SIDRI realisiert Fotovoltaik-Projekt Kubuqi zur Eindämmung der Wüstenbildung und trägt zur jährlichen Einsparung von 1,23 Millionen Tonnen Standardkohle bei

Bentley-Anwendungen verbesserten die Effizienz von Entwurf und Bau. Der zeitliche Umfang des Projekts verkürzte sich damit um sechs Wochen

Autor: Prathamesh Gawde*

Saubere Energie und neue Vitalität in der Wüste

Das Fotovoltaik-Projekt Kubuqi zur Eindämmung der Wüstenbildung befindet sich in der Kubuqi-Wüste in der Stadt Ordos (Innere Mongolei). Mit einer Fläche von 6.666 Hektar ist es das größte Fotovoltaik-Projekt Chinas zur Eindämmung der Wüstenbildung. Bei einer installierten Leistung von 2 Millionen Kilowatt und einem Energiespeichersystem mit einer Kapazität von 800 Megawattstunden wird das Projekt saubere Energie für das chinesische Stromnetz erzeugen und gleichzeitig zur Verbesserung der Umwelt in der Kubuqi-Wüste beitragen. In der Wüste kommt es immer wieder zu Sandstürmen, doch aufgrund der hohen Sonneneinstrahlung und des geringeren Wettbewerbs um Land – im Vergleich zu dicht besiedelten oder landwirtschaftlich genutzten Regionen – eignet sich die Wüste hervorragend für die Nutzung von Sonnenenergie und die Verwendung von Solarpaneelen zur Stromerzeugung, zur Regenerierung des natürlichen Ökosystems und zur Schaffung neuer Vitalität in der Wüste.

Shanghai Investigation, Design & Research Institute Co., Ltd. (SIDRI) ist einer der Generalunternehmer und das Entwurfsunternehmen für das Projekt, mit dem jährlich 4,1 Milliarden Kilowattstunden (kWh) Strom ins Netz eingespeist werden sollen. Dadurch sollen 1,23 Millionen Tonnen Standardkohle eingespart und der Ausstoß von 3,19 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr vermieden werden. SIDRI arbeitete an Abschnitt I des Projekts, auf den etwa 60 % des Gesamtprojekts entfallen. Das Projekt fördert die Sanierung der Umwelt mit der Nutzung von Solarpaneelen, die dem starken Wind standhalten, Sandverwehungen verhindern und Tauwasser auffangen, um das Wachstum von Pflanzen, die an das Wüstenklima angepasst sind, zu unterstützen. „Das Projekt liefert saubere Energie für die Region und schafft eine Win-win-Situation für die Stromerzeugung mit Fotovoltaik und die Eindämmung der Wüstenbildung sowie für die Anpassung der Industrie- und Energiestruktur der Inneren Mongolei“, so Zeyang Lyu, Ingenieur bei SIDRI.

SIDRI steigerte die Entwurfseffizienz um 70 % und reduzierte die Anzahl der Änderungen vor Ort während des Baus um 40 %.

Fotovoltaik-Projekt Kubuqi: Großer Projektumfang, Wüstenbedingungen, kurzer Zeitplan

Als eines der ehrgeizigsten Vorhaben von SIDRI im Bereich der Solarenergie brachte das Großprojekt erhebliche Herausforderungen mit sich, da das Wüstengelände und die umfangreichen Projektdaten innerhalb eines engen Zeitrahmens zu bewältigen waren. „Dieses Projekt ist sehr umfangreich, mit einer großen Anzahl von Fotovoltaikkomponenten und elektrischen Geräten, und das Projektgelände ist in vier Blöcke unterteilt, die eine große Fläche einnehmen“, so Lyu. Während des gesamten Entwurfsprozesses musste auch der Mangel an geeigneten Straßen, Wasser, Strom und schwerem Gerät berücksichtigt werden, das für den Bau in der Wüste benötigt wird. Die Kubuqi-Wüste ist von Wanderdünen geprägt, und ohne Stabilisierung der Wüstenflächen würden die Solarpaneele schnell vom Sand begraben werden. Die fachübergreifende Koordination und Zusammenarbeit beim Entwurf waren entscheidend für die Einhaltung des straffen Bauzeitplans. SIDRI verwendete gewöhnlich verschiedene CAD-, Solarentwurfs- und Baustatikanwendungen, wodurch der Datenaustausch schwierig und zeitaufwendig war.

Angesichts der hohen Anforderungen beim Entwurf, der zahlreichen Datenquellen und des kurzen Bauzeitplans sah SIDRI diese potenziellen Schwierigkeiten als Chance, koordinierte digitale Prozesse zu etablieren, die nicht nur den Entwurf und den Bau dieses Fotovoltaikprojekts optimieren, sondern auch als Blaupause für zukünftige Solarprojekte dienen sollten. „Die üblichen Lösungen setzen den Einsatz mehrerer Softwareanwendungen von verschiedenen Anbietern voraus, wodurch ein reibungsloser Entwurfsprozess und Datenaustausch nicht möglich ist, was wiederum zu geringer Effizienz und schlechter Qualität führt“, so Lyu. SIDRI wollte eine Plattform für Projektmanagement und Entwurf erstellen, um einen nahtlosen Datenaustausch zu ermöglichen und Planung, Entwurf, Analyse und Bau zu optimieren. Für die Entwicklung und Umsetzung der digitalen Innovation benötigte das Unternehmen integrierte Modellierungs- und Analyseanwendungen.

Entwicklung einer Plattform für digitales Projektmanagement und Entwurf

SIDRI war bereits mit Anwendungen von Bentley vertraut und wählte OpenBuildings Designer, OpenRoads Designer und STAAD für die Geländebearbeitung, 3D-Modellierung und Baustatik. Mit der Software für Straßenentwurf von Bentley erstellte das Team ein digitales Geländemodell mithilfe der Höhenlinien und Höhenmesspunkte und plante die erforderliche Nivellierung des Geländes. Durch die Integration von OpenBuildings Designer erstellte SIDRI genaue Modelle der Solarpaneele und der Ausleger, wobei die Geländedatei zur Prüfung von Bauwerksinterferenzen und zur Analyse der Schattenbildung herangezogen wurde. Außerdem integrierte das Unternehmen eine 3D-Analyse der Baustatik, um sicherzustellen, dass der Entwurf der Ausleger den Umweltbelastungen standhält. „Die Software von Bentley, wie z. B. OpenRoads Designer, OpenBuildings Designer und STAAD, ermöglicht die effektive Modellierung und Analyse des 2.000-MW-Fotovoltaik-Projekt Kubuqi zur Eindämmung der Wüstenbildung, wobei die Geländeanalyse, die Nivellierung des Geländes und das Layout des Geländes im Gesamtentwurf im Kilometermaßstab und die Verarbeitung von Konstruktionen und Komponenten im lokalen Entwurf im Millimetermaßstab erfolgt“, sagte Lyu.

Auf der Grundlage der wichtigsten Funktionen der Bentley-Anwendungen entwickelte SIDRI seine CTGSolar-Plattform, in der die digitalen Modellierungs- und Simulationsfunktionen integriert und erweitert wurden, um eine beispielhafte Lösung für Projektmanagement und Entwurf zu entwickeln, die künftige Solarkraftwerksprojekte effizienter machen wird. „CTGSolar setzt den gängigen vorwärtsgerichteten (korrekten BIM-basierten) Entwurfsprozess um, installiert eine Reihe von Datenbanken und Modellbibliotheken vor und kann für die Integration verschiedener Software verwendet werden“, so Lyu. Die digitale Plattform für den Solarentwurf ermöglicht eine schnelle 3D-Modellierung und Codierung der Geräte sowie die Erstellung von Aufmaß, Machbarkeitsberichten und Berechnungsbüchern.

Die ganzheitliche Technologielösung verkürzte den zeitlichen Umfang des Projekts um sechs Wochen. Wüstenbildung ist das größte seiner Art in China.

Erfolgreiche Digitalisierung unterstützt künftige Eindämmung der Wüstenbildung mit Fotovoltaik

Durch die Entwicklung der CTGSolar-Plattform für digitale Projektverwaltung und Entwurf konnte SIDRI den Entwurf automatisieren und genaue Mengenermittlungen und Materialkosten erstellen. Mit der auf Bentley basierenden Technologielösung konnten sowohl die Entwurfseffizienz um 70 % und die Genauigkeit um 80 % gesteigert werden als auch die Änderungen vor Ort während der Bauphase um 40 % reduziert werden, wodurch der zeitliche Umfang des Projekts um sechs Wochen verkürzt wurde. Mit der Einführung eines umfassenden digitalen Ansatzes für das Daten- und Projektmanagement, den Entwurf und den Bau konnte SIDRI die kargen Landressourcen in der Wüste für sein Solarkraftwerk voll ausschöpfen, sodass übermäßige Landenteignungen und Pachtkosten vermieden und Kosten in Höhe von mehreren Millionen Dollar für Grund und Boden eingespart werden konnten.

Das Kubuqi-Fotovoltaikprojekt zur Eindämmung der Wüstenbildung soll mehr als eine Million Haushalte mit Strom versorgen und die jährlichen Emissionen verschiedener Luftschadstoffe erheblich reduzieren. Gleichzeitig werden die Sanierung der Umwelt und wirtschaftliche Vorteile durch die Entwicklung der Landwirtschaft in der Wüste und den Anbau von Nutzpflanzen gefördert. Durch den innovativen Einsatz von Bentley-Software konnte SIDRI die Umsetzung des groß angelegten Solarkraftwerks erfolgreich digitalisieren. Die CTGSolar-Plattform wird als Grundlage für alle Solarkraftwerksprojekte von SIDRI dienen und zeigt, dass Projekte für saubere Energie zeitsparender, besser verwaltet und kostengünstiger durchgeführt werden können. Da ökologische Systeme zur Kontrolle der Wüstenbildung mit Fotovoltaik in China zunehmend an Bedeutung gewinnen, unterstützt SIDRI mit der Digitalisierung des Kubuqi-Fotovoltaikprojekts zur Eindämmung der Wüstenbildung den Weg zu einer umweltfreundlichen Entwicklung der Region und trägt dazu bei, diese Entwicklung zu beschleunigen. Es trägt zur Verwirklichung von Chinas beiden Kohlenstoffzielen bei, nämlich der Begrenzung des Kohlendioxidausstoßes vor 2030 und der Erreichung der CO2-Neutralität vor 2060.

* Der Autor …

… Prathamesh Gawde ist Senior Product Marketing Manager bei Bentley Systems. Er hat einen Masterabschluss im Bereich Management mit Schwerpunkt Marketing und einen Bachelorabschluss in Maschinenbau von der Universität Mumbai. Prathamesh ist erreichbar unter prathamesh.gawde@bentley.com