재생가능 자원에서 생산되는 전기는 화석연료 기반 에너지와 비교했을 때 경제적이고 청정한 에너지이지만 대규모 활용을 가능하게 하는 명확한 규제는 부족한 상황이다. 유럽의 그리드는 이미 송전과 관련한 문제에 직면하고 있다. 예를 들어 교류 기반시설의 경우 현재 송전능력의 한계에 근접하였다. 이와 같은 일은 그리드를 통한 대규모 송전에 왜 안정성 문제가 있는지를 잘 보여준다. 그리고 안정성 문제가 발생하게 되면 전체 시스템 비용 상승 및 정전이 발생할 수 있다.
2050년까지 유럽 전기의 대부분은 재생가능 자원에 의존하여야 한다. 이를 위해서는 안정적인 공급 확보 및 적절한 수준의 에너지 가격이 보장되어야 할 것이다. 이미 북해 및 발틱해의 해상풍력단지(Offshore Winds Farm)는 주변 국가에 전력을 공급하기 시작하였다. 그러나 상당히 먼 거리에 위치한 풍력단지에서 생산된 전기를 대량으로 이송하기 위해서는 해상에 전력 그리드 기반시설이 구축되어야 한다.
독일해상풍력에너지재단(German Offshore Wind Energy Foundation)의 Andreas Wagner는 "대륙 내부로 풍력에너지를 가져오는 일은 매우 어렵다. 특히 유럽의 북부 해안에서 멀리 떨어진 생산 지역은 더욱 그러하다"고 말했다. 그는 풍력단지를 각각 연결하거나 다른 나라의 풍력단지와 연결하고 필요한 시장에 전기를 공급하는 일에 큰 잠재력이 존재한다고 생각한다.
재생가능 전기의 비중이 점차 증가한다는 것은 송전선 설계, 사용, 제어에 있어 근본적인 변화를 의미한다. 이탈리아의 비영리단체인 RES4MED(Renewable Energy Solutions for the Mediterranean)의 Roberto Vigotti는 "이제 유럽은 지속가능하면서도 경제적이고 신뢰성 높은 전기를 고객에게 공급하기 위한 미래 그리드 개발이 정상적으로 진행 중"이라고 설명하였다.
유럽의 내부 에너지 시장을 구축하는 일은 재생가능 에너지원이 자연스럽게 유입될 수 있는 방안이자 CO2 배출 저감 효과를 누릴 수 있다. 그렇지만 아직까지 여러 도전이 남아있다. 유럽풍력에너지협회(European Wind Energy Association, EWEA)의 Daniel Fraile는 "상호연결과 관련한 기반시설 건설은 느리게 진행되고 있으며, 멤버 국가들 사이의 코디네이션 문제가 발생하고 있다"고 말했다. 그는 규제와 관련된 불확실성이 재생가능 전기 투자에 부정적인 영향을 주고 있다고 생각한다. 특히 해상풍력발전 분야에서는 더욱 그러하다고 보았다. Fraile는 "프로젝트의 비용 할당에 있어 불확실성이 있다. 누가 건설에 대한 비용을 담당할 것이며, 누가 가동 및 생산된 전기를 판매하는데 책임을 질 것인가?"라고 말했다. 당분간 국경을 넘어선 비용 할당의 이슈에 대해서는 불확실한 방법론으로 인해 해답이 나오지 않을 것으로 보인다. 예를 들어, 관련 국가들이 더 많은 혜택을 받기 위해 필요한 기반시설 구축에 누가 재정적으로 부담을 해야 하는가는 말하기 어렵다.
또한 전기를 비교적 장거리로 송부하기 위해 설계된 고전압직류(High Voltage Direct Current, HVDC) 기술 적용과 관련한 장벽도 존재한다. 이 기술은 원거리 풍력단지와 대륙을 연결하거나 유럽남부 또는 아프리카의 대규모 태양발전단지에서 생산되는 전기를 유럽 그리드까지 연결해 줄 것으로 예상된다. Roberto Vigotti는 “HDVC 기술 진척과 관련한 이슈는 케이블, 전력변환 효율 및 제어, 통신, 모니터링 시스템 등이다. 이 기술은 현재의 교류보다 단위 길이당 더 적은 비용이 필요하기 때문에 문제점들을 극복한다면 경제성 면에서 많은 혜택을 볼 수 있다"고 밝혔다.
