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Chinas starkes Windpotenzial
China hat seine installierte Windkraftkapazität in den letzten fünf Jahren jedes Jahr verdoppelt und ist in diesem Jahr auf dem besten Weg, die Vereinigten Staaten als weltweit größten Markt für Neuinstallationen zu verdrängen. Forscher der Harvard University und der Pekinger Tsinghua University vermuten jedoch, dass die chinesische Windkraftindustrie ihr Potenzial noch nicht ausgeschöpft hat. Nach ihrer meteorologischen und finanziellen Modellierung, berichtet in der Zeitschrift Wissenschaft In der vergangenen Woche weht in China genug starker Wind, um den gesamten Strombedarf des Landes bis mindestens 2030 gewinnbringend zu decken.
Windkraft: Windkraftanlagen in Xinjiang, China.
Der Harvard-Tsinghua-Projektleiter Michael McElroy und Kollegen quantifizierten Chinas Windenergiepotenzial, indem sie zunächst die Verfügbarkeit von Wind modellierten. Dazu zerhackten sie die chinesische Karte in jeweils 3.335 Quadratkilometer große Parzellen und nutzten aktuelle meteorologische Daten aus fünf Jahren, um für jede Parzelle ein Windprofil zu erstellen. Als nächstes fügten sie dem Modell branchenübliche 1,5-Megawatt-Windturbinen für jedes Grundstück hinzu (ohne unfreundliches Gelände wie steile Hügel, Wälder und städtische Gebiete) und schätzten die Energieabgabe jedes Grundstücks. Schließlich berechneten sie die Kosten der Energie, die in Abhängigkeit von den Installationskosten der Turbinen produziert werden könnte.
Die Modellierung zeigt ausgedehnte Regionen, die sich auf Nord- und Westchina konzentrieren, in denen viel Energie zu Kosten erzeugt werden kann, die den von der Regierung festgelegten Energietarifen für etablierte Windparks entsprechen, die zwischen 0,38 und 0,55 chinesischen Yuan (6 Cent bis 8 Cent) liegen. pro Kilowattstunde (kWh). Das Modell sagt beispielsweise voraus, dass Windparkbetreiber 6,96 Billionen kWh Windenergie profitabel erzeugen könnten – mehr als das Doppelte des jährlichen Stromverbrauchs Chinas von 3,4 Billionen kWh und vergleichbar mit der prognostizierten Gesamtnachfrage bis 2030 – zu einem Vertragspreis von 0,516 chinesischen Yuan (7,5 Cent) pro kWh.
Mit anderen Worten, Wind bietet eine CO2-neutrale Energiequelle, um Chinas Strombedarf für die nächsten zwei Jahrzehnte zu decken. Die Deckung des zusätzlichen Bedarfs durch Kohlekraftwerke würde dagegen 3,5 Milliarden Tonnen Kohlendioxid pro Jahr erzeugen (mehr Treibhausgase, als die Europäische Union bis 2030 erwartet).
McElroy, Harvard-Professor für Umweltstudien, besteht darauf, dass solche ehrgeizigen Visionen realistisch und ernsthaft in Erwägung gezogen werden sollten. Zum einen liegen 0,516 chinesische Yuan am unteren Ende der Zölle für zukünftige Windparks, die Chinas Nationaler Volkskongress im vergangenen Monat genehmigt hatte. Zum anderen übertrifft Chinas Windindustrie bereits Jahr für Jahr die Ziele. China wird sein 2020-Ziel für Windkraft nächstes Jahr, ein Jahrzehnt früher, erreichen, da die Windkraftkapazität nach Angaben der in Brüssel ansässigen 30.000 MW erreicht Globaler Windenergierat . Bis 2020 soll China laut Analyse des Beratungsunternehmens 135.000 MW Windkraftkapazität installiert haben Emerging Energy Research , mit Sitz in Cambridge, MA.
McElroy räumt jedoch ein, dass Chinas Netze intelligenter und stärker sein müssten, um der Variabilität der Windenergie gerecht zu werden. Tatsächlich ist Chinas unterentwickeltes Übertragungssystem laut dem Global Wind Energy Council bereits ein Hindernis, das den Beginn der Energieerzeugung aus neuen Windparks verzögert. Und die Gruppe sagt, dass das Problem noch akuter wird, da sich Chinas Windentwicklungen in die windreichen, aber abgelegenen Regionen im Norden und Westen verlagern, wo das Netz überdurchschnittlich schwach ist und der Strom weiter reichen muss, um die Verbraucher zu erreichen. In Chinas nördlicher autonomer Region Innere Mongolei schränken Netzgrenzen geplante Windprojekte ein, so Sebastian Meyer, Forschungsdirektor des in Peking ansässigen Beratungsunternehmens Azure International.
