Концентрированные солнечные электростанции для выбора площадки и технологии в Египте

Целью данного исследования является изучение внедрения двух технологий концентрированной солнечной энергии (CSP) в 28 выделенных местах в Египте, чтобы выбрать оптимальную технологию CSP для конкретного объекта. Этого можно достичь путем проверенного термоэкономического моделирования электростанций с использованием консультативной модели Сэма и исследования двух предлагаемых конфигураций технологий CSP для удовлетворения тепловой потребности электростанции. Моделирование учитывает экологические, технические, финансовые и экономические аспекты проектов. Среди множества моделируемых параметров три рассматриваются для сравнения конфигураций двух предложенных технологий в 28 местах с использованием географической информационной системы. Этими параметрами являются годовое производство электроэнергии, приведенная стоимость энергии и потребление воды. Сравнительный анализ показал, что солнечная башня требует на 25% больше земли, чем параболический желоб. Дополнительная площадь сбора увеличила чистую капитальную стоимость системы солнечной башни на 15% по сравнению с моделью с параболическим желобом. В результате расположение солнечной башни снижает приведенную стоимость энергии, одновременно увеличивая ежегодно вырабатываемую электроэнергию и воду, необходимую электростанции. Результаты моделирования отдали предпочтение предлагаемой конфигурации солнечной башни по сравнению с параболической впадиной и рекомендовали реализацию таких проектов по концентрированной солнечной энергии в центральных и восточных районах Египта.

Одной из наиболее насущных проблем в мире является удовлетворение растущих потребностей в энергии экологически чистым и устойчивым способом (Dincer and Acar 2015), особенно в прогрессивно развивающихся странах с быстро растущим населением, таких как Египет. В этом отношении предоставление вариантов возобновляемой энергии является обязательным. «Видение Египта до 2030 года» фокусируется на устойчивом развитии страны и рассматривает энергетику как второй по значимости столп из десяти столпов устойчивого развития (https://mped.gov.eg/EgyptVision?lang=en). В отчете о видении подчеркивается оптимальное и внутреннее использование энергетических ресурсов, а также диверсификация структуры энергоснабжения для включения возобновляемых источников энергии для производства электроэнергии. Более того, в отчете подчеркивается снижение выбросов углекислого газа в энергетическом секторе. Следовательно, в 2016 году был издан президентский указ о выделении 28 объектов (http://nrea.gov.eg/test/en/Home), которые разделены на 6 основных зон, для развития посредством проектов возобновляемых источников энергии Новой и Управление по возобновляемым источникам энергии (NREA) и Министерство электроэнергии и возобновляемых источников энергии, как показано на рисунке 1 (Moharram et al. 2022).

Самым распространенным возобновляемым источником энергии в Египте является солнечная энергия (Алию и др., 2018). Поэтому большая часть внимания к возобновляемым источникам энергии направлена ​​на внедрение оптимальных и конкретных технологий солнечной энергии. Существует потенциал сокращения выбросов парниковых газов (ПГ) в Египте на 80–95%, если следовать Плану энергетической политики Ближнего Востока и Северной Африки (MENA), который направлен на сокращение изменения климата путем ограничения глобального повышения температуры не более чем 2 °C (Меничетти и др., 2018; Эльшафей и др., 2018). Интеграция технологий концентрированной солнечной энергии (CSP) с уже существующими тепловыми (ископаемыми) электростанциями представляет собой одно из технологических решений с низким уровнем выбросов углерода, которое может быть принято (Cioccolanti et al. 2019). Хотя CSP имеет относительно большое количество независимых элементов, что делает его сложной технологией, это ограничение компенсируется тем фактом, что технология обеспечивает гибкость приложений в соответствии с потребностями. Преобразование в тепловую энергию отличает CSP от других основных технологий возобновляемой энергетики, таких как гидроэнергетика, энергия ветра и фотоэлектрические элементы (PV). Кроме того, CSP особенно привлекателен благодаря своим преимуществам с точки зрения высокой эффективности, низких эксплуатационных расходов и хорошего потенциала масштабирования (Чжан и др., 2013). Выбор площадки для строительства электростанции CSP обусловлен рядом важных условий, которые должны быть соблюдены для обеспечения экономичного производства электроэнергии. NREA учел эти критерии при выборе 28 мест и проверил возможность внедрения технологий CSP. Общие требования к сайту следующие: