Desertec

DESERTEC
Przyjęty
2003 20 stycznia 2009
Zamiar „Zapewnienie ochrony klimatu, bezpieczeństwa energetycznego i rozwoju poprzez wytwarzanie zrównoważonej energii z miejsc, w których występuje najwięcej odnawialnych źródeł energii”.
Kluczowi ludzie
Gerhard Knies, wynalazca koncepcji Desertec Timo Bracht, Michael Schröder, Hubert Schwingshandl, dyrektorzy Fundacji Desertec
Spółki zależne Fundacja DESERTEC
Afiliacje Zobacz konsorcjum
Strona internetowa Fundacja DESERTEC

DESERTEC to fundacja promująca produkcję energii odnawialnej na pustyniach. Projekt ma na celu stworzenie globalnego energii odnawialnej opartego na koncepcji wykorzystania zrównoważonych mocy z miejsc, w których występuje większa ilość odnawialnych źródeł energii i przesyłania jej poprzez przesył prądu stałego wysokiego napięcia do ośrodków konsumpcyjnych. Fundacja pracuje również nad koncepcjami z udziałem zielonego wodoru . Przewiduje się wiele rodzajów odnawialnych źródeł energii, ale kluczem do stworzenia planu jest naturalny klimat pustyń.

DII ewoluowało w kilku krokach. Pierwszym pomysłem było skupienie się na przesyłie energii odnawialnej z MENA do Europy. Kolejny pomysł dotyczył zaspokojenia popytu krajowego. Projekt nie powiódł się dwukrotnie ze względu na problem z transportem i nieefektywnością kosztową. Inicjatywa została wznowiona w 2020 r., koncentrując się na zielonym wodorze, zaspokajając zarówno popyt krajowy, jak i eksport na rynki zagraniczne.

Organizacje, kamienie milowe i działania

DESERTEC został opracowany przez Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC), dobrowolną organizację założoną w 2003 roku przez Klub Rzymski i Narodowe Centrum Badań nad Energią Jordanii, złożoną z naukowców i ekspertów z całej Europy, Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej (UE-MENA). To z tej sieci wyłoniła się później Fundacja DESERTEC jako organizacja non-profit, której zadaniem jest promowanie rozwiązania DESERTEC na całym świecie. Członkami założycielami fundacji są Niemieckie Stowarzyszenie Klubu Rzymskiego , członkowie sieci naukowców TREC oraz zaangażowani prywatni zwolennicy i wieloletni propagatorzy idei DESERTEC. W 2009 roku Fundacja DESERTEC wraz z partnerami z sektora przemysłowego i finansowego założyła w Monachium inicjatywę przemysłową „Dii GmbH”. Jego zadaniem jest przyspieszenie wdrożenia koncepcji DESERTEC w regionie docelowym EU-MENA.

Badania naukowe przeprowadzone przez Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) w latach 2004-2007 wykazały, że pustynne słońce może zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na energię w regionie MENA , jednocześnie pomagając zasilić Europę, zmniejszyć emisję dwutlenku węgla w regionie UE-MENA i zasilać zakłady odsalania dostarczanie słodkiej wody do regionu MENA. W czerwcu 2012 r. firma Dii GmbH opublikowała dalsze badanie zatytułowane Desert Power 2050. Okazało się, że region MENA byłby w stanie zaspokoić swoje zapotrzebowanie na energię energią odnawialną, jednocześnie eksportując nadwyżkę mocy, aby stworzyć branżę eksportową o rocznym wolumenie przekraczającym 60 miliardów euro. Tymczasem importując energię pochodzącą z pustyń, Europa mogłaby zaoszczędzić około 30 euro/MWh.

Uwzględniając wykorzystanie gruntów i wody, DESERTEC zamierza zaoferować zintegrowane i kompleksowe rozwiązanie problemu niedoborów żywności i wody. [ dlaczego? ]

TREC


Czerwone kwadraty oznaczają obszar, który wystarczyłby elektrowniom słonecznym do wyprodukowania ilości energii elektrycznej zużywanej (od 2005 r.) przez świat, Unię Europejską (UE-25) i Niemcy (De). Aby zastąpić całe zużycie energii (nie tylko elektryczności), wystarczyłyby obszary około 5 razy większe. Dane dostarczone przez Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR), 2005.

Koncepcja DESERTEC została zapoczątkowana przez dr Gerharda Kniesa, niemieckiego fizyka cząstek elementarnych i założyciela sieci badawczej Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC). W 1986 roku, po awarii jądrowej w Czarnobylu, poszukiwał potencjalnego alternatywnego źródła czystej energii i doszedł do następującego niezwykłego wniosku: w ciągu zaledwie sześciu godzin światowe pustynie otrzymują ze słońca więcej energii, niż ludzkość zużywa w ciągu rok. Koncepcja DESERTEC została rozwinięta przez TREC – międzynarodową sieć naukowców, ekspertów i polityków zajmujących się energią odnawialną – założoną w 2003 roku przez Klub Rzymski i Narodowe Centrum Badań nad Energią Jordanii. Jednym z najbardziej znanych członków był książę Hassan bin Talal z Jordanii . W 2009 roku TREC dołączył do fundacji non-profit DESERTEC.

