在撒哈拉沙漠铺满太阳能板,发的电够全世界用,那为何这样不做?
撒哈拉沙漠,作为世界上最大的沙漠,面积达到932万平方千米,这是一个怎样的概念?
要知道我们大中国的国土面积也才960万平方千米。
如此广袤的土地,全被沙漠所覆盖,你是否会觉得很可惜?如何能将这一大片沙漠有效利用起来呢?
先别急,我们来看一组图片,如这张显示世界各地每年日照时数的地图,没有任何一个国家和地区,能像撒哈拉沙漠一样,接受如此之多的太阳照射。
这样一个和我国一般大小的沙漠,也是世界上接收最多光照的地方,其每年的平均日照时长超过3600小时,而在撒哈拉沙漠区域内,还有一部分区域,平均每年的日照时长甚至超过了4000小时。
如此充足的日照,可以说相当“诱人”,太阳能潜力惊人,于是就有人萌生了一种看似疯狂又看似可行的想法。
如果在撒哈拉沙漠,铺满太阳能电池板会怎么样呢?它能否为全世界供电呢?
撒哈拉太阳能发电厂的优点
全世界的太阳能,究竟能满足人类多少电力需求?
对此,德国粒子物理学家格哈德·柯尼斯曾估算过,全球沙漠仅在6小时之内接收到的太阳能,就比人类一年的能源总消耗量还要多。
哪怕这其中只有一小部分被人类加以利用,所得到的太阳能就足够满足整个欧洲国家的用电。
如果撒哈拉沙漠能被太阳能电池板覆盖,那么足以满足全世界人民的电力需求。
另外,沙漠的降雨量少得可怜,上空几乎没有云层遮挡,能生活在这里的野生动物也很少,人口更是可以忽略不计。
这些因素表面上让沙漠看似毫无用武之地,但从能源角度来说,它却是一个巨大的宝藏。
沙科计划
其实早在2009年时,一些野心勃勃的欧洲企业和北非国家,就看中了撒哈拉沙漠的这一优势,并发起过一项名为“Desertec”的绿能计划,也称“沙科计划”,该计划的主要目的就是为了开发撒哈拉沙漠的太阳能资源。
Desertec概念图
起初,在他们的眼里,撒哈拉沙漠是一个拥有巨大潜能的理想之地,因为它地处北非,靠近欧洲,地广人稀,关键是日照充足。
如果能在撒哈拉投资建造大规模太阳能发电厂,再建立横跨沙漠和地中海的输电线路,届时,便可以满足欧洲国家约15%的用电需求。
但是很显然,理想很丰满,现实很骨感,沙科计划由于种种的不可行问题,最终只能胎死腹中。
那么在撒哈拉沙漠建造太阳能发电厂,具体存在哪些不可行问题呢?
撒哈拉太阳能发电厂的缺点
改变沙漠气候如果太阳能电池板,占据撒哈拉沙漠总面积的20%以上,可能会导致当地平均气温升高,并形成恶性循环。
在沙漠上铺设太阳能电池板毯,会改变反照率,因为光伏电池是依靠吸收太阳辐射来产生能量。因此,与反射阳光的沙漠沙相比,光伏太阳能电池板的反照率相对更低。
然而,太阳能电池板并不能完全将吸收的太阳光转化为电能。相反,一部分太阳能被转化成热量以后,甚至会改变当地的温度。
太阳能电池板被太阳辐射加热后,也使得近地面的低层空气受热,然后上升,并与高层的冷空气相遇,致使水汽凝结,从而引起降水。
降水量增加后,就会促进植被的生长,并进一步降低反照率,因为植物比沙子更能吸收阳光。
干旱、冰川融化、热带气旋除了将撒哈拉沙漠的沙地变为多雨的绿色土地以外,太阳能电池板的存在,还可能给世界其他地区造成影响或破坏。
模拟实验表明,在20%的陆地被太阳能电池板覆盖的情况下,当地的气温可能会升高约1.5℃。同理,当太阳能电池板覆盖了50%的土地时,气温会升高约2.5℃。
最终在大气和洋流的作用下,这种升高的气温也会导致全球气温的升高,就连极地地区也会受到影响,导致冰川融化。
撒哈拉沙漠及其附近地区降雨量的改变,也将影响到亚马逊地区的降雨,使当地的降水量减少约10%——30%。水分和降水量的减少,甚至还有可能引起亚马逊地区出现干旱的情况。
很多朋友可能觉得难以置信,北非的撒哈拉沙漠是如何影响到南美洲的亚马逊热带雨林的?
亚马逊热带雨林
从某种角度来说,其实是撒哈拉沙漠造就了如今的亚马逊雨林,据相关科学研究表明,非洲每年约有近20亿吨的尘埃被风带到世界各地。
其中有约1200万吨的尘埃最终落在南美洲亚马逊地区,平均每公顷土地就有113公斤尘埃,约含1.1公斤的磷酸盐。
然后在雨水的作用下,尘埃从空气中剥离,落到地面化为养分,滋养了亚马逊河流域的植物。因为磷酸盐恰好是亚马逊当地植物生长所缺少的养分。
如今撒哈拉成为了世界上最大的沙漠,但是它却让亚马逊河流域成了世界最大的热带雨林。
另外,沙漠中的太阳能发电厂,甚至还有可能促成北美和东亚海岸热带气旋的形成。
电力储存与运输问题
就算我们能克服沙漠太阳能发电场,所带来的以上种种潜在灾难性影响,但如何储存和运输这些能源,也都是棘手的问题。
储存问题尽管沙漠被太阳偏爱,终年接受太阳光的照拂,但是由于气候变化的影响,没有人能保证撒哈拉沙漠是否能为我们提供足够稳定,不间断的太阳能。
因为我们无法控制阳光,阳光也有强和弱的时候,对此我们无能为力,只能听天由命。所以为了确保持续的电力供应,我们只能选择在白天尽可能多的储存太阳能。
靠什么储存呢?这需要拥有大量的电池,且每个太阳能面板都需要一个单独的电池,才能进行为24小时不间断的电源输出。
但是电池不仅价格昂贵且不太耐用,这无疑将使得沙漠太阳能发电厂的总成本翻了近一倍。
长距离传输将电力输送到目的地需要电力线,目前非洲在电网方面的发展较为落后,长距离传输电力,不仅价格昂贵,且伴随着一定比例的功率损失,可能导致10%——22.8%的功率损耗。
想要减少传输过程中的电力损耗,也可以选择使用高压直流输电线路,而非交流输电线路,这样每1000公里的能量损失可以减少到3%,但是这种电力传输方式同样不便宜。
此外,非洲地区的政治环境不稳定,在该地区建造大规模的太阳能发电厂,也存在一定的风险性。
所以,我们应该干涉撒哈拉沙漠吗?
是该人定胜天,还是顺应自然呢?