Riesige Wüstenkraftwerke würden billige, saubere Energie in die Produktionszentren Chinas pumpen und so den Lebensstandard des Landes steigern und Chinas Wettbewerbsfähigkeit in Hightech-Wettkämpfen wie der künstlichen Intelligenz (KI) stärken, sagen chinesische Wissenschaftler.
Solarmodule in der Ningxia Tengger Desert New Energy Base, einer der Basen für erneuerbare Energien im Nordwesten Chinas. Foto: AFP
Unendlich viel saubere Energie aus der Wüste
Nordwestchina umfasst drei Provinzen: Shaanxi, Gansu, Qinghai und zwei autonome Regionen: Ningxia und Xinjiang. Mit einer Fläche von mehr als drei Millionen Quadratkilometern ist es größer als Indien und galt lange Zeit als eine der am wenigsten entwickelten und ärmsten Regionen Chinas.
Die große Entfernung zum Meer und das unwirtliche Gelände mit seinen ausgedehnten Wüsten wie der Gobi und der Taklamakan haben zur geringen Besiedlung der Region geführt.
Allerdings ist die Region reich an natürlichen Ressourcen, darunter Öl, Kohle und zahlreiche grüne Energiequellen. 60 Prozent der chinesischen Solarenergie werden aus China gewonnen, ein Drittel der Windenergie stammt aus China.
Nach Schätzungen der Wissenschaftler und Ingenieure, die die Energierevolution anführen, liegt die bereits installierte Leistung im Nordwesten Chinas bei fast 500 GW. Zusammen mit der riesigen Wüste Gobi in der nahegelegenen Inneren Mongolei beträgt diese Zahl 600 GW.
Zum Vergleich: Nach Angaben der US Energy Information Administration werden alle US-Kraftwerke zusammen bis Ende 2022 etwa 1.100 GW produziert haben.
Bemerkenswerterweise werden mehr als die Hälfte dieser Kraftwerke im Nordwesten Chinas durch natürliche Quellen betrieben: Wind- und Solarenergie. Trotz der Unberechenbarkeit der Natur erreichen diese Ökokraftwerke durchschnittliche Auslastungsgrade von über 95 Prozent.
Laut Wissenschaftlern hat bis heute kein anderes großes regionales Stromnetz eine so große Menge erneuerbarer Energie reibungslos integriert und gleichzeitig das ganze Jahr über eine hohe Auslastung aufrechterhalten.
Langfristige und potenzielle Strategie
Der Wissenschaftler Qian Xuesen, der an der Gründung des Jet Propulsion Laboratory der NASA beteiligt war und später das chinesische Raumfahrtprogramm förderte, hatte bereits in den 1980er Jahren die Vorstellung, die enormen Wind- und Solarressourcen der Wüste Gobi zur Energieerzeugung des Landes zu nutzen. Aufgrund der damaligen technologischen Einschränkungen blieb diese Idee jedoch ein Wunschtraum.
Doch nun „hat das Nordwestnetz die erste Phase dieses neuen Typs von Stromnetz zum Leben erweckt“, schrieben Professor Ma Xiaowei und sein Team von der Nordwest-Niederlassung der China Power Grid Corporation und der Jiaotong-Universität Xi‘an in einem Artikel, der letzten Monat in der chinesischen Fachzeitschrift „Power System and Clean Energy“ erschien.
Die installierte Kapazität an erneuerbarer Energie in der Region hat 230 GW erreicht, wovon die Hälfte über zehn Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen in die dicht besiedelten östlichen Küstenprovinzen übertragen wird.
In ihrem Artikel erklärten Ma und seine Kollegen, diese Stromleitungen seien über Tausende von Kilometern lang und durchquerten nahezu die gesamte Breite Chinas. Damit sei das nordwestliche Stromnetz „das größte und leistungsstärkste regionale Stromnetz der Welt“.
Seit Jahrzehnten nutzt die Europäische Union (EU) ihre Wirtschaftskraft, ihre große Bevölkerung und ihre Umweltschutzgruppen, um den Übergang zu grüner Energie voranzutreiben und den Klimawandel zu bekämpfen. Globale Giganten wie Siemens in Deutschland und Schneider Electric in Frankreich haben den technologischen Fortschritt und die Kompetenz auf diesem Gebiet vorangetrieben.
Doch nach sorgfältigem Vergleich stellte Mas Team fest, dass das Stromnetz im Nordwesten Chinas bei den Kernindikatoren für die Nutzung erneuerbarer Energien sogar das der EU übertraf und weltweit führende Werte erreichte.