Fundacja DESERTEC

Fundacja DESERTEC została założona 20 stycznia 2009 r. w celu promowania wdrażania koncepcji DESERTEC w zakresie czystej energii z pustyń na całym świecie. Jest organizacją non-profit z siedzibą w Hamburgu . Członkami założycielami byli Niemieckie Stowarzyszenie Klubu Rzymskiego, członkowie sieci naukowców TREC oraz zaangażowani prywatni zwolennicy i wieloletni propagatorzy idei DESERTEC.


Misją fundacji jest przyspieszenie realizacji Konceptu DESERTEC poprzez:

  • Wspieranie transferu wiedzy i współpracy naukowej
  • Wspieranie wymiany i współpracy z sektorem prywatnym
  • Promowanie ustanowienia niezbędnych warunków ramowych:
    • Współpraca z JREF w Azji : W marcu 2012 r., rok po katastrofie nuklearnej w Fukushimie, Fundacja DESERTEC i Japońska Fundacja Energii Odnawialnej (JREF) podpisały protokół ustaleń. Celem jest przyspieszenie wdrażania energii odnawialnej w Azji w celu zapewnienia bezpiecznych i zrównoważonych alternatyw dla energii kopalnej i jądrowej poprzez wdrożenie koncepcji DESERTEC w Wielkiej Azji Wschodniej (Asia Super Grid Initiative).
  • Ocena i inicjowanie projektów, które mogą służyć jako modele
  • Informowanie o DESERTEC

Dii GmbH

Aby przyspieszyć wdrażanie idei DESERTEC w regionie EU-MENA, fundacja non-profit DESERTEC Foundation wraz z grupą 12 europejskich firm kierowanych przez Munich Re założyła 30 października 2009 r. inicjatywę przemysłową o nazwie Dii GmbH w Monachium. Inne firmy to Deutsche Bank, E.ON, RWE, Abengoa. Podobnie jak Fundacja DESERTEC, Dii GmbH nie zamierzała samodzielnie budować elektrowni. Zamiast tego skupiono się na czterech głównych celach w EU-MENA:

  1. Opracowanie perspektyw długoterminowych do 2050 roku wraz z wytycznymi dotyczącymi inwestycji i finansowania
  2. Przeprowadzenie szczegółowych badań pogłębionych
  3. Opracowanie ram dla wykonalnych inwestycji w energię odnawialną i połączone sieci w UE-MENA
  4. Powstanie projektów referencyjnych w celu udowodnienia wykonalności

Dii GmbH było stworzenie pozytywnego klimatu inwestycyjnego dla energii odnawialnej i połączonych sieci energetycznych w Afryce Północnej i na Bliskim Wschodzie poprzez wspieranie niezbędnych ram technologicznych, ekonomicznych, politycznych i rynkowych. Obejmowało to opracowanie długoterminowej perspektywy wdrażania o nazwie Desert Power 2050 wraz z wytycznymi dotyczącymi inwestycji i finansowania. Dii GmbH zainicjowała wybrane projekty referencyjne w celu wykazania ogólnej wykonalności i obniżenia całkowitych kosztów systemu.

W dniu 24 listopada 2011 r. podpisano protokół ustaleń między konsorcjum Medgrid a Dii w celu zbadania, zaprojektowania i promowania połączonej sieci elektrycznej łączącej projekty DESERTEC i Medgrid . Medgrid wraz z DESERTEC posłużyłyby jako kręgosłup europejskiej supersieci , a korzyści z inwestowania w technologię HVDC są oceniane, aby osiągnąć ostateczny cel – superinteligentną sieć . Działalność Dii i Medgrid była objęta Śródziemnomorskim Planem Słonecznym (MSP), inicjatywą polityczną w ramach Unii dla Śródziemnomorza (UfM).

Konsorcjum

Firma została utworzona przez fundację DESERTEC i konsorcjum światowych firm.

W marcu 2014 r. Dii składała się z 20 akcjonariuszy (wymienionych poniżej) i 17 partnerów stowarzyszonych.

Dyrektorem zarządzającym Dii GmbH był Paul van Son, starszy międzynarodowy menedżer ds. energii.

Pod koniec 2014 roku większość akcjonariuszy opuściła Dii , co zostało opisane zarówno jako „porażka”, jak i reorientacja celów projektu.

Germany China Saudi Arabia RWE , State Grid Corporation of China , ACWA Power i szereg firm partnerskich pozostały na pokładzie, aby kierować nową misją Dii: „Ułatwić szybkie wdrażanie projektów energii odnawialnej na skalę przemysłową na obszarach pustynnych oraz zintegrować je z połączone systemy zasilania”

Szczegóły koncepcji

Opis

DESERTEC to globalne rozwiązanie w zakresie energii odnawialnej oparte na wykorzystaniu zrównoważonej energii z miejsc, w których występuje najwięcej odnawialnych źródeł energii. Miejsca te mogą być wykorzystywane dzięki niskostratnej transmisji prądu stałego o wysokim napięciu. W koncepcji DESERTEC wykorzystane zostaną wszystkie rodzaje odnawialnych źródeł energii, ale bogate w słońce pustynie świata odgrywają szczególną rolę.

Badania DLR istniejących i hipotetycznych linii przesyłowych HVDC

Oryginalnym i pierwszym regionem do oceny i zastosowania tej koncepcji jest region EU- MENA (Unia Europejska, Bliski Wschód i Afryka Północna). Organizacje DESERTEC promują wytwarzanie energii elektrycznej w Afryce Północnej, na Bliskim Wschodzie iw Europie przy użyciu źródeł odnawialnych, takich jak elektrownie słoneczne , parki wiatrowe , oraz rozwijają eurośródziemnomorską sieć elektryczną , składającą się głównie z prądu stałego wysokiego napięcia (HVDC) kable transmisyjne. Pomimo swojej nazwy, propozycja DESERTEC zakładałaby zlokalizowanie większości elektrowni poza Saharą, ale raczej w jej okolicach, na bardziej dostępnych północnych i południowych stepach i lasach , a także na stosunkowo wilgotnej pustyni przybrzeżnej Atlantyku . Zgodnie z propozycją DESERTEC skoncentrowane systemy energii słonecznej, systemy fotowoltaiczne i parki wiatrowe zostałyby rozłożone na rozległych obszarach pustynnych w Afryce Północnej, takich jak Sahara i wszystkie jej podobszary. Wygenerowana energia elektryczna byłaby przesyłana do krajów Europy i Afryki za pomocą supersieci kabli wysokiego napięcia prądu stałego . Zaspokoiłaby znaczną część zapotrzebowania na energię elektryczną krajów MENA, a ponadto zaspokoiłaby 15% zapotrzebowania Europy kontynentalnej na energię elektryczną. Eksportowana energia pustynna uzupełniłaby przejście Europy na odnawialne źródła energii, które opierałoby się przede wszystkim na wykorzystaniu krajowych źródeł energii, co zwiększyłoby jej niezależność energetyczną. Według scenariusza Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) do 2050 r. inwestycje w elektrownie słoneczne i linie przesyłowe wyniosłyby łącznie 400 miliardów euro. Dokładna propozycja realizacji tego scenariusza, w tym wymagania techniczne i finansowe, zostanie opracowana do 2012/2013 r. (patrz Desert Power 2050 ).

W marcu 2012 r. Fundacja DESERTEC rozpoczęła pracę w kolejnym regionie docelowym. Rok po katastrofie nuklearnej w Fukushimie Fundacja DESERTEC i Japońska Fundacja Energii Odnawialnej (JREF) podpisały protokół ustaleń. Będą wymieniać się wiedzą i know-how oraz koordynować wspólne prace w celu opracowania odpowiednich warunków ramowych dla wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych oraz ustanowienia współpracy transnarodowej w Wielkiej Azji Wschodniej. Celem jest przyspieszenie wdrażania energii odnawialnej w Azji w celu zapewnienia bezpiecznych i zrównoważonych alternatyw dla energii z paliw kopalnych i energii jądrowej. W ramach swojej misji JREF promuje Asia Super Grid Initiative, aby ułatwić system elektroenergetyczny oparty w pełni na energii odnawialnej. Fundacja DESERTEC postrzega taką sieć jako ważny krok w kierunku wdrożenia DESERTEC w Azji Wschodniej i przeprowadziła już studium wykonalności dotyczące potencjalnych korytarzy sieciowych, aby jak najlepiej wykorzystać pustynne słońce regionu.

Badania dotyczące DESERTEC

badania DLR

Koncepcja DESERTEC została opracowana przez międzynarodową sieć polityków, naukowców i ekonomistów o nazwie TREC. Instytuty badawcze ds. źródeł odnawialnych rządów Maroka (CDER), Algierii (NEAL), Libii (CSES), Egiptu (NREA), Jordanii (NERC) i Jemenu (Uniwersytety w Sanie i Aden) oraz Niemieckiego Aerospace Center (DLR) wniosło znaczący wkład w rozwój koncepcji DESERTEC. Podstawowe badania dotyczące DESERTEC prowadził naukowiec z DLR, dr Franz Trieb, pracujący w Instytucie Termodynamiki Technicznej w DLR. Trzy badania zostały sfinansowane przez niemieckie Federalne Ministerstwo Środowiska, Ochrony Przyrody i Bezpieczeństwa Jądrowego (BMU). W badaniach przeprowadzonych w latach 2004-2007 oceniono następujące elementy, jak pokazano w poniższej tabeli;

Badanie Opis Czas trwania Ocena Wyniki
MED-CSP badanie skoncentrowanej energii słonecznej (CSP) dla basenu Morza Śródziemnego 2004–2005 ocenić potencjał energii odnawialnej na Bliskim Wschodzie iw Afryce Północnej (MENA) oraz dostępność zasobów i zapotrzebowanie na energię w regionie
TRANS-CSP badanie dotyczące połączeń i infrastruktury transśródziemnomorskiej 2004–2006 ocenić potencjał zintegrowanej sieci elektroenergetycznej łączącej trzy regiony – Europę, Bliski Wschód i Afrykę Północną; oraz ocena importu energii słonecznej do Europy
AQUA-CSP badanie CSP dla odsalania wody morskiej 2004–2007 ocenić przewidywane zapotrzebowanie na wodę i energię do 2050 r. w Europie, na Bliskim Wschodzie iw Afryce Północnej; oraz możliwość generowania świeżej wody wraz z wytwarzaniem energii elektrycznej przez CSP

Badania wykazały, że ekstremalnie wysokie promieniowanie słoneczne na pustyniach Afryki Północnej i Bliskiego Wschodu przewyższa 10–15% strat transmisji między regionami pustynnymi a Europą. Oznacza to, że elektrownie słoneczne w regionach pustynnych są bardziej ekonomiczne niż tego samego rodzaju elektrownie w południowej Europie. Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki obliczyło, że gdyby w najbliższych latach miało powstać masowo elektrownie słoneczne, koszt energii elektrycznej spadłby z 0,09 do 0,22 euro/kWh do około 0,04-0,05 euro/kWh.

