La depressione di Qattara è una grande area pianeggiante nel deserto dell’Egitto nord-occidentale. Il suo punto più basso è 133 metri sotto il livello del mare. Se la depressione fosse allagata al livello del mare, il lago formato coprirebbe quasi 20.000 km2 — paragonabile al lago Ontario. Arriverebbe a 55 km dalla costa mediterranea dell’Egitto vicino a El Alamein.

Da quando la depressione fu mappata per la prima volta dagli inglesi dopo la prima guerra mondiale, ci sono state proposte per collegarla al Mediterraneo tramite canale, tunnel o una combinazione. L’energia idroelettrica proveniente dall’acqua di mare che scorre nel bacino è stata l’interesse primario. L’area è calda e secca; una rapida evaporazione permetterebbe di sostenere indefinitamente un grande afflusso di acqua di mare. Il lago formato potrebbe sostenere insediamenti lungo le sue rive con la pesca locale e le economie minerarie del sale. Ci si potrebbe aspettare che raffreddi la regione e aumenti anche le precipitazioni. Wikipedia ha un buon articolo sulla storia delle proposte di progetto.

Nonostante quasi un secolo di studi e proposte, e nonostante l’alto interesse da parte delle autorità egiziane, tutti i piani per lo sviluppo della depressione sono venuti a nulla. Alla fine, hanno affondato sull’analisi dei costi vs. benefici e rischi. Molto è cambiato, però, nei quattro decenni da quando l’ultimo studio di fattibilità è stato commissionato — e alla fine respinto — dal governo egiziano di Anwar Sadat. Forse è il momento di rivisitare?

Cosa è cambiato

Un grosso problema per lo sviluppo della depressione di Qattara è sempre stato l’alto costo del collegamento con il Mediterraneo. La depressione è delimitata sul suo lato nord e separata dal Mediterraneo dall’altopiano di El Diffa. Ad un’altitudine media di poco superiore ai 200 metri in cima all’altopiano, non è particolarmente alto. Tuttavia, è abbastanza alto e abbastanza roccioso che intagliare un canyon attraverso di esso per aprire un canale a livello del mare verso il Mediterraneo sarebbe un’impresa gigantesca. In realtà che l’ultimo studio di fattibilità ha proposto una serie di 213 esplosioni nucleari sotterranee come un modo economico per scavare il canale. Questo potrebbe aver avuto un impatto sul suo rifiuto da parte del governo di Sadat.

Un canale a livello del mare che attraversa l’altopiano di El Diffa non è l’unica possibilità, tuttavia. Con le moderne alesatrici per tunnel, ad esempio, sarebbe possibile guidare uno o più tunnel a livello del mare sotto l’altopiano. Non economico, forse, ma fattibile.

Se la tecnologia di foratura dei tunnel alleggerisce il lato dei costi della bilancia, il cambiamento climatico ha aggiunto nuovo peso al lato dei benefici. La necessità di decarbonizzare sta guidando un passaggio mondiale alle energie rinnovabili. La mossa è aiutata dal crollo dei prezzi per la capacità di energia eolica e solare. Si crea un mercato solido per megascale pompato stoccaggio idroelettrico. Allo stesso tempo, a buon mercato eolico e solare hanno sottoquotato il valore del carico di base idroelettrico. L’energia proveniente dal flusso delle acque del Mediterraneo nella depressione non è più l’unico modo praticabile per caricare il sistema di pompaggio. Né è necessariamente il più economico. Questi fatti suggeriscono un approccio diverso e più incrementale al progetto che potrebbe renderlo più facile da finanziare.

Il cambiamento climatico e la necessità di nutrire, ospitare e fornire lavoro alle popolazioni di rifugiati, aumentano anche l’importanza degli aspetti di sviluppo ecologico ed economico del progetto. “Terraformare” la depressione di Qattara sarebbe un’impresa non banale. L’area, più grande della nazione del Libano, è totalmente disabitata al di fuori di una piccola oasi al suo bordo occidentale. Ci sono ragioni per questo; arriverò a loro. Ma i problemi sembrano trattabili. Trasformare la terra e il clima dentro e intorno alla depressione può rivelarsi le ragioni più convincenti per attuare il progetto.

Baseline

Per avere una comprensione dei problemi, riassumeremo un piano di base derivato da studi precedenti. Quindi considereremo come i recenti cambiamenti nel mondo potrebbero influenzarlo. Per la linea di base, possiamo usare una variante del piano Bässler che Wikipedia presenta nel suo articolo sul progetto Qattara. Ipotizzeremo un tunnel sotto l’altopiano di Diffa piuttosto che il canale scavato dalle bombe che Bässler sosteneva nella sua proposta al governo di Sadat.

Il piano comprende un serbatoio artificiale in cima all’altopiano per lo stoccaggio idroelettrico pompato. C’è una centrale elettrica sotterranea con cancelli di aspirazione e scarico del lago al contorno di 60 metri BSL (sotto il livello del mare). La centrale ha una serie di generatori a turbina unidirezionali per la generazione di energia dall’afflusso del tunnel al lago. Ha un altro set di generatori a turbina a pompa bidirezionali per il funzionamento tra il lago e il serbatoio in cima all’altopiano.

L’obiettivo di 60 m BSL per il lago Qattara è stato scelto da Bässler — e anche dalla maggior parte dei suoi predecessori — per massimizzare la produzione di energia idroelettrica. Un livello del lago più basso avrebbe fornito più testa e permesso di generare più energia per metro cubo di acqua. Tuttavia, il lago avrebbe avuto meno superficie e un tasso netto inferiore di evaporazione. Ciò avrebbe ridotto il tasso di afflusso sostenibile e il livello di produzione di energia sostenibile. Allora, qual è il livello di potenza sostenibile?

Secondo i dati del sondaggio, il lago di 60 m BSL avrebbe una superficie di 12.100 km2 e un volume di 227 km3. C’è qualche domanda su quale sarebbe il tasso di evaporazione una volta stabilito il lago. Il lago renderebbe la zona più fresca e più umida di quanto non sia ora. Una stima che ho trovato, estrapolata dalle misurazioni effettuate intorno al lago Nasser (dietro la diga di Assuan), era di 5,2 mm al giorno per un lago d’acqua dolce. Per l’acqua di mare che scenderebbe a 5,0 mm / giorno (1,8 m / anno.) L’evaporazione netta dal lago arriva quindi a 700 m3 / s. Con una testa di 60 m e un’efficienza del 100%, che darebbe un livello medio di potenza sostenibile di 412 MW.

C’è una certa perdita di testa nel tunnel di trasporto dal Mediterraneo, e il 90% è un’efficienza di conversione di potenza più realistica. C’è anche una piccola riduzione del tasso sostenibile di afflusso dal Mediterraneo a causa dell’attuale afflusso di acque sotterranee. Tenendo conto di questi fattori, Bässler ha calcolato un afflusso sostenibile di 656 m3 / sec e un livello di potenza di 315 MW (secondo questo rapporto dell’Archivio delle Nazioni Unite). (Bässler a quanto pare ha anche calcolato un’elevazione leggermente inferiore per la superficie del lago: 62,5 m BSL. I 60 m BSL provenivano dallo studio e dalla proposta precedenti del Dr. John Ball).

Il livello di potenza idroelettrica pompata potrebbe essere sostanzialmente superiore a 315 MW. Quanto più alto dipenderebbe da quale carico di picco il sistema doveva fornire per quanto tempo, rispetto alla frazione di capacità del carico di base deviata al pompaggio dello stoccaggio. Con 315 MW di carico di base e nessun ingresso di energia solare, una capacità di picco di 1.500 MW sembra il massimo che avrebbe senso.

Problema e opportunità

Il piano di base presenta un problema. 315 MW non sono molto impressionanti per un grande progetto idroelettrico. E per trasportare 656 m3 / sec di acqua di mare su 55-80 km con solo una perdita di testa del 10% (6 metri), è necessario un tunnel molto grande — 15 metri in effetti. Non sarebbe un record mondiale di lunghezza o diametro del tunnel, ma non sarebbe lontano da esso. Un gracile 300 MW di generazione di energia baseload, di per sé, non poteva giustificare il costo. Anche l’aggiunta di 1,5 GW di idro pompato per un paio d’ore al giorno, non sembra un buon investimento.

