撒哈拉沙漠能否让非洲成为太阳能超级大国?

undefined
本内容由人工智能自动翻译。
  • 如果将照射到撒哈拉沙漠的全部阳光都转化为能源,所产生的电力足以为欧洲供电7000倍。

  • 但与沙地相比,太阳能板向太空反射的热量较少,这可能改变该地区的气候,并使其降雨增多。

你可能曾见过这个模因的一个变体。图中显示北非地图,利比亚或阿尔及利亚某处有一个小得令人惊讶的方框被涂上阴影。一片撒哈拉沙漠区域这么大,配文会写道,可以通过太阳能为整个世界供电:

多年来,人们提出了各种不同方案,试图将这一构想变为现实。一家名为Desertec的公司十年前曾凭借一些大胆设想引起轰动,但它于2014年倒闭。此外,其他将撒哈拉沙漠的大量电力输往欧洲乃至更远地区的提议,也都远未接近实现。

首先,要从如此偏远的地方存储和输送如此大量的电力仍然很困难;同时,确实生活在撒哈拉沙漠的人们,可能反对将其家园改造为太阳能超级大国。无论如何,将某一特定地区打造成全球能源枢纽,都可能引发各种地缘政治问题。

《Imagine》通讯旨在探讨这些重大的“如果……会怎样”问题,因此我们邀请了一些学者,就开发地球上可能是最便宜、最优越的地点所产生的最廉价电力所面临的挑战发表看法。

撒哈拉拥有巨大的太阳能潜力

Amin Al-Habaibeh是诺丁汉特伦特大学的工程师,曾研究撒哈拉太阳能的多种方案。

他指出撒哈拉沙漠所接受阳光的绝对规模和总量:

  • 它比巴西大,略小于美国。

  • 如果撒哈拉沙漠接收的每一缕阳光都转化为能源,该沙漠在任何给定时段内产生的电力,就足以为欧洲供电7000倍。

撒哈拉沙漠的一小部分,就可以产生与非洲整个大陆目前所产生的太阳能一样多的电力。Image: Global Solar Atlas/World Bank

因此,理论上,沙漠的一小块区域确实可以为世界大部分地区供电。但这要如何实现呢?

Al-Habaibeh指出两项主要技术,两者各有优缺点。

  • 聚光太阳能发电利用透镜或反射镜,将太阳能集中到一点,使该处变得极为炽热。随后,这些热量通过蒸汽轮机发电。

  • 在这张图中,中间的塔是“接收器”,它随后将热量输送至发电机:

位于撒哈拉沙漠的大型聚光太阳能发电厂鸟瞰图Image: Novikov Aleksey/Shutterstock
  • 一些系统以熔盐的形式储存热量。这意味着即使在夜间太阳不再照射时,它们仍可释放能量,提供24小时不间断的电力供应。

  • 聚光太阳能发电在炎热干燥的环境中效率很高,但蒸汽发生器需要耗费大量水。

  • 此外,还有普通的光伏太阳能板。它们灵活性强得多,也更容易安装,但在极端炎热的天气中效率较低。

总体而言,Al-Habaibeh持乐观态度:

撒哈拉沙漠的一小部分,就可以产生与非洲整个大陆目前所产生的能源一样多的电力。随着太阳能技术的进步,成本只会越来越低,效率也只会越来越高。撒哈拉沙漠对大多数动植物而言可能并不适宜生存,但它可以为整个北非乃至更远地区带来可持续能源,使其重获生机。


不过,太阳能板可能会对撒哈拉沙漠产生显著影响

在撒哈拉沙漠大规模安装太阳能板,也可能对沙漠本身产生显著影响。

撒哈拉沙漠并非一直干燥多沙。事实上,考古学家已在沙漠腹地发现了人类社会的痕迹,以及史前的稀树草原动物洞穴壁画。结合气候记录,这表明仅在几千年前,这片“沙漠”远比今天更加郁郁葱葱。

早已灭绝的大象图案至今仍雕刻在阿尔及利亚南部的岩石上。Image: Dmitry Pichugin/Shutterstock

Alona Armstrong是兰开斯特大学的环境科学讲师,她曾于2018年撰文介绍一项引人入胜的研究,该研究认为,大规模的可再生能源发电场能让撒哈拉重新变绿。

一支科学家团队设想建造真正庞大的太阳能和风能发电场,其规模远超大多数国家,并模拟了这些发电场对周边沙漠的影响。他们发现:

