Kinas gigantiska transmissionsnät kan vara nyckeln till att minska klimatutsläppen

Konceptuell illustration som visar en karta över världen och ett animerat överföringsnät Franziska Barczyk

I början av februari började kinesiska arbetare att montera ett skyhögt rött-vitt transmissionstorn i den östra kanten av landets Anhui-provins. Männen gick över metallrör när de spände samman gallrade sektioner upphängda högt ovanför Yangtzeflodens södra strand.

Arbetarna byggde upp en kritisk komponent i världens första 1,1 miljoner volts transmissionsledning, vid en tidpunkt då amerikanska företag är kämpar att bygga något över 500 000 volt. När det statligt ägda kraftverket, State Grid of China, slutför projektet nästa år, kommer linjen att sträcka sig från Xinjiang-regionen i nordväst till Anhui i öster, och koppla samman kraftverk djupt inne i landet till städer nära kusten .

En kran lyfter världens mest kraftfulla omvandlartransformator, utvecklad för State Grids 1,1 miljoner volts transmissionsledning, i Kinas Anhui-provins i mars 2018. AP | Imaginechina

Den här historien var en del av vårt januarinummer 2019

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Transmissionsledningen kommer att kunna leverera uteffekten från 12 stora kraftverk över nästan 2 000 miles (3 200 kilometer), vilket skickar 50 % mer el 600 miles längre än något som någonsin har byggts. (Högspänningsledningar kan bära el över längre avstånd med lägre överföringsförluster.) Som en utländsk utrustningsleverantör för projektet skryter , linjen skulle kunna skicka elektricitet från Peking till Bangkok - vilket, som det händer, bara antyder State Grids stigande globala ambitioner.

Företaget utvecklade och byggde till en början ultrahögspänningsledningar för att möta den svällande energiaptiten över den vidsträckta nationen, där höga berg och stora avstånd skiljer befolkningscentra från kol-, vattenkrafts-, vind- och solresurser. Men nu strävar State Grid efter ett mycket mer ambitiöst mål: att sy ihop angränsande nationers elsystem till transkontinentala supernät som kan byta energi över gränser och hav.

Dessa massiva nätverk kan hjälpa till att minska klimatutsläppen genom att göra det möjligt för fluktuerande förnybara källor som vind och sol att generera en mycket större del av den el som används av dessa länder. De längre linjerna med högre kapacitet gör det möjligt att balansera ut den dämpande solen i en tidszon med till exempel vind, vattenkraft eller geotermisk energi flera zoner bort.

Politik och byråkrati har hindrat utbyggnaden av sådana enorma, moderna elnät i stora delar av världen. I USA kan det ta mer än ett decennium att säkra de nödvändiga godkännandena för de torn, ledningar och underjordiska rör som skär över delar av federala, nationella, statliga, länsmässiga och privata landområden – vid det sällsynta tillfället då de får överhuvudtaget godkänt.

Ett sammankopplat överföringsnät för långa avstånd är en stor del av klimatpusslet, säger Steven Chu, USA:s tidigare energisekreterare, som fungerar som vice ordförande för den ideella organisationen som State Grid lanserade 2016 för att främja internationella nätanslutningar. Kina säger 'Vi vill vara ledare inom alla dessa framtida teknologier' istället för att titta i backspegeln som USA verkar göra för tillfället.

Men att underlätta en ökad användning av förnybara energikällor är uppenbarligen inte Kinas enda, eller ens primära, motivation. Transmissionsinfrastruktur är en strategisk del av Belt and Road Initiative, Kinas mångmiljontals ansträngning för att bygga utvecklingsprojekt och handelsrelationer mellan dussintals nationer. Att sträcka ut sina ultrahögspänningsledningar runt om i världen lovar att förlänga landets växande ekonomiska, tekniska och politiska makt.

23 000 miles av ledningar

State Grid är förmodligen det största företaget du aldrig hört talas om, med nästan 1 miljon anställda och 1,1 miljarder kunder. Förra året redovisade det 9,5 miljarder dollar i vinst på 350 miljarder dollar i intäkter, vilket gör det till det näst största företaget på Fortunes Global 500-lista .

State Grid är redan den största kraftdistributören i Brasilien, där man byggde sin första (och fortfarande enda) utländska ultrahögspänningslinje. Företaget har också tagit upp andelar i nationella transmissionsföretag i Australien, Grekland, Italien, Filippinerna och Portugal. Samtidigt driver man vidare på stora projekt i Egypten, Etiopien, Moçambique och Pakistan och fortsätter att lägga bud på aktier i andra europeiska företag.

En elektriker står framför en State Grid-filial i Kinas Hunan-provins 2011. AP | Han dongping

Många kinesiska företag är mycket ambitiösa när det gäller att sprida utomlands, säger Simon Nicholas, en medförfattare till en Rapportera spårar dessa investeringar av Institute for Energy Economics and Financial Analysis, en amerikansk tankesmedja. Men State Grid är på en annan nivå.

State Grid skapades i slutet av 2002, när regeringen bröt upp ett massivt monopol, State Power Corporation of China, i 11 mindre kraftproduktions- och distributionsföretag. Den regleringsuppdelningen var utformad för att introducera konkurrens och påskynda utvecklingen när nationen kämpade för att möta ökande energibehov och stoppa återkommande strömavbrott. Men State Grid var det överlägset största av två resulterande transmissionsföretag, och det fungerar som ett effektivt monopol över nästan 90 % av landet.

2004 handplockade kommunistpartiet Liu Zhenya, den tidigare chefen för Shandong-provinsens maktbyrå, för att ersätta den avgående verkställande direktören för State Grid. Liu, en kunnig operatör med talang för att navigera i partipolitik, började nästan omedelbart lobba hårt för ultrahögspänningsprojekt, enligt Senes of Power: The Politics of the State Grid Corporation of China av Xu Yi-Chong, professor vid Griffith University i Australien.

Linjer som kan skicka mer energi över längre avstånd kan sy ihop landets fragmenterade nät, och omedelbart leverera överskottsel från en provins till en annan i behov, hävdade Liu. Senare, när Kina kom under ett växande tryck för att städa upp föroreningar och utsläpp av växthusgaser, utvecklades State Grids logik: kraftledningarna blev ett sätt att ta emot den växande mängden förnybar energiproduktion.

Från början hävdade kritiker att State Grid drev ultrahögspänningsöverföring främst som ett sätt att konsolidera sin dominerande ställning, eller att den nya tekniken var ett dyrt och riskabelt sätt att stötta upp risig energiinfrastruktur.

Men Lius argument vann fram: tidiga projekt godkändes och byggdes, och partiledarna prioriterade snart ultrahögspänningsteknik i Kinas inflytelserika femårsplaner.

Företaget hade till en början ett nära samarbete med utländska företag som utvecklar transmissionsteknik, inklusive svenska ABB och tyska Siemens, och det fortsätter att köpa en del utrustning från dem. Men det tillgodogjorde sig snabbt expertis från sina partners och började utvecklas sin egen teknik , inklusive högspänningstransformatorer samt ledningar som kan fungera på mycket höga höjder och mycket låga temperaturer. State Grid har också utvecklat mjukvara som exakt kan kontrollera spänningen och frekvensen som kommer till destinationspunkter i hela nätverket, vilket gör att systemet kan reagera snabbt och automatiskt på skiftande nivåer av utbud och efterfrågan.

Företaget påslagen sin första miljonvolts växelströmsledning 2009 och världens första 800 000 volts likströmsledning 2010. State Grid, och i förlängningen Kina, är nu världens överlägset största byggare av dessa linjer. I slutet av 2017 hade 21 ultrahögspänningsledningar färdigställts i landet, med fyra till under uppbyggnad, sa Liu under en presentation vid Harvard University i april.

Tillsammans kommer de att sträcka sig nästan 23 000 miles och kunna leverera cirka 150 gigawatt elektricitet - ungefär effekten av 150 kärnreaktorer.

I slutet av förra året hade Kina hällt ut minst 400 miljarder yuan (57 miljarder dollar) till projekten, enligt Bloomberg New Energy Finance. Efter en nedgång i godkännanden av nya projekt under de senaste två åren har Kinas nationella energiförvaltning sa i september att man kommer att skriva under på 12 nya ultrahögspänningsprojekt i slutet av 2019.

Faktum är att kineserna är de enda som på allvar bygger det vid det här laget, säger Christopher Clack, VD för Vibrant Clean Energy och en före detta forskare vid US National Oceanic and Atmospheric Administration. I en studie publicerad i Nature 2016, fann Clack att användning av högspänningslikströmsledningar för att integrera det amerikanska nätet kan minska elutsläppen till 80 % under 1990 års nivåer inom 15 år (se Hur man får Wyoming-vinden till Kalifornien, och minska 80 % av USA:s koldioxidutsläpp).

Att bli global

I slutet av februari 2016 gick Liu till talarstolen vid en energikonferens i Houston och tillkännagav en djärv plan: att använda ultrahögspänningsteknik för att bygga ett energinätverk som skulle kretsa runt jorden.

Genom att sammankoppla överföringsinfrastruktur över hav och kontinenter, på ungefär samma sätt som vi har sammanflätat internet, skulle världen kunna utnyttja stora lager av vindkraft vid Nordpolen och solenergi längs ekvatorn, sa han. Detta skulle städa upp global elproduktion, minska energikostnaderna och till och med lätta på internationella spänningar.

Så småningom kommer vår värld att förvandlas till en fredlig och harmonisk global by, en ödesgemenskap för hela mänskligheten med tillräcklig energi, blå himmel och grönt land, sa han.

Liu Zhenya, dåvarande ordförande för Kinas statliga nätbolag, vid en presskonferens i Peking 2012. AP | Wang zhou

Naturligtvis kommer ett sådant globalt nät inte att hända. Det skulle kosta mer än 50 biljoner dollar och kräva oöverträffade – och orealistiska – nivåer av internationellt förtroende och samarbete. Dessutom är det få nationer som efterlyser den här typen av högspänningsledningar även inom sina gränser.

En handfull länder utbyter redan el genom standardöverföringsledningar, men ansträngningarna att dela förnybara resurser över stora regioner har till stor del gått ingenstans . Bland de anmärkningsvärda misslyckandena är Desertec Industrial Initiative, ett försök som stöddes av Siemens och Deutsche Bank för ett decennium sedan för att driva elnäten i Nordafrika, Mellanöstern och Europa med solenergi från Sahara.

Men State Grids globala nätplan är i grunden ett försäljningsargument för dess långdistansöverföringsledningar, vilket främjar dem som en grundläggande möjliggörande teknik för övergången till ren energi. Om allt företaget någonsin uppnår är de första stegen i visionen om global sammankoppling, och det utvecklar regionala nät som förbinder en handfull nationer, kan det fortfarande tjäna mycket pengar.

På en konferens i Peking månaden efter Lius tal undertecknade företaget ett avtal med Korea Electric Power, Japans Softbank och det ryska kraftbolaget Rosseti för att samarbeta kring utvecklingen av ett nordostasiatiskt supernät som förbinder dessa nationer och Mongoliet.

Softbanks chef Masayoshi Son hade föreslagit en version av supernätet oberoende av State Grid redan 2011, efter att kärnkraftskatastrofen i Fukushima underströk bräckligheten i Japans elsektor.

Kenichi Yuasa, en talesman för konglomeratet, sa att genomförbarhetsstudier som slutfördes 2016 och 2017 visade att nätanslutningar mellan Mongoliet, Kina, Korea och Japan, såväl som en rutt mellan Ryssland och Japan, är både tekniskt och ekonomiskt genomförbara. Vi, som kommersiell utvecklare, är redo att genomföra projekten och skulle vilja leverera påtagliga framsteg inför OS i Tokyo 2020, sa han i ett e-postmeddelande.

