детайл спестява до 40% време за монтаж и намалява разходите с до 30%. Произведен е в САЩ и е патентован.
НОВО: Готови за монтаж соларни системи! Тази патентована иновация значително ускорява вашия проект за изграждане на соларни системи
Същността на иновацията на ModuRack се крие в отклонението от конвенционалното закрепване със скоби. Вместо скоби, модулите се поставят и задържат на място от непрекъсната носеща шина.
Повече информация тук:
Вашият партньор за развитие на бизнеса в областта на фотоволтаиката и строителството
От индустриални фотоволтаични системи на покрива до соларни паркове и по-големи соларни паркинги
☑️ Нашият бизнес език е английски или немски
☑️ НОВО: Кореспонденция на родния ви език!
Konrad Wolfenstein
Аз и моят екип с удоволствие ще бъдем на ваше разположение като ваш личен съветник.
Можете да се свържете с мен, като попълните формата за контакт тук просто ми се обадите на +49 7348 4088 965. Моят имейл адрес е [email protected]:или
Очаквам с нетърпение нашия съвместен проект.