  • 与沙地相比,太阳能板向太空反射的热量较少。

  • 这意味着地表会升温,使空气上升并形成云层。

  • 这将带来更多降雨,尤其是在沙漠南缘的萨赫勒地区。

  • 植被也会随之增加,而植被又会吸收更多热量,进而推动更多降水,如此循环往复。

  • 这是一个气候反馈的例子。

大规模的风能和太阳能发电将使撒哈拉沙漠某些地区比其他地区获得更多的新降雨。Image: Eviatar Bach

这可能是撒哈拉大型太阳能电站带来的一个良好附带效应,但这并不一定意味着它就应当建设。正如Armstrong所指出的:

这些地区人口可能稀少,但确实有人居住,那里有他们的生计,那片景观对他们具有文化价值。土地真的可以被“攫取”,用来为欧洲和中东供能吗?

阿尔及利亚的盖尔达耶。即使在撒哈拉沙漠的腹地,也有定居点。Image: Sergey-73/Shutterstock

这是气候殖民主义吗?

如果我们要在撒哈拉沙漠部署数百万块太阳能板,那么“我们”是指谁?谁来出资,谁来运营,而且最关键的是,谁能获得这些廉价电力?

这正是令Olúfẹ́mi Táíwò感到担忧的问题。他是乔治城大学专门研究气候正义的哲学家。他提到,撒哈拉太阳能发电是绿色新政中可能涉及的政策之一,即一项旨在未来十年推动“绿色转型”的广泛计划。

他指出,太阳能出口可能会:“加剧社会学家Doreen Martinez所称的气候殖民主义——即通过旨在减缓全球变暖步伐的举措,对实力较弱的国家和民族进行支配。”

  • 尽管非洲可能拥有丰富的能源资源,但这片大陆也是电网连接程度最低的人口的所在地。

  • 太阳能出口可能“巩固欧洲的能源安全……而数百万撒哈拉以南非洲人却没有属于自己的能源”。

如果我们一直在关注错误的沙漠呢?

如果撒哈拉太阳能项目根本从未真正实现,那么所有这些讨论都将失去意义。而Denes Csala是兰开斯特大学能源系统讲师,他对此持怀疑态度。

世界上许多最优质的太阳能资源确实位于沙漠之中。下图来自他的博士研究,显示了撒哈拉沙漠国家如何占据主导地位:

全球日照最充足的十分之一地区,主要是撒哈拉沙漠国家……以及沙特阿拉伯。Image: Denes Csala/NREL

但Denes表示,我们关注的是错误的沙漠。事实上,阿拉伯半岛各国更有利于利用太阳能。他认为,有若干因素有利于沙特阿拉伯、阿联酋等相关国家:

  • 这些国家有出口石油的历史。

  • 在能源市场中,出于对供应安全的担忧,各国往往长期与相同的合作伙伴开展业务。

  • 为运输石油和天然气而建设的港口、管道及其他基础设施,可以改造用于以氢的形式运输太阳能。

[能源安全]将是北非能源项目的致命弱点:通往欧洲的连接线路很可能成为该大陆最重要的关键基础设施;考虑到该地区的稳定性,欧洲国家不太可能承担这样的风险。

可以说,学界对大规模开发撒哈拉太阳能的看法不一。虽然其能源潜力显而易见,且所需的大部分技术已经存在,但从长远来看,它在政治上可能被证明过于复杂。

仍然认为撒哈拉太阳能完全是幻想吗?

也许欧洲人应当把目光投向自身周边。英国规划监察局目前正在审查肯特郡的Cleve Hill太阳能农场提案,该项目拟在一处沼泽地上安装近一百万块太阳能板,该场地面积相当于600个足球场。为防范洪水,这些太阳能板将安装在离地数米的高度。如果建成,尽管遭到当地居民和自然保护人士的反对,Cleve Hill仍将成为英国迄今为止最大的太阳能电站,规模与欧洲最大的太阳能电站大致相当,该电站位于波尔多附近。

谢菲尔德大学的Alastair Buckley指出,该项目将具有开创性意义,因为与此类其他项目不同,它不依赖补贴。随着太阳能发电成本持续下降,Cleve Hill(如果建成)似乎标志着太阳能可能开始实现自负盈亏的时刻,即便是在远离世界沙漠的地方。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。