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从撒哈拉沙漠进口清洁能源?

旨在为欧洲、北非和中东地区提供电能的Desertec项目被视为大有可为的能源解决方案。它究竟是救世希望还是海市蜃楼?利奥•希克曼报道。

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1913年夏天,在开罗以南尼罗河东岸的一片田地里,一个名叫弗兰克·舒曼的美国工程师站在以英国总领事基奇纳勋爵为首的一群埃及殖民地精英面前,启动了他亲手发明的仪器。没过多久,一个水泵里就源源不断地流出水来,浸湿了他脚下的土地。

舒曼的身后是一排曲面镜。这些镜子都安置在金属支架上,直对着高悬在半空的烈日。镜子将太阳的光线反射到一只装了水的玻璃细管上。管里的水瞬间加热成为水蒸汽,而用来灌溉埃及高产棉田的水泵就是在水蒸汽的高压驱动下开始运转的。

当时,埃及的能源主要来自煤炭,而大多数煤炭都要从英国高价进口。舒曼宣称,他的发明可以大大减轻这个国家对煤炭的依赖。

有朝一日,人类必将面对这样的选择:要么直接利用太阳能,要么倒退到蛮荒时代,”舒曼在次年一封寄给《科学美国人》杂志的信中这样写道。不过短短几个月之后,舒曼的梦想便随着二战的爆发戛然而止,他的玻璃压槽摔了个粉碎,金属支架也被征做军用。那一次,似乎是野蛮笑到了最后。

将近一个世纪过去了,舒曼当初演示新发明的那片土地也已经变成了富庶的城郊区马哈迪。一个空调中巴车队由此向南行驶90公里来到了贝尼苏韦夫附近、无人居住的平坦沙漠区古雷马特。车上坐着的是世界各国的公司首席执行官、政客、金融家和科学家等高层人士,而他们此行的目的是为了探访一个利用天然气和太阳能电池板发电的新型“混合”电厂。

这家电厂的厂区里共安装了6000只弧面玻璃压槽,每只都有六米多高,总表面积可达13万平方米,从厂外的环路上就能看见。虽然对于这家发电容量达150兆瓦的电厂来说,太阳能发电仅仅占到其总发电量的七分之一,但埃及政府还是希望向前来参观的代表团证明,未来电力的源泉并非天然气、煤炭、石油等化石能源,而在于沙漠太阳能。更重要的是,沙漠太阳能并非仅仅造福中东和北非地区,对于相邻的欧洲国家意义更为重大。

德国粒子物理学家格哈德·克尼斯首先估算了太阳能发电的前景。1986年,深受切尔诺贝利核电站事故震撼的克尼斯演算后得出结论:在仅仅六个小时之内,地球沙漠接收到的太阳能就足够人类使用一年。他相信,如此巨大能量中哪怕只有一小部分能为人类所用,我们就可以不再使用肮脏的化石燃料或者危险的核能了。理论上来说,撒哈拉沙漠中一片像威尔士那么大的地方(不到21000平方公里)所吸收的太阳能便可以满足整个欧洲的需求。

与克尼斯后来也提出了与舒曼类似的疑问:人类为什么不能更好地利用太阳能这种宝贵的资源?是不是真的因为我们人类太过愚蠢?在接下来的二十年里,他一直在多方奔走,希望提起公众对太阳能重要性的认识。虽然他大多数时候都孤军奋战,却一直没有放弃。

而他努力的成果就是Desertec。这个主要由德国发起的项目计划建立横跨中东北非地区的太阳能和风电发电厂,并利用每千米输电损失仅3%的特制高压直流输电线路将其与欧洲大陆相连,到2050年实现供电量占欧洲全部用电量的15%。该项目的总造价预计在4000亿欧元左右(大约5200亿美元)。

到目前为止,Desertec在许多观察家看来不过是海市蜃楼,或是满怀善意的梦想家描绘出的缥缈画卷。毕竟仅就项目本身而言,其在技术、政治、安全和财政等方面都有着根本无法跨越的障碍。但在过去的二十年中,这项计划却得到了许多德国最著名的大企业的强力支持,而德国在应用和开发新能源方面, 特别是太阳能上也领先于欧洲其他国家。

2009
年秋天,一个“国际”企业财团组建了“沙漠产业行动计划”,E.ON慕尼黑再保险西门子德意志银行等重量级巨头都签约入股。2011年日本福岛核泄漏事件发生后,德国宣布将加快全面停止使用核能的步伐,这使Desertec项目更具吸引力。

