Развитие использования возобновляемой энергии в умном городе Эль-Аламейне



Изменение климата является одной из главных трудностей, с которыми сталкивается человек, эти изменения можно преобразовать в чистую возобновляемую энергию, что является целью экономического развития многих стран. Для исследования был выбран город Эль-Аламейн в Египте, находящийся в стадии строительства, планируемое население которого будет составлять 4 млн человек. Исследование модели открытых энергетических систем было рассчитано на период с 2020 по 2040 гг. с условием различных сценариев развития. Затем сумма сокращений выбросов и сумма выбросов сравнивались между сценариями, и была определена наиболее рентабельная позиция по сокращению выбросов.

Кроме того, концентрация солнечной энергии и потери энергии наверняка будут иметь меньший потенциал. Сделанные выводы заключаются в том, что город Эль-Аламейн может получать значительную часть электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии, и по этой причине солнечные фотоэлектрические системы стали ведущими нововведениями. Окончательный вывод заключается в том, что в Египте может существовать высокий потенциал возобновляемых источников энергии.

Ключевые слова: возобновляемая энергия, моделирование энергетической системы, модели открытых энергетических систем, Эль-Аламейн, Египет.

На протяжении веков изменение климата и глобальное потепление являются самыми масштабными проблемами человечества, причина которых лежит в использовании ископаемых видов топлива, выделяющих инкубационные газы в атмосферу. Для того чтобы снизить выделение газов в атмосферу, а также для удовлетворения энергетических потребностей как в настоящее время, так и в будущем, потребуется переход к возобновляемым источникам энергии.

Одним из наиболее важных недавних событий в этой области является презентация ЦУР. Современный план также подчеркивает необходимость поддержки слаборазвитых государств, большая часть которых находится в Африке. Африка состоит из множества небольших государств с самым разным уровнем финансового и социального развития. Одним из самых больших затруднений, является необходимость в том, чтобы дать власть своему населению. Эль-аламейн (новый город в Египета) — один из трех новых городов, которые правительство совместно с частным департаментом построит для контроля за перенаселенностью, существующей в самых густонаселенных городах, таких как Александрия и Каир. В городах будут работать промышленные предприятия, учебные заведения и вестись сельское хозяйство, в то же время внимание будет уделяться туризму.

Цель

Цель этого исследования состоит в том, чтобы рассмотреть перспективы развития использования возобновляемых источников энергии с учетом финансовых факторов в городе Эль-Аламейн.

Задачи

Одна из задач этого проекта состоит в том, чтобы выделить спрос на электроэнергию в городе Эль-Аламейне. Кроме того, задача состоит в том, чтобы дать характеристику прогрессу в области возобновляемых источников энергии, способному удовлетворить спрос на электроэнергию в городе Эль-Аламейне. Исходя из этого, задача состоит в том, чтобы создать энергетическую систему, демонстрирующую особые инновации, которые определяют наиболее экономичный комплекс электроэнергии при создании запроса. Еще одна задача состоит в том, чтобы определить, какой из видов возобновляемой электроэнергии является наиболее экономичным способом снижения выбросов, с учетом пропорционального соотношения использования ископаемого топлива. Проведение переговоров касательно долгосрочной перспективы использования возобновляемых источников энергии в Эль-Аламейне в частности и в Египте в целом, основываясь на результатах этого проекта, будет конечной основной миссией. Наряду с этим, проект направлен на развитие отношений между Королевским техническим институтом через сотрудничество и развитие Целей устойчивого развития. Присутствуют также задачи более общего характера.

Сбор информации

Чтобы собрать данные, была применена комбинация двух стратегий — описание внешнего вида и анализ поля — для предоставления всех необходимых данных. Данная работа в основном проводилась с помощью веб-сервисов для сбора данных о достижениях, производстве электроэнергии в Египте, а также о климатических условиях исследуемого места. Этот подход также использовался для поиска информации, необходимой для упомянутых предположений. Большинство использованных источников информации были известные организации и ассоциации. Для подведения итогов сбора данных было проведено полевое совещание, включавшее встречу со строителями и осмотр участка. Встреча проводилась через посредников, и вопросы были связаны с развитием Эль-Аламейна, с акцентом на предполагаемую дату завершения строительства и энергоснабжение.

Моделирование с применением OSeMOSYS

Для моделирования энергетической системы в Эль-Аламейне использовался OSeMOSYS (процесс, при котором молекулы растворителя стремятся пройти через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный). Эта платформа была создана в результате сотрудничества между несколькими учреждениями и организациями, такими как Королевский технологический институт и Международное агентство по атомной энергии

Энергетическая ситуация в стране

В 2014/2015 годах основное энергоснабжение страны было в основном распределено между нефтью и газом, которые вместе составляли 94 %. Остальные показатели были поделены между углем, солнечной энергией, ветром, гидроэнергией, а также биотопливом и отходами, см. Рис. 1 (IRENA, 2018a, p. 9)

Рис. 1. Доля между различными первичными источниками энергии, использованными в Египте в 2014/2015 гг. [Данные получены из IRENA, 2018a, стр. 9]

В течение того же 2015 года электроэнергия в Египте в основном обеспечивалась обычным газом (66 %) и двухтопливными электростанциями, на долю которых приходилось 19 % общей выработки. Двухтопливные установки используют два типа энергии при создании питания, причем мощность может меняться, но обычно она состоит из дизельного топлива и природного газа (Corridor &Kassa, 2018, p. 7). Остальная часть производства электроэнергии была разделена гидро и другими возобновляемыми источниками энергии такими как ветер и солнце как показано на рис 2.

