Al-Nokrashy
GHADA RAAFAT
Dr. Hani Al-Nokrashy is an
international energy expert and member of the scientific advisory council to
the president of Egypt. In 2009 he was co-founder of the DESERTEC Foundation in
Germany, which aims at creating a global renewable energy strategy based on harnessing
sustainable power from sites where renewable sources of energy are abundant and
transferring it through high-voltage direct current transmission to consumption
centres.
In the same year, the
Egyptian government asked Al-Nokrashy to produce a study on the future of
electricity production in Egypt, which recommended a gradual but definitive
shift to renewable energy. He has also participated in work carried out by the
DLR German Aero
Space Centre on renewable energy in the Mediterranean.
Al-Nokrashy graduated in
mechanical engineering from Cairo University’s Faculty of Engineering and
obtained his PhD from the Technical University of Darmstadt in Germany. He
spoke to Al-Ahram Weekly about the best renewable energy
strategy for Egypt.
How do you evaluate
Egypt’s energy strategy, which targets the diversification of supply?
Any electricity planning must
take as its highest priority the security of supply. The diversification of
fuel suppliers is the original meaning of diversification in this context, with
a view to guaranteeing the security of supply. The strategy adopted now is to
diversify electricity production methods, including gas, oil, coal, nuclear and
renewables.
This strategy increases the
risk of blackouts because a lack in the supply of one of the fuels, whether
gas, oil, coal or nuclear, would cause a gap in the electricity supply as fuel
cannot be shifted from one technology to another except under exceptionally
expensive conditions.
The renewables that have been
adopted in Egypt up to now are wind energy and photovoltaic cells (PV) that
convert sunlight directly into electricity. Both are fluctuating sources of
energy as they supply electricity only when atmospheric conditions allow. Wind
is completely random, and PV operates only during daylight hours.
From the point of view of
electricity supply security, this means that when these sources are unable to
supply energy the electrical grid must be able to compensate through
traditional energy production methods, which means additional costs. This also
means that wind and PV cannot be considered as reliable when planning
electricity supply for the future. Only firm capacity can be considered, which
comes from the four fossil-fuel sources mentioned.
Another renewable and
controllable capacity for supply is the electricity produced by concentrating
solar power (CSP), on condition that this provides heat storage for at least 14
hours of full-load production to bridge the darkness during the night.
Moreover, there should be hybridisation with another type of fuel to bridge any
two or three days of cloudy weather or sand storms (taking place during about
one per cent of the year). This already working and proven technology is
especially favourable in Upper Egypt, where the sun’s rays are mostly direct
all the year round, enabling them to be concentrated by means of mirrors. CSP
technology with adequate storage, however, was not considered within the
electricity mix adopted in Egypt.
Hydropower, although
renewable and controllable, is not available all the year round, and it
represents only about six per cent of installed capacity.
What is your
opinion of clean-coal technology?
Considering coal as a means
to secure the electricity supply is quite inadequate, because coal is imported,
and it is the most polluting fuel that can be used for electricity production.
All countries using coal for electricity production are planning to stop doing
so and to replace it with gas and renewables as gas produces half as much
carbon dioxide (CO2) as coal.
Egypt supports the Paris
Agreement (COP21) to reduce CO2 emissions, and therefore it is
counter-productive to build coal power stations. Egypt’s commitment presented
by President Abdel-Fattah Al-Sisi at the COP21 Paris Conference stated that
Egypt would promote the “use of advanced, locally-appropriate and
more-efficient fossil-fuel technologies, which are less-emitting of CO2”. This
has been achieved by contracting three giant gas-combined-cycle power stations,
with a net efficiency of over 61 per cent and a total capacity of 14.4 GW.
These points show that the
simple diversification of electricity production technologies is not the
optimal solution. Instead, this is using renewables as much as they are
available — mainly CSP with adequate heat storage — and locally available
natural gas.
What is called “clean-coal
technology” is a variety of technology used to prevent dust pollution and to
remove some poisonous gases emitted from burning coal. The most important
technology in this group is “carbon capture and storage” (CCS), which means the
CO2 emitted in large quantities from burning coal and causing global warming is
captured prior to leaving the chimney and stored in earth cavities, mainly
those emptied from oil or gas exploration. This technology has been tested in
several pilot projects, however, and it has proved to be inadequate because the
storage capacity is limited to 25 to 30 years, meaning it is not sustainable.
