Zonnewarmte voor stroom + water in Namibië

04-02-2018   |   Dit onderzoek laat zien hoe CSP waterschaarste kan oplossen

Zeewaterontzilting kan worden geïntegreerd in een thermische zonne-energiecentrale met behulp van een verscheidenheid aan ontziltingstechnologieën. Is zonne-energie gestuurde multi-effectdestillatie (MED) een financieel haalbare oplossing voor het water arme Namibië?

Een onderzoek van de universiteit van Stellenbosch is van mening dat een 100 MW CSP-centrale die is aangepast om ook "water te genereren" via MED potentieel financieel levensvatbaar zou zijn voor Namibië. De zoninstraling is uitstekend bij Arandis , waar overheidsbedrijf NamPower een zonnepark plant dat dicht bij de vraag staat.
Inclusief multi-effectdestillatie zou relatief weinig extra kosten toevoegen aan die van een standalone CSP-fabriek in Namibië, de auteurs van Integral desalination with concentrating solar thermal power: een Namibian-casestudy die te vinden is in een studie gepubliceerd in Renewable Energy in januari 2018.
CSP is de thermische vorm van zonne-energie die elektriciteit opwekt door een conventioneel stroomblok te voeden, maar in plaats van fossiele brandstof, alleen zonlicht gebruikt. (Hoe CSP 's nachts zonne-energie levert.)
De haalbaarheidsstudie voor Namibië komt in de context van veel CSP + ontziltingsonderzoek en  ontwikkeling door grote CSP-onderzoekscentra wereldwijd, waaronder MIT en het Cyprus Institute. Het laatste instituut heeft momenteel een prototype voor mediterrane eilanden gelanceerd. Daarnaast hebben CIEMAT en DLR in Spanje, al lang ontziltingsonderzoek geleid. CIEMAT leidt momenteel de SolarPACES-taak VI: waar het internationale onderzoekers coördineert en DLR van Duitsland, bracht eerder een samenvatting uit van het scala van CSP + ontziltingstechnologieën dat wordt verkend.
Voors en tegens voor Namibië
Deze voorgestelde 100 MW CSP + ontziltingsinstallatie zou duurder zijn dan de bestaande ontziltingsinstallatie net ten noorden van Swakopmund, die gebruik maakt van omgekeerde osmose op basis van het netwerk, schatte de studie. Met name door de afstand die het water in dit geval verpompt moet worden van de zee naar de installatie (48 km en 580 m boven zeeniveau)
De opwekking van elektriciteit en water zou echter extra voordelen hebben ten opzichte van de huidige net gekoppelde omgekeerde osmose-installatie. Een voordeel van dit voorstel is dat het tegelijkertijd elektriciteit genereert, terwijl de huidige installatie de schaarse elektriciteit van Namibië verbruikt.
Met thermische energieopslag zou de CSP + ontziltingsfabriek van de studie de zonne-energie leveren om 15% van de piekvraag van Namibië tot in de avond te leveren, waardoor het kleine zonnige land onafhankelijker is van zijn buren en zijn CO2-voetafdruk verkleint, waardoor het zijn doelstelling in procenten voor hernieuwbare energie voor 2030 bereikt.
Namibië is al onder waterstress. De Verenigde Naties gaan ervan uit dat het in 2025 kwetsbaar zal worden.
Relatief weinig extra kosten om ontzilting toe te voegen aan een CSP-fabriek
"Er is synergie tussen energieopwekking en ontzilting van zeewater", legt Dall uit. "De ontziltingsinstallatie vervangt effectief de condensor in de Rankine-cyclus, terwijl de Rankine-cyclus op zijn beurt een gemakkelijke bron is van laagwaardige warmte voor ontzilting. Het concept hangt af van het gebruik van die restwarmte van uw CSP-fabriek en probeert die te gebruiken als verwarming bron."
De winstgevendheid van coproductie van zowel elektriciteit als water is gelijk aan die van een CSP-installatie die alleen vermogen genereert. De extra kosten zijn klein, ongeveer 13%. Het zonneveld zou te groot zijn in verhouding tot het vermogensblok en beide bewerkingen zouden gelijktijdig zijn.
"Je kunt beide tegelijk doen, elektriciteit produceren en water ontzilten", zei Dall. "Omdat de ontziltingsinstallatie functioneert als de droog gekoelde condensor - de ene is afhankelijk van de andere. De één kan in feite niet zonder de andere werken, tenzij er een redundantie in het systeem is toegevoegd."
De verkoop van water zou de elektriciteitsproductie subsidiëren, aangezien de waterprijzen relatief hoog zijn.
De studie bleef aan de zeer voorzichtigheid kant met schattingen die resulteerden in een kostprijs  van CSP-elektriciteit van 13 cent per kWh, uitgaande van een risicovolle risicokost van 18%.
Maar de studie ging ervan uit dat deze relatief dure elektriciteit uit de CSP-fabriek zou worden gebruikt om het zeewater van de kust op te pompen. Het pompen zou goed zijn voor bijna de helft van de kosten van ontzilting.
PV kan de pompkosten verlagen
Dall suggereert dat in plaats daarvan, lage kosten PV het pompen zou kunnen aandrijven. Hij ziet lokale Namibische bedrijven op zonne-energie gaan werken, wat suggereert dat PV zelfs in de detailhandel minder kost dan het net.
Elektriciteit van PV zou het pompen tegen bijna de helft van de kosten kunnen laten draaien, met recente prijzen in het naburige Zuid-Afrika van 6 - 8 cent per kilowattuur. 

 

Paper: J.E. Hoffmann, E.P. Dall, Integrating desalination with concentrating solar thermal power: A Namibian case study, published at Renewable Energy in January 2018.
http://www.solarpaces.org/wp-content/uploads/DALL-namibia-PAPER.pdf
More reading: SolarPACES: Task VI: Solar Energy and Water Processes and Applications http://www.solarpaces.org/csp-research-tasks/task-annexes-iea/task-vi-solar-energy-and-water-processes-and-applications/DLR: AQUA-CSP Concentrating Solar Power for Seawater Desalination http://www.dlr.de/tt/en/desktopdefault.aspx/tabid-2885/4422_read-10813/

 

 

 



« Terug naar nieuwsoverzicht