Roczna mapa godzin nasłonecznienia świata
 < 1200 godz
 1200-1600 godz
 1600-2000 godz
 2000-2400 godz
 2400-3000 godz
 3000-3600 godz
 3600-4000 godz
 > 4000 godz

Pustynia Sahara została wybrana jako idealne miejsce na farmy fotowoltaiczne , ponieważ prawie cały czas jest narażona na jasne światło słoneczne, w najlepszym przypadku przez mniej więcej od 80% do 97% godzin dziennych. To najbardziej nasłoneczniony przez cały rok obszar na planecie. Na największej na świecie gorącej pustyni znajduje się niezwykle rozległy obszar, obejmujący prawie całą pustynię, na który przypada ponad 3600 godzin nasłonecznienia w ciągu roku. Istnieje również bardzo duży obszar przekraczający 4000 godzin nasłonecznienia rocznie. Najwyższe promieniowanie słoneczne odbierane na planecie jest na Saharze, pod Zwrotnikiem Raka . Wynika to z ogólnego, silnego braku zachmurzenia przez cały rok oraz położenia geograficznego pod tropikami.

Średnie roczne nasłonecznienie , które reprezentuje całkowitą ilość energii promieniowania słonecznego otrzymanej na danym obszarze iw danym okresie, wynosi około 2500 kWh/(m2rok ) w regionie i liczba ta może wzrosnąć do prawie 3000 kWh/( m 2 rok) w najlepszych przypadkach. Cechy pogodowe Sahary, zwłaszcza nasłonecznienie, mają wyraźny charakter. Roczna produkcja energii elektrycznej osiąga maksymalnie 1 300 000 TWh na tym zalanym słońcem obszarze, jeśli cała pustynia jest pokryta panelami słonecznymi. Pustynia jest również niezwykle rozległa, obejmuje około 9 000 000 km 2 (3 474 920 mil kwadratowych), jest prawie tak duża jak Chiny czy Stany Zjednoczone i jest słabo zaludniona, co umożliwia zakładanie dużych farm fotowoltaicznych bez negatywnego wpływu na mieszkańców region też. Wreszcie, piaszczyste pustynie mogą dostarczać krzemu , surowca niezbędnego do produkcji paneli słonecznych .

Wielka afrykańska pustynia jest stosunkowo bezchmurna przez cały rok, ale ważne jest, aby pamiętać, że surowy, pustynny klimat ma również pewne negatywne cechy, takie jak ekstremalne upały, a czasem wiatry pełne kurzu lub piasku, które często wieją nad pustynią i mogą nawet powodować silne burze piaskowe lub piaskowe . Oba zjawiska zmniejszają produktywność energii słonecznej i wydajność paneli słonecznych.

Pustynna moc 2050

Dii ogłosiło, że pod koniec 2012 r. wprowadzi plan wdrożenia, który będzie zawierał konkretne zalecenia, jak umożliwić inwestycje w odnawialne źródła energii i połączone sieci energetyczne. Dii twierdzi, że współpracuje ze wszystkimi kluczowymi interesariuszami z międzynarodowych środowisk naukowych i biznesowych, a także z decydentami politycznymi i społeczeństwem obywatelskim, aby umożliwić dwóm lub trzem konkretnym projektom referencyjnym wykazanie wykonalności długoterminowej wizji. Dii opracował ramy strategiczne dla w pełni zintegrowanego i zdekarbonizowanego systemu energetycznego opartego na energiach odnawialnych dla całego regionu Afryki Północnej, Bliskiego Wschodu i Europy (EUMENA) w 2050 r. Dlatego Dii zbadał z punktu widzenia technologii i geografii, jaki jest optymalny mieszanka energii odnawialnej, aby zapewnić regionowi EUMENA ​​zrównoważoną energię. W lipcu 2012 Dii przedstawił pierwszą część swojego opracowania „Desert Power 2050 – Perspectives on a Sustainable Power System for EUMENA.

Kluczowe wnioski

Desert Power 2050 pokazuje, że obfitość słońca i wiatru w regionie EUMENA ​​umożliwi stworzenie wspólnej sieci energetycznej, która będzie obejmowała ponad 90 procent energii odnawialnej. Według badania taka wspólna sieć energetyczna obejmująca Afrykę Północną, Bliski Wschód i Europę (EUMENA) oferuje wyraźne korzyści wszystkim zaangażowanym. Narody Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej (MENA) mogłyby zaspokoić swoje rosnące zapotrzebowanie na energię za pomocą energii odnawialnej, jednocześnie rozwijając przemysł eksportowy z ich nadmiaru energii, który mógłby osiągnąć roczny wolumen o wartości ponad 60 miliardów euro, zgodnie z wynikami badania . Importując do 20 procent swojej energii z pustyń, Europa mogłaby zaoszczędzić do 30 euro na każdej megawatogodzinie energii pustynnej.

