Technologien und Kosten
Welchen erneuerbaren Technologien widmet sich die Dii?
Schwerpunkt der Dii-Aktivitäten ist ganz allgemein die Erzeugung und der Transport von sauberem Strom aus der Wüste. Die Dii betrachtet objektiv alle Technologien für die Stromerzeugung- und -übertragung. Ganz allgemein werden sich langfristig die Technologien durchsetzen, die das beste Kosten-Nutzen-Risikoverhältnis bieten. Faktoren wie die potenzielle Gesamtkostensenkung, Finanzierbarkeit, Grundlastfähigkeit, Speicherbarkeit, Regelbarkeit, Wüstentauglichkeit oder Unabhängigkeit von Kühlwasser, aber auch Fehlerfreundlichkeit und einfache Bedienbarkeit, spielen ebenfalls eine Rolle.
Die Vorteile der solarthermischen Technologie (CSP) liegen in der Grundlastfähigkeit. CSP-Anlagen können im Prinzip ähnlich wie Gaskraftwerke betrieben werden. Mit CSP-Technologie könnte mittels thermischer Speicherung in flüssigem Salz bis zu 24 Stunden am Tag Strom aus Sonnenenergie erzeugt werden. Dadurch ist solarthermisch erzeugter Strom genauso grundlastfähig wie Strom aus konventionellen Kraftwerken. Die Photovoltaik (PV) liefert nur tagsüber Strom, wobei das Erzeugungsprofil in den Wüstengegenden in der MENA-Region relativ stabil ist. Die Preisentwicklung der letzten Jahre hat diese einfach zu errichtende und zu bedienende Technologie ökonomisch sehr interessant gemacht. Auch die Nutzung der Windenergiepotenziale in Nordafrika spielt im Rahmen von Desertec eine wichtige Rolle, da Windenergie lokal oft schon zum Marktpreis produziert werden kann und die Wind-Intensität in manchen Gegenden Nordafrikas sehr hoch ist.
Wie können solarthermische Kraftwerke (CSP), die Wasser für den Betrieb benötigen, in Wüsten betrieben werden?
Wassermangel ist eine Herausforderung für CSP-Kraftwerke. Langjährige Erfahrungen aus solarthermischen Kraftwerken wie zum Beispiel in der Mojave-Wüste (USA) zeigen jedoch, dass der Betrieb mittels Trockenkühlung trotz Wasserknappheit gut möglich ist. Der Wasser-Dampf-Kreislauf, der die Dampfturbine antreibt, ist geschlossen. Dadurch werden nur 10% der Wassermenge im Vergleich zu mit Wasser gekühlten CSP-Anlagen benötigt. Auch werden neue Techniken entwickelt, um mit einer minimalen Wassermenge zu reinigen. Andere Techniken wenden statische Aufladung zur Spiegel- (und bei PV Modul-)reinigung an.
Können Sandstürme Schäden an Solarkraftwerken anrichten?
Solarthermische Anlagen in der Mojave-Wüste halten seit über 25 Jahren Sandstürmen stand. Sollten Spiegel dennoch brechen, was bei etwa 0,4 % pro Jahr geschieht, ist der Austausch in den allgemeinen Betriebskosten berücksichtigt. Überdurchschnittlicher Verschleiß und Abnutzung stellen dort seit 25 Jahren kein größeres Problem dar. Die Sonnenkollektoren eines CSP-Kraftwerks sind beweglich, können in eine Ruheposition versetzt werden und halten auf diese Weise Windgeschwindigkeiten von 120 km/h aus. Zudem schützen die eng stehenden Kollektorreihen einander vor Wind. Die äußeren Reihen sind üblicherweise zusätzlich durch einen Windzaun geschützt.
Wie viel Strom soll durch „Desertec“ erzeugt werden?
