10 000 кв. км солнечной энергии в Сахаре могут обеспечить все мировые потребности в энергии

Чуть более 10 лет назад Дэвид Маккей обратил на себя внимание, сказав: «Вся мировая энергетика может быть обеспечена квадратной площадью 100 км на 100 км в Сахаре». Кроме того, расчет Маккея полного потенциала концентрированной солнечной энергии региона (CSP) в 25 раз превышает ТВтч/год, который использует мир сегодня. Это было связано с высокой солнечной освещенностью на Ближнем Востоке и в Северной Африке (MENA), обширной доступной землей и технологиями того времени. 

Демографические, климатические и географические условия региона MENA наделяют его значительными природными преимуществами для развития крупномасштабных проектов возобновляемой энергетики. В первую очередь среди них можно выделить следующие:

  • Низкая плотность населения (особенно в таких странах, как Саудовская Аравия, Судан, Оман);
  • Солнечный свет: высокая прямая нормальная освещенность (DNI);
  • Дешевая, недорогая земля, особенно в пустынных ландшафтах (например, Оман, Саудовская Аравия, Судан, Марокко).

Большая часть нижеследующего анализа, представленного ниже, основана на новаторской работе, предпринятой д-ром Д. Маккеем в его основополагающей работе 2008 года «Устойчивая энергия без горячего воздуха». Позже он занимал пост главного научного советника департамента энергетики и изменения климата Великобритании с 2009 по 2014 год. Там, где это необходимо, данные из его книги были обновлены для учета технического прогресса за прошедший период.

Прямое нормальное излучение (DNI)

DNI измеряется в кВтч/м2, и большие части регионов MENA имеют преимущество низкой плотности населения в сочетании с высокими уровнями DNI, как правило, значительно выше уровня 1800/кВтч/м2/год, который считается минимальным для крупномасштабных концентрированных солнечных электростанций (CSP). Низкая стоимость земли, особенно в пустынных районах MENA, сочетается с вышеуказанными факторами для получения мест, весьма благоприятных для CSP.

Концентрированная солнечная энергия (CSP)

Напротив, в пределах Европы этот потенциал гораздо более ограничен, и именно южные страны представляют собой идеальное место для CSP. Таким образом, такие страны, как Испания, не являются одним из лидеров в области внедрения этого конкретного вида технологии. Действительно, первый коммерческий Европейский объект CSP, разработка PS10 компанией Abengoa Solar, был расположен недалеко от Севильи в Испании. Завод мощностью 11 МВт, введенный в эксплуатацию в 2007 году, производит 23 400 МВтч в год.

Вместе с тем в последнее время ожидается, что в результате строительства в Марокко трехэлектростанционного комплекса Noor-Ouarzazate CSP (называемого NOORo) удастся достичь установленной мощности более 500 МВт и обеспечить электроэнергией более миллиона марокканцев. Примечательно, что от первого коммерческого использования CSP в Европе до нового завода в регионе MENA с 45-кратной мощностью первого потребовалось всего лишь 10 лет или около того.

Поэтому CSP универсально правильно рассматривается как очень многообещающая технология, настолько, что, по оценкам Международного энергетического агентства (IEA), до 11 процентов мирового производства электроэнергии в 2050 году может поступить от CSP с прогнозом Международного агентства по возобновляемой энергии (IRENA). Аналогичный показатель составляет около 12% за этот год, хотя, как будет показано ниже, это намного ниже потенциальных поставок.

Потенциал MENA для CSP

Как было указано выше, в настоящее время конкурентное преимущество региона MENA для производства CSP находится далеко не в полной мере реализованным. Хотя важно признать, что за последние 10 лет в регионе был достигнут значительный прогресс, тем не менее фактический объем производства остается незначительным по сравнению с выявленным потенциалом.