国际能源组织今年11月发出警告,称各国如果不能在五年内开始着手减少碳排放,整个世界就将迎来无法逆转的气候变暖。有关机构连连呼吁,国际谈判举步维艰:在这样的大背景下,Desertec这样大规模的宏伟蓝图似乎恰逢其时。

今年11月份在开罗举行的年会上,沙漠产业行动计划终于向世界宣布,Desertec计划的一期工程将于2012年在摩洛哥正式开始。一期工程计划在沙漠城市瓦尔扎扎特附近修建一个五百兆瓦的太阳能发电站。这个占地面积12平方公里的工程将作为“参考项目”,与埃及古雷马特电厂一起向投资者和政治家证明:类似的模式可以在接下来的几年或者几十年中在中东北非地区全面铺开。

摩洛哥现在已经万事俱备,”沙漠产业行动计划首席执行官保罗··索恩向参观代表宣布。他接着补充说,他们正在跟突尼斯和阿尔及利亚方面进行谈判,希望这两个同样邻近西欧电网的国家能同摩洛哥一道参与一期工程。一旦穿越地中海和经过土耳其的输电线路铺设完毕,埃及、叙利亚、利比亚、沙特阿拉伯等国有望在2020年之后加入,到2035年整个项目就可以实现财务独立。

有人认为Desertec项目根基不牢、缺乏依据、且不切实际,范·索恩不以为然。“的确,目前的全球经济危机对我们造成了一些负面影响,”他说,“但每个人也同时意识到对化石燃料的依赖只能让世界更加脆弱无助。

对于那种称Desertec是新殖民主义变形的说法,范·索恩同样矢口否认。今年早些时候,非洲太阳能网络的达尼埃尔·阿尤·姆比·伊格贝就曾提出过这样的担心。他说,很多非洲人都对Desertec项目持“怀疑态度”。欧洲人“承诺时红口白牙,可到时候就带来自己的工程师、设备,然后就开工了。这不过是新的资源掠夺,跟过去一模一样。”其他来自中东北非地区的发言人也提出了类似的观点;其中尤其引人关注的一个论点是:正在与贫困作斗争的当地百姓同样迫切地需要电能。

我们首次宣布Desertec的想法时,阿拉伯联盟就曾表示愤怒和恼火,”范·索恩说。“他们一开始不理解,但是我们指出,这个项目同样也能使他们受益。我们解释说,这是一个合作的过程,后来他们就不那么担心了。正如我们强调的那样,这个项目会实现一个双赢的结果。我们的关系现在非常好。

Desertec
的支持者认为,该项目将增强能源供应的多样性,从而提高能源安全水平。范·索恩说,目前欧洲国家在所谓的“能源武器”面前显得格外脆弱,能源出口国凭借限制或掐断能源供应便可将其他国家玩弄于股掌之中。想想俄罗斯和它的天然气吧,范·索恩说。或者是恐怖分子空寂输油管道这样的紧急事件。Desertec将大大减轻这样的威胁。

不过,范·索恩也不太明白为什么目前沙漠产业行动计划由德国公司主导的现实会引发猜疑。(参会的没有一个来自英国的政界或者企业界代表,德国人却占到至少一半。)“没错,这个计划是德国发起的。但是一共有15个国家的组织机构参与其中,包括汇丰银行摩根士丹利这样的公司。这仅仅是开始阶段。

会上一个提起的问题是:“Desertec钱从哪儿来?”有一种说法是,项目资金来自世界银行这样的发展机构(摩洛哥采取的就是这套方案)。德国银行业代表的出现似乎说明,他们也正在考虑成为重要的出资方。但是也有很多迹象表明,绝大部分投资仍将由欧洲纳税人买单,无论是通过欧盟的补助还是通过能源消费税。

来自德国的基督教民主主义欧洲议会议员安格利卡·尼布勒以欧洲议会能源委员会委员的身份参加了此次会议。虽然她认为,现在谈论欧盟资助还“为时尚早”,但也补充说:“在接下来的几年中,能源问题将成为欧盟的首要任务,其重要性甚至要高于过去几年中农业问题的地位。这样一来,Desertec势必将引起极大的关注。

德国绿党代表汉斯-约瑟夫·费尔也出席了开罗的会议。“在德国有人担心,从北非进口清洁电能对于我们的消费者来说将是一个十分沉重的负担,”他说。德国已经是欧洲电价最高的国家之一,而这在某种程度上正是由于近年来在德国全国兴起的可再生能源装机热潮。

欧洲,特别是德国,似乎对Desertec项目有着越来越清楚的预期。但中东北非地区的国家呢?摩洛哥太阳能管理局(MASEN)是负责监管Desertec第一座电厂的政府机构。该局理事会成员奥贝德·安拉纳说,他的国家已经制定了自己的计划,准备利用Desertec一期电厂以及2020年后续项目产生的电能,不一定会卖给欧洲。

随着人口增长和生活水平提高,摩洛哥的用电量到2020年预计将翻一番,”他说。“目前,我国用电97%来自外国进口,这一局面根本无法持续。但我们准备到2020年时,将供电自给率提升至42%。如果别的国家需要,我们也会建设额外的产能,但我们必须在这些项目中分得一大杯羹。

这就给Desertec带来了另一个挑战:如何确保产生的电能会经输电线送往欧洲而不是被就地消费?而中东北非各国在以高于本国20倍的价格把电卖给欧洲人的同时,他们又该如何向本国那些不得不定期忍受断电之苦的百姓交代?

在古雷马特电厂的访客中心,主办方给每位即将参观弧形玻璃压槽的贵宾发放了一瓶冰镇的饮用水。如今的设备已经不是舒曼那时候的老皇历了,十一月上午的阳光已经将玻璃压槽接收管内机油般的液体加热到近400摄氏度。

德国弗莱戈太阳能公司是在沙漠中建造太阳能聚热发电系统的专业公司,在美国、西班牙、埃及都有业务。古雷马特电厂的设备开始运转不久,该公司的运营经理博德·贝克就遇到了一系列的技术问题;其中首先要解决的就是:玻璃压槽怎么才能在如此恶劣的沙漠环境中正常工作。

他说:“平均下来,每年只有一场沙暴会路过我们这儿,但只要风速超过每秒12米,我们就得把这些压槽扣起来,不然它们就跟风帆一样。

他接着说,保持压槽的情节是大难题。“这里灰尘这么大,如果不及时清洗,发电量每天都会下降2%,因此我们每天都得清洁压槽。每天我们都用大约39立方米的脱矿物质水清洗全场的压槽。

这令许多参观者吃惊不已,因为他们之前在会上听说的是,相比每月清洗一次即可的光伏电池板,太阳能聚热发电系统的压槽需要每周清洗一次。无论是多久清洗一次,对于Desertec项目来说这都是一个大麻烦:当地有没有足够的水源用来进行清洗作业?虽然古雷马特离尼罗河只有几公里,但有些国家希望在更远离水源的内陆沙漠建设这样的项目。

有关机构正在开发“干洗”技术,可是这样一来还是会影响电厂的发电效率。不管怎样,高温的转换液只有在冷却之后才能流回压槽供再次使用,而跟清洁工作一样,用水冷却也是最经济、最简便的选择。除非“干冷却”技术得到进一步发展,否则类似的太阳能电厂只能设在临近大片水域的沙漠边缘地区。

或许有些出人意料的是,包括约旦在内的一些国家如今将风能视作比太阳能更好的沙漠能源,因为它在目前这个阶段成本更低,对水的需求量也更少。但也有人认为,无论是哪一项沙漠能源技术要获得市场统治地位都还需要很长时间。业内的一些企业大力宣传太阳能光电板的好处,但太阳能聚热发电技术如今却更得人心。不过即便是在太阳能聚热发电技术的支持者内部,也分为“弧形压槽派”和“太阳能塔派”——后者提倡利用上百块绕轴旋转的镜面将太阳光线反射到一个高塔顶端的固定一点。

虽然哪种技术将最终胜出目前还不明朗,不过哪个国家将从Desertec的发展中获益最大却已然清楚无疑。一位参访代表询问贝克,这些弧形压槽将由哪国制造。
他回答说:“金属支架是在埃及本地做的,不过玻璃压槽全部是德国货,而作为整个技术核心知识产权的玻璃接收管,世界上也只有两家公司能做:肖特太阳能和西门子。”碰巧这两家都是德国公司。


来源:http://www.guardian.co.uk/
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翻译:李杨

本文图片作者:NASA

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