I ett svar på förfrågningar från MIT Technology Review, bestred State Grid argumentet att den bredare globala sammankopplingsplanen inte kommer att ske, eller att dess drivkrafter främst är ekonomiska och geopolitiska.

'Den stora framgången med UHV-teknologiapplikationen i Kina representerar en stor innovation inom kraftöverföringsteknologi', sa företaget i ett uttalande. 'State Grid skulle vilja dela denna typ av teknisk innovation med resten av världen och ta itu med en möjlig lösning på viktiga problem för mänskligheten, till exempel miljöföroreningar, klimatförändringar och bristande tillgång till elförsörjning.'

Städning eller städar upp ?

Faktum är att även om Kina har byggt mycket fler ultrahögspänningsledningar än något annat land i världen, är dess eget nät fortfarande något av en enda röra. Landet kämpar för att effektivt balansera sin kraftproduktion och efterfrågan, och att distribuera el var och när den behövs. Ett resultat är att det inte fullt ut utnyttjar sina befintliga förnybara kraftverk. En nyligen genomförd MIT papper noterade att Kinas andel av förnybar minskning – termen för när växter stryps ner på grund av otillräcklig efterfrågan – är de högsta i världen och blir allt högre.

En del av problemet är att det är lättare och mer lukrativt att använda förutsägbara elektroner från källor som kol eller kärnkraft, som ger en konstant ström av el, än den variabla produktionen från förnybara energikällor, säger Valerie Karplus, tidigare chef för Tsinghua-MIT China Energy och klimatprojekt. Obligatoriska kvoter för fossilbränsleanläggningar och provinspolitik förvränger också tilldelningsbesluten, tillägger hon.

Mindre än hälften av de ultrahögspänningsledningar som byggts eller planerats hittills i Kina är avsedda att överföra elektricitet från förnybara källor, enligt en sen 2017 Rapportera av Bloomberg New Energy Finance.

För att få ut det mesta av vind, sol och andra intermittenta källor kommer det att krävas att man omprövar hur man gör nätdrift mer flexibel och lyhörd, sa Karplus i ett e-postmeddelande.

Trots sina påstådda gröna ambitioner har State Grid själv motstått de bredare marknadsreformer som skulle vara nödvändiga för att minska Kinas beroende av fossila bränslen. Allt detta väcker frågor om företagets engagemang för att minska utsläppen av växthusgaser, och hur mycket långdistansledningarna verkligen kommer att hjälpa till att städa upp kraftproduktion på andra håll.

Talande nog är State Grids huvudsakliga målmarknader i fattiga länder där fossilbränsleanläggningar dominerar och kinesiska företag är upptagen byggnad hundratals nya kolverk. Så det finns ingen anledning att förvänta sig att alla ultrahögspänningsledningar som byggs där i första hand skulle bära energi från förnybara källor när som helst snart.

Jag har inte sett något som skulle få mig att tro att det här är en del av ett grönt utvecklingsinitiativ, säger Jonas Nahm, som studerar Kinas energipolitik vid Johns Hopkins School of Advanced International Studies. Jag tror att State Grid bara vill sälja dessa saker var som helst och dominera med sina egna standarder över de som utvecklats av Siemens och andra företag.

Han tror att State Grids bredare ambitioner är knutna till Bälte och väg Initiativ , genom vilka Kinas statliga banker plöjer biljoner in i infrastrukturprojekt över Asien och Afrika i ett försök att sälja kinesiska varor och stärka landets geopolitiska inflytande. Att bygga, äga eller driva en annan nations kritiska infrastruktur – vare sig det är hamnar eller transmissionsledningar – erbjuder en särskilt effektiv väg för att utöva mjuk och ibland inte så mjuk makt. Det här är verkligen en kamp om utvecklingsländerna, säger Nahm.

Dölj