Se il progetto deve essere perseguito, la giustificazione dovrà essere trovata altrove. Potrebbe essere possibile. Il piano di base non considera l’energia solare e il valore della capacità idroelettrica pompata per economie alimentate in modo sostenibile. Ancora più importante, non considera le caratteristiche uniche della depressione di Qattara che lo rendono un buon candidato per uno sviluppo ecologico ed economico positivo. Entro la metà del secolo, Qattara potrebbe potenzialmente crescere dalla regione desolata disabitata che è oggi a una patria fertile per decine di milioni. E anche nei primi anni del progetto, potrebbe fornire insediamenti e mezzi di sussistenza per migliaia di rifugiati dalla violenza, turbolenze e carestie che attualmente affliggono gran parte del Medio Oriente. A lungo termine, potrebbe anche fornire posti di lavoro a milioni di disoccupati tra le giovani generazioni egiziane.

Ma sto andando avanti a me stesso. Per prima cosa dobbiamo guardare a quelle “caratteristiche uniche” e vedere come potrebbero figurare in un piano di sviluppo fattibile.

A real fixer-upper

Nel settore immobiliare, un “fixer-upper” è una casa fatiscente sul mercato a un prezzo basso, ma tipicamente descritta come “avente potenziale”. Ha solo bisogno di “un po’ di lavoro di correzione” per realizzare quel potenziale. Il termine non si applica alla proprietà vacante, tanto meno a intere regioni geografiche. Ma se lo fosse, la Depressione di Qattara si qualificherebbe.

Nelle storie militari della seconda guerra mondiale, il Qattara è famoso come l’ancora meridionale della linea britannica El Alamein che fermò l’avanzata di Rommel verso est. Gli inglesi non avevano bisogno di estendere la linea più a sud, perché il Qattara era impraticabile per qualsiasi forza di fanteria meccanizzata. Persino la “volpe del deserto” tedesca non riusciva a trovare un modo per attraversarlo.

Ciò che rendeva la depressione impraticabile era la sua combinazione di sabbia fine e sciolta in alcune parti, rocce e scogliere scolpite dal vento e gabbiani in altre, e ampie distese di insidiose saline e appartamenti di fango incrostati che potevano ingoiare veicoli pesanti che cercavano di attraversarli. Nonostante la sua posizione nel deserto del Sahara e il suo clima arido estremo, la depressione di Qattara non manca di acqua. In realtà, ha troppo.

La falda freatica in gran parte del Qattara arriva fino in superficie. Scava un buco in quelle parti e gradualmente si riempie d’acqua. Acque sotterranee entra in depressione da quattro fonti:

• occasionali precipitazioni in depressione stessa e maggiore è il deserto terre intorno;
• Nubiano, falda artesiana, da sud e da est;
• il Delta del Nilo falda a nord-est; e
• il mar Mediterraneo a nord, insinuandosi sotto la Diffa Altopiano.

Il volume totale del flusso di acque sotterranee è stato stimato in un miliardo di m3 all’anno. Tuttavia, si sviluppa su un’area molto ampia. Filtra lentamente in superficie ed evapora senza formare laghi o canali di deflusso verso le parti inferiori della depressione. Quando l’acqua evapora, lascia dietro di sé i sali disciolti che trasportava. La superficie diventa incrostata di sali, inadatti alla crescita delle piante oltre le alofite estreme delle saline.

La bonifica del terreno, in queste condizioni, è laboriosa ma semplice. Si tratta di scavo di campi e l’installazione di tubo di scarico, dopo di che le trincee possono essere riempiti. I campi vengono poi irrigati con acqua dolce per irrigare i sali. L’acqua di scarico salmastra viene raccolta negli scarichi e incanalata negli stagni di evaporazione.

