Impianti solari a concentrazione per la selezione del sito e della tecnologia in Egitto

L'obiettivo di questa ricerca è studiare l'implementazione di due tecnologie di energia solare concentrata (CSP) nelle 28 località dedicate in Egitto, al fine di selezionare la tecnologia CSP ottimale per il sito specifico. Ciò può essere ottenuto mediante una simulazione termoeconomica convalidata delle centrali elettriche utilizzando il modello consultivo Sam e un'indagine sulle configurazioni delle due tecnologie CSP proposte per soddisfare la domanda termica della centrale elettrica. Le simulazioni prendono in considerazione gli aspetti ambientali, tecnici, finanziari ed economici dei progetti. Tra i molti parametri simulati, tre sono presi in considerazione per confrontare le configurazioni delle due tecnologie proposte nelle 28 località che utilizzano l'ausilio del sistema informativo geografico. Tali parametri sono la produzione annua di energia, il costo livellato dell’energia e il consumo di acqua. Un'analisi comparativa ha indicato che la torre solare richiede il 25% in più di terreno rispetto alla vasca parabolica. L'area di raccolta aggiuntiva ha aumentato il costo netto di capitale del sistema di torre solare del 15% rispetto al modello a vasca parabolica. Di conseguenza, la disposizione della torre solare riduce il costo uniforme dell’energia, aumentando al contempo l’energia annuale generata e l’acqua richiesta dalla centrale elettrica. I risultati della simulazione hanno favorito la configurazione proposta della torre solare rispetto alla vasca parabolica e hanno raccomandato l’implementazione di tali progetti di energia solare concentrata nelle località centrali e orientali dell’Egitto.

Una delle preoccupazioni più urgenti a livello mondiale è soddisfare la crescente domanda di energia in modo ecocompatibile e sostenibile (Dincer e Acar 2015), soprattutto nei paesi in progressivo sviluppo con una popolazione in forte espansione come l’Egitto. A questo proposito, la fornitura di opzioni di energia rinnovabile è un must. La Vision 2030 dell'Egitto si concentra sullo sviluppo sostenibile del paese e considera l'energia il secondo pilastro più importante dei dieci pilastri dello sviluppo sostenibile (https://mped.gov.eg/EgyptVision?lang=en). Il rapporto sulla visione sottolinea l’utilizzo ottimale e domestico delle risorse energetiche, nonché la diversificazione del mix di approvvigionamento energetico per incorporare l’energia rinnovabile per produrre elettricità. Inoltre, il rapporto sottolinea la mitigazione delle emissioni di anidride carbonica provenienti dal settore energetico. Di conseguenza, nel 2016 è stato emesso un decreto presidenziale per dedicare 28 località (http://nrea.gov.eg/test/en/Home), classificate in 6 zone principali, da sviluppare attraverso progetti di energia rinnovabile da parte del Nuovo e del Autorità per le Energie Rinnovabili (NREA) e Ministero dell'Elettricità e delle Energie Rinnovabili, come mostrato in Fig. 1 (Moharram et al. 2022).

La risorsa energetica rinnovabile più abbondante in Egitto è l’energia solare (Aliyu et al. 2018). Gran parte dell'enfasi sull'energia rinnovabile è quindi rivolta alle tecnologie di energia solare ottimali e specifiche del sito da implementare. Esiste il potenziale per ridurre le emissioni di gas serra (GHG) in Egitto dell’80-95% seguendo il Piano di politica energetica per il Medio Oriente e il Nord Africa (MENA), che mira a ridurre il cambiamento climatico limitando l’aumento della temperatura globale a non più di 2 °C (Menichetti et al. 2018; Elshafey et al. 2018). L’integrazione delle tecnologie dell’energia solare a concentrazione (CSP) con le centrali termiche (fossili) già esistenti rappresenta una delle soluzioni tecnologiche energetiche a basse emissioni di carbonio che possono essere adottate (Cioccolanti et al. 2019). Sebbene CSP abbia un numero relativamente elevato di elementi indipendenti, che la rendono una tecnologia complessa, questa limitazione è controbilanciata dal fatto che la tecnologia fornisce flessibilità applicativa per soddisfare la domanda. La conversione in energia termica distingue il CSP dalle altre principali tecnologie di energia rinnovabile, come l’energia idroelettrica, l’energia eolica e le celle fotovoltaiche (PV). Inoltre, il CSP è particolarmente interessante per i suoi vantaggi in termini di alta efficienza, bassi costi operativi e buon potenziale di espansione (Zhang et al. 2013). La scelta del sito per la costruzione di una centrale CSP è soggetta ad alcune importanti condizioni che devono essere soddisfatte per garantire la produzione economica di elettricità. La NREA ha considerato questi criteri durante la selezione delle 28 località e ha verificato la fattibilità dell'implementazione delle tecnologie CSP. I requisiti generali del sito sono i seguenti: