Die Entwicklung erneuerbarer Energien ist weltweiter Konsens, und die Photovoltaik ist ein wichtiger Aspekt der Energiewende. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) werden bis 2050, wenn die Welt Netto-Null-Emissionen erreicht, fast 90 % der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien stammen, davon fast 70 % aus Solar- und Windenergie.
China ist derzeit weltweit führend in der Solarenergie. Daten der China Photovoltaic Industry Association zeigen, dass die neu installierte Leistung des Landes im Jahr 2013 10,95 GW (Gigawatt) betrug. Damit überholte China erstmals Deutschland und wurde zum weltweit größten PV-Markt. Diese Wachstumsrate hält sich seitdem. Im Jahr 2022 lag diese Zahl bei 87,41 GW, ein Anstieg von 59,3 % gegenüber dem Vorjahr. Damit verfügt China seit zehn Jahren in Folge über die weltweit größte neu installierte PV-Leistung.
Solarmodule in einem Solarkraftwerk in der chinesischen Provinz Henan . (Foto: Reuters)
Derzeit investiert China weiterhin in den Bau großer Solar- und Windkraftwerke, konzentriert sich jedoch auf multifunktionale integrierte Anlagen, um die erzeugte saubere Energie zu optimieren.
Lin Boqiang, Direktor des China Center for Energy Economics Research an der Universität Xiamen, sagte gegenüber Global Times, dass der integrierte Ansatz zur Landnutzung den Beteiligten dabei helfe, höhere Einnahmen zu erzielen und gleichzeitig von mehreren Märkten stark gefördert werde.
Gezeitenintegriertes Solarkraftwerk
Chinas erstes Hybridkraftwerk, das sowohl Solar- als auch Gezeitenenergie zur Stromerzeugung nutzt, ging im Juni 2022 in der Stadt Wenling in der ostchinesischen Provinz Zhejiang voll in Betrieb.
Die Anlage wurde auf einem über 133 Hektar großen Grundstück errichtet und ist mit 185.000 Photovoltaikmodulen ausgestattet. Die jährliche Stromproduktion liegt bei über 100 Millionen Kilowattstunden und deckt damit den jährlichen Strombedarf von rund 30.000 städtischen Haushalten.
Das Projekt stellt den jüngsten Ansatz des Landes zur integrierten Nutzung zweier grüner Energiequellen zur Erzeugung sauberer Elektrizität dar.
Chinas erstes hybrides Photovoltaikkraftwerk nutzt sowohl Sonnen- als auch Gezeitenenergie in der Stadt Wenling in der ostchinesischen Provinz Zhejiang. (Foto: CFP)
Da die Solarenergieversorgung unregelmäßig und nicht verfügbar ist, ist sie nachts bei fehlendem Sonnenlicht bei stürmischem Wetter instabil. Dadurch wird es schwierig, die maximale Auslastung zu erreichen. Um dieses Problem zu lösen, haben Experten ein Modell des Betriebs- und Regelungssystems zwischen Wasserkraft und Solarenergie entwickelt, um eine sichere und stabile Stromquelle zu schaffen.
Somit kann dieses Kraftwerk mit einer installierten Leistung von 100 MW (Megawatt) sogar nachts Energie liefern, indem es die Schwerkraft des Mondes ausnutzt, um Gezeiten in den Ozeanen zu erzeugen.
„Das Projekt hat ein neues Modell für die umfassende Nutzung neuer Energien geschaffen, indem es die Stromerzeugung aus Solar- und Gezeitenenergie kombiniert“, sagte Feng Shuchen, Executive Vice President der China Energy Group, gegenüber der China Media Group (CMG).
Solche integrierten Projekte würden auch zur Förderung von Innovation und Entwicklungseffizienz beitragen, um die Energiestrukturreform zu beschleunigen und Chinas Industrie aufzurüsten, fügte er hinzu.
Im Vergleich zu einem Wärmekraftwerk gleicher Größe spart das Hybridkraftwerk jährlich rund 28.716 Tonnen herkömmlicher Kohle und reduziert den CO2-Ausstoß um 76.638 Tonnen.
