撒哈拉沙漠和整个北非是世界上最大的未开发能源之一。
照射在这片沙漠表面的太阳有着为全世界提供电力的潜力,要知道,在阿尔及利亚放置一块太阳能板产生的电力,是放置在德国的同一块太阳能板的3倍。
理论数据是这样的,假设位于撒哈拉沙漠的太阳能发电厂中有一个面板,这个面板的面积为1平方米,平均每天可产生5-7千瓦时的能量;将其增加到到1平方公里,我们每天可产生5-7吉瓦时的能量。
将其增加到1000平方公里,我们每天产生5-7太瓦时的能量。
足以满足欧洲近100%的能源需求。
将这个面积乘10倍,我们每天可产生50-70太瓦时,足以为整个世界提供动力。
但是能发电不意味着能满足用电需求,因为在沙漠,哪里来的用电需求?用电需求基本都在平原,就以撒哈拉沙漠为例,在这里发电,有几个撒哈拉的人能用上?最关键的是这个发的电能输送到需要用电的地方!目前只有两条互连线将北非连接到欧洲。
两者都位于摩洛哥和西班牙,两个700兆瓦互连。
其中一个于1998年完成,第二个于2006年完成。
第三个连接预计将在2030年之前的某个时间完成,总计2100兆瓦。
如果我们想输送足够的电力来为欧洲供电,忽略运输损失和存储问题,会需要非常多的电缆,这些是非常复杂且昂贵的基础设施,就以前文提及的第三次互连为例子,耗资至少需要1.5亿美元。
如果再增加592条连接线,至少还需要89亿美元。
这还只是一个简单的互连电网。
举一个当初在沙漠的例子,Desertec- Clean Power from Desert,这是德国牵头的一项倡议,围绕着一个5000亿美元的投资基金,该基金将投资于北非和中东的发电和输电的基础设施。
沙漠的太阳能电池板采取的是集中式太阳能,集中式太阳能也就是光热,与光电的工作原理是截然不同的,这个项目分布在撒哈拉沙漠和阿拉伯沙漠的边界。
摩洛哥已经存在了一个这样的设施,它是世界上最大的聚光太阳能发电厂。
它很大,有三个独立的部分,分别叫做NOOR1、2、3。
每个部分使用略有不同的聚光太阳能,结合起来可提供共达510兆瓦的功率。
Noor1和2都是基于槽的系统,它们使用抛物面镜,镜筒位于镜的交点处,该管包含一种合成油,可从分布在308000平方米以上的500,000个抛物面镜中收集热量。
这种油变得非常热,高达400摄氏度,这使得它可以在热交换器中将水煮沸以驱动汽轮机,从而为电网提供电力,400度的油也足够热,可以在熔盐储热系统中熔化盐。
Noor1的熔盐储热系统可以储存足够的热量来维持工厂运行3小时,而Noor2的储存量足以维持7小时。
然而,这种盐在110度时会凝固,如果发生这种情况,工厂将无法在早上工作,因此Noor1和2需要一个化石燃料燃烧系统,以在夜间将系统的所有工作流体保持在最低运行温度,并保持油系统泵送。
这种化石燃料燃烧系统还可以作为可靠的基准能原来保持工厂运行。
无需单独的天然气调峰设备。
Noor3不使用这些抛物面镜,而是使用塔式系统,这是北边这个引人注目的圆形设施。
它看起来不太像一个工业设施,而更像是一个新时代的燃烧人艺术装置。
这种设计让Noor3摆脱了Noor1和2的油、管道和泵,取而代之的是它使用围绕中央塔排列成同心圆的镜子。
然后控制镜子将光线聚焦在塔上的一个点上,该点直接加热熔盐,熔盐是工作流体而不是油基系统。
这里的太阳能集中度高的多,反过来,达到的温度也高的多,水倍加热到550度。
这使得塔式系统可以使用更高效的蒸汽轮机,并使用熔盐作为工作流体,从而无需在储热系统中使用油到熔盐热交换器。
NoorⅢ是世界上唯一运行的塔式聚光太阳能。
听起来很不错,但在2019年内华达州新月沙丘工厂关闭后,带有熔盐储存的电力系统——Crescent Dunes工厂在仅运营4年后于2019年停止运营。
NV Energy在未能满足性能要求后,终止了与工厂的采购合同。
因维护问题而受损,包括因熔盐罐泄露而停工8个月。
即使在全面运行时,该工厂的电费仍然高达每兆瓦时135美元,而附近的光伏电站的电费为每兆瓦30美元。
这就是问题的症结所在,2009年,每兆瓦的聚光太阳能发电成本与光伏发电相比极具竞争力,但在过去十年中,光伏发电变得便宜的令人发指。
集中式太阳能根本无法在这样的市场中竞争。
此外,设施冷却、汽轮机、保持镜子或者光伏板清洁的水量也是一个严重的问题,这个位于摩洛哥的设施每年使用2.5到30亿升水,从12公里外的大坝取水。
摩洛哥已经很容易受到干旱的影响,因此扩大对水的需求,只是为了满足欧洲的电力需求,同时从为摩洛哥公民提供食物的农场中抽水,问题就更大了,要真正扩大这种发电量,需要进行一些技术改进以减少水的消耗,或者将设施与海水淡化厂配对并使用额外的水来灌溉当地的东厂,以进一步促进当地经济。
要实现将地球贫瘠的沙漠变成能源生产中心的梦想,就必须开展草根运动,不是一些新时代帝国主义的大型项目——它带有一大堆保证来,换取近5000亿美元的投资,但本质上是什么就不好明说了。
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