Gigantyczne farmy energetyczne na pustyni w Chinach

[reklama_1]

Chińscy naukowcy twierdzą, że gigantyczne elektrownie pustynne będą pompować tanią, czystą energię do przemysłowego centrum Chin, podnosząc standard życia w kraju i wzmacniając konkurencyjność Chin w wyścigu technologicznym, w tym w dziedzinie sztucznej inteligencji (AI).

Moc chińskich pustynnych farm słonecznych zdjęcie 1 — Panele słoneczne w bazie energii odnawialnej na pustyni Ningxia Tengger, jednej z baz energii odnawialnej w północno-zachodnich Chinach. Zdjęcie: AFP

Nieograniczone źródło czystej energii z pustyni

Północno-zachodnie Chiny obejmują trzy prowincje: Shaanxi, Gansu, Qinghai oraz dwa regiony autonomiczne: Ningxia i Xinjiang. Zajmując powierzchnię ponad 3 milionów kilometrów kwadratowych, jest to obszar większy niż Indie i od dawna uważany jest za jeden z najsłabiej rozwiniętych i najbiedniejszych regionów Chin.

Duża odległość od oceanu i surowy teren, na którym znajdują się rozległe pustynie, takie jak Gobi i Takla Makan, sprawiają, że region ten jest słabo zaludniony.

Mimo to region ten jest bogaty w zasoby naturalne, m.in. ropę naftową i węgiel, a także liczne źródła zielonej energii, które zaspokajają 60% zapotrzebowania Chin na energię słoneczną i jedną trzecią zapotrzebowania na energię wiatrową.

Według szacunków naukowców i inżynierów stojących na czele rewolucji energetycznej, zainstalowana moc w północno-zachodnich Chinach wynosi blisko 500 GW. W połączeniu z rozległym regionem pustyni Gobi w pobliskiej Mongolii Wewnętrznej, wartość ta sięga 600 GW.

Dla porównania, według danych amerykańskiej Agencji Informacji Energetycznej (EIA), do końca 2022 r. wszystkie elektrownie w USA będą łącznie produkować około 1100 GW.

Co ciekawe, ponad połowa tych elektrowni w północno-zachodnich Chinach korzysta ze źródeł naturalnych: energii wiatrowej i słonecznej. Pomimo nieprzewidywalności natury, te zielone elektrownie osiągają średni wskaźnik wykorzystania energii przekraczający 95%.

Naukowcy twierdzą, że żadna inna duża regionalna sieć energetyczna nie zdołała w tak płynny sposób zintegrować tak znacznej ilości energii odnawialnej, utrzymując jednocześnie wysoki poziom wykorzystania przez cały rok.

Strategia długoterminowa i potencjalna

Już w latach 80. XX wieku naukowiec Qian Xuesen, który pomógł założyć Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA, a później wspierał chiński program kosmiczny, wyobrażał sobie wykorzystanie ogromnych zasobów energii wiatrowej i słonecznej pustyni Gobi do zasilania kraju. W tamtym czasie ograniczenia technologiczne sprawiły, że pomysł ten pozostał mrzonką.

Jednak teraz „północno-zachodnia sieć energetyczna uruchomiła pierwszą fazę tego nowego typu systemu energetycznego” – napisali profesor Ma Xiaowei i jego zespół z północno-zachodniego oddziału China Power Grid Corporation i Uniwersytetu Xi’an Jiaotong w artykule opublikowanym w zeszłym miesiącu w chińskim czasopiśmie naukowym Power System and Clean Energy.

Zainstalowana w regionie moc energii odnawialnej osiągnęła 230 GW, z czego połowa jest przesyłana za pośrednictwem 10 linii przesyłowych prądu stałego o bardzo wysokim napięciu do gęsto zaludnionych wschodnich prowincji przybrzeżnych.

Te linie energetyczne rozciągają się na tysiące kilometrów, przecinając niemal całą szerokość Chin, co sprawia, że północno-zachodnia sieć jest „największą i najpotężniejszą regionalną siecią energetyczną na świecie ” – stwierdzili Ma i jego współpracownicy w swoim artykule.

Od dziesięcioleci Unia Europejska (UE) wykorzystuje swoją potęgę gospodarczą , liczną populację i grupy lobbystyczne działające na rzecz ochrony środowiska, aby przewodzić transformacji w kierunku zielonej energii i przeciwdziałać zmianom klimatu. Globalni giganci, tacy jak Siemens w Niemczech i Schneider Electric we Francji, napędzają postęp technologiczny i poszerzają wiedzę specjalistyczną w tej dziedzinie.

Jednak po dokładnym porównaniu zespół pana Ma stwierdził, że północno-zachodnia chińska sieć energetyczna przewyższyła nawet Unię Europejską pod względem podstawowych wskaźników wykorzystania energii odnawialnej, osiągając poziom wiodący na świecie.