Solarkraftwerk mit integrierter Windkraftanlage
Im November 2022 nahm China das weltweit erste schwimmende Offshore-Solarkraftwerk in Betrieb. Das Projekt wurde von der State Power Investment Corporation of China (SPIC) umgesetzt und nutzte Technologie von Ocean Sun – einem norwegischen Konzern, der Pionierarbeit im Bereich Solarenergielösungen leistet.
Das Besondere an dem Projekt ist, dass diese schwimmende Offshore-Photovoltaikanlage auch in ein Windturbinensystem integriert ist und es sich somit um die erste integrierte Photovoltaik- und Windturbinenanlage handelt.
Schwimmende Solartechnologie kombiniert mit Offshore-Windkraftanlagen in China. (Foto: Ocean Sun)
Das Projekt werde das Potenzial von Offshore-Hybridkraftwerken mit höherer Effizienz und niedrigeren Stromgestehungskosten freisetzen, hieß es in einer Erklärung von SPIC.
Auch anderswo nimmt ein solches integriertes Kraftwerksmodell allmählich Gestalt an. Beamte der Stadt Chaozhou in Guangdong haben ebenfalls Pläne für einen 43,3-GW-Offshore-Windpark in der Taiwanstraße bekannt gegeben.
„Dies ist ein wichtiger Meilenstein für Ocean Sun und die schwimmende Solarindustrie. Der Erfolg des von SPIC finanzierten Projekts und die Anwendung der Ocean Sun-Lösung haben gezeigt, dass das Ziel der Reduzierung der Treibhausgasemissionen durch grenzüberschreitende Entwicklung erreichbar ist. Wir freuen uns, unsere enge Zusammenarbeit mit SPIC durch das in China ansässige Ocean Sun-Team fortzusetzen“, sagte Borge Bjorneklett, CEO von Ocean Sun.
Solarkraftwerk integriert in Salzfelder
Dieses Drei-in-Eins-Solarkraftwerk befindet sich auf einem 1.333,33 Hektar (13,3 Quadratkilometer) großen Salzfeld im chinesischen Tianjin und nutzt eine Fläche von der Größe von 1.868 Standard-Fußballfeldern für drei Funktionen gleichzeitig: Energieerzeugung durch Solarmodule, Salzproduktion aus Sonnenlicht und Anbau von Wasserprodukten.
Das Solarkraftwerk Tianjin wird voraussichtlich jährlich rund 1,5 Milliarden Kilowattstunden sauberen Strom erzeugen und damit den Bedarf von 1,5 Millionen Haushalten decken. Am 8. Juli markierte das Kraftwerk einen weiteren Meilenstein, als es an das städtische Stromnetz angeschlossen wurde.
In einem modernen Fischereiindustriepark in der chinesischen Provinz Jiangsu werden Solarmodule installiert. Dabei werden Brachland, Flussufer, Seen und Dächer optimal für die Photovoltaik genutzt. (Foto: Global Times)
Der Abstand zwischen den Solarmodulen ist hier auf 14 Meter vergrößert – fast das Doppelte des normalen Abstands. Außerdem sind die Module um 17 Grad geneigt – statt um 40 Grad wie bei anderen Solarkraftwerken. Dadurch soll die Menge des einfallenden Sonnenlichts für den Salzherstellungsprozess maximiert werden.
Ein weiterer Unterschied, der den Erfolg dieses weltweit größten integrierten Projekts ausmacht, besteht darin, dass die Solarmodule so konzipiert sind, dass sie Energie sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite absorbieren, wodurch die Effizienz der Stromerzeugung um 5–7 % erhöht wird.
Einem vom Projektteam veröffentlichten Bericht zufolge dürfte das Projekt bei voller Auslastung jährlich 500.000 Tonnen Standardkohle einsparen und den CO2-Ausstoß um 1,25 Millionen Tonnen verringern.
Solarkraftwerk gegen Wüstenbildung
Dieses integrierte Photovoltaikkraftwerk zur Bekämpfung der Wüstenbildung befindet sich in der Kubuqi-Wüste im nordchinesischen Autonomen Gebiet Innere Mongolei und ist ein gemeinsames Projekt der China Three Gorges Corporation und der Inner Mongolia Energy Group. Die Bauarbeiten laufen seit Ende Dezember 2022.