Północ i południe staną się potęgami tej wspólnej sieci, wspieranej przez energię wiatrową i wodną w Skandynawii, a także energię wiatrową i słoneczną w regionie MENA. Podaż i popyt uzupełniałyby się – zarówno regionalnie, jak i sezonowo – zgodnie z ustaleniami Desert Power 2050 . Dzięki stałym dostawom energii wiatrowej i słonecznej przez cały rok region MENA może zaspokoić potrzeby energetyczne Europy bez konieczności budowania kosztownych nadwyżki mocy. Kolejną zaletą sieci elektroenergetycznej jest zwiększone bezpieczeństwo dostaw dla wszystkich zainteresowanych krajów. Sieć oparta na odnawialnych źródłach energii doprowadziłaby do wzajemnego zaufania między zaangażowanymi krajami, uzupełniona niedrogim importem z południa i północy.

Metodologia

Desert Power 2050 przedstawia pełną perspektywę regionu EUMENA, która obejmuje m.in. rosnące zużycie energii w krajach MENA. Zapotrzebowanie na moc w krajach MENA prawdopodobnie wzrośnie ponad czterokrotnie do 2050 r., osiągając łącznie ponad 3000 terawatogodzin. Inaczej niż w Europie, do połowy stulecia liczba ludności znacznie wzrośnie, zwiększając tym samym zapotrzebowanie na nowe miejsca pracy. Analizowanie projektu systemu elektroenergetycznego zbudowanego tak, aby obejmował ponad 90% odnawialnych źródeł energii za 40 lat w przyszłości, jest z konieczności obarczone dużą niepewnością przy szeregu założeń. Aby odnieść się do tych niepewności, Dii przeanalizował tak zwane wrażliwości lub perspektywy, aby pokazać, jak wyniki reagują na zmienione parametry. Dii przeanalizował łącznie 18 perspektyw dotyczących zasilania EUMENA ​​w 2050 roku. Obejmują one szeroki zakres głównych czynników wpływających na atrakcyjność integracji systemu elektroenergetycznego. Główne przesłanie badania: integracja sieci w całym basenie Morza Śródziemnego jest cenna we wszystkich przewidywalnych okolicznościach.

Druga faza

Energia pustynna może być bodźcem do wzrostu i wnieść istotny wkład w radzenie sobie z wyzwaniami społecznymi i gospodarczymi w Afryce Północnej i na Bliskim Wschodzie. Dii ogłosił, że druga faza Desert Power 2050, Pierwsze kroki , będzie bardziej szczegółowo badać ten temat w ciągu najbliższych kilku miesięcy, z dyskusjami z udziałem interesariuszy politycznych, naukowych i przemysłowych. Celem jest sformułowanie rekomendacji działań regulacyjnych wymaganych w nadchodzących latach.

Korzyści

Zobacz też: Budżet energetyczny Ziemi

W ciągu sześciu godzin na światowych pustyniach spada więcej energii, niż świat zużywa w ciągu roku, a Sahara jest praktycznie niezamieszkana i leży blisko Europy. Zwolennicy twierdzą, że projekt utrzyma Europę „na czele walki ze zmianami klimatycznymi i pomoże gospodarkom Afryki Północnej i Europy rozwijać się w ramach emisji gazów cieplarnianych ”. Przedstawiciele DESERTEC twierdzą, że pewnego dnia projekt może dostarczyć 15 procent energii elektrycznej w Europie i znaczną część zapotrzebowania na energię elektryczną w regionie MENA. Według Fundacji DESERTEC projekt ma duży potencjał tworzenia miejsc pracy i może poprawić stabilność w regionie. Według raportu Instytutu Klimatu, Środowiska i Energii w Wuppertalu oraz Klubu Rzymskiego projekt może stworzyć 240 000 miejsc pracy w Niemczech i wygenerować energię elektryczną o wartości 2 bilionów euro do 2050 r.

Technologia

Szkic możliwej infrastruktury dla zrównoważonych dostaw energii elektrycznej do Europy, Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej (EU-MENA) (Źródło: DESERTEC Foundation, www.desertec.org)

Skoncentrowana energia słoneczna

Danie Stirlinga

skoncentrowanej energii słonecznej (zwane również koncentracją energii słonecznej i CSP) wykorzystują lustra lub soczewki do skupienia dużego obszaru światła słonecznego lub słonecznej energii cieplnej na małym obszarze. Energia elektryczna jest wytwarzana, gdy skoncentrowane światło jest przekształcane w ciepło, które napędza silnik cieplny (zwykle turbinę parową) podłączony do generatora energii elektrycznej. Stopioną sól można wykorzystać jako metodę magazynowania energii cieplnej w celu zatrzymania energii cieplnej zebranej przez wieżę słoneczną lub rynnę słoneczną, aby można ją było wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej przy złej pogodzie lub w nocy. Ponieważ pola słoneczne przekazują swoją energię cieplną do konwencjonalnej jednostki wytwórczej z turbiną parową, można je bez problemu łączyć z elektrowniami hybrydowymi zasilanymi paliwami kopalnymi. Taka hybrydyzacja zapewnia dostawy energii również przy niesprzyjającej pogodzie iw nocy bez konieczności przyspieszania kosztownych instalacji kompensacyjnych. Wyzwaniem technicznym jest chłodzenie, które jest niezbędne w każdym systemie ciepłowniczym. Dii jest zatem uzależniona od odpowiedniego zaopatrzenia w wodę, infrastruktury przybrzeżnej lub ulepszonej technologii chłodzenia.