재생가능 에너지에 대한 공통적인 비전과 안정적 투자 프레임워크가 부족하다는 이슈들도 해결되어야 할 것이다. 유럽집행위원회(European Commission)는 이러한 공통 관심사를 다루는 프로젝트를 수행하기 위해 예산 할당을 완료하였다. 그렇지만 일부 전문가들은 아직 충분하지 못하다고 말한다. Andreas Wagner는 “필요한 기술 개발과 관련하여 관련 사업에 인센티브를 부여하기 위해서는 회원국가들 간의 프레임워크가 필요하다”고 말했다.
Clean energies in need of a long term vision
Although cheaper and cleaner than fossil fuel-based energy, electricity derived from renewable sources lacks clear regulations that would enable it to be used at large scale.
The European grid already faces transmission challenges, as the alternative current (AC) infrastructure has almost reached its transport capacity. That's why large transport of electricity through the grid has stability problems, leading to the rise of overall system costs, outages and blackouts.
In addition, by 2050, the majority of Europe's electricity has to come from renewables. Therefore, the security of supply and energy affordability need to be ensured.
The offshore winds farms in the North and Baltic Seas have started to supply power for neighbouring countries. But to transport vast amounts of electricity produced in the European waters over longer distances, a power grid infrastructure at the sea should be built. "It is more challenging to bring wind energy to destinations inside the continent, especially from distant production locations from the Northern coast of Europe. In the future, we are going to develop a technology that can transport a much bigger amount of electricity, in case there are losses due to the long distances." says Andreas Wagner, managing director at the German Offshore Wind Energy Foundation, located in Berlin, Germany. He believes there is a huge potential of connecting wind farms to each other or to different countries and to transport the electricity to the markets that need it.
Growing the percentage of renewable electricity implies fundamental changes in the way transmission lines are designed, used and controlled. "I reckon now Europe is on track to develop a future grid able to deliver sustainable, cost-effective and reliable electricity to the customers," says Roberto Vigotti, secretary general at Renewable Energy Solutions for the Mediterranean (RES4MED), a nonprofit association in Rome, Italy.
Indeed, establishing the EU internal energy market will allow a smooth penetration of renewable energy sources and will lead to reduction of CO2 emissions, while ensuring an affordable market for electricity consumers
Still, challenges remain. "The progress on building the needed interconnectors is slow, in some cases due to a lack of coordination between member states," explains Daniel Fraile, senior analyst on Grid and Market Integration at The European Wind Energy Association. EWEA is a network of the wind industry located in Brussels, Belgium. In his opinion, the low regulatory certainty has negative effects on the investments in renewable power generation, in particular off-shore wind power. "There are uncertainties on the cost allocation of projects: who should pay for what needs to be built, who is responsible for the operation, to which market will the electricity be sold?" Fraile adds.
For the time being, the unclear methodology for cross-border cost allocation led to unanswered questions. For example, it is hard to define who is financially responsible for building an interconnector from which more countries will benefit. "Will Bulgaria pay for an interconnector between Germany and Austria? Who benefits more from the use of wind energy?" says Fraile, explaining why is difficult for the decision makers to come up with a standard methodology.
There are also technical barriers related to the appropriate application of high voltage direct current (HVDC) technology designed to transport the electricity over very long distances. This technology will also permit the connection between the remote wind farms and the continent or from the large solar farms in the south of Europe or North Africa to the European grid. These barriers are also analysed by the European project Best Paths. "The issues in progress in HVDC technology are related to the cables, the efficiency and the control of power conversion, communication and monitoring systems. Overcoming these barriers will create benefits in terms of economic savings, since this technology is less costly per unit of length than equivalent existing AC," explains Roberto Vigotti.
The lack of a common vision and a stable investment framework for renewables also need to be addressed. At the EU level, the European Commission set budget allocations for projects of common interest, which co-finance several cross border electricity connections. But the experts say it is not enough. "The regulatory framework between the Member States also needs to give incentives to the industry to develop the necessary technology." concludes Andreas Wagner.
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