L’acqua per il lavaggio provenirebbe da pozzi locali in aree in cui le acque sotterranee sono adeguatamente fresche. Quelle sarebbero probabilmente le prime aree mirate alla bonifica. In altre aree, i pozzi potrebbero produrre acqua salmastra, ma con un contenuto di sale abbastanza basso per la dissalazione economica. L’acqua dolce potrebbe anche essere importata tramite gasdotto direttamente dal delta del fiume Nilo a poche centinaia di chilometri a nord-est. In alternativa, potrebbe essere importato da grandi pozzi di produzione toccando la falda acquifera del delta del Nilo a distanze minori-a condizione che il pompaggio non abbassasse la falda acquifera abbastanza da impattare pozzi nelle comunità vicino al delta.

Dopo la rimozione del sale, il terreno può essere piantato con colture “fertilizzanti verdi”. Che inizia un lungo processo di costruzione del suolo per una maggiore fertilità e la produzione delle colture. Il processo potrebbe includere l’applicazione di biochar e compost da biomassa coltivata nelle saline. Non sono un’autorità sulla costruzione del suolo, ma so che si può fare. La possibilità è ben dimostrata nei polder olandesi, recuperati dall’ex fondo marino dopo la costruzione di dighe. Finché c’è una fornitura affidabile di acqua dolce e la modesta energia necessaria per pompare pozzi poco profondi, è solo una questione di tempo e cura informata. Qattara fornisce il primo, pannelli solari forniscono il secondo, e le famiglie di rifugiati e volontari potrebbero fornire gli ultimi due.

E pompato idro?

Che dire del massiccio deposito idroelettrico pompato di cui il progetto era originario? O il mare interno che avrebbe sostenuto la pesca e il commercio, trasformando il clima e portando le precipitazioni a una grande fetta del deserto egiziano?

Questi elementi rimangono nel piano, ma rimandati a una fase successiva. Non sono necessari nelle fasi iniziali e non ha senso spendere il capitale necessario per costruirli prima che sia stata stabilita una popolazione di semi e un’infrastruttura per trarne vantaggio.

Nella prima fase del progetto, ci sarebbe una buona dose di capacità solare fotovoltaico portato in. Ma dal momento che la maggior parte sarebbe dedicata al pompaggio di acqua — qualcosa che può essere gestito abbastanza bene con l’energia “disponibile” dagli array solari — non c’è bisogno immediato di stoccaggio idroelettrico pompato su larga scala.

Una modesta capacità idroelettrica pompata sarebbe preziosa per fornire energia ai campi di insediamento durante la notte e per gestire impianti di trattamento dei rifiuti e di desalinizzazione delle acque salmastre su un programma efficiente di 24 ore. Con un dislivello di 300 metri in molti punti tra il bordo dell’altopiano di Diffa e il fondo della depressione sottostante, la depressione di Qattara rimane una posizione molto favorevole per lo stoccaggio idroelettrico pompato. La modesta capacità di stoccaggio di poche decine di megawattora non richiede un mare interno per fungere da serbatoio inferiore.

Con 300 m di testa, una “batteria” idro pompata da 10 MWh richiede uno stoccaggio di circa 12.000 m3 di acqua. Questo è un serbatoio di stoccaggio superiore / serbatoio di 80 m di diametro per 2,5 m di profondità. Questo è relativamente facile da gestire, e anche un fattore di 10 maggiore non sarebbe difficile. Tale livello di stoccaggio dovrebbe essere adeguato per il regolamento iniziale nelle prime fasi del progetto. Le acque sotterranee pompate o il drenaggio dalla dissalazione dei campi fornirebbero acqua più che sufficiente.

Nelle fasi intermedie del progetto, la capacità di energia solare sarebbe dilagata oltre le esigenze dell’area del progetto stesso. Come più capacità è stata installata, una frazione crescente della produzione di energia elettrica sarebbe stata esportata ad Alessandria, Il Cairo, e altre città lungo il Nilo e il Mediterraneo. A quel punto, il mercato per lo stoccaggio idroelettrico pompato si espanderebbe e potrebbe iniziare la costruzione di serbatoi e centrali elettriche molto più grandi. La bonifica dei terreni continuerebbe e l’espansione dell’agricoltura potrebbe vedere modesti livelli di esportazione di alcuni alimenti.