Wind-Superkraft: Forscher der Harvard University und der Tsinghua University haben meteorologische und Windturbinenmodellierung zusammengeführt, um Chinas Windenergiepotenzial abzubilden. Das Leistungspotenzial von 1,5 MW Windenergieanlagen wird in Prozent der maximalen Leistung über die Zeit dargestellt.
Meyer sagt, dass die Herausforderung sowohl administrativ und finanziell als auch technisch sein wird. Er sagt, dass ein politischer Imperativ für die ländliche Entwicklung garantiert, dass die Windkraft bei den lokalen und regionalen Behörden beliebt bleibt, aber wie die Smartening und der Ausgleich des Netzes finanziert werden können, muss geklärt werden. Ein Zuschlag von 0,001 bis 0,002 chinesischen Yuan pro kWh, den chinesische Verbraucher zahlen, um die Integration erneuerbarer Energien zu unterstützen, deckt kaum die direkten Kosten für den Anschluss von Windparks an die Netze. Auch für diesen begrenzten Endverbrauch seien die Mittel mit erheblicher Verzögerung in die lokalen Netze zurückgeflossen, sagt Meyer.
Andererseits, sagt McElroy, baut China seine Stromnetze bereits aggressiv aus, um abgelegene Wasserkraftprojekte mit Bevölkerungszentren zu verbinden – ein Prozess, der sich auf die Verteilung der massiven Erzeugung aus notorisch unberechenbaren Windparks ausweiten könnte. China habe sicherlich das Know-how, um Hochspannungs-Fernübertragungssysteme zu bauen, sagt McElroy.
Bei den bereits in Gang befindlichen großen Netzausbauten in China wird in großem Umfang von Hochspannungs-Gleichstrom-(HGÜ)-Leitungen im kontinentalen Maßstab Gebrauch gemacht, die in Europa und den Vereinigten Staaten nach wie vor der Stoff für Supergrid-Blaupausen sind. Sie sind weltweit führend bei der Implementierung von Fernübertragungssystemen, sagt Bjarne Andersen, Direktor des britischen Beratungsunternehmens Andersen Power Electronic Solutions und Experte für hocheffiziente HGÜ-Technologie. Laut Andersen betreibt China bereits HGÜ-Leitungen mit 19.860 MW Leistung, baut Leitungen für weitere 18.900 MW und plant weitere 17.900 MW.
Und Andersen sagt, Chinas Energieplaner seien innovativ. Eine 800-Kilovolt-HGÜ-Verbindung von der zentralen Provinz Yunnan zur Küste von Guangdong, die bei ihrer Inbetriebnahme im Laufe dieses Jahres die weltweit erste sein wird, wird voraussichtlich 30 % weniger Energie beim Transit verlieren als die heutigen 500-kV-Leitungen. Mehrere weitere 800-kV-Leitungen sind im Bau.
Die aktuellen Netzausbauten spiegeln wider, was für die Übertragung von Windenergie aus der Ferne erforderlich wäre. Die meisten neuen Übertragungsleitungen sollen Strom von westlichen Wasserkraftwerken in östliche Megastädte wie Peking, Shanghai und Guangzhou treiben, sagt Andersen. Aber es gibt Anzeichen dafür, dass Netzplaner auch den Windausbau ernst nehmen. Im vergangenen Jahr wurde mit dem Bau einer 750-kV-Wechselstromleitung begonnen, die Strom aus einem Windpark in der westlichen Provinz Gansu transportieren soll, der eines von sechs von der Regierung genehmigten nationalen Windkraft-Megaprojekten ist. Der Windpark von Gansu, der als Drei-Schluchten-Staudamm an Land bezeichnet wird, soll bis 2020 auf 20.000 MW anwachsen, was schätzungsweise 120 Milliarden chinesische Yuan (17,5 Milliarden US-Dollar) kostet.
McElroy sagt, Chinas politische Situation könnte sich auch für den Ausbau der erforderlichen Übertragungsleitungen eignen. Windreiche Regionen wie der ethnisch uigurische Nordwesten gehören zu den ärmsten Chinas, und die Regierung hat ein Interesse an der Förderung ihrer wirtschaftlichen Entwicklung. McElroy fügt hinzu, dass die lokale Opposition, die seit Jahren Übertragungsprojekte in Nordamerika und Europa behindert hat, den Anstieg der Windkraft in China wahrscheinlich nicht stoppen wird. Die Regierung hat wahrscheinlich mehr Macht, einen Plan aufzustellen, sobald er genehmigt ist.