Согласно опубликованному IRENA отчету по возобновляемым источникам энергии за 2019 год, общая солнечная энергетическая мощность (фотоэлектрическая и тепловая) всех 21 стран MENA увеличилась с 40 277 МВт в 2010 году до 580 159 МВт в 2017 году. Электроэнергия, произведенная этой мощностью, составила 32 160 ГВт/ч в 2010 году и 425 873 ГВт/ч в 2017 году, среднегодовой темп роста составил 175%.

Кроме того, панарабская стратегия в области возобновляемых источников энергии, согласованная в 2019 году, закладывает прочную основу для регионального сотрудничества в целях стимулирования будущего использования солнечной энергии, обязывая страны увеличить установленные в регионе мощности по производству возобновляемых источников энергии с 12 ГВт в 2013 году до 80 ГВт к 2030 году.

Следует отметить, что почти все страны MENA имеют амбициозные планы по значительному увеличению к намеченному сроку мощностей возобновляемых и, в частности, солнечных источников энергии.

Десятилетие стремительного прогресса

Технологические инновации в области солнечной энергетики и аккумуляторных батарей, например, с улучшением морского и берегового ветра, быстро развиваются с 2009 года. Хорошим примером драматических изменений, произошедших с тех пор, как д-р Маккей опубликовал свое новаторское исследование, является цифра, первоначально используемая (используя данные недавно открытой солнечной фермы в Германии) для стоимости обеспечения каждого человека в Великобритании 50 кВт/ч в день. В 2009 году эта цифра составляла около 91 000 евро на каждого жителя. К 2017 году она упала примерно до 18 000 евро, или чуть менее 20% от стоимости менее чем десять лет назад. Весьма вероятно, что в 2020 году этот показатель будет еще ниже.

Теоретический потенциал

В рамках своего анализа д-р Маккей поставил вопрос о том, может ли «вся мировая энергетика быть обеспечена площадью 100 км на 100 км в Сахаре». Д-р Маккей приходит к общему экономическому потенциалу для доставки CSP массивных 620 000 ТВтч/год из 15 стран MENA и подразумевает уровень установленной мощности 70 000 ГВт. Чтобы поместить этот показатель в контекст, валовое производство электроэнергии государств-членов Европейского Союза в 2017 году составило 3,294 ТВтч, в то время как общий мировой показатель за 2017 год составил 25,721 ТВтч. Другими словами, фактическое производство электроэнергии в ЕС и мире в 2017 году составило 0,5% и 4,1% соответственно от потенциальной поставки MENA CSP, рассчитанной д-ром Маккей.

Как и все сценарии чистого нуля, ни одно решение не решает проблему самостоятельно. Поэтому потребуются большие усилия, прежде всего, в области накопления и транспортировки энергии, чтобы поддержать это направление.

Кроме того, при наличии надлежащей инфраструктуры и систем доставки, CSP имеет потенциал такого масштаба, что он может внести значительный вклад в обеспечение 2 миллиардов граждан мира, которые в настоящее время не обслуживаются никакими коммерческими поставками энергии вообще.

Выводы

Совершенно очевидно, что более тесная взаимосвязь энергетики и торговли с MENA дает огромные преимущества, включая возможность для стран-экспортеров содействовать устойчивому экономическому росту и развитию, повышению занятости и сокращению или смягчению остроты внутренних и межрегиональных конфликтов внутри этих стран и между ними. С другой стороны, потенциальные импортеры ВИЭ, не относящиеся к MENA, могут опасаться слишком большой зависимости от импорта из региона энергоснабжения, который исторически страдал от определенной политической и экономической нестабильности.

Несомненно, что для полного раскрытия потенциала возобновляемых источников энергии в регионе MENA необходимо принять широкомасштабные меры (включая фискальные, регулятивные, тарифные, административные меры) в целях устранения административных барьеров на пути развития возобновляемых источников энергии и поощрения инвестиций. Рациональный финансовый и регулирующий режим должен оказаться эффективным в деле блокирования ООН потенциала региона в области возобновляемых источников энергии, и есть обнадеживающие признаки того, что многие страны MENA уже движутся в этом направлении, зачастую при поддержке международных многосторонних и двусторонних программ помощи.

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