撒哈拉大沙漠应该变成一个巨大的太阳能农场吗?

撒哈拉大沙漠应该变成一个巨大的太阳能农场吗? Naeblys / shutterstock

每当我访问撒哈拉沙漠时,我都会感受到它的阳光和炎热以及天空的清晰度。 除了几个绿洲,植被很少,世界上最大的沙漠大部分都被岩石覆盖, 沙子和沙丘。 撒哈拉太阳的力量足以为地球提供 重要的太阳能.

统计数据令人难以置信。 如果沙漠是一个国家,那就是 世界第五大 - 它比巴西大,略小于中国和美国。 每平方米平均每年接收2,000和3,000千瓦时的太阳能小时数。 NASA估计。 鉴于撒哈拉沙漠覆盖面积约为9mkm²,这意味着可用的总能量 - 也就是说,如果每一寸沙漠吸收太阳能的每一滴 - 每年超过22亿千兆瓦时(GWh)。

这又是一个需要一些背景的大数字:这意味着覆盖整个沙漠的假想太阳能农场将产生比世界上最大的发电站多2,000倍的能量,每年仅产生100,000 GWh。 事实上,它的产量相当于每天超过36亿桶石油 - 即每人每天约5桶。 在这种情况下,撒哈拉沙漠的潜力可能超过七倍 欧洲的电力需求,几乎没有碳排放。

全球水平辐射,衡量每年接收多少太阳能。 全球太阳能地图集/世界银行

更重要的是,撒哈拉沙漠也具有与欧洲非常接近的优势。 北非和欧洲之间的最短距离仅为直布罗陀海峡的15km。 但是,在地中海的主要宽度上,甚至更远的距离也是完全可行的 - 毕竟,世界的 最长的水下电力电缆 在挪威和荷兰之间运行近600km。

在过去十年左右,科学家(包括 我和我的同事们)研究了沙漠太阳能如何满足日益增长的当地能源需求并最终为欧洲提供动力 - 以及这在实践中如何发挥作用。 这些学术见解已被翻译成严肃的计划。 最引人注目的尝试是Desertec,这是一个在2009宣布的项目,在大多数投资者五年后撤出之前,很快从各个银行和能源公司获得了大量资金,然后大幅下跌,引用 成本高。 这些项目受到各种政治,商业和社会的阻碍 因素,包括该地区缺乏快速发展。

星球大战电影中的Tatooine星球在突尼斯南部拍摄。 Amin Al-Habaibeh, 作者提供


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最近的提案包括 TuNur 在突尼斯的项目,旨在提供超过2m欧洲家庭,或更多 Noor复合太阳能发电厂 在摩洛哥,其目的也是向欧洲出口能源。

两种技术

目前有两种实用技术可以在这种背景下产生太阳能电力:聚光太阳能(CSP)和常规光伏太阳能电池板。 每个都有其优点和缺点。

集中的太阳能使用透镜或镜子将太阳的能量聚焦在一个地方,这变得非常热。 然后,该热量通过传统的蒸汽轮机发电。 一些系统使用熔盐储存能量,也允许在夜间产生电力。

在塞维利亚,西班牙附近的集中的太阳植物。 镜子将太阳的能量集中在中心的塔上。 Novikov Aleksey / shutterstock

CSP似乎更适合撒哈拉沙漠,因为太阳直射,缺少云层和高温 更高效。 然而,镜头和镜子可以被沙尘暴覆盖,而涡轮和蒸汽加热系统仍然是复杂的技术。 但该技术最重要的缺点是它 使用稀缺的水资源.

光伏太阳能电池板使用半导体直接将太阳能转换为电能。 它是最常见的太阳能发电类型,因为它既可以连接到电网,也可以分布在各个建筑物上进行小规模使用。 此外,它在多云的天气提供合理的输出。

但其中一个缺点是,当面板过热时,效率会下降。 在世界上夏季温度很容易发生的地区,这并不理想 超过45℃ 在阴凉处,考虑到在一天中最热的时候对空调的能源需求最强。 另一个问题是沙尘暴可能会覆盖面板,进一步降低其效率。

两种技术都可能需要 一些水 根据天气情况清洁镜子和面板,这也是水的重要考虑因素。 大多数研究者建议 整合两项主要技术 开发混合系统。

撒哈拉沙漠的一小部分能够产生与目前整个非洲大陆相同的能量。 随着太阳能技术的改进,事物只会变得更便宜,更有效率。 对于大多数植物和动物来说,撒哈拉沙漠可能不适合居住,但它可以为北非及其他地区的生活带来可持续的能源。

关于作者

Amin Al-Habaibeh,智能工程系统教授, 诺丁汉特伦特大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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