It has not been used commercially.
Another technology to
slightly reduce CO2 emissions involves raising the efficiency of burning coal
from about 42 per cent to 47 per cent and increasing electricity output by
about 12 per cent at higher cost, thus reducing the emissions of CO2 per kWh
produced. Finally, coal is not only polluting but also financially risky as its
price varies according to market fluctuations and it must be paid for in
foreign currency.
Egypt has a lot
of sun radiation all year round. What form of solar energy technology might
best be implemented in Egypt?
The crowded Nile Valley surrounded
by deserts invites the establishment of solar electricity production facilities
in the vast deserts east and west of the valley to supply the inhabitants of
the cities and villages in it. However, the supply of electricity must be
secure. It must be ready at any time on demand and sold at a price affordable
to both the rural and urban population and industry. The only technology that
fulfils all these conditions is concentrating solar power (CSP).
This is the same technology
used in a thermal power station burning fuel to produce heat that is converted
to electricity. The difference is that the heat is produced by concentrating
the sun’s rays to a temperature of about 550 degrees Centigrade instead of
burning fossil fuel. The heat is stored in a mixture of molten salts, a liquid
that can be stored in an insulated tank to be used on demand for steam
generation that drives a conventional turbine-generator unit. This technology
has been successfully used in Spain since 2011.
It is the only technology that
uses 99 to 100 per cent natural resources and features a secure and reliable
supply of electricity at affordable cost. Water usage is minimised by using
air-cooled dry condensers and advanced mirror-cleaning equipment.
Standardizing this technology
by limiting nominal unit sizes to 20 and 50 MW would enable the mass production
of the components of the power stations, thus reducing production costs
rapidly. Since these power stations use nearly no fuel, the saved fuel costs
can be used to build new power stations according to a carefully designed plan.
Small units of 20 or 50 MW could be commissioned in parallel, thus reducing the
building time dramatically and making use of electricity produced by each unit
when readily commissioned.
Arranging standardized power
stations of the same size in groups of five in a local grid parallel to the
Nile Valley would give additional advantages. Since in winter electricity
demand in Egypt is about one fifth less than in summer, a local grid of five
similar power stations could perform annual maintenance lasting one or two
weeks in the winter months by closing one power station at a time. The four
other power stations would be able to shoulder the reduced winter load. The
full load required in the following summer would then be available with freshly
maintained power stations.
Adopting such a strategy
would relieve the Egyptian grid of increased transmission loads, since each
local (five-fold PS) grid would be self-contained — that is, it could work
continuously 24/7 and 365 days per year. The choice of suitable locations for
the single power stations is also very easy since no fuel pipeline and no water
supply is needed.
Why has CSP
technology not been widely adopted in Egypt?
The government designed a
feed-in tariff for renewable energy by considering only two types — wind and PV
— of possible renewables in Egypt. It ignored many other possible energy
production technologies, such as biogas from rice straw and electricity from
the tides and waves. However, the most important neglected means of electricity
production, which is nevertheless especially suitable for Egypt, was CSP
technology with adequate heat storage.
Converting rice straw to
biogas protects the environment from in-field burning causing black clouds and
converting tide and wave forces to electricity protects the coasts from
erosion. CSP enables seawater desalination using waste heat, making it the cheapest
available desalination technology. Adopting the strategy described of five
connected CSP power stations in a local grid would save transmission-line costs
and losses of transmission as well as securing supply even if the main grid is
disconnected. Considering all these benefits, CSP is the cheapest means of
electricity production in Egypt.
Egypt benefits from a clear
sky nearly all the year round, enabling direct sunrays to reach the surface of
the earth. These rays can be reflected by means of mirrors and focused to
produce high temperatures of above 500 degrees Centigrade. This important local
advantage has not been used effectively up to now.
