Kann Indien allen Landwirten eine kostenlose solarbetriebene Bewässerung anbieten?

27. Juli 2020 durch Anand Upadhyay

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Der Strombedarf für die landwirtschaftliche Bewässerung in Indien erfordert etwa 18% des Stromverbrauchs.

60% der Bewässerung ist abhängig auf Grundwasser. Dies erfordert 21 Millionen Elektropumpen und 9 Millionen Dieselpumpen. Um den Vorteil sinkender Solarpreise für den Bewässerungsbedarf in Indien zu nutzen und das Einkommen der Landwirte zu erhöhen, wurde das PM KUSUM-Programm eingeführt gestartet im Jahr 2019.

Solarpumpen sind meiner bescheidenen Meinung nach die beste Anwendung von Solarenergie. Mein erster Beitrag übrigens am CleanTechnica war auf Solarpumpen!

Eine der häufigsten Beschwerden gegen Sonnenenergie ist, dass die Sonne nicht immer scheint. Zum Glück sind Solarpumpen saisonabhängig (bei Regen ist keine Bewässerung erforderlich!). Zumindest in den meisten landwirtschaftlichen Regionen Indiens können Solarpumpen das ganze Jahr über arbeiten.

Darüber hinaus benötigen sie keine Batterien, da die Wasserpumpaktivität leicht über die Tageslichtstunden verteilt werden kann. Wenn immer noch Wasserspeicher erforderlich sind, ist dies direkt viel billiger als die Verwendung von elektrischen Batterien.

Die derzeit in ganz Indien installierten Solarpumpen summieren sich jedoch auf nur etwa 250.000. Diese Zahl ist im Vergleich zu den laufenden elektrischen Pumpen winzig.

Innerhalb von zwei Jahren sind die Referenzkosten für Solarwasserpumpen, die vom Ministerium für neue und erneuerbare Energien für die Bereitstellung von Kapitalzuschüssen verwendet werden, von 255.000 GBP (3400 USD) gesunken 2018 bis £ 168.300 (US $ 2200) in 2020 für ein 3-PS-Tauchsystem ein Rückgang von über 35%.

Es versteht sich von selbst, dass bei einem größeren Umfang der Implementierung die Kosten erheblich sinken können.

Die Frage ist also, ob es machbar wäre, den gesamten Bewässerungsbedarf Indiens durch Solarenergie zu decken.

Bevor wir uns mit der Analyse befassen, ist es wichtig, dass ich Sie durch einen Crashkurs über die wichtigsten Parteien in diesem Bereich und die wichtigsten ungelösten Probleme führe. Auf diese Weise erhalten Sie einen 360-Grad-Überblick über die tatsächlichen Vorteile der solarbetriebenen Bewässerung.

Einige Hintergrundprobleme

Derzeit sollen die meisten Landwirte in Indien hoch subventionierten Strom (praktisch kostenlos) erhalten, der von der Landesregierung bereitgestellt wird, sowie „Quersubventionen“ von anderen Stromverbrauchern in Stromtarifen.

Kurz gesagt, die Landesregierungen wollen nicht, wann sie dazu kommen sollen Zahlungen freigeben an die Stromverteilungsunternehmen (DISCOMs). Dies belastet die Finanzen der DISCOMs.

DISCOMs sind selbst keine unschuldigen Lämmer. Immer wieder wurden sie beschuldigt übertreiben den landwirtschaftlichen Verbrauch, um die Verluste aufgrund ihrer eigenen betrieblichen Ineffizienzen zu verbergen.

Wie können sie das machen? Einfach. Der größte Teil des an die Landwirte gelieferten Stroms wird nicht gemessen.

All dies wäre in Ordnung gewesen, wenn die Landwirte ihre Bewässerungsanforderungen erfüllen könnten. Außer sie tun es nicht. Die Versorgungsqualität ist schlecht und unzuverlässig.

Alles in allem ist niemand glücklich und das System fördert keine Energieeffizienz, was zu einer Verschwendung von Strom und Wasser führt.

Ich wollte mich eingehender mit diesen Themen befassen, werde sie aber wahrscheinlich in einem separaten Beitrag behandeln. Konzentrieren wir uns zunächst auf die Machbarkeit der solaren Bewässerung.

Lassen Sie die Zahl knirschen beginnen

Ähnlich wie bei jeder anderen Machbarkeitsanalyse müssen wir die Kosten für die Solarisierung des gesamten Bewässerungsstrombedarfs Indiens berechnen, den Nutzen quantifizieren und schließlich die Ergebnisse verstehen.

Wir würden uns hier nur aus offensichtlichen Gründen mit Schätzungen auf Makroebene befassen. Außerdem konzentriere ich mich nur auf elektrische Pumpen, da die Wirtschaftlichkeit von dieselbetriebenen Pumpen gegenüber Solarpumpen ein offener und geschlossener Fall ist.

Die Schlüsselidee, die wir evaluieren, ist, ob die Summe der derzeit ausgegebenen jährlichen Bewässerungszuschüsse zur Finanzierung einer Solaralternative verwendet werden kann, die den aktuellen Bedarf decken kann.

Wenn sich dies als machbar herausstellt, ist der jährliche Zuschuss das Preisgeld, das JEDES Jahr eingespart werden kann, sobald die Amortisation des vorgeschlagenen Solarisierungsprogramms erreicht wurde.

Mögliche Einsparungen pro Jahr

Ich konnte keine konsolidierte Studie finden, die sich mit der Gesamtsubvention für die Bewässerung in Indien befasst. Versuchen wir also, sie durch unabhängige Quellen abzuschätzen.

Energy Efficiency Services Limited (EESL) hat ein interessantes Programm durchgeführt, um ineffiziente elektrische Pumpen durch effiziente zu ersetzen, die für die Landwirte kostenlos sind. Die Investitionskosten werden aus den jährlichen Einsparungen gedeckt, die sich aus Gründen der Energieeffizienz ergeben.

Lesen Sie mehr über das „Agriculture Demand Side Management Program“ (AgDSM). unter diesem Link.

Im Rahmen unserer Diskussion schätzt EESL, dass durch die Umsetzung des AgDSM-Programms Energieeinsparungen von über 30% erzielt wurden. Es wird auch geschätzt, dass durch die alleinige Skalierung der Energieeffizienz auf ganz Indien jährliche Subventionen in Höhe von über 227,5 Mrd. GBP (3 Mrd. USD) eingespart würden.

Ihre Schätzung der jährlichen Gesamtsubvention für Agrarstrom liegt also wahrscheinlich bei 758 Mrd. GBP (10 Mrd. USD).

In einem anderen Ansatz kann man die Gesamtsubvention für den Agrarsektor anhand der folgenden Formel in Bezug auf das Baseballstadion schätzen.

Gesamtsubvention für Agrarstrom = (Jährlicher Stromverbrauch in Indien) * (% des vom Agrarsektor verbrauchten Stroms) * (Durchschnittliche Kosten der Stromversorgung) * (% der subventionierten Durchschnittskosten der Stromversorgung)

• Basierend auf ihrer Analyse der wichtigsten Agrarstaaten in Indien hat die Prayas Energy Group geschätzt dass in den Jahren 2013 bis 2014 etwa 90% der Stromkosten für landwirtschaftliche Zwecke subventioniert wurden. Nehmen wir an, dass dies nicht weiter zugenommen hat und immer noch anhält (es ist schwer vorstellbar, dass es gesunken wäre).
• Wie bereits in diesem Beitrag erwähnt, beträgt der Anteil des im Agrarsektor verbrauchten Stroms 18%. Die Annahme ist, dass alles für die Bewässerung verwendet wird.
• Gemäß CEA ist die durchschnittliche Lieferkosten war £ 5,2 / kWh in 2014-15 in Indien. Der jährliche Anstieg der Lieferkosten betrug im Zeitraum 2005-2015 etwa 7%. Dementsprechend könnten die durchschnittlichen Lieferkosten im Jahr 2019 6,8 GBP / kWh betragen.
• Indiens jährlicher Strom Verbrauch in den Jahren 2018-19 waren es 1158 Milliarden kWh.

Nach der obigen Formel beläuft sich der gesamte Stromzuschuss für die Landwirtschaft auf etwa 1275 Mrd. GBP (~ 17 Mrd. USD).

Meiner Meinung nach basiert die vorherige Schätzung von 10 Milliarden US-Dollar möglicherweise auf Subventionen, die ausschließlich aus den Kassen der Landesregierungen stammen. Das Element der Quersubventionierung von Nicht-Agrarstromverbrauchern wird nicht berücksichtigt, daher der Unterschied.

Lassen Sie uns trotzdem beide Schätzungen berücksichtigen und weitermachen.

Kosten für die Solarisierung des Bewässerungssystems

Bevor wir das für die Bewässerung erforderliche solarbetriebene System einschätzen und Kosten verursachen, möchte ich darauf hinweisen, dass es zwei Möglichkeiten gibt, ein solches System zu implementieren.

Die erste besteht darin, allen Landwirten unabhängige Solarpumpensysteme (Solar-PV und effiziente Pumpen) individuell zur Verfügung zu stellen. Dies würde wahrscheinlich 50 Mio. GBP / MW kosten und auch ein einachsiges Verfolgungssystem umfassen.

Die zweite Möglichkeit wäre, eine Art gemeinschaftliches Solarkraftwerk (von wenigen Megawatt) zu bauen und die landwirtschaftlichen Feeder mit Strom zu versorgen.

Im zweiten Fall haben die Landwirte nur die Wasserpumpen an ihrem Standort und müssen sich nicht um die Sicherheit, den Betrieb und die Wartung der Solarkraftwerke kümmern. Als größeres System an einem einzigen Standort kann das Solarkraftwerk professionell verwaltet werden.

Nach jüngsten Zahlen würde die zweite Option 40 Mio. GBP (0,53 Mio. USD) kosten, einschließlich der Kosten für die Trennung der Feeder. Und weitere 10% für die Kosten effizienter elektrischer Pumpen. Insgesamt 44 Mio. GBP (0,58 Mio. USD).

Die zweite Option ist aufgrund des Umfangs und der Effizienz (eine große Solaranlage mit einem Standort) billiger.

Der Hauptvorteil hierbei ist, dass es, da es an das Hauptnetz angeschlossen wäre, möglicherweise zuverlässiger wäre. Jeglicher Strom aus dem Hauptnetz würde leicht durch ungenutzten Solarstrom ergänzt, der in das Netz zurückgespeist werden kann.

Ich habe in den folgenden Berechnungen nur die zweite Option berücksichtigt.

Die Größe der Solarkomponente, die dem System hinzugefügt werden soll, und ihre Kosten können wie folgt berechnet werden:

Größe des Systems (in MW der erforderlichen Solarkapazität) = (für die Bewässerung erforderlicher Strom) * (1 – Effizienzsteigerung) / (Leistung eines typischen 1 MW-Solarkraftwerks)

Systemkosten = (Größe des Systems in MW) * (Kosten für Option 2 wie oben angegeben)

• Effiziente Pumpen können laut EESL den Stromverbrauch um mehr als 30% senken. Bleiben wir bei 30%, um die Effizienz zu verbessern.
• Die typische Leistung eines 1-MW-Solarkraftwerks in Indien würde mindestens 1,2 Millionen kWh pro Jahr betragen.
• Der Strombedarf für die Bewässerung beträgt 18% von 1158 Milliarden kWh = 208 Milliarden kWh

Die Größe des Systems, die in Bezug auf die Solarkapazität benötigt wird, würde also 122 Gigawatt betragen und 70 Milliarden US-Dollar kosten.

Amortisationszeit

Um die oben genannten Zahlen ins rechte Licht zu rücken, verfolgt Indien derzeit ein Ziel von 100 Gigawatt (GW) Solarkapazität bis 2022. Bisher hat es etwa 35 GW in Betrieb genommen, weitere 22,7 GW sind in Vorbereitung.