Moc chińskich pustynnych farm słonecznych, zdjęcie 2 — Panele słoneczne pokrywają pustynię. Zdjęcie: Reuters

Wyzwania i bariery

Gdyby wszystkie pustynie na Ziemi były pokryte panelami słonecznymi i turbinami wiatrowymi, wytworzona energia elektryczna znacznie przekroczyłaby obecne zapotrzebowanie ludzkości. Wizja ta wydaje się jednak nierealna ze względu na przeszkody techniczne, takie jak trudności z przesyłaniem dużych ilości energii elektrycznej na duże odległości. Tradycyjne sieci energetyczne nie są również w stanie poradzić sobie z gwałtownymi wahaniami zapotrzebowania na energię odnawialną.

W obliczu tego wyzwania chińscy inżynierowie wypróbowali kilka środków i wyciągnęli cenne wnioski. Według artykułu pana Ma, w 2014 roku turbina wiatrowa spowodowała przepięcie o sile 400 kilometrów, niszcząc inną farmę wiatrową.

Gwałtowny rozwój energii odnawialnej w Chinach w ostatnich latach pogłębił te problemy. Zmiany nasłonecznienia i pogody mogą powodować wahania mocy wyjściowej nawet o 50 gigawatów dziennie w północno-zachodniej chińskiej sieci energetycznej, co odpowiada łącznej mocy wszystkich reaktorów jądrowych działających we Francji.

Aby sprostać temu wyzwaniu, Chiny zbudowały najnowocześniejsze na świecie linie przesyłowe wysokiego napięcia prądu stałego na duże odległości, które skutecznie redukują straty mocy podczas przesyłu na duże odległości.

Naukowcy i inżynierowie w Chinach wykorzystali również sztuczną inteligencję do przewidywania zdolności wytwarzania energii nawet z 10-dniowym wyprzedzeniem, analizując duże ilości danych z czujników. „W stabilnych warunkach pogodowych dokładność prognoz jest bardzo wysoka” – napisał zespół Ma.

Elektrownie węglowe niegdyś stanowiły główną siłę stabilizującą chińską sieć energetyczną, ale na północnym zachodzie zostały przyćmione przez szybki rozwój energetyki słonecznej i wiatrowej. Aby to zrekompensować, chiński rząd wybudował elektrownie wodne w górnym biegu Rzeki Żółtej, które stanowią podstawę regulacji i magazynowania energii.

Zespół pana Ma twierdzi, że zbiorniki te nie tylko nawadniają suche obszary, ale także pozwalają zaoszczędzić prawie 20 miliardów juanów (2,8 miliarda dolarów) na kosztach regulacji sieci, co przynosi ogromne korzyści ekonomiczne i ekologiczne.

Kolejną kluczową technologią jest osiągnięcie komplementarności między odnawialnymi źródłami energii. Wymaga to solidnego i niezawodnego systemu przetwarzania informacji i sterowania. Zespół pana Ma poinformował, że prawie połowa obiektów wytwarzających energię odnawialną dołączyła do tego systemu wzajemnego wsparcia.

Wyścig USA-Chiny o czystą energię

Według przedsiębiorcy z Pekinu zajmującego się sztuczną inteligencją, dostawy energii będą kluczowym czynnikiem w nadchodzącej rywalizacji między Chinami a Stanami Zjednoczonymi, po wyścigu w dziedzinie sztucznej inteligencji. Aby powstrzymać rozwój sztucznej inteligencji w Chinach, Stany Zjednoczone zakazały sprzedaży zaawansowanych chipów AI temu miliardowemu krajowi.

„Zaletą zaawansowanych chipów jest przede wszystkim nieco niższe zużycie energii. Jednak wraz ze wzrostem dostaw energii w Chinach, chińskie firmy mogą wykorzystywać mniej zaawansowane chipy, aby osiągać podobne rezultaty w szkoleniu sztucznej inteligencji” – powiedział anonimowy przedsiębiorca, dodając, że wzrost kosztów energii elektrycznej jest znikomy w porównaniu z ogólnymi inwestycjami w wyścig o sztuczną inteligencję.

Przed pandemią Chiny miały dwukrotnie większą moc wytwórczą niż USA. Dziś jest ona prawie trzykrotnie większa. Ceny energii elektrycznej w USA wzrosną o 20% w latach 2021-2023 z powodu inflacji, podczas gdy ceny w Chinach pozostają stabilne. W niektórych regionach bogatych w energię odnawialną chińskie firmy otrzymują jeszcze większe rabaty.

Chiński rząd przyspiesza realizację planów budowy centrów danych i serwerów AI w bogatych w energię regionach zachodnich Chin, mając na celu zwiększenie globalnej konkurencyjności krajowych gigantów technologicznych, takich jak Huawei.

Hoai Phuong (według SCMP)

Źródło