Das Wüstenkraftwerksprojekt ist Teil der Bemühungen Chinas, eine grüne Wende voranzutreiben und seine Abhängigkeit von Erdgas zu verringern.
Nach Inbetriebnahme soll die Ökostromanlage eine installierte Leistung von bis zu 16 Millionen Kilowatt erreichen und jährlich rund 40 Milliarden Kilowattstunden Strom in die Hauptstadtregionen Peking, Tianjin und Hebei übertragen. Durch die Nutzung von Wind- und Solarenergie werden jährlich rund sechs Millionen Tonnen Kohle ersetzt und die CO2-Emissionen um 16 Millionen Tonnen reduziert.
Solarmodule in der Kubuqi-Wüste, China. (Foto: New China TV)
Eine weitere Photovoltaikanlage mit einem ähnlichen integrierten Modell befindet sich in der Tala-Wüste, deren Gelände zu 98,5 % aus Sandboden besteht und reich an Sonnenenergiequellen ist. Dank der längeren Tageslichtstunden in der Wüste (fast 3.000 Stunden pro Jahr) kann die Anlage mehr als 20.000 MW Strom und eine Leistung von 32,9 Milliarden Kilowattstunden pro Jahr erzeugen.
Um das Projekt in fast 10 Jahren fertigzustellen, musste das Bauteam zahlreiche schwierige Probleme im Zusammenhang mit Klima und Gelände überwinden, wie etwa Sandstürme und Plateaureaktionen in einer Höhe von fast 3.000 m über dem Meeresspiegel. Außerdem erforschte es ein Modell für den Bau groß angelegter Solarstromprojekte, konzentrierte und nutzte und wandelte Solarmodule effektiv um und schuf so einen grünen, umweltfreundlichen Kreislauf.
Bislang hat dieses Solarstromprojekt in der Wüste mit einer Gesamtfläche von 345 km2 einen wichtigen Beitrag zum Schutz und zur Verbesserung der natürlichen Bedingungen vor Ort geleistet, indem es die Windgeschwindigkeit und Sandstürme um 41,2 % reduzierte, die Bodenfeuchtigkeit in einer Tiefe von 20 cm um 32 % erhöhte und das Land mit Pflanzen bedeckte, die gegen Sandstürme wirksam sind. Dies trug auch dazu bei, die Wüstenfläche um mehr als 100 km2 zu reduzieren.
Etwas weiter entfernt, in der Tengger-Wüste im nordwestchinesischen Autonomen Gebiet Ningxia, wird derzeit an einer Photovoltaikanlage der Spitzenklasse gebaut, die nach ihrer Fertigstellung jährlich rund 5,78 Milliarden Kilowattstunden Strom erzeugen wird.
Zusätzlich zu den oben genannten typischen integrierten Fabriken wurden auch viele andere Standorte in China ausgewählt, um das kombinierte Industrie- und Bergbaumodell mit Schwerpunkt auf Solarenergie zu testen.
In Südchina werden Solarmodule sogar über Fischteichen oder Reisfeldern installiert, um Platz zu sparen und Energie zu gewinnen, ohne die Aquakultur oder Landwirtschaft zu behindern.
Somit lässt sich feststellen, dass Chinas Photovoltaikindustrie weiterhin einen rasanten Wachstumstrend aufweist. Allein im ersten Quartal dieses Jahres erreichte die neu installierte Kapazität des Landes 33 GW, was dem Wert der ersten Hälfte des Vorjahres entspricht.
Schätzungen zufolge wird China bis 2023 eine Solarstromerzeugungskapazität von etwa 490 GW erreichen und damit erstmals die Wasserkraft übertreffen. Damit wird die Solarenergie zur wichtigsten nichtfossilen Energiequelle des Landes.
Professor Martin Green von der University of New South Wales in Australien, der weltweit als „Vater der Solarenergie“ gilt, sagte in seiner Rede auf dem Zhongguancun-Forum, das Ende Mai in Peking stattfand, voraus, dass die globale Photovoltaikindustrie zumindest in den nächsten fünf Jahren von China abhängig sein werde.
Phuong Thao (Synthese)
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