Was wäre die Amortisation dieser massiven Investition, nachdem wir uns im letzten Abschnitt unserer Analyse befinden?

Wenn Sie den Bewässerungszuschuss mit 17 Milliarden US-Dollar betrachten, wären es 4,1 Jahre. Wenn Sie die vorherige Subventionsschätzung von 7 Milliarden US-Dollar berücksichtigen, würde sich die Amortisation auf 7 Jahre belaufen.

Ich denke, diese Analyse ist auf einer detaillierteren Ebene erwägenswert.

In Anbetracht des Umfangs würden sich mehrere Implementierungskosten aufgrund der damit verbundenen Skaleneffekte erheblich verringern.

Bevor wir fortfahren, lassen Sie uns abschätzen, wie viel CO2-Emissionen durch eine solche Übung reduziert werden könnten. Wenn Sie an der vorbei gehen Schätzungen Nach Angaben der Central Electricity Authority in Indien betragen die Kohlenstoffemissionen aus dem indischen Netz etwa 0,83 kg CO2-Äquivalent. pro kWh.

Die Stromversorgung des gesamten Agrarbewässerungssystems mit Solarenergie würde also etwa 160 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr reduzieren.

In Bezug auf Bäume entspricht dies der Aktion von 6,4 Milliarden Bäumen pro Jahr! Nach einigen schnellen Google-Suchanfragen hat Indien insgesamt 35 Milliarden Bäume.

Macht es am Ende Sinn?

Denken Sie daran, dass die Amortisation oben berechnet wurde, indem nur der Vorteil der Abschaffung des staatlichen Zuschusses berücksichtigt wurde.

Da dies in erster Linie eine staatlich finanzierte Übung wäre, wären die Vorteile in der Realität viel größer und würden besser anhand einer wirtschaftlichen Rendite im Vergleich zu einer internen Rendite bewertet.

Einige dieser Vorteile sind eine höhere Produktion von landwirtschaftlichen Betrieben aufgrund einer besseren Bewässerung, eine Ankurbelung der ländlichen Wirtschaft aufgrund zusätzlicher Einnahmen, eine Zunahme der Zahl der Arbeitsplätze (erneuerbare Energien und andere), Umweltvorteile, finanzielle Stabilität in DISCOMs, und niedrigere Strompreise für gewerbliche und industrielle Organisationen. Ich werde hier aufhören.

Die Solarisierung aller landwirtschaftlichen Feeder würde nicht nur dem Agrarsektor, sondern dem gesamten Energieökosystem in Indien zugute kommen.

Auch aus politischer Sicht sind die Landwirte eine große Wahlbasis, und die politischen Führer, die dies erreichen können, werden weiterhin enorme Belohnungen erhalten.

Wie einfach wäre dies zu implementieren?

Verständlicherweise müsste die Solarisierung selbst in Phasen implementiert werden. Das größte Problem wird jedoch die Finanzierung dieses Programms sein.

70 Milliarden US-Dollar sind kein Taschengeld. Können die Banken für fossile Brennstoffe diese Herausforderung annehmen? Schwer zu sagen.

Die DISCOMs selbst sind nicht in der Lage, dies selbst zu tun. Die Landesregierungen müssten möglicherweise einspringen und sollten es auch, denn der Albatros ist tatsächlich um ihren Hals.

Angesichts einiger der aktuelle FiaskosEs ist eine milliardenschwere Frage, ob die Regierungen der Bundesstaaten die Vereinbarungen nach ihrem Abschluss einhalten werden oder nicht.

Über die Finanzierung hinaus sollte die tatsächliche Umsetzung vor Ort, obwohl sie gewaltig ist, kein Problem darstellen. Agenturen wie EESL verfügen über umfangreiche Erfahrung in Unternehmen ähnliche Projekte in den Bundesstaaten Maharashtra und anderswo.

Vielen Dank, dass Sie bis zum Ende dieses langen Beitrags bleiben. Macht das Sinn? Sollte dies genauer untersucht werden? Was denken Sie?

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