Während Wasserkraftwerke und Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen in einigen Bereichen bevorzugte Ansätze sind, hat eine neue Bewertung des Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) des Energieministeriums ergeben, dass Wind- und Solarenergie wirtschaftlich und ökologisch wettbewerbsfähig sein und einen erheblichen Beitrag dazu leisten können steigende Nachfrage.
Lesen Sie auch: Unendliche Möglichkeiten für den südafrikanischen Markt für erneuerbare Energien
"Wind und Sonne wurden in der Vergangenheit als zu teuer und zeitlich variabel abgetan. Eine unserer wichtigsten Erkenntnisse ist jedoch, dass es in Afrika zahlreiche Wind- und Sonnenressourcen gibt, die sowohl geringe Auswirkungen als auch kostengünstig sind", sagte Ranjit Deshmukh, einer von ihnen die leitenden Forscher der Studie.
Lesen Sie auch: Europäische Kommission zur Verbesserung erneuerbarer Energien in Afrika
"Eine weitere wichtige Erkenntnis ist, dass bei einer strategischen Standortbestimmung der erneuerbaren Energiequelle und bei mehr Energiehandel und Netzverbindungen zwischen Ländern die Gesamtsystemkosten niedriger sein können, als wenn die Länder ihre Ressource ohne strategische Standortwahl isoliert entwickeln würden."
Die Studie wurde diese Woche online in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS) in einem Artikel mit dem Titel "Strategische Standortwahl und regionale Netzverbindungen als Schlüssel für kohlenstoffarme Futures in afrikanischen Ländern" veröffentlicht.
Die Hauptautoren sind Deshmukh und Grace C. Wu, beide Berkeley Lab-Forscher im Bereich Energietechnologien. Ein Großteil der ersten Forschungsarbeiten wurde von der Internationalen Agentur für erneuerbare Energien (IRENA) mit Sitz in Abu Dhabi finanziert. Einzelstipendien der National Science Foundation und der Link Foundation an Wu und Deshmukh unterstützten die erweiterte Analyse der Windstandorte.
"Als Region befindet sich Afrika in einer beispiellosen Energiekrise, die von Elektrizitätsmangel, mangelndem Zugang und hohen Kosten geprägt ist", sagte Wu. "Wie afrikanische Länder und die internationale Gemeinschaft diese Krise in den kommenden Jahrzehnten bewältigen, wird große soziale, ökologische und klimatische Auswirkungen haben."
Die Berkeley Lab-Studie ist die erste ihrer Art für Afrika. Sie basiert auf mehreren Kriterien wie der Qualität der Ressource, der Entfernung zu Übertragungsleitungen und Straßen, dem Kollokationspotenzial, der Verfügbarkeit von Wasserressourcen, potenziellen Auswirkungen auf den Menschen und vielen anderen Faktoren. Wind- und Sonnenressourcen zu charakterisieren.
Betrachtet man den Southern African Power Pool (SAPP) und den Eastern Africa Power Pool (EAPP), die zusammen 21 Länder umfassen, auf die die Hälfte der Bevölkerung des Kontinents entfällt, so hat sich herausgestellt, dass viele Länder ein um ein Vielfaches höheres Wind- und Sonnenpotential haben als erwartet 2030.
Das Tool, mit dem diese Bewertungen durchgeführt wurden, die Multikriteria-Analyse zur Planung erneuerbarer Energien (MapRE, mapre.lbl.gov), wurde im Berkeley Lab in Zusammenarbeit mit IRENA entwickelt und ist Open Source und für Forscher und politische Entscheidungsträger öffentlich zugänglich.
„Normalerweise wählen Projektentwickler nur den Standort mit den geringsten Kosten und den besten Windgeschwindigkeiten aus, aber in Wirklichkeit sind dies nicht die besten Standorte“, sagte Deshmukh. „Oft möchten Sie eine Entwicklung, die näher an der Übertragungsinfrastruktur oder an Städten liegt, damit Sie nicht das Risiko eingehen müssen, die mit der Entwicklung der Übertragungsinfrastruktur über große Entfernungen verbunden ist, geschweige denn, Strom über diese Entfernungen zu übertragen.