Importazione di acqua di mare

Ad un certo punto, non lontano dal progetto, verrà introdotta l’acquacoltura. Inizialmente, le acque sotterranee pompate sarebbero ampie per fornire acquari e stagni. Come più coloni spostati in, però, un sistema di grandi laghi di acqua salata e canali sarebbe utile per il commercio e la pesca in generale. Per questo, sarebbe probabilmente necessaria l’importazione di acqua di mare mediterranea.

Non sarebbe ancora necessario aprire un canale a livello del mare o guidare un grande tunnel attraverso l’altopiano di Diffa. L’acqua potrebbe essere semplicemente pompata sopra l’altopiano da pipeline. La potenza generata sulla gamba in discesa della tubazione sarebbe adeguata per guidare le pompe per la gamba in salita. Poiché la discesa nella depressione sarebbe almeno del 50% maggiore della salita all’altopiano, ci sarebbe un surplus di produzione di energia. Le perdite di pompaggio, generazione e trasmissione consumerebbero l’eccedenza, ma con pompe e turbine efficienti, non consumerebbero tutto. Quindi, le condutture di acqua di mare potrebbero essere autoportanti.

Prospettive a lungo termine

Pompare acqua di mare attraverso condotte sull’altopiano di Diffa non può sostenere il trasporto tra la depressione di Qattara e il Mediterraneo. Se lo sviluppo della depressione ha successo, la capacità di spedizione diventerà molto desiderabile. Questo è quando un grande canale a livello del mare diventa interessante.

Va notato che il problema con un grande canale a livello del mare dal Mediterraneo è di costo, non di fattibilità tecnica. La quantità di materiale che avrebbe bisogno di scavare sarebbe nell’intervallo da uno a due chilometri cubi. L’importo effettivo dipenderebbe dal percorso del canale e dalla larghezza del taglio attraverso le parti più alte dell’altopiano di Diffa. Uno o due km3 è certamente un sacco di scavi, ma è molte volte meno di quello che è uscito da alcune delle più grandi miniere a cielo aperto del mondo. Si confronta con la quantità di sovraccarico spogliato per esporre le cuciture di carbone in ogni due anni di funzionamento nel bacino del Powder River del Wyoming.

Lo scavo sarebbe probabilmente necessario anche per la costruzione di un porto sul livello del mare alla fine del canale Qattara. Presumo che un porto a livello del mare sarebbe auspicabile come centro di distribuzione per le città e le città in crescita all’interno della depressione e delle aree circostanti. Grandi navi portacontainer e petroliere potrebbero attraccare nel porto senza bisogno di passare attraverso le serrature. Le navi più piccole in grado di negoziare la rete BSL di canali costruiti in precedenza per collegare le comunità all’interno del Qattara avrebbero navetta merci tra quelle comunità e il porto principale. Le chiuse o gli ascensori necessari per consentire il passaggio tra il porto principale e i canali inferiori sarebbero una frazione delle dimensioni necessarie per le grandi navi.

Se e quando viene costruito un grande canale a livello del mare, cambierà completamente l’immagine per lo stoccaggio idroelettrico pompato. L’aggiunta di capacità non richiederà più la costruzione di nuovi serbatoi di stoccaggio in cima all’altopiano. L’intero Mar Mediterraneo diventerà il serbatoio di stoccaggio superiore. Le porzioni inferiori non reclamate della depressione si riempiranno rapidamente fino al contorno pianificato di 60 m BSL di quello che potremmo anche doppiare il Mare di Qattara. Il mare servirebbe da serbatoio inferiore per un colossale sistema idroelettrico pompato.

Un canale a livello del mare abbastanza grande da consentire il passaggio di petroliere e navi portacontainer potrebbe gestire flussi più di un ordine di grandezza più grandi della media a lungo termine imposta dall’evaporazione dal Mare di Qattara. Gli alti tassi non potevano continuare a lungo; un afflusso temporaneo di 10.000 m3 / sec, ad esempio, solleverebbe il Mare di Qattara ad una velocità di quasi 6 cm al giorno. Ma consentirebbe la generazione di 5 GW per diverse ore al giorno per settimane alla volta-o indefinitamente se fosse compensato da alti tassi di pompaggio da energia solare in eccesso in altri momenti.