Рис. 2. Доля выработки электроэнергии с использованием различных технологий в Египте, 2015 г. [Данные получены из IRENA, 2018a, стр. 14]

Национальные стратегии

Ближайшая и наиболее масштабная цель, поставленная египетским правительством, — это удвоение введенных мощностей с 50 ГВт в 2018 году до почти 100 ГВт в 2020 году. Возобновляемые источники энергии будут способствовать расширению этой недавно созданной мощности.

Правительство взяло на себя обязательство выпустить к 2022 году еще 10 ГВт ориентированной на солнце и ветер, при этом на возобновляемые источники энергии будет приходиться 20 % структуры электроэнергии (IRENA, 2018a, стр. 4, 7). ISES до 2035 года, Комплексная методология обоснованной энергетики Египта содержит несколько пунктов для будущего развития энергетики страны. Среди них — цели сборки развивающегося спроса на энергию при одновременном уменьшении суммы утечек и загрязняющих веществ из подразделения и диверсификации энергобаланса. Цель увеличения суммы генерации за счет возобновляемых источников энергии с 8,5 % в 2015 году до 42 % к 2035 году служит средством достижения указанных выше пунктов.

Рис. 4. Доля различных первичных источников энергии, намеченных для производства электроэнергии в Египте к 2030 году [Данные собраны из SDSEgypt2030, 2016, стр. 97]

Заключение и дальнейшая работа

Во-первых, существует четыре выдающихся технологии возобновляемых источников энергии, способных поставлять электроэнергию по признанному запросу в город Эль-Аламейн, где солнечные фотоэлектрические системы зарекомендовали себя как наиболее экономически эффективная инновация в области возобновляемых источников энергии. Кроме того, из всех сценариев по сравнению с эталонным случаем, ситуация 2 с 50 % возобновляемых источников энергии продемонстрировала, что это наиболее рентабельный энергетический баланс для удовлетворения охарактеризованного запроса. Этот сценарий, кроме того, продемонстрировал, что передовики понесли большие потери в сокращении выбросов за счет значительного преимущества.

Для иллюстрации, принимая во внимание диапазон, требуемый для каждой инновации, в модели, а также настоящую подготовку к исполнению, поскольку потенциальные проблемы, связанные с этими аспектами, не были полностью изучены. Кроме того, размышления о технологиях, которые не объясняют продуктивность в нашей модели, будут расширены в других регионах, где другие места могут допускать отличительные проявления, например места, где агробизнес дает отходы для переработки. Анализ перспектив других видов технологий, таких как крупномасштабные солнечные фотоэлектрические ранчо и волновые инновации, даст ценные данные для изучения энергетических систем будущего. В конце концов, более детальная демонстрация энергетической системы Эль-Аламейна с исходными данными, более конкретными для региона, была бы неоценимой, поскольку это могло бы дать более точное представление о стоимости каждой инновации. Кроме того, было бы желательно получить более подробные временные интервалы, чтобы предоставить более подробную модель.

Литература:

1. Energy Information Administration (EIA), 2016. Capital Cost Estimates for Utility Scale Electricity Generating Plants . [pdf] Washington: U. S. Energy Information Administration. Available at: https://www.eia.gov/analysis/studies/powerplants/capitalcost/pdf/capcost_assumption.pdf [Accessed 4 April 2019].
2. Energy Information Administration (EIA), 2018. Biomass Explained: Waste-to-Energy (Municipal Solid Waste) . [Online] Washington: U. S. Energy Information Administration. (Updated 22 August 2018) Available at: https://www.eia.gov/energyexplained/?page=biomass_waste_to_energy [Accessed 28 March 2019].
3. Halawani, T. O. Mohandes, M. &Rehman, S., 2003. Wind power cost assessment at twenty locations in the kingdom of Saudi Arabia. [pdf] Saudi Arabia: Elsevier Science Ltd. Available at: http://faculty.kfupm.edu.sa/RI/srehman/Papers/Wind %20Power %20Cost %20at %20Twenty %2 0Locations.pdf [Accessed 27 March 2019].
4. Hall, C. &Kassa, M., 2018. Dual Fuel Combustion . [online] IntechOpen. Available at: https://www.researchgate.net/publication/330977693_Dual-Fuel_Combustion [Accessed 7 April 2019].
5. Heinzen, J. &Reinemann, D., 2014. How do wind turbines generate electricity? [pdf] Wisconsin: Midwest Rural Energy Council. Available at: https://mrec.org/files/2014/03/HowDoWindTurbines.pdf [Accessed 25 March 2019].
6. INGÉROP, 2013. Study of the cost of nuclear power. [pdf] South Africa: Energy Department. (Updated 3 July 2014) Available at: http://www.energy.gov.za/IRP/2016/Study-of-the-cost-of-nuclear-power.pdf [Accessed 24 March 2019].
7. International Energy Agency (IEA), 2016. Annex H: Rooftop Solar PV Potential in Cities .