撒哈拉大沙漠應該變成一個巨大的太陽能農場嗎?

撒哈拉大沙漠應該變成一個巨大的太陽能農場嗎? Naeblys / shutterstock

每當我訪問撒哈拉沙漠時,我都會感受到它的陽光和炎熱以及天空的清晰度。 除了幾個綠洲,植被很少,世界上最大的沙漠大部分都被岩石覆蓋, 沙子和沙丘。 撒哈拉太陽的力量足以為地球提供 重要的太陽能.

統計數據令人難以置信。 如果沙漠是一個國家,那就是 世界第五大 - 它比巴西大,略小於中國和美國。 每平方米平均每年接收2,000和3,000千瓦時的太陽能小時數。 NASA估計。 鑑於撒哈拉沙漠覆蓋面積約為9mkm²,這意味著可用的總能量 - 也就是說,如果每一寸沙漠吸收太陽能的每一滴 - 每年超過22億千兆瓦時(GWh)。

這又是一個需要一些背景的大數字:這意味著覆蓋整個沙漠的假想太陽能農場將產生比世界上最大的發電站多2,000倍的能量,每年僅產生100,000 GWh。 事實上,它的產量相當於每天超過36億桶石油 - 即每人每天約5桶。 在這種情況下,撒哈拉沙漠的潛力可能超過七倍 歐洲的電力需求,幾乎沒有碳排放。

氣候解決方案 全球水平輻射,衡量每年接收多少太陽能。 全球太陽能地圖集/世界銀行

更重要的是,撒哈拉沙漠也具有與歐洲非常接近的優勢。 北非和歐洲之間的最短距離僅為直布羅陀海峽的15km。 但是,在地中海的主要寬度上,甚至更遠的距離也是完全可行的 - 畢竟,世界的 最長的水下電力電纜 在挪威和荷蘭之間運行近600km。

在過去十年左右,科學家(包括 我和我的同事們)研究了沙漠太陽能如何滿足日益增長的當地能源需求並最終為歐洲提供動力 - 以及這在實踐中如何發揮作用。 這些學術見解已被翻譯成嚴肅的計劃。 最引人注目的嘗試是Desertec,這是一個在2009宣布的項目,在大多數投資者五年後撤出之前,很快從各個銀行和能源公司獲得了大量資金,然後大幅下跌,引用 成本高。 這些項目受到各種政治,商業和社會的阻礙 因素,包括該地區缺乏快速發展。

氣候解決方案 星球大戰電影中的Tatooine星球在突尼斯南部拍攝。 Amin Al-Habaibeh, 作者提供

最近的提案包括 TuNur 在突尼斯的項目,旨在提供超過2m歐洲家庭,或更多 Noor複合太陽能發電廠 在摩洛哥,其目的也是向歐洲出口能源。

兩種技術

目前有兩種實用技術可以在這種背景下產生太陽能電力:聚光太陽能(CSP)和常規光伏太陽能電池板。 每個都有其優點和缺點。

集中的太陽能使用透鏡或鏡子將太陽的能量聚焦在一個地方,這變得非常熱。 然後,該熱量通過傳統的蒸汽輪機發電。 一些系統使用熔鹽儲存能量,也允許在夜間產生電力。

氣候解決方案 在塞維利亞,西班牙附近的集中的太陽植物。 鏡子將太陽的能量集中在中心的塔上。 Novikov Aleksey / shutterstock

CSP似乎更適合撒哈拉沙漠,因為太陽直射,缺少雲層和高溫 更高效。 然而,鏡頭和鏡子可以被沙塵暴覆蓋,而渦輪和蒸汽加熱系統仍然是複雜的技術。 但該技術最重要的缺點是它 使用稀缺的水資源.

光伏太陽能電池板使用半導體直接將太陽能轉換為電能。 它是最常見的太陽能發電類型,因為它既可以連接到電網,也可以分佈在各個建築物上進行小規模使用。 此外,它在多雲的天氣提供合理的輸出。

但其中一個缺點是,當面板過熱時,效率會下降。 在世界上夏季溫度很容易發生的地區,這並不理想 超過45℃ 在陰涼處,考慮到在一天中最熱的時候對空調的能源需求最強。 另一個問題是沙塵暴可能會覆蓋面板,進一步降低其效率。

兩種技術都可能需要 一些水 根據天氣情況清潔鏡子和麵板,這也是水的重要考慮因素。 大多數研究者建議 整合兩項主要技術 開發混合系統。

撒哈拉沙漠的一小部分能夠產生與目前整個非洲大陸相同的能量。 隨著太陽能技術的改進,事物只會變得更便宜,更有效率。 對於大多數植物和動物來說,撒哈拉沙漠可能不適合居住,但它可以為北非及其他地區的生活帶來可持續的能源。

關於作者

Amin Al-Habaibeh,智能工程系統教授, 諾丁漢特倫特大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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