Tale enorme accumulo idroelettrico pompato eviterebbe la necessità di centinaia di gigawattora di output dispatchabile da inefficienti peakers alimentati a combustibili fossili e centrali elettriche a carbone dispatchabili altrimenti necessarie per sostenere le risorse eoliche e solari fotovoltaiche irregolari. Potrebbe fornire energia pulita e spedibile ben oltre le esigenze del progetto Qattara stesso. Il mercato europeo per tale eccesso di capacità potrebbe giustificare la costruzione della prima linea di trasmissione HVDC transmediterranea. Ciò romperebbe la situazione “pollo e uova” che ha bloccato l’iniziativa Desertec. Fornendo l’accesso al mercato energetico europeo, una linea HVDC di Qattara potrebbe far uscire i piani per ulteriori centrali solari nel deserto dal limbo in cui hanno languito in assenza di capacità di trasmissione. La linea HVDC potrebbe potenzialmente dare il via all’implementazione del Medgrid integrato.

Quali sono le prospettive?

Questo articolo è stato, in parte, un teaser. Ci sono problemi che non ho toccato e pensieri su come affrontare quei problemi di cui non ho scritto. C’è anche una grande quantità di informazioni sul Qattara che non sono ancora stato in grado di inchiodare. Tra le altre cose, mi piacerebbe sapere perché le iniziative Desertec e Medgrid sembrano aver ignorato il potenziale idroelettrico pompato del progetto. Deve averlo saputo. Forse sa di geoingegneria, anatema per alcuni verdi? O forse l’hanno considerato e hanno trovato problemi sostanziali di cui non sono a conoscenza. Non lo so.

In un periodo di cambiamenti climatici, carestie legate alla siccità e conflitti settari, vedo le questioni intorno al Qattara e il suo possibile sviluppo come di vitale importanza. Le questioni vanno ben oltre il futuro dell’Egitto e della sua economia; toccano la salute e la stabilità dell’intera Europa – Medio Oriente – Nord Africa o regione di EUMENA. Mi piacerebbe vederli disposti ed esplorati in un e-book solidamente ricercato e documentato, per l’esame da parte dell’ONU, della Banca Mondiale o di altre agenzie che potrebbero essere in grado di sponsorizzare studi di ingegneria e forse sviluppo esplorativo.

Propongo un progetto di studio crowd-sourced che culmina in un tale e-book. Ho una lista sostanziale di domande e problemi che sarò felice di condividere. Il primo ordine del giorno, tuttavia, è quello di compilare una mailing list di persone interessate a partecipare. Rilascia una nota all’indirizzo gmail silverthorn44, con “Qattara project” nella riga dell’oggetto. Sono particolarmente interessato a sentire da persone con competenze nelle seguenti aree:

• Accesso a un database GIS per la MENA delle regioni e degli strumenti per la generazione di mappe personalizzate;
• Lo stato dell’esplorazione petrolifera, del passato e del presente, in Qattara, e presentare i contratti di locazione, se del caso;
• Bonifica di suoli salini e l’agricoltura sostenibile in clima caldo endoreico bacini;
• Strada e ferrovia edificio attraverso aree con superficie di raggiungere tavole di acqua;
• Stima dei costi per grandi progetti di ingegneria civile e costruzione di canali;
• Ubicazione e stato dei campi minati della Seconda Guerra Mondiale nell’area e stato delle operazioni di sminamento.

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Sono aperto a suggerimenti per una casa basata sul web per il progetto. Il mio default sarebbe qualcosa impostato su un Google Drive, ma ci potrebbero essere opzioni che funzionerebbero meglio per più persone. E, come sempre, tutti sono invitati a lasciare commenti e / o suggerimenti qui sotto-anche se è solo per dirmi che sognatore ingenuo sono.