Gigantische energiecentrales in de woestijn van China

Volgens Chinese wetenschappers zouden gigantische energiecentrales in de woestijn goedkope, schone energie naar het Chinese productiehart kunnen pompen. Daarmee zou de levensstandaard van het land stijgen en zou China's concurrentievermogen op het gebied van hightech-ontwikkelingen zoals kunstmatige intelligentie (AI) worden versterkt.

De kracht van Chinese woestijnzonneparken foto 1 — Zonnepanelen op de Ningxia Tengger Desert New Energy Base, een van de bases voor hernieuwbare energie in Noordwest-China. Foto: AFP

Eindeloze schone energiebron uit de woestijn

Noordwest-China omvat de drie provincies Shaanxi, Gansu, Qinghai en de twee autonome regio's Ningxia en Xinjiang. Met een oppervlakte van meer dan 3 miljoen vierkante kilometer is het gebied groter dan India en wordt het al lange tijd beschouwd als een van de minst ontwikkelde en armste regio's van China.

De grote afstand tot de oceaan en het ruige landschap met uitgestrekte woestijnen zoals de Gobi en Taklimakan hebben ervoor gezorgd dat de regio dunbevolkt is.

Toch is de regio rijk aan natuurlijke hulpbronnen, waaronder olie, steenkool en een overvloed aan groene energie. Deze energie levert 60% van China's zonne-energie en een derde van de windenergie.

Volgens schattingen van wetenschappers en ingenieurs die de energierevolutie leiden, bedraagt de geïnstalleerde capaciteit in Noordwest-China bijna 500 GW. Gecombineerd met de uitgestrekte Gobiwoestijn in het nabijgelegen Binnen-Mongolië bedraagt de capaciteit zelfs 600 GW.

Ter vergelijking: volgens de Amerikaanse Energy Information Administration zullen alle Amerikaanse elektriciteitscentrales samen tegen eind 2022 ongeveer 1.100 GW hebben geproduceerd.

Opmerkelijk is dat meer dan de helft van deze energiecentrales in Noordwest-China wordt aangedreven door natuurlijke bronnen: wind- en zonne-energie. Ondanks de onvoorspelbaarheid van de natuur behalen deze groene energiecentrales toch een gemiddelde benuttingsgraad van meer dan 95%.

Volgens wetenschappers is er geen enkel ander groot regionaal elektriciteitsnet dat zo naadloos een dergelijke grote hoeveelheid hernieuwbare energie heeft geïntegreerd en daarbij het hele jaar door een hoge benuttingsgraad heeft weten te handhaven.

Langetermijn- en potentiële strategie

Al in de jaren 80 droomde wetenschapper Qian Xuesen, medeoprichter van NASA's Jet Propulsion Laboratory en later verantwoordelijk voor het Chinese ruimtevaartprogramma, van het aanboren van de enorme wind- en zonne-energiebronnen in de Gobiwoestijn om het land van stroom te voorzien. Destijds maakten technologische beperkingen dit idee tot een utopie.

Maar nu "heeft het noordwestelijke elektriciteitsnet de eerste fase van dit nieuwe type energiesysteem tot leven gebracht", schreven professor Ma Xiaowei en zijn team van de noordwestelijke tak van de China Power Grid Corporation en de Xi'an Jiaotong Universiteit in een artikel dat vorige maand werd gepubliceerd in het Chinese wetenschappelijke tijdschrift Power System and Clean Energy.

De geïnstalleerde capaciteit voor hernieuwbare energie in de regio bedraagt inmiddels 230 GW, waarvan de helft via 10 ultrahoogspanningsgelijkstroomleidingen naar de dichtbevolkte oostelijke kustprovincies wordt getransporteerd.

Deze elektriciteitsleidingen strekken zich uit over duizenden kilometers en doorkruisen bijna de gehele breedte van China. Daarmee is het noordwestelijke elektriciteitsnet “het grootste en krachtigste regionale elektriciteitsnet ter wereld ”, aldus Ma en zijn collega’s in hun artikel.

Decennialang heeft de Europese Unie (EU) haar economische macht, omvangrijke bevolkingsgroepen en milieulobbygroepen ingezet om de transitie naar groene energie te leiden en klimaatverandering te bestrijden. Wereldwijde giganten zoals Siemens in Duitsland en Schneider Electric in Frankrijk hebben de technologische vooruitgang en expertise op dit gebied gestimuleerd.

Maar na een zorgvuldige vergelijking ontdekte het team van Ma dat het noordwestelijke elektriciteitsnet van China dat van de EU zelfs overtrof op het gebied van kerncijfers voor het gebruik van hernieuwbare energie. Daarmee bereikte het een wereldwijd toonaangevend niveau.

De kracht van Chinese woestijnzonneparken foto 2 — Zonnepanelen bedekken de woestijn. Foto: Reuters

Uitdagingen en belemmeringen

Als alle woestijnen op aarde bedekt zouden zijn met zonnepanelen en windturbines, zou de opgewekte elektriciteit de huidige menselijke behoefte ruimschoots overtreffen. Maar deze visie lijkt onrealistisch vanwege technische obstakels, zoals de moeilijkheid om grote hoeveelheden elektriciteit over grote afstanden te transporteren. Traditionele elektriciteitsnetten kunnen de sterke schommelingen van hernieuwbare energie bovendien niet aan.

Geconfronteerd met deze uitdaging hebben Chinese ingenieurs een aantal maatregelen geprobeerd en waardevolle lessen geleerd. Volgens het artikel van de heer Ma veroorzaakte een windturbine in 2014 een stroomstoot die zich over een afstand van 400 kilometer uitstrekte en een ander windpark verwoestte.

De explosieve groei van hernieuwbare energie in China in de afgelopen jaren heeft deze problemen verergerd. Veranderingen in zonlicht en weer kunnen ervoor zorgen dat de stroomopbrengst op het noordwestelijke elektriciteitsnet van China met maar liefst 50 gigawatt per dag fluctueert, een getal dat gelijk is aan de gecombineerde capaciteit van alle kernreactoren in Frankrijk.

Om deze uitdaging aan te gaan, heeft China de meest geavanceerde hoogspannings-gelijkstroomleidingen voor lange afstanden ter wereld gebouwd. Deze lijnen beperken effectief het stroomverlies tijdens transmissie over lange afstanden.

Wetenschappers en ingenieurs in China hebben AI ook gebruikt om de energieopwekkingscapaciteit tot wel tien dagen van tevoren te voorspellen door grote hoeveelheden sensordata te analyseren. "Onder stabiele weersomstandigheden is de voorspellingsnauwkeurigheid zeer hoog", schreef Ma's team.

Kolencentrales vormden ooit de belangrijkste stabiliserende factor in het Chinese elektriciteitsnet, maar in het noordwesten zijn ze in het niet gevallen door de snelle groei van zonne- en windenergie. Om dit te compenseren heeft de Chinese overheid stroomopwaarts langs de Gele Rivier waterkrachtcentrales gebouwd, die de ruggengraat vormen van energieregulering en -opslag.

Volgens het team van de heer Ma zorgen deze reservoirs niet alleen voor de irrigatie van droge gebieden, maar besparen ze ook bijna 20 miljard yuan (2,8 miljard dollar) aan kosten voor netregulering, wat enorme economische en ecologische voordelen met zich meebrengt.

Een andere kerntechnologie is het bereiken van complementariteit tussen hernieuwbare energiebronnen. Dit vereist een robuust en betrouwbaar informatiedetectie- en controlesysteem. Het team van de heer Ma gaf aan dat bijna de helft van de installaties voor de opwekking van hernieuwbare energie zich heeft aangesloten bij dit wederzijdse ondersteuningssysteem.

VS-China race om schone energie

Energievoorziening zal een belangrijke factor zijn in de aankomende concurrentiestrijd tussen China en de VS, na de race om kunstmatige intelligentie (AI), aldus een AI-ondernemer uit Peking. Om de opmars van AI in China tegen te gaan, hebben de VS de verkoop van geavanceerde AI-chips aan dit land met een miljard inwoners verboden.

"Het voordeel van geavanceerde chips ligt vooral in een iets lager stroomverbruik. Maar naarmate het Chinese stroomaanbod toeneemt, kunnen Chinese bedrijven met minder geavanceerde chips vergelijkbare AI-trainingsresultaten behalen", aldus de anonieme ondernemer, eraan toevoegend dat de stijging van de elektriciteitskosten verwaarloosbaar is in vergelijking met de totale investering in de AI-race.

Vóór de pandemie had China twee keer zoveel elektriciteitsopwekkingscapaciteit als de VS. Nu is die bijna verdrievoudigd. De Amerikaanse elektriciteitsprijzen zullen naar verwachting met 20% stijgen tussen 2021 en 2023 als gevolg van inflatie, terwijl de Chinese prijzen stabiel blijven. In sommige gebieden met veel hernieuwbare energie krijgen Chinese bedrijven zelfs nog hogere kortingen.

De Chinese overheid intensiveert haar plannen om datacentra en AI-servers te bouwen in de energierijke westelijke regio's. Daarmee wil ze de wereldwijde concurrentiekracht van Chinese techgiganten zoals Huawei vergroten.

Hoai Phuong (volgens SCMP)

Bron