Sonnenkollektoren bedecken die Wüste. Foto: Reuters
Herausforderungen und Hindernisse
Wären alle Wüsten der Erde mit Solarmodulen und Windrädern bedeckt, würde die erzeugte Strommenge den derzeitigen Bedarf der Menschheit bei weitem übersteigen. Doch diese Vision scheint aufgrund technischer Hürden unrealistisch, etwa der Schwierigkeit, große Mengen Strom über weite Entfernungen zu übertragen. Darüber hinaus können herkömmliche Stromnetze die starken Schwankungen bei der Versorgung mit erneuerbarer Energie nicht bewältigen.
Angesichts dieser Herausforderung haben chinesische Ingenieure verschiedene Maßnahmen ausprobiert und einige wertvolle Lehren gezogen. Dem Artikel von Herrn Ma zufolge verursachte im Jahr 2014 eine Windturbine einen Stromstoß, der sich über 400 Kilometer erstreckte und einen anderen Windpark zerstörte.
Das explosive Wachstum der erneuerbaren Energien in China in den letzten Jahren hat diese Probleme noch komplizierter gemacht. Veränderungen der Sonneneinstrahlung und des Wetters können im Stromnetz im Nordwesten Chinas zu Kapazitätsschwankungen von bis zu 50 GW pro Tag führen. Diese Zahl entspricht der Gesamtkapazität aller in Frankreich betriebenen Kernreaktoren.
Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat China die weltweit modernsten Hochspannungs-Gleichstrom-Fernübertragungsleitungen gebaut, die den Leistungsverlust während der Fernübertragung wirksam reduzieren.
Wissenschaftler und Ingenieure in China haben KI zudem eingesetzt, um durch die Analyse großer Mengen von Sensordaten die Stromerzeugungskapazität bis zu zehn Tage im Voraus vorherzusagen. „Unter stabilen Wetterbedingungen sind die Vorhersagen sehr genau“, schrieb Mas Team.
Kohlekraftwerke waren einst die wichtigste stabilisierende Kraft im chinesischen Stromnetz, doch im Nordwesten des Landes sind sie durch das rasante Wachstum der Solar- und Windenergie in den Schatten gestellt worden. Als Ausgleich hat die chinesische Regierung am Oberlauf des Gelben Flusses Wasserkraftwerke errichtet, die als tragende Säule der Energieregulierung und -speicherung dienen.
Laut Mas Team bewässern diese Reservoirs nicht nur trockene Gebiete, sondern senken auch die Kosten für die Netzregulierung um fast 20 Milliarden Yuan (2,8 Milliarden Dollar) und bringen damit enorme wirtschaftliche und ökologische Vorteile.
Eine weitere Kerntechnologie besteht darin, Komplementarität zwischen erneuerbaren Energien zu erreichen. Dies erfordert ein robustes, zuverlässiges Informationserfassungs- und Steuerungssystem. Laut der Gruppe von Herrn Ma hätten sich nahezu die Hälfte aller Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien diesem gegenseitigen Unterstützungssystem angeschlossen.
Wettlauf zwischen den USA und China um saubere Energie
Nach Ansicht eines in Beijing ansässigen KI-Unternehmers wird die Energieversorgung nach dem Wettrennen im Bereich der künstlichen Intelligenz ein Schlüsselfaktor im bevorstehenden Wettbewerb zwischen China und den USA sein. Um Chinas Fortschritt in der künstlichen Intelligenz zu verhindern, hatten die USA zuvor den Verkauf hochentwickelter KI-Chips an dieses Eine-Milliarden-Einwohner-Land verboten.
„Der Vorteil fortschrittlicher Chips liegt vor allem im etwas geringeren Stromverbrauch. Aber da Chinas Stromversorgung zunimmt, können chinesische Unternehmen weniger fortschrittliche Chips verwenden, um ähnliche KI-Trainingsergebnisse zu erzielen“, sagte der namentlich nicht genannte Unternehmer und fügte hinzu, dass der Anstieg der Stromkosten im Vergleich zu den Gesamtinvestitionen in das KI-Rennen vernachlässigbar sei.
Vor der Pandemie war Chinas Stromerzeugungskapazität doppelt so groß wie die der USA. Heute hat sich die Zahl fast verdreifacht. Aufgrund der Inflation werden die Strompreise in den USA zwischen 2021 und 2023 um 20 % steigen, während die Strompreise in China stabil bleiben. In einigen Regionen, in denen erneuerbare Energien eine große Rolle spielen, genießen chinesische Unternehmen sogar noch größere Rabatte als zuvor.
Die chinesische Regierung intensiviert ihre Pläne zum Bau von Rechenzentren und KI-Servern in den energiereichen westlichen Regionen des Landes. Damit will sie die globale Wettbewerbsfähigkeit einheimischer Technologiegiganten wie Huawei steigern.
Hoai Phuong (laut SCMP)
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