Die Dii selbst wird keinen Strom erzeugen. Die Länder in der MENA-Region werden in Zusammenarbeit mit Unternehmen nach und nach Projekte zur Erzeugung und zur Verteilung von erneuerbaren Energien entwickeln. Um zu verdeutlichen, dass es sich um eine langfristige Entwicklung handelt, hat die Dii folgendes Ziel definiert: Bis 2050 soll ein erheblicher Anteil (bis 100%) des lokalen Strombedarfs der MENA-Region und bis 15 % des europäischen Strombedarfs mit Wüstenstrom gedeckt werden. Wie sich das Erzeugungs- und Übertragungsvolumen über die Zeit entwickeln wird, hängt von vielen Faktoren ab, vor allem von der vorhandenen und aufzubauenden Infrastruktur sowie der Differenz zwischen Erzeugungskosten und Marktpreisen. In den ersten 10-15 Jahren wird außerdem für Anlauf der Entwicklung entscheidend sein, welche Unterstützungsmechanismen eingesetzt werden. In den Jahren danach erwartet die Dii, dass Wüstenstrom in Europa und der MENA-Region marktfähig sein wird.
Wann wird Strom aus den Wüsten wettbewerbsfähig?
Das Ziel bei allen erneuerbaren Energien in Europa, Nordafrika und dem Nahen Osten sollte sein, dass sie möglichst schnell ohne Subventionen auskommen. In vielen Gebieten in der MENA-Region ist Wind schon fast wettbewerbsfähig. Solarstrom ist noch nicht so weit, auch wenn die Sonneneinstrahlung dort hervorragend ist. Die Kosten liegen bei Photovoltaik und solarthermischen Anlagen noch deutlich über dem Marktniveau. Wir erwarten aber, dass einerseits die allgemeinen Marktpreise im Laufe der Zeit (mit einer gewissen Volatilität) steigen werden. Auf der anderen Seite werden die Erzeugungskosten für Wüstenstrom einer industriellen Lernkurve folgend sinken. Untersuchungen des DLR aus dem Jahr 2005 kamen zu dem Ergebnis, dass die Wettbewerbsfähigkeit zwischen 2020 und 2030 erreicht wird. Die Dii geht davon aus, dass der Zeitpunkt der Kostendeckung in Gegenden mit günstigen klimatischen und sonstigen Standortbedingungen bei Photovoltaik bereits vor 2020 und bei CSP einige Jahr später erreicht werden kann, sofern Investitionen in diese Technologien stattfinden.
Wie viel kostet Strom aus den Wüsten?
Die Produktionskosten von Strom aus Sonne und Wind in den Wüsten Nordafrikas, inklusive der Übertragung, liegen heute ungefähr zwischen 15 und 25 Euro-Cent pro Kilowattstunde, abhängig hauptsächlich von der Technologie, dem Standort, der Sonneneinstrahlung sowie weiterer Faktoren. Es wird erwartet, dass sich diese Kosten in den kommenden zehn Jahren in Richtung 10 Ct/kWh bewegen, d.h. dem erwarteten Marktniveau annähern. Durch Skaleneffekte (Economies of Scale) und technische Innovationen werden deutliche Kostensenkungen erwartet. Skaleneffekte können etwa durch die (lokale) Massenproduktion von Komponenten, die Entwicklung und den Bau von größeren Einzelprojekten und ein industrielles Zuliefernetzwerk erzielt werden. Auch Forschung und Entwicklung spielen eine wichtige Rolle. Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf höhere Prozesstemperaturen, Wärmespeicherung und generelle Effizienzsteigerung (Erhöhung des Wirkungsgrades).
Ist Stromtransport über große Entfernungen (MENA -> EU) wirtschaftlich?
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (HGÜ) sind eine bewährte Technologie und werden bereits erfolgreich in Seekabeln (z.B. in der Nordsee zwischen Norwegen und den Niederlanden, bzw. von Italien nach Sardinien und durch die Adria) und Stromleitungen (z.B. im Kongo, in China, Indien und Brasilien) verwendet. Die Wirtschaftlichkeit wird von den strukturellen, langfristigen Unterschieden zwischen Marktpreisen und Übertragungskosten bestimmt. Heute liegen die elektrischen Verluste in HGÜ-Leitungen bei ca. 3% pro 1.000 km Länge - um diesen Betrag steigen die Kosten der Produktion in der Wüste. Die gesamten Übertragungskosten (Kapital, betriebliche Aufwendungen und Verluste) machen rund 1-2 €Ct/kWh für eine Leitung bis zu 1.500 km aus.