Like for any new technology,
the initial costs are high, and private investors may hesitate to start up a
project. This can be overcome if a group of investors builds an industrial
complex and within the complex the first pure CSP power station with storage to
securely supply electricity to the complex is built. Since industry needs
electricity mainly during the day time, the CSP power station could then feed
surplus electricity out to the grid around sunset in summer, which is the peak
hour for domestic consumption, at an agreed price. This would benefit both
parties, especially as CSP electricity costs are less than conventional
unsubsidised electricity costs in Egypt.
What is your
assessment of the PV projects in the Upper Egyptian governorate of Aswan, which
should generate 1,665 MW of electricity in a year’s time?
The main advantage of PV is
that it can be installed nearly anywhere and connected to the grid. It would
have been much more advantageous to distribute the panels throughout the
governorates of Upper Egypt, however, so that each governorate could benefit
from the electricity injected into the grid and the jobs created.
Concentrating the panels in
one spot in the governorate of Aswan brings disadvantages such as a complicated
one-spot connection to the grid, including overloading the grid at noon (the
peak production of PV), increasing the heat production in the panel field
leading to reduced electricity production, and the risk of flames.
Higher ambient temperatures
cause a reduction of electricity production in PV panels and probably the quick
deterioration of the cells. Therefore, the choice of the hottest governorate in
Egypt to install such a large PV field was not necessarily favourable to
investors. However, the feed-in tariff is high enough to enable them to cover
their costs and to make a profit as well.
لنقراشي ا
جدواها مرتفعة أقتصاديا
هاني النقراشي خبير دولي في مجال الطاقة وعضو المجلس
الاستشاري العلمي لرئيس مصر
أسهم في تاسيس مؤسسة
ديزرتك التي تهدف إلى إنشاء إستراتيجية عالمية للطاقة المتجددة تقوم على تسخير الطاقة
المستدامة من المواقع التي تتوفر بها مصادر الطاقة المتجددة ونقلها من خلال نقل التيار
المباشر عالي الجهد إلى مراكز الاستهلاك
في العام 2009، طلبت الحكومة المصرية من النقراشي
عمل دراسة حول مستقبل إنتاج الكهرباء في مصر ، والتي أوصت بتحويل تدريجي لكن نهائي
إلى الطاقة المتجددة. النقراشي شارك في العمل
الذي قام به مركز أبحاث الفضاء الالماني لصالح أستغلال مصادر الطاقة المتجددة بالبحر
الأبيض المتوسط
تخرج النقراشي من كلية الهندسة الميكانيكية بجامعة
القاهرة وحصل على درجة الدكتوراه من الجامعة التقنية في دارمشتات في ألمانيا. تحدث
إلى الأهرام ويكلي عن أفضل استراتيجية للطاقة المتجددة لمصر
كيف تقيم إستراتيجية الطاقة في مصر التي تستهدف تنويع
المعروض من الطاقة المولدة؟
يجب
أن يأخذ أي تخطيط للكهرباء أولوية قصوى لتأمين الإمداد الكهربائي
إن
تنويع موردي الوقود المعنى الأصلي للتنويع في هذا السياق ، بهدف ضمان أمن الإمداد.
