Techno-economische optimalisatie van een netgekoppeld zonne‑wind - pompaccu‑hybridesysteem voor energie en ontzilting in Ras Ghareb, Egypte

Stroom en water voor een groeiend kustplaatsje

In de woestijngebieden van Egypte hebben sommige kuststeden moeite om zowel betrouwbare elektriciteit als schoon drinkwater te garanderen. Ras Ghareb, een door de wind geteisterd stadje aan de Golf van Suez, is daar een voorbeeld van. Deze studie onderzoekt of een zorgvuldig samengestelde mix van zonnepanelen, windturbines en watergedragen energieopslag duizenden huizen, boerderijen en een grote zeewater‑ontziltingsinstallatie kan voorzien — en tegelijk geld kan verdienen door overtollige groene stroom aan het nationale net te verkopen.

Waarom deze hoek van de Rode Zee ertoe doet

Ras Ghareb ligt aan de westelijke oever van de Golf van Suez, een gebied dat gezegend is met sterke, constante winden en intense zonneschijn bijna het hele jaar door. Tegelijkertijd ontbreken rivieren en meren, waardoor drink‑ en irrigatiewater uit de zee moet komen via energie‑intensieve omgekeerde osmose. De lokale vraag stijgt: ongeveer 100.000 inwoners hebben elektriciteit en water nodig, oliegerelateerde industrieën breiden uit en landbouwgrond van circa 2.000 acres vereist regelmatige irrigatie. Deze overlappende behoeften maken Ras Ghareb tot een proeftuin voor het oplossen van de ‘water‑energie’ uitdaging in droge kustregio’s.

Het bouwen van een gemengd energie‑ en watersysteem

De onderzoekers ontwierpen een groot hybridessysteem dat 157,6 megawatt zonnevermogen, 166,8 megawatt windvermogen en een pompaccu‑opslagstation combineert dat fungeert als een gigantische oplaadbare batterij. Wanneer de zon schijnt en de wind sterk is, pompt overtollige elektriciteit water van een lager naar een hoger reservoir. Wanneer het licht afneemt of de wind zwakt, stroomt het water terug door turbines om stroom te genereren. Er werden realistische uursprofielen voor de vraag gebouwd voor drie typen verbruikers: 5.000 huishoudens met piekbelasting ’s avonds, continue ontzilting die ongeveer 80.000 kubieke meter zoetwater per dag produceert, en flexibele irrigatielasten die naar zonnige uren kunnen worden verschoven. Een statistische ‘diversiteitsfactor’ werd gebruikt zodat de installatie zodanig wordt gedimensioneerd dat ze de werkelijke gecombineerde pieken van deze verschillende gebruikers kan dekken zonder onnodig overbemeten te zijn.

Prestaties testen met digitale experimenten

Met behulp van de simulatie‑tool HOMER Pro en langjarige NASA‑gegevens over zonlicht en wind, onderzocht het team vele mogelijke systeemontwerpen en vergeleek die met een conventionele ‘alleen net’ optie. Voor elke configuratie volgde de software of aan alle vraag werd voldaan, hoeveel hernieuwbare energie werd gebruikt en wat de kosten en opbrengsten over de levensduur van het project zouden zijn. Het winnende ontwerp levert een aandeel hernieuwbaar vermogen van 93,8% met nul onbeantwoorde vraag, wat betekent dat de hybride installatie en de opslag de behoeften van de stad volledig kunnen dekken en het hoofdniet nodig is behalve als back‑up. Omdat de lokale hulpbronnen zo sterk zijn, produceert de installatie ook een groot overschot — meer dan 520 gigawattuur per jaar — dat via bestaande hoogspanningslijnen aan het nationale net kan worden geëxporteerd.

Een nutsbedrijf veranderen in een winstcentrum

Economisch gezien zijn de cijfers opvallend. Wanneer opbrengsten uit de verkoop van overtollige elektriciteit tegen de Egyptische feed‑in tarief worden meegerekend, wordt de netto contante kost van het project negatief (−$94,7 miljoen), wat betekent dat de inkomsten over 25 tot 30 jaar alle investerings‑ en operationele kosten overtreffen. De initiële kapitaalinvestering van ongeveer $358 miljoen is in minder dan twee jaar terugverdiend, en het interne rendement haalt 53%, ruim boven wat gebruikelijk is voor infrastructuurprojecten. Gevoeligheidsanalyses suggereren dat zelfs als de windsnelheden zouden dalen, zonnepanelen duurder zouden worden of terugkoopprijzen zouden vallen, het hybride systeem aantrekkelijker zou blijven dan alleen op het net vertrouwen.

Vervuiling terugdringen terwijl water verzekerd wordt

Aangezien bijna alle elektriciteit in dit ontwerp voor Ras Ghareb afkomstig is van zon, wind en wateropslag, daalt de afhankelijkheid van fossiel‑gebaseerde netstroom sterk. De studie schat jaarlijkse reducties van rond 292 miljoen kilogram kooldioxide, plus grote dalingen in zwavel‑ en stikstofoxiden — vervuilende stoffen die verband houden met smog, zure regen en gezondheidsproblemen. In feite gedraagt het hybride station zich niet alleen als energiebron voor huizen, boerderijen en ontzilting; het fungeert ook als een regionaal ‘koolstofspons’, die emissies compenseert die anders elders op het net zouden zijn geproduceerd.

Een blauwdruk voor andere kustregio’s

Voor niet‑specialisten is de kernboodschap dat een goed gedimensioneerde mix van zon, wind en pompaccu‑opslag veel meer kan doen dan alleen de lichten aanhouden. In Ras Ghareb kan het betrouwbaar drinkwater veiligstellen, voedselproductie ondersteunen en een essentiële openbare dienst omzetten in een winstgevend, koolstofarm bezit. De auteurs betogen dat deze aanpak een schaalbaar model biedt voor soortgelijke kust‑ en woestijnregio’s wereldwijd, waar sterke zon en wind niet alleen gemeenschappen van stroom kunnen voorzien, maar ook het water kunnen produceren dat ze nodig hebben om te gedijen.

Bronvermelding: Awad, H., Abu El-Nasr, N.S.M., Mahmoud, H. et al. Techno-economic optimization of a grid-connected solar–wind - pumped hydro hybrid system for energy and desalination in Ras Ghareb, Egypt. Sci Rep 16, 14425 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-49904-2

Trefwoorden: hernieuwbare energie, ontzilting, pompaccu opslag, Egypte, hybride energiesystemen