非洲太阳能可望为欧洲提供动力

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迷你巴士行驶在一条新铺的横穿辽阔高原的道路上,龟裂的土地向南延伸至摩洛哥沙漠。这里是摩洛哥的沙漠边缘地带,自从开始建设世界上最大的太阳能发电园区瓦尔扎扎特 NOOR 系列电站,这里就不再像以前那么荒凉了。

如一辆巴士大小的抛物镜成排排列着,覆盖 140 万平方米(1500 万平方英尺)的沙漠,面积相当于 200 个足球场。这座巨大的建筑坐落于高阿特拉斯山脉脚下的一处阳光普照的地方,距昵称为沙漠之门瓦尔扎扎特 (Ouarzazate) 市 10 公里(6 英里)。Ouarzazate 每年约有 330 天的日子都是晴空万里,因此这里是建设太阳能发电站的理想选择。

除了满足国内能源需求,摩洛哥希望有一天能将太阳能电力出口到欧洲。而这个规模巨大的太阳能园区将可能开始定义非洲和世界能源的未来。

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Image caption 与公共汽车一般大小的数百个曲面镜成排排列着,覆盖 140 万平方米的沙漠,面积相当于 200 个足球场(图片来源:Getty Images)

当然,在我参观的那天,天空淹没在云雾中。"今天不发电,"负责实施旗舰项目的摩洛哥太阳能署(简称 MASEN)Rachid Bayed 说。

但偶尔休息也无需担心。经过多年的失败开端后,太阳能发电技术正日益成熟。摩洛哥这个太阳能资源丰富的国家逐渐开始利用他们最丰富的清洁能源,开启太阳能时代。摩洛哥 Ouarzazate 光热电站是非洲的几个大型光热电站之一,与此同时世界上石油储量丰富的中东国家如约旦、迪拜和沙特阿拉伯等也在积极建设光热电站。太阳能发电成本的不断下降使其成为石油的可行替代,即使在世界上最富油的地区。

Noor1 是 Ouarzazate 太阳能园区的一期工程,其发电量表现已经超过预期。这是一项鼓舞人心的结果,符合摩洛哥的目标,通过关注可再生能源,同时仍满足日益增长的能源需求(每年约增加 7%)来减少化石燃料支出。摩洛哥稳定的政治经济环境为其赢得了欧洲方面的资金援助,欧盟为摩洛哥 Noor 项目提供了 60% 的资金。

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Image caption 每年约有 330 天的日子都是晴空万里,拥有沙漠之门之称的 Ouarzazate 市周围地区是理想选择(图片来源:Sandrine Ceurstemont)

摩洛哥计划到 2020 年从太阳能获取 14% 的能源,若加上风能等可再生能源,希望到 2030 年实现可再生能源占比达52%的目标。这在一定程度上使摩洛哥与英美两国的可再生能源目标趋近。其中,英国希望十年后可再生能源发电量占比达 30%,而美国总统奥巴马则设定 2030 年可再生能源发电量占比达到 20% 的目标。(美当选总统特朗普已声称不支持开发可再生能源,但他的行动可能没有太大的影响,因为美国各个州以及一些大型公司已经开始投资更清洁廉价的可替代能源。)

由于我参观的那天没太阳,数百个镜子静止不动,鸦雀无声。该团队密切关注天气预报,预测第二天的产品,运行阴天时使用其他能源资源接管。

但通常情况下,在反射器随着太阳一起移动(像一个巨大的向日葵田)时,可听到声音。镜子将太阳的能量聚焦在流过管道网络的合成油上。温度高达 350℃ (662°F) 时,热油用于产生驱动涡轮动力发电机的高压水蒸汽。"这与化石燃料使用的是相同的传统过程,除了我们将太阳的热量作为来源,"Bayed 说。

电力需求达到峰值时,该发电厂将在日落后继续发电。白天的一些能量储存在由硝酸钠和硝酸钾制成的超高温熔盐储层中,这使得电力生产能够保持长达三小时。在该发电厂的下一期,日落后将持续发电长达八小时。

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Image caption 一旦完全投入运行,太阳能发电厂将仅需 50 到 100 名员工(图片来源:Sandrine Ceurstemont)

除了增加摩洛哥的发电量,Ouarzazate 光热项目在一定程度上也改善着当地经济状况。在最初两年的建设期间雇用了大约 2000 名工人,其中许多人是摩洛哥人。为方便进入该园区而修建的道路也将附近的村庄联系在一起,这样孩子们上学也比以前更加方便。此外,为该太阳能园区供水的管道也分散到周围的 33 个村庄里,使村民用水更加便利。

摩洛哥太阳能管理署 (MASEN) 还帮助该地区的农民进行可持续发展的实践活动。位于 Ouarzazate 以北 30 英里(48 公里)Asseghmou 地区的 Berber 村庄里的一座小农场改变了传统的养殖母羊的方式。之前,大多数农民放养这些家畜,但如今他们学到更可靠的技术,例如将家畜圈养在围栏里,以此来提高繁殖量。MASEN 还为 25 家农场送去了绵羊以实现繁殖目的。Chaoui 在当地经营着一家农场,他表示自己现在有更可靠的粮食保障。另外,由于听取了 MASEN 提供的建议,他种植的杏树硕果累累。

即便如此,当地的一些人仍有顾虑。Zagora 市的失业率相当高,居住在这里的 Abdellatif 认为建设该电站应多考虑为当地居民提供长期性的工作。据介绍,他的朋友受雇在该太阳能园区工作,但合同期仅为几个月。一旦该电站完全投入运行,只需要大约50到100名员工,此后他们又得重新寻找工作。"该电站的设备组件在国外生产,但如果能在本地生产将为居民创造长期工作的机会,这样最好不过了"他说。

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Image caption 电站从当地的 ElMansourEddahbi 大坝抽取大量水。缺水是半荒漠化地区的一大问题(图片来源:Sandrine Ceurstemont)

然而,更大的问题是,该电站从当地的 El Mansour Eddahbi 大坝抽取大量的水来清洁镜面和作冷却水。近年来,缺水是半荒漠地区的一个突出问题,因为经常有断流现象出现。Draa 河谷南部的农业生产依靠该水坝产生的水,而水坝的水有时也被释放到其他干枯的河流中。但太阳能园区经理 Mustapha Sellam 声称,该电站的用水量仅占该水坝供水量的 0.5%,与其容量相比可以忽略不计。

但是,该电站的耗水量对为水源挣扎的农民依然产生了不小的影响。为尽可能地削减不利影响,电站方正在改进技术以减少用水量。现在,电站使用加压空气代替水来清洁反射镜、采用空冷系统等。鉴于 Noor 1 使用水来冷却由发电机产生的蒸汽,使得它可以回到水中并重复使用以产生更多的电,将安装使用空气的干式冷却系统。

目前,这些新的太阳能园区部分正在建设中。Noor 2 将类似于第一期,但 Noor 3 将尝试不同的设计。取代成排排列的抛物镜,将使用一座大型塔器捕获和存储太阳的能量,这被认为更有效率。

塔周围的七千面平面镜均循迹并向塔顶部的接收器反射太阳光线,这比现有的抛物镜安置需更少的空间。填充塔内部的熔盐将直接捕获和储存热量,从而无需热油。

类似系统已经在南非、西班牙和美国的一些电站中使用,例如加利福尼亚州的莫哈韦沙漠和内华达州。但 Ouarzazate 最近架设的结构(86 英尺(26 米))是世界同类中最高的。

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Image caption 非洲丰富的光资源或使其成为世界其他地区的能源供应者(图片来源:Getty Images)

摩洛哥的其他电厂正在建设中。明年,摩洛哥其他的光热电站也将在该国西南部的 Laayoune 和 Boujdour 附近开始建设(后续光热电站在 Tata 和 Midelt 附近)。

摩洛哥和南非的光热电站的成功建设或将鼓励非洲其他国家着手太阳能发电站的建设。南非已然是世界十大太阳能发电站建设者之一,卢旺达建设了东非地区第一个太阳能发电站(已于 2014 年投运),加纳和乌干达则正在计划建设大型太阳能发电站。

非洲丰富的光资源或使其成为世界其他地区的能源供应者。Sellam 对 Noor 光热项目寄予厚望。"我们的主要目标是实现能源独立,但如果某天我们的发电量产生盈余,这些过剩的电量也将输送到其他国家。"他说。想象一下,在柏林用在摩洛哥生产的电力为您的电动汽车充电。

随着云彩在 Ouarzazate 升起,非洲正忙于规划阳光明媚的一天。

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