211service.com
Kinas potentiella vindpotential
Kina har fördubblat sin installerade vindkraftskapacitet varje år under de senaste fem, och är på gång i år att ersätta USA som världens största marknad för nya installationer. Men forskare från Harvard University och Beijings Tsinghua University tyder på att den kinesiska vindkraftsindustrin knappast har börjat utnyttja sin potential. Enligt deras meteorologiska och finansiella modellering, rapporterade i tidskriften Vetenskap förra veckan var det tillräckligt med stark vind i Kina för att lönsamt tillfredsställa hela landets elbehov fram till åtminstone 2030.
Vindkraft: Vindkraftverk i Xinjiang, Kina.
Harvard-Tsinghua-projektledaren Michael McElroy och kollegor kvantifierade Kinas vindenergipotential genom att först modellera tillgången på vind. För att göra detta kapade de den kinesiska kartan i paket på 3 335 kvadratkilometer vardera och använde fem år av senaste meteorologiska data för att generera en vindprofil för varje paket. Därefter lade de till industristandard 1,5 megawatt vindkraftverk över varje paket (exklusive ovänlig terräng som branta kullar, skogar och stadsområden) i modellen och uppskattade varje pakets energiproduktion. Slutligen beräknade de kostnaden för den energi som kunde produceras som en funktion av kostnaden för att installera turbinerna.
Modelleringen avslöjar omfattande regioner, koncentrerade i norra och västra Kina, där mycket energi kan genereras till kostnader som liknar de statliga energipriserna för etablerade vindkraftsparker, som sträcker sig från 0,38 till 0,55 kinesiska yuan (6 cent till 8 cent) per kilowattimme (kwh). Till exempel förutspår modellen att vindkraftsoperatörer lönsamt skulle kunna generera 6,96 biljoner kwh vindenergi – mer än dubbelt så mycket som Kinas årliga energiförbrukning på 3,4 biljoner kwh och jämförbart med den beräknade totala efterfrågan år 2030 – till ett kontraktspris på 0,516 kinesiska yuan (7,5 cent) per kwh.
Med andra ord, vind erbjuder en koldioxidneutral energikälla för att möta Kinas energibehov under de kommande två decennierna. Att möta ökad efterfrågan med koleldad produktion skulle däremot generera 3,5 miljarder ton koldioxidutsläpp per år (mer växthusgas än vad EU förväntar sig att släppa ut till 2030).
McElroy, en Harvard-professor i miljöstudier, insisterar på att sådana ambitiösa visioner är realistiska och värda att seriöst överväga. För det första är 0,516 kinesiska yuan i den lägre delen av tullarna för framtida vindkraftsparker som Kinas nationella folkkongress godkände förra månaden. För en annan överträffar Kinas vindindustri redan målen år efter år. Kina kommer att nå sitt 2020-mål för vindkraft nästa år, ett decennium tidigare, eftersom vindkraftskapaciteten når över 30 000 MW, enligt Bryssel-baserade Global Wind Energy Council . År 2020 kommer Kina sannolikt att ha installerat 135 000 MW vindkraftskapacitet, enligt analys från konsultföretaget Ny energiforskning , baserat i Cambridge, MA.
McElroy erkänner dock att Kinas nät skulle behöva vara smartare och starkare för att tillgodose vindenergins variation. Faktum är att Global Wind Energy Council säger att Kinas underutvecklade transmissionssystem redan är ett hinder, vilket försenar starten av energiproduktion från nya vindkraftsparker. Och gruppen säger att problemet blir mer akut när Kinas vindutveckling skiftar till de vindrika men ändå avlägsna regionerna i norr och väster, där nätet är svagare än genomsnittet och kraften måste resa längre för att nå konsumenterna. I Kinas norra autonoma region Inre Mongoliet begränsar nätgränser föreslagna vindprojekt, enligt Sebastian Meyer, forskningschef för det Peking-baserade konsultföretaget Azure International.
Vind superkraft: Forskare från Harvard University och Tsinghua University slog samman meteorologisk och vindkraftsmodellering för att kartlägga Kinas vindenergipotential. Den potentiella effekten av 1,5 MW vindturbiner visas i procent av maximal effekt över tid.
Meyer säger att utmaningen kommer att vara lika mycket administrativ och ekonomisk som teknisk. Han säger att ett politiskt imperativ för landsbygdsutveckling garanterar att vindkraften kommer att förbli populär bland lokala och regionala tjänstemän, men hur man ska finansiera smartningen och balanseringen av nätet måste lösas. En tilläggsavgift på 0,001-0,002 kinesiska yuan per kWh som kinesiska konsumenter betalar för att stödja integrationen av förnybar energi täcker knappt den direkta kostnaden för att lappa in vindkraftsparker i elnäten. Även för denna begränsade slutanvändning har medel kommit tillbaka till de lokala näten med avsevärd fördröjning, säger Meyer.
Återigen, säger McElroy, uppgraderar Kina redan aggressivt sina kraftnät för att länka samman avlägsna vattenkraftprojekt med befolkningscentra - en process som kan expandera till att distribuera massiv produktion från notoriskt oförutsägbara vindkraftsparker. Kina har förvisso kunskapen att bygga långväga högspänningsöverföringssystem, säger McElroy.
De stora nätuppgraderingarna som redan pågår i Kina använder i stor utsträckning kontinentala ledningar för högspänningslikström (HVDC), som fortfarande ingår i supernätsritningar i Europa och USA. De är ledande i världen när det gäller att implementera system för långdistansöverföring, säger Bjarne Andersen, chef för det brittiska konsultföretaget Andersen Power Electronic Solutions och expert på den ultraeffektiva HVDC-tekniken. Andersen säger att Kina redan driver HVDC-linjer som bär 19 860 MW kraft, bygger linjer för ytterligare 18 900 MW och planerar för 17 900 MW mer.
Och Andersen säger att Kinas kraftplanerare förnyar sig. En 800 kilovolts HVDC-länk från centrala Yunnan-provinsen till kustnära Guangdong, som kommer att vara världens första när den startar senare i år, förväntas förlora 30 % mindre energi under transporten än dagens 500 kV-ledningar. Flera fler 800 kV-ledningar är under uppbyggnad.
De nuvarande nätuppgraderingarna speglar vad som skulle behövas för att överföra fjärrvindkraft. De flesta nya transmissionsledningar är designade för att driva kraft från västra vattenkraftsdammar mot östliga megastäder som Peking, Shanghai och Guangzhou, säger Andersen. Men det finns tecken på att nätplanerare börjar ta vindutvecklingen på allvar också. Bygget började förra året på en 750 kV AC-ledning för att transportera elektricitet från en vindkraftspark i västra Gansu-provinsen som är ett av sex nationella megaprojekt för vindkraft som godkänts av regeringen. Gansus vindkraftspark, kallad Three Gorges Dam on Land, beräknas växa till 20 000 MW år 2020, till en uppskattad kostnad av 120 miljarder kinesiska yuan (17,5 miljarder USD).
McElroy säger att Kinas politiska situation också kan lämpa sig för att lägga till de nödvändiga transmissionsledningarna. Vindrika regioner som den etniskt uiguriska nordväst är bland Kinas fattigaste, och regeringen har ett intresse av att främja deras ekonomiska utveckling. McElroy tillägger att lokal opposition, som har hindrat överföringsprojekt i Nordamerika och Europa i åratal, sannolikt inte kommer att stoppa Kinas vindkraftsuppgång. Regeringen har förmodligen mer makt att inrätta en plan när den väl har godkänts.