Гигантские электростанции в пустыне Китая

По словам китайских ученых , гигантские электростанции в пустыне будут поставлять дешевую чистую энергию в производственные районы Китая, повышая уровень жизни в стране и укрепляя конкурентоспособность Китая в гонке высоких технологий, таких как искусственный интеллект (ИИ).

Мощь китайских солнечных электростанций в пустыне, изображение 1 — Солнечные панели на новой энергетической базе в пустыне Тэнгер в Нинся, одной из баз возобновляемой энергии на северо-западе Китая. Фото: AFP

Бесконечная чистая энергия из пустыни

Северо-Западный Китай включает три провинции: Шэньси, Ганьсу, Цинхай и два автономных района: Нинся и Синьцзян. Площадь этого региона составляет более 3 миллионов квадратных километров, что превышает площадь Индии, и он долгое время считался одним из наименее развитых и беднейших регионов Китая.

Удаленность от океана и суровый рельеф, характеризующийся обширными пустынями, такими как Гоби и Такла-Макан, стали причиной малой численности населения в регионе.

Тем не менее, регион богат природными ресурсами, включая нефть, уголь и обильные источники зеленой энергии, обеспечивая 60% солнечной энергии Китая и треть его ветровой энергии.

По оценкам учёных и инженеров, стоящих за энергетической революцией, установленная мощность северо-западного Китая составляет почти 500 ГВт. С учётом обширной пустыни Гоби в соседней Внутренней Монголии эта цифра достигает 600 ГВт.

Для сравнения, по данным Управления энергетической информации США, к концу 2022 года все электростанции США в совокупности будут вырабатывать около 1100 ГВт.

Примечательно, что более половины этих электростанций на северо-западе Китая работают на энергии природных источников: ветра и солнца. Несмотря на непредсказуемость природы, эти «зелёные» электростанции по-прежнему достигают среднего коэффициента использования энергии более 95%.

По словам ученых, на сегодняшний день ни одна другая крупная региональная энергосеть не смогла бесперебойно интегрировать столь значительный объем возобновляемой энергии, сохраняя при этом высокие показатели ее использования в течение всего года.

Долгосрочная и потенциальная стратегия

Ещё в 1980-х годах учёный Цянь Сюэсэнь, один из основателей Лаборатории реактивного движения НАСА, а позднее инициировавший космическую программу Китая, задумал использовать огромные ветровые и солнечные ресурсы пустыни Гоби для обеспечения страны электроэнергией. В то время технологические ограничения делали эту идею несбыточной мечтой.

Но теперь «северо-западная сеть реализовала первый этап этого нового типа энергосистемы», — написали профессор Ма Сяовэй и его команда из Северо-Западного отделения Китайской электросетевой корпорации и Сианьского университета Цзяотун в статье, опубликованной в прошлом месяце в китайском академическом журнале Power System and Clean Energy.

Установленная мощность возобновляемой энергетики региона достигла 230 ГВт, половина из которых передается по 10 линиям электропередачи постоянного тока сверхвысокого напряжения в густонаселенные восточные прибрежные провинции.

В своей статье Ма и его коллеги утверждают, что эти линии электропередач тянутся на тысячи километров, пересекая почти всю ширину Китая, что делает северо-западную сеть «крупнейшей и самой мощной региональной энергосетью в мире ».

На протяжении десятилетий Европейский союз (ЕС) использовал свою экономическую мощь, многочисленное население и лоббистские группы, занимающиеся вопросами охраны окружающей среды, для перехода к зелёной энергетике и борьбы с изменением климата. Мировые гиганты, такие как Siemens в Германии и Schneider Electric во Франции, стали движущей силой технологических достижений и экспертных знаний в этой области.

Однако после тщательного сравнения команда Ма обнаружила, что по основным показателям использования возобновляемой энергии северо-западная энергосистема Китая даже превзошла ЕС, достигнув мирового уровня.

Мощь солнечных электростанций в пустыне Китая, фото 2 — Солнечные панели покрывают пустыню. Фото: Reuters

Проблемы и препятствия

Если бы все пустыни Земли были покрыты солнечными панелями и ветряными турбинами, вырабатываемая электроэнергия значительно превзошла бы текущие потребности человечества. Однако эта идея кажется нереалистичной из-за технических препятствий, таких как сложность передачи больших объёмов электроэнергии на большие расстояния. Традиционные электросети также не способны справиться с резкими колебаниями поставок возобновляемой энергии.

Столкнувшись с этой проблемой, китайские инженеры предприняли несколько попыток и извлекли несколько непростых уроков. Согласно статье Ма, в 2014 году ветряная турбина вызвала скачок напряжения, который распространился на 400 километров, выведя из строя другую ветряную электростанцию.

Бурный рост возобновляемой энергетики в Китае в последние годы усугубил эти проблемы. Изменения солнечного света и погоды могут привести к колебаниям выработки электроэнергии в северо-западной энергосистеме Китая до 50 гигаватт в сутки — эта цифра эквивалентна совокупной мощности всех ядерных реакторов, работающих во Франции.

Чтобы решить эту проблему, Китай построил самые передовые в мире высоковольтные линии электропередачи постоянного тока на большие расстояния, которые эффективно снижают потери электроэнергии при передаче на большие расстояния.

Ученые и инженеры в Китае также использовали ИИ для прогнозирования мощности электрогенерации за 10 дней вперёд, анализируя большие объёмы данных с датчиков. «При стабильных погодных условиях точность прогнозов очень высока», — пишет команда Ма.

Угольные электростанции когда-то служили основным стабилизирующим фактором в энергосистеме Китая, но на северо-западе они оказались не на высоте по сравнению с быстрым ростом солнечной и ветровой энергетики. Чтобы компенсировать это, китайское правительство построило гидроэлектростанции в верховьях Хуанхэ, которые служат основой для регулирования и накопления энергии.

По словам команды Ма, эти водохранилища не только орошают засушливые районы, но и сокращают расходы на регулирование сети почти на 20 миллиардов юаней (2,8 миллиарда долларов), что приносит огромные экономические и экологические выгоды.

Ещё одна ключевая технология — достижение взаимодополняемости возобновляемых источников энергии. Для этого требуется надёжная и надёжная система сбора и управления информацией. Команда Ма утверждает, что почти половина предприятий по производству возобновляемой энергии уже присоединилась к этой взаимодополняющей системе.

Гонка чистой энергии между США и Китаем

По мнению пекинского предпринимателя в области искусственного интеллекта, энергоснабжение станет ключевым фактором в предстоящей конкуренции между Китаем и США после гонки в области искусственного интеллекта. Чтобы предотвратить развитие искусственного интеллекта в Китае, США запретили продажу передовых чипов с искусственным интеллектом этой стране с населением в миллиард человек.

«Преимущество передовых чипов заключается главным образом в несколько меньшем энергопотреблении. Но по мере роста энергоснабжения Китая китайские компании могут использовать менее продвинутые чипы для достижения аналогичных результатов обучения ИИ», — сказал неназванный предприниматель, добавив, что рост расходов на электроэнергию незначителен по сравнению с общими инвестициями в гонку за ИИ.

До пандемии мощность электрогенерации Китая вдвое превышала мощность электрогенерации США. Сейчас она почти утроилась. Цены на электроэнергию в США, как ожидается, вырастут на 20% с 2021 по 2023 год из-за инфляции, в то время как в Китае они остаются стабильными. В некоторых регионах с высоким уровнем развития возобновляемых источников энергии китайские компании получают ещё большие скидки.

Правительство Китая активизирует планы по строительству центров обработки данных и серверов ИИ в западных регионах страны, богатых энергоносителями, стремясь повысить глобальную конкурентоспособность китайских технологических гигантов, таких как Huawei.

Хоай Фуонг (по данным SCMP)

Источник