Es ist schwierig, diese Kosten zu quantifizieren. Unser Tool ermöglicht es den Stakeholdern, all diese Kriterien in ihre Entscheidungsfindung einzubeziehen, und hilft ihnen dabei, Bereiche für die Entwicklung und Vorplanung der Übertragung zu priorisieren. “
Standort- und Netzverbindungen sind der Schlüssel
Die Forscher fanden nicht nur reichlich Wind- und Sonnenressourcen in Afrika, eine weitere wichtige Erkenntnis war, dass die Systemkosten und -auswirkungen durch einen robusten Energiehandel und Netzanschlüsse zwischen Ländern niedriger sein könnten. Und wenn Windparks strategisch günstig gelegen sind, um die Spitzennachfrage zu bewältigen, können die Kosten noch niedriger sein.
„Die Systemkosten können weiter gesenkt werden, wenn Windparks dort aufgestellt werden, wo der Zeitpunkt der Winderzeugung dem Strombedarf entspricht, und nicht in Gebieten, in denen die Windenergieerzeugung maximiert wird“, sagte Wu. „Diese Kosteneinsparungen sind auf vermiedene Erdgas-, Wasser- oder Kohlekraftwerke zurückzuführen.“
Zum Beispiel stellten die Forscher fest, dass in einem Szenario mit starkem Wind im südlichen Afrika-Energiepool strategische Standorte und Netzverbindungen den Bedarf an konventioneller Erzeugungskapazität um 9.5 Prozent reduzieren würden, was zu Kosteneinsparungen von 6 bis 20 Prozent führen würde, abhängig von der Technologie, die vermieden wurde.
"Zusammen können der internationale Energiehandel und die strategische Lage es den afrikanischen Ländern ermöglichen, Wind und Sonne ohne Reue zu betreiben, die mit konventionellen Erzeugungstechnologien wie Kohle und Wasserkraft konkurrieren können", sagte Wu. "Optionen ohne Reue sind kostengünstig, wirkungsarm und risikoarm."
Mit dem MapRE-Tool von Berkeley Lab können politische Entscheidungsträger eine vorläufige Bewertung verschiedener Websites selbst durchführen, ohne sich auf Entwickler verlassen zu müssen, um technische Informationen zu erhalten.
"Diese Informationen bringen die politischen Entscheidungsträger auf die Ebene der Projektentwickler", sagte Deskhmukh. "Es reduziert die Kosten für alle und ermöglicht ein viel nachhaltigeres Planungsparadigma."
Zusätzlich zu Afrika haben die Forscher Daten für Indien hochgeladen und planen, weitere Länder hinzuzufügen, höchstwahrscheinlich in Asien.
In Afrika haben sie fünf Workshops für Aufsichtsbehörden, Wissenschaftler, Versorgungsunternehmen und Energiebeamte abgehalten, um den Ansatz und die Ergebnisse auszutauschen. "Sie waren super begeistert", sagte Deshmukh. "Wir sehen Auswirkungen auf den Boden."
Die Menge an Wind und Sonne, die derzeit in Afrika eingesetzt wird, ist winzig, sagte er. Da die Weltmarktpreise in den letzten zehn Jahren dramatisch gesunken sind, ist erneuerbare Energie zu einer wettbewerbsfähigen Alternative geworden. Und während Wasserkraft in Afrika eine bedeutende und vertraute Ressource ist, machen steigende Kosten und anhaltende Dürren sie weniger attraktiv.
"Nur aus wirtschaftlichen Gründen sind Wind und Sonne heute attraktiv", sagte Deshmukh. „Es macht wirtschaftlich Sinn. Durch die Planung mehrerer Stakeholder-Kriterien und die Priorisierung von Wind- und Solarprojekten für den regionalen Energiehandel können politische Entscheidungsträger und Finanziers ihre Kostenwettbewerbsfähigkeit steigern. “
Julie Chao ist Wissenschaftsjournalistin beim Lawrence Berkeley National Laboratory des US-Energieministeriums.
Dieser Artikel wurde ursprünglich von Berkeley Lab veröffentlicht und mit Genehmigung erneut veröffentlicht.
