把撒哈拉沙漠变成一个太阳能农场,这可能吗?

商业

05-18 20:38

本文来自微信公众号「脑极体」(ID:unity007),作者为藏狐,爱范儿经授权发布。

每想你一次,天上飘落一粒沙,从此形成了撒哈拉——这句令人头皮发麻的古早土味情话,可能是很多人对撒哈拉沙漠的最初记忆。

那里阳光明媚、气候酷热,除了几片极少数绿洲,几乎没有植被,都被岩石沙丘所覆盖着。如果用国土面积来类比的话,撒哈拉沙漠有资格成为世界第五大国家,仅次于中国和美国。

因此,这块土地也常常与荒僻、落后、贫苦联系在一起,很难想象有人能从这里寻找财富。

不过,情况正在改变。寸草难生的撒哈拉沙漠,正在凭借得天独厚的阳光资源而为非洲经济注入新的活力。

撒哈拉太阳能农场:欧洲的能源储备站?

中国有句老话,靠山吃山靠水吃水。那么撒哈拉地区想要寻求发展,自然就靠沙(划掉)靠太阳。

一项来自 NASA 的研究显示,撒哈拉沙漠在能源领域潜力巨大,每平方米每年大概可获得 2 000 至 3 000 千瓦时的太阳能。而沙漠面积总计约为 906 万平方公里,这意味着如果每一寸沙漠都能够吸收太阳能量,可利用的总能源量每年会超过 220 亿千瓦时 (GWh)。

这是什么概念呢?即使是世界上最大的发电站,每年也只能产生 10 万千瓦时。

这个庞大而诱人的数字代表着,如果将撒哈拉沙漠建造成太阳能农场,将产生 2000 倍以上的能源,将解决 7000 倍以上的欧洲电力需求,并且没有任何碳排放。

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▲ 全球辐射水平,衡量每年接收多少太阳能

由于撒哈拉沙漠距离欧洲非常接近,北非与欧洲的最短距离只有 15 公里(直布罗陀海峡),不过即使是地中海的宽度,也比挪威和荷兰之间将近 600 公里的水下电缆要近多了。因此,撒哈拉发展太阳能发电也自然而然有了很好的承接市场。

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一边有资源,一边有市场,妥妥一拍即合的节奏。最近的大计划是,Noor Midelt 公司在摩洛哥建立的 800MW 的太阳能系统。该项目估值达 24 亿美元,由非洲开发银行、世界银行、欧盟和欧洲投资银行等机构支持,目标是为超过 200 万的欧洲家庭提供电力。

政策端的利好及政府的支持,比如放开太阳能产品的进口增值税等,也成为沙漠太阳能农场的主要推力之一。不过真要将这一「洲际」工程落实下去,当务之急的挑战就是技术问题。

技术千万条,落地第一条

目前来说,有两种比较实用的太阳能发电技术:集中太阳能发电 (CSP) 和常规光伏太阳能电池板。它们的实现方式和利弊各有不同,到底哪种更适合在沙漠上应用呢?

先说 CSP,核心原理是利用透镜将太阳能集中在一个点上,这一点会变得非常热。热量通过传统的汽轮机发电。有些 CSP 系统使用熔盐储存能量,因此夜间也可以用来发电。

在缺乏云层,太阳直射和气候高温的撒哈拉沙漠,似乎采用 CSP 更适合也更有效率。然而,镜片和镜子可能被沙尘暴覆盖,而涡轮机和蒸汽加热系统又极大地依赖于水资源的供给,让 CSP 的落地尤为困难。

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▲ 西班牙塞维利亚附近的集中太阳能发电厂

光伏太阳能电池板大家可能就更为熟悉了。它是最常见的太阳能类型,直接利用半导体将太阳能转化为电能。既可以连接到电网,也可以分布在单个建筑物上小规模使用。此外,它在多云天气也能够有一定的供电能力。

但缺点是,当面板过热时,光伏板的效率就会明显下降。考虑到撒哈拉沙漠在夏天一天中最热的时段温度很容易就超过 45℃,总不能在沙漠上空装空调吧。另一个问题则是沙尘暴,很可能覆盖面板而进一步降低效率。

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目前来看,这两种技术都需要一定量的水资源来保持面板清洁,而且对天气也提出了各自的要求。在实际应用中,整合两大技术开发一种新的混合系统,或许才是撒哈拉太阳农场得以实现的前提。

资本不过撒哈拉:屡败屡战的产业之战

早在 2009 年,沙漠技术公司就宣布尝试太阳能计划。该项目从多家银行和能源公司获得了大量资金,但大部分投资者都在 5 年后退出,项目也基本崩溃了。

很显然,撒哈拉地区发展太阳能虽然听起来很时髦,但光有太阳还不够。为了不让「新能源农场」变成太阳能板的「墓地」,解决那些资源之外的症结反而是更重要的。

项目失败背后的原因是复杂的,比如政权的不稳定性,该地区自身的发展迟缓等等。但过度归咎于政治、经济因素,很容易陷入宏大叙事但就是不解决问题的怪圈里。

在我们看来,撒哈拉地区发展太阳能可能需要重点解决几个产业链上的关键问题:

1. 基础设施的关键作用

我们知道,太阳能农场只有在它所产生的电力能够到达需要它的家庭和工厂时,才能真实地转化为商业价值。但在撒哈拉环境中,这样的生产生活区通常都在几百英里之外。一般的输电网络很难应付太阳能发电厂产生的间歇性电力。因此,新建造的太阳能发电场所产生的电力中,往往有 30% 是无法使用的。

要解决能源输送问题,需要建立所谓的超级电网,以便将电力输送到很远的地方,确保不浪费电能,但这又会变得相当昂贵。比如中国为了解决能源基建问题,正在提出一个连接中国、韩国、俄罗斯和日本的电网计划。

不过,并不是每个国家都是「基建狂魔」来的,这是撒哈拉地区太阳能事业发展屡屡受挫的症结之一。

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2. 产业劳动力的持续供给

无论是 CSP 还是太阳能板,都需要人员进行长期的维护。由于撒哈拉沙漠面积很大,很容易积上灰尘,设备时不时就需要清洗。同时,如何安放太阳能设备,合理调整放置的方向、斜面的角度等等,从使用到维护保养都是比较专业的技能。

但非洲劳动力综合素质不足,企业缺乏人手,又担心外行人弄坏设备,加上不专业的操作影响了发电效率,无法显著地改善缺能问题,久而久之项目自然也就废弃了。

3. 规模化运营的商业可能

太阳能电池板是该项目的核心成本之一,只有规模化经营才能有效节约资金。在没有财政援助的情况下,往往需要强有力的企业来进行运营。目前兴建的大型太阳能农场,往往不是由一家公用事业公司拥有和运营,而是由数十家公司共同经营,以实现规模化的降本增效。

对于撒哈拉这样的地区来说,想要吸引足够多的企业来参与合作,将太阳能发电成本在经济上变得合理,显然不是一件容易的事。

不过,现在也有不少国家开始向掺和撒哈拉地区太阳能这点事儿。除了前面提到的欧洲国家项目和公司之外,早在 2013 年,奥巴马政府就提出「电力非洲计划」,计划在 5 年内为撒哈拉南部非洲国家提供 70 亿美金资金的自主,帮助其发展太阳能产业。

中国当然也不例外,我们作为核心成员之一的金砖国家新开发银行也计划将非洲中心的 2/3 的贷款将用于清洁能源、洁净水源等可持续发展建设。

在这种「八方支援」的条件下,撒哈拉地区的太阳能产业后劲还是很值得期待。

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同时,这也或多或少说明了,为什么我们需要现在就关注该地区能源资源的早期开发。

一方面,除了埃及、南非等较发达国家以外,其他国家和地区都存在着电力供应问题。电力资源的极度紧缺也意味着庞大的市场空间。而撒哈拉的一小部分地区就能生产出与整个非洲大陆目前一样多的能源。随着技术的进步,未来还会变得更便宜、更有效率。越早参与自然越有可能挖到「第一桶金」。

另一方面,围绕能源生产展开的国际竞赛,已经发展到了白热化的程度。中国正计划在宁夏建设一个 2 千兆瓦的太阳能发电站,印度西部的古吉拉特邦也批准了一个五百万瓦的工厂。地面条件较差的日本甚至还计划在太空中建立一个大型太阳能发电站。撒哈拉地区庞大的资源储备地位,自然也就成为兵家必争的战略要地。

把撒哈拉沙漠变成一个太阳能农场,这可能吗?

当然,对于众多渴望从太阳中掘金的企业来说,沙漠并不是安全的「避风港」。在关键症结没有对症下药之前,贸贸然闯入,恐怕依旧要小心别重蹈前辈们的覆辙。

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