الاستراتيجية المعتمدة الآن تنويع أساليب إنتاج الكهرباء ، بما في ذلك الغاز
والنفط والفحم والطاقة النووية والطاقة المتجددة
تزيد
هذه الاستراتيجية من خطر انقطاع التيار الكهربائي لأن الافتقار إلى إمدادات أحد
أنواع الوقود ، سواء الغاز أو النفط أو الفحم أو الطاقة النووية ، قد يسبب فجوة في
إمدادات الكهرباء حيث لا يمكن نقل الوقود من تكنولوجيا إلى أخرى إلا في ظل تكلفة
باهظة للغاية
محطات
مصادر الطاقة المتجددة التي تم تبنيها في مصر حتى الآن هي طاقة الرياح والخلايا
الفولتية الضوئية (PV) التي تحول أشعة الشمس مباشرة
إلى كهرباء. كلاهما من مصادر الطاقة متقلبة لأنها لا توفر الكهرباء إلا عندما تسمح
الظروف الجوية. الرياح عشوائية تماما ، والشمس فقط خلال ساعات النهار
من
وجهة نظر أمن إمدادات الكهرباء ، يعني هذا أنه عندما تكون هذه المصادر غير قادرة
على توفير الطاقة ، يجب أن تكون الشبكة الكهربائية قادرة على التعويض من خلال طرق
إنتاج بديلة كالتقليدية موثوق بها، مما يعني تكاليف إضافية. وهذا يعني أيضًا أن
الرياح لا يمكن اعتبارها موثوقًا عند تخطيط إمدادات الكهرباء للمستقبل. يمكن النظر
فقط في القدرة الثابتة ، والتي تأتي من مصادر الوقود الأحفوري الأربعة المذكورة
قدرة
أخرى قابلة للتجديد والتحكم في الإمداد ، الكهرباء التي تنتجها الطاقة الشمسية
المركزة(CSP) ، بشرط أن يوفر ذلك تخزينًا حراريًا لمدة 14 ساعة على الأقل من
إنتاج الحمولات الكاملة لكسر الظلام أثناء الليل. وعلاوة على ذلك ، ينبغي أن يكون
هناك تهجين مع نوع آخر من الوقود لسد أي يومين أو ثلاثة أيام من الطقس الغائم أو
العواصف الرملية (يحدث خلال واحد في المائة من السنة بمصر). هذه التقنية التي
أثبتت فعاليتها وتجاربها مؤاتية بشكل خاص في صعيد مصر ، حيث تكون أشعة الشمس
مباشرة بشكل مباشر طوال العام ، مما يتيح تركيزها عن طريق المرايا. ومع ذلك ، لم
تعتبرمجدية كتكنولوجيا CSP ذات التخزين
الكافي ضمن مزيج الكهرباء في مصر من الطاقة الكهرومائية ، على الرغم من قابليتها
للتجديد والسيطرة عليها ، غير متوفرة على مدار السنة ، ولا تمثل سوى حوالي 6 في
المائة من السعة المركبة
ما هو رأيك في تكنولوجيا الفحم النظيف؟
اعتبار الفحم كوسيلة لتأمين إمدادات الكهرباء غير
كافٍ ، لأن الفحم مستورد ، وهو الوقود الأكثر تلويثًا والذي
يمكن استخدامه لإنتاج الكهرباء.
جميع البلدان التي تستخدم الفحم لإنتاج الكهرباء تخطط للتوقف عن ذلك واستبداله بالغاز
والطاقة المتجددة حيث ينتج الغاز نصف كمية ثاني أكسيد الكربون (CO2) كالفحم
تدعم مصر اتفاقية باريس من خلال التزام قدمه
الرئيس عبد الفتاح السيسي ذكر فيه ان مصر ستشجع تكنولوجيا الوقود الاحفوري الاكثر
ملائمة تحقق ذلك من خلال التعاقد مع ثلاث محطات عملاقة لتوليد الطاقة تعمل بالغاز ،
مع كفاءة صافية تزيد على 61 في المائة وسعة إجمالية قدرها 14.4 غيغاواط
توضح هذه النقاط أن التنويع البسيط لتقنيات إنتاج
الكهرباء ليس هو الحل الأمثل. وبدلاً من ذلك ، يستخدم هذا مصادر الطاقة المتجددة بقدر
توافرها - خاصة CSP مع تخزين حراري مناسب – مع غاز طبيعي متوفر محليًا
ما يسمى "تكنولوجيا الفحم النظيف" مجموعة
متنوعة من التكنولوجيا المستخدمة لمنع تلوث الغبار ولإزالة بعض الغازات السامة المنبعثة
من حرق الفحم. أهم تكنولوجيا في هذه المجموعة "احتجازالكربون و تخزينه"" ، وهو ما يعني أن ثاني
أكسيد الكربون المنبعث بكميات كبيرة من حرق الفحم يسبب الاحتباس العالمي ، أحتجاز
الكربون من خلال التقاطه قبل ترك المدخنة وتخزينها في تجاويف الأرض ، خاصة تلك التي
يتم إفراغها من استكشاف النفط أو الغاز. ومع ذلك ، فقد تم اختبار هذه التقنية في العديد
من المشاريع التجريبية ، ثبت أنها غير كافية لأن سعة التخزين محدودة بـ 25 إلى 30 عامًا
، وهذا يعني أنها غير مستدامة. فلم يتم استخدامها تجاريًا
من بين التقنيات الأخرى لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد
الكربون بشكل طفيف ، رفع كفاءة حرق الفحم من حوالي 42 في المائة إلى 47 في المائة وزيادة
إنتاج الكهرباء بحوالي 12 في المائة بتكلفة أعلى ، مما يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد
الكربون لكل كيلو واط من الطاقة المنتجة. وأخيراً ، فإن الفحم لا يتسبب في التلوث فحسب
، بل إنه ينطوي على مخاطر مالية أيضاً ، حيث أن سعره يختلف باختلاف تقلبات السوق ،
ويجب أن يتم دفعه بالعملة الأجنبية
مصر لديها الكثير من أشعة الشمس على مدار السنة
أي شكل من أشكال تكنولوجيا الطاقة الشمسية يمكن
تنفيذه على أفضل وجه في مصر؟
أي شكل من أشكال تكنولوجيا الطاقة الشمسية يمكن
تنفيذه على أفضل وجه في مصر؟
وادي
النيل المزدحم المحاط بالصحارى يدعو لإنشاء مرافق لإنتاج الطاقة الشمسي في الصحراء
الشاسعة شرق وغرب الوادي لتزويد سكان المدن والقرى فيها. ومع ذلك ، يجب أن تكون
إمدادات الكهرباء آمنة. يجب أن تكون جاهزة في أي وقت حسب الطلب وتباع بسعر معقول
لكل من سكان الريف والحضر والصناعة. التكنولوجيا الوحيدة التي تحقق كل هذه الشروط الطاقة الشمسية الحرارية (CSP)
نفس
التقنية المستخدمة في محطة الطاقة الحرارية التي تحرق الوقود لإنتاج الحرارة التي
يتم تحويلها إلى كهرباء. الفرق أن الحرارة تنتج عن طريق تركيز أشعة الشمس إلى درجة
حرارة حوالي 550 درجة مئوية بدلا من حرق الوقود الأحفوري. يتم تخزين الحرارة في
خليط من الأملاح المنصهرة ، سائل يمكن تخزينه في خزان معزول لاستخدامه عند الطلب
لتوليد البخار ، الذي يحرك وحدة مولدات توربينية تقليدية تم استخدام هذه التقنية
بنجاح في إسبانيا منذ عام 2011
التقنية
الوحيدة التي تستخدم 99 إلى 100 في المائة من الموارد الطبيعية وتتميز بتزويد آمن
وموثوق من الكهرباء بتكلفة معقولة. يتم تقليل استخدام المياه باستخدام المكثفات
الجافة المبردة بالهواء والمعدات المتطورة لتنظيف المرآة
من
شأن توحيد هذه التقنية من خلال الحد من أحجام الوحدات الاسمية إلى 20 و 50 ميغاواط
أن يسمح بالإنتاج الضخم لمكونات محطات توليد الطاقة ، مما يقلل تكاليف الإنتاج
بسرعة. وبما أن محطات الطاقة هذه لا تستخدم أي وقود تقريبًا ، يمكن استخدام تكاليف
الوقود المحفوظة لبناء محطات طاقة جديدة وفقًا لخطة مصممة بعناية. يمكن تشغيل
وحدات صغيرة من 20 أو 50 ميجاوات بالتوازي ، وبالتالي تقليل وقت البناء بشكل كبير
والاستفادة من الكهرباء التي تنتجها كل وحدة عند تشغيلها بسهولة
إن
ترتيب محطات الطاقة الموحدة من نفس الحجم في مجموعات من خمسة في شبكة محلية موازية
لوادي النيل من شأنه أن يعطي مزايا إضافية. وبما أن الطلب على الكهرباء في مصر في
فصل الشتاء يقل بنحو خمس مرات عما هو عليه في الصيف ، فإن الشبكة المحلية المؤلفة