Fotowoltaika

Dii uważa również fotowoltaikę (PV) za technologię odpowiednią dla pustynnych elektrowni. Fotowoltaika to metoda wytwarzania energii elektrycznej poprzez przetwarzanie promieniowania słonecznego na prąd stały za pomocą półprzewodników. Wytwarzanie energii fotowoltaicznej wykorzystuje panele słoneczne składające się z wielu ogniw słonecznych zawierających materiał fotowoltaiczny. Materiały stosowane obecnie w fotowoltaice obejmują krzem monokrystaliczny, krzem polikrystaliczny, krzem amorficzny, tellurek kadmu i selenek/siarczek miedzi, indu, galu. Napędzany postępem technologicznym oraz wzrostem skali i wyrafinowania produkcji, koszt fotowoltaiki stale spadał od czasu wyprodukowania pierwszych ogniw słonecznych.

W 2010 roku firma First Solar , producent cienkowarstwowych paneli słonecznych, dołączyła do Dii jako partner stowarzyszony. Firma z siedzibą w USA ma już doświadczenie z ogromnymi instalacjami fotowoltaicznymi i zbudowała farmy słoneczne Desert Sunlight o mocy 550 megawatów i farmy słoneczne Topaz w Kalifornii , które są dwiema największymi instalacjami fotowoltaicznymi na świecie .

Energia wiatrowa

Ponieważ również części pustynnych regionów Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej (MENA) mają duży potencjał wiatrowy, Dii bada, w których regionach geograficznych instalacja farm wiatrowych jest odpowiednia. Turbiny wiatrowe wytwarzają energię elektryczną, obracając łopaty, które obracają wał, który łączy się z generatorem wytwarzającym energię elektryczną. Pustynia Sahara jest jednym z najbardziej wietrznych obszarów na planecie, zwłaszcza na zachodnim wybrzeżu, gdzie rozciąga się pustynia przybrzeżna Atlantyku wzdłuż Sahary Zachodniej i Mauretanii. Średnia roczna prędkość wiatru przy ziemi znacznie przekracza 5 m/s na większości pustyni, a nawet zbliża się do 8 m/s lub 9 m/s wzdłuż zachodniego wybrzeża oceanu. Należy zauważyć, że prędkość wiatru rośnie wraz z wysokością. Regularność i stałość wiatrów w suchych regionach to również główne atuty energii wiatrowej. Wiatry wieją prawie bez przerwy nad pustynią i na ogół nie ma bezwietrznych dni w ciągu całego roku. Dlatego pustynia Afryki Północnej jest również idealnym miejscem do instalowania wielkoskalowych parków wiatrowych i turbin wiatrowych o bardzo dobrej wydajności.

Prąd stały wysokiego napięcia (HVDC)

 Istniejące linki
 W budowie
 proponowane
Zobacz też: Lista projektów HVDC § Europe i European Supergrid

Aby eksportować energię odnawialną wytwarzaną w pustynnym regionie MENA, potrzebny jest system przesyłu energii elektrycznej wysokiego napięcia prądu stałego (HVDC). Technologia High Voltage DC (HVDC) to sprawdzona i ekonomiczna metoda przesyłania energii na bardzo duże odległości, a także zaufana metoda łączenia sieci asynchronicznych lub sieci o różnych częstotliwościach. Dzięki HVDC energia może być również transportowana w obu kierunkach. W przypadku przesyłu na duże odległości HVDC powoduje mniejsze straty elektryczne niż prądu przemiennego (AC). Ze względu na wyższe nasłonecznienie w MENA produkcja energii, nawet z uwzględnieniem strat przesyłowych, jest nadal korzystna w stosunku do produkcji w Europie Południowej.

Również projekty na bardzo duże odległości zostały już zrealizowane przy współpracy technologicznej ABB i Siemensa – obu udziałowców Dii; mianowicie system przesyłowy 800 kV HVDC Xiangjiaba - Szanghaj , który został zamówiony przez State Grid Corporation of China (SGCC) w czerwcu 2010 r. Łącze HVDC jest najpotężniejszą i najdłuższą transmisją tego rodzaju, jaka została wdrożona na całym świecie; iw momencie oddania do eksploatacji przesyłał 6400 MW mocy na odległość prawie 2000 kilometrów. To dłużej, niż byłoby potrzebne do połączenia MENA i Europy. Siemens Energy wyposażył nadawczą stację przekształtnikową Fulong dla tego połączenia w dziesięć transformatorów przekształtnikowych prądu stałego, w tym pięć o napięciu znamionowym 800 kV.

Drugi projekt HVDC, który również jest realizowany dla SGCC we współpracy z ABB, to nowe łącze HVDC o mocy 3000 MW na odcinku 920 kilometrów z Hulunbeir w Mongolii Wewnętrznej do Shenyang w prowincji Liaoning w północno-wschodnich Chinach w 2010 roku. Kolejnym projektem, który ma zostać oddany do użytku w 2014 r. – jest budowa północno-wschodniego łącza UHVDC ±800 kV z północno-wschodniego i wschodniego regionu Indii do miasta Agra na odcinku 1728 kilometrów.

Innym projektem tego typu jest system Rio Madeira HVDC, łącze HVDC o długości 2375 kilometrów (1476 mil).

Projektowanie

Układy koryt parabolicznych

Sahara obejmuje ogromne obszary Algierii, Czadu, Egiptu, Libii, Mali, Mauretanii, Maroka, Nigru, Sahary Zachodniej, Sudanu i Tunezji. Jest to jedna z trzech odrębnych prowincji fizjograficznych afrykańskiej masywnej dywizji fizjograficznej.

Pierwsze projekty energii słonecznej i wiatrowej w Afryce Północnej już się rozpoczęły. Algieria zainicjowała w 2011 r. unikalny projekt dotyczący hybrydowego wytwarzania energii, który łączy w sobie układ skupiającej energii słonecznej o mocy 25 MW w połączeniu z turbiną gazową o mocy 130 MW ze zintegrowaną elektrownią słoneczną Hassi R'Mel .

Inne kraje, takie jak Maroko, stworzyły ambitne plany dotyczące wdrażania energii odnawialnej. Na przykład elektrownia słoneczna Ouarzazate w Maroku o mocy 500 MW będzie jedną z największych skoncentrowanych elektrowni słonecznych na świecie.

W 2011 roku Fundacja DESERTEC zaczęła oceniać projekty, które mogłyby służyć jako modele wdrażania DESERTEC zgodnie z jej kryteriami zrównoważonego rozwoju. Pierwszą z nich jest elektrownia słoneczna TuNur w Tunezji, która ma mieć moc 2 GW. Tworząc do 20 000 bezpośrednich i pośrednich miejsc pracy, jej zakłady są wyposażone w systemy suchego chłodzenia, które zmniejszają zużycie wody nawet o 90%. Rozpoczęcie budowy planowane jest na 2014 r., a eksport energii do Włoch do 2016 r. Film na YouTube objaśnia ten projekt.

Rozmowy z rządem Maroka zakończyły się sukcesem, a Dii potwierdzili, że ich pierwszy projekt referencyjny będzie realizowany w Maroku . Jako partner w początkowym partnerstwie między Europą a MENA Maroko jest szczególnie dobrze przystosowane, ponieważ istnieje już połączenie sieciowe z Maroka przez Gibraltar do Hiszpanii. Również rząd marokański uchwalił program wspierania energii odnawialnej. W czerwcu 2011 r. Dii podpisał protokół ustaleń z Marokańską Agencją Energii Słonecznej (MASEN). MASEN będzie działać jako deweloper projektu i będzie odpowiedzialny za wszystkie ważne etapy projektu w Maroku. Dii będzie promować projekt i jego finansowanie w Unii Europejskiej w Brukseli, a także w rządach krajowych. Ten projekt referencyjny, o łącznej mocy 500 MW, będzie połączeniem skoncentrowanych elektrowni słonecznych (400 MW) i fotowoltaiki (100 MW). Pierwsza dostępna energia ze wspólnego projektu Dii/MASEN mogłaby zostać wprowadzona do sieci marokańskiej i hiszpańskiej w latach 2014-2016, w zależności od wybranej technologii i warunków rynkowych. Opierając się na aktualnych szacunkach, całkowite koszty wynoszą 2 miliardy euro.

W kwietniu 2010 Dii podkreślił, że elektrownia nie powstanie w regionie Sahary Zachodniej administrowanym przez Maroko. Oficjalny rzecznik Dii potwierdził: „Nasze projekty referencyjne nie będą zlokalizowane w regionie. DII, szukając lokalizacji dla projektów, weźmie również pod uwagę kwestie polityczne, ekologiczne lub kulturowe. Ta procedura jest zgodna z finansowaniem polityki międzynarodowych banków rozwoju”.

W Tunezji STEG Énergies Renouvelables, spółka zależna tunezyjskiego państwowego przedsiębiorstwa użyteczności publicznej STEG, oraz Dii są obecnie [ kiedy? ] pracuje nad wstępnym studium wykonalności. Badanie koncentruje się na znaczących projektach energii słonecznej i wiatrowej w Tunezji. Badania będą dotyczyły warunków technicznych i regulacyjnych dostaw energii w sieciach lokalnych na potrzeby eksportu energii do krajów sąsiednich oraz Europy. Oprócz tego przeanalizowane zostanie finansowanie projektu.

Algieria , która oferuje doskonałe warunki dla energii odnawialnej, jest rozważana jako potencjalna lokalizacja dla kolejnego projektu referencyjnego. W grudniu 2011 r. algierski dostawca energii Sonelgaz i Dii podpisały protokół ustaleń w sprawie przyszłej współpracy w obecności komisarza UE ds. energii Günthera Oettingera oraz algierskiego ministra ds. energii i górnictwa Youcefa Yousfiego . Celem tej współpracy będzie wzmocnienie i wymiana wiedzy technicznej, wspólne wysiłki na rzecz rozwoju rynku i postępu energii odnawialnej w Algierii, jak również w innych krajach.

Ponieważ projekty eurośródziemnomorskie, Medgrid i DESERTEC, próbują generować energię słoneczną z pustyń i wzajemnie się uzupełniać, w dniu 24 listopada 2011 r. między Medgrid i Dii podpisano protokół ustaleń w celu zbadania, zaprojektowania i promowania połączonej sieci elektrycznej łączącej oba projekty. Plan zakłada budowę pięciu połączeń międzysystemowych kosztem około 5 miliardów euro (6,7 miliarda dolarów), w tym między Tunezją a Włochami . Działalność Dii i Medgrid jest objęta Śródziemnomorskim Planem Słonecznym (MSP), inicjatywą polityczną w ramach Unii dla Śródziemnomorza (UfM).

W marcu 2012 Dii, Medgrid , Friends of the supergrid i Renewables Grid Initiative podpisali wspólną deklarację w sprawie wspierania skutecznej i pełnej integracji na jednolitym rynku energii elektrycznej energii odnawialnej zarówno ze źródeł wielkoskalowych, jak i zdecentralizowanych, co nie powinno być wykorzystywane przeciwko sobie w Europie i w sąsiednich regionach.

Przeszkody

Niektórzy eksperci – tacy jak profesor Tony Day, dyrektor Centre for Efficient and Renewable Energy in Building na London South Bank University, Henry Wilkinson z Janusian Security Risk Management i Wolfram Lacher z firmy konsultingowej Control Risks – są zaniepokojeni politycznymi przeszkodami w realizacji projektu . Wytwarzanie tak dużej ilości energii elektrycznej zużywanej w Europie i Afryce spowodowałoby polityczną zależność od krajów Afryki Północnej, w których panowała korupcja przed Arabską Wiosną i brak transgranicznej koordynacji. Ponadto DESERTEC wymagałby szeroko zakrojonej współpracy gospodarczej i politycznej między Algierią a Marokiem , która jest zagrożona, ponieważ granica między tymi dwoma krajami jest zamknięta z powodu nieporozumień w sprawie Sahary Zachodniej . Inram Kada z EUMENA ​​odpowiada za przyspieszenie projektu. Wyzwaniem z pewnością będzie też współpraca między państwami Europy a państwami Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej. Konieczna współpraca na dużą skalę między UE a narodami Afryki Północnej, projekt może zostać opóźniony z powodu biurokratycznej biurokracji i innych czynników, takich jak wywłaszczenie aktywów.

Istnieją również obawy, że zapotrzebowanie na wodę dla elektrowni słonecznej do czyszczenia paneli z kurzu i chłodziwa turbiny może być szkodliwe dla lokalnych społeczności pod względem zapotrzebowania na lokalną sieć wodociągową. Projekt wspierany przez UE w zakresie innowacji zaowocował jednak opracowaniem silikonu z nanostrukturą dendrytu. Folia jest wtapiana w panele fotowoltaiczne, a struktura nanodenrytu sprawia, że ​​piasek, woda, sól, bakterie, pleśnie itp. nie mogą przyczepić się do paneli fotowoltaicznych. W przeciwieństwie do tego badania wskazują na wytwarzanie świeżej wody przez elektrownie słoneczne. Ponadto do czyszczenia i chłodzenia nie jest potrzebna znaczna ilość wody, ponieważ można zastosować alternatywne technologie (czyszczenie na sucho, chłodzenie na sucho). Jednak suche chłodzenie jest droższe, trudniejsze technologicznie i mniej wydajne niż obecnie planowane chłodzenie wodą. Plany odsalania wody do celów chłodniczych nie są częścią biznesplanu DESERTEC ani kosztorysów, jak zaproponowano.

Nieżyjący już Hermann Scheer ( Eurosolar ) zwrócił uwagę , że podwojone promieniowanie słoneczne na Saharze nie może być jedynym kryterium , zwłaszcza że ciągłe pasaty są tam problematyczne [ wyjaśnij ] .

Przesyłanie energii na duże odległości było krytykowane [ kto? ] , z pytaniami dotyczącymi kosztów okablowania w porównaniu z wytwarzaniem energii oraz strat energii elektrycznej. Z badań i aktualnej technologii eksploatacji wynika jednak, że straty energii elektrycznej przy wykorzystaniu prądu stałego o wysokim napięciu wynoszą zaledwie 3% na 1000 km (10% na 3000 km).

W Europie mogą być wymagane inwestycje w „ supersieć ”. W odpowiedzi jedną z propozycji jest kaskadowanie mocy między sąsiednimi państwami, tak aby państwa korzystały z energii wytwarzanej przez sąsiednie państwa, a nie z odległych obszarów pustynnych.

Kluczową kwestią będzie aspekt kulturowy, ponieważ narody Bliskiego Wschodu i Afryki mogą potrzebować zapewnienia, że ​​będą właścicielami projektu, a nie narzuconego z Europy.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Desertec&oldid=1132609626 ”