من خمس محطات طاقة مماثلة يمكنها إجراء صيانة سنوية لمدة أسبوع أو أسبوعين في أشهر
الشتاء بإغلاق محطة كهرباء واحدة في كل مرة. وستتمكن محطات الطاقة الأربع الأخرى
من تحمل الحمل الشتوي المنخفض. سيكون الحمل الكامل المطلوب في الصيف التالي متاحًا
في محطات توليد الطاقة الكهربائية الجاهزة
اعتماد
هذه الاستراتيجية من شأنه أن يعفي الشبكة المصرية من حمولات الإرسال المتزايدة ،
حيث أن كل شبكة محلية تكون مستقلة بذاتها - أي أنها يمكن أن تعمل بشكل مستمر
على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع و 365 يومًا في السنة. كما أن اختيار المواقع
المناسبة لمحطات الطاقة الواحدة أمر سهل للغاية حيث لا توجد حاجة لخط أنابيب وقود
ولا حاجة إلى إمدادات مياه
لماذا
لم يتم اعتمادها كتكنولوجيا في مصر ؟ الطاقة
الشمسية الحرارية
قامت الحكومة بتصميم تعريفة تغذية للطاقة المتجددة
من خلال الأخذ في الاعتبار نوعين فقط - الرياح والطاقة
الكهروضوئية - من مصادر الطاقة
المتجددة في مصر. تجاهل العديد من تقنيات إنتاج الطاقة الأخرى الممكنة ، مثل الغاز
الحيوي من قش الأرز والكهرباء من المد والجزر والأمواج. ومع ذلك ، فإن أهم وسائل الإهمال
لإنتاج الكهرباء ، ومع ذلك مناسبة بشكل خاص لمصر CSP التخزين الحراري الكافي
إن تحويل قش الأرز إلى غاز حيوي يحمي البيئة من الحرق
في الميدان مسبباً الغيوم السوداء وتحويل المد والقوى الموجية إلى كهرباء تحمي السواحل
من التآكل.
تمكن CSP تحلية مياه البحر باستخدام حرارة النفايات ، مما يجعلها أرخص تكنولوجيا
تحلية متاحة. إن تطبيق الاستراتيجية الموصوفة لخمسة محطات كهربائية
CSP مترابطة في شبكة محلية من شأنه أن يوفر تكاليف خطوط النقل
وفقدان الإرسال وتأمين التوريد دائما.
تستفيد مصر من سماء صافية تقريبًا طوال العام ، مما
يتيح الوصول إلى أشعة الشمس المباشرة على سطح الأرض. يمكن أن تنعكس هذه الأشعة عن طريق
مرايا وتركز على إنتاج درجات حرارة عالية تزيد عن 500 درجة مئوية. هذه الميزة المحلية
الهامة لم تستخدم بكفاءة حتى الآن
مثل أي تقنية جديدة ، فإن التكاليف الأولية عالية
، قد يتردد المستثمرون من القطاع الخاص في بدء مشروع. ويمكن التغلب على هذا إذا قامت
مجموعة من المستثمرين ببناء مجمع صناعي وضمن ، تم بناء أول محطة طاقة شمسية تنقية مزودة بتخزين
لتوفير الكهرباء بشكل آمن للمجمع. بمجرد أن للصناعة ستحتاج إلى الكهرباء بشكل رئيسي
خلال النهار ، يمكن لمحطة الطاقة الكهرومغناطيسية أن تغذي فائض الكهرباء إلى الشبكة
حول غروب الشمس في الصيف ، ساعة الذروة للاستهلاك المحلي ، بسعر متفق عليه. وهذا من
شأنه أن يفيد كلا الطرفين ،
خاصة وأن تكاليف الكهرباء من الطاقة الشمسية المركزة أقل
من تكاليف الكهرباء غير المدعومة التقليدية
ما هو تقييمك للمشاريع الكهروضوئية في محافظة أسوان
بمصر العليا ، والتي ستنتج 1،665 ميجاوات من الكهرباء في غضون عام؟
الميزة الرئيسية كان يمكن تثبيتها
في أي مكان تقريبا و جعلها متصلة بالشبكة. كان هذا أفضل توزيع اللوحات في جميع محافظات
صعيد مصر ، بحيث يمكن لكل محافظة أن تستفيد من الكهرباء المحققة في الشبكة والوظائف
التي تم إنشاؤها
سبع سنوات في خدمة القطاع الناشيء
ENFRWC Seven years serving RE & Water
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق