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德国牵头欧洲诸国建撒哈拉巨型太阳能电站

2010-01-07 10:09:26 中国电力网

在丹麦举行的哥本哈根会议早已落下帷幕,但人类追寻低碳能源的脚步远未停止。据德国《明镜周刊》报道,一个名为“Desertec”的太阳能计划,也许会成为未来应对气候变化、甚至拯救世界的新典范。

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  在这之前,利用撒哈拉沙漠的太阳能为欧洲发电被认为只是一个不切实际的幻想。但在一夜之间,这个想法已经在纸上成型,并成为全世界关注的焦点。它成功落脚到非洲或许只是时间问题。

  太阳能:撒哈拉的宝藏
  石油每年以惊人的速度锐减,化石燃料的大量消耗,也导致地球气候发生变化。寻找更加清洁、经济的能源,成了当务之急。

  这家名为DII(The Desertec Industrial Initiative)的组织,由欧洲12家大型企业联合组成,它成立的唯一目标就是在撒哈拉沙漠中建立太阳能热发电厂。架设9000平方公里的太阳能电板,就能够满足全世界的电力需求,而这个面积与近900万平方公里的撒哈拉沙漠相比,只不过是沧海一粟。

  不过,到目前为止,整个计划只停留在理论研究阶段,而且已发展了数十年的化石能源产业也不可能在一夜之间全部转换为太阳能。目前,DII的目标比较现实:到2050年,撒哈拉沙漠上的太阳能发电量可以满足欧洲电力需求的15%。

  在沙漠,低级别的技术将遭遇更加尖端的技术。整个项目的想法很简单,收集太阳光,将水转换成水蒸汽,启动涡轮机。整个过程,不需要复杂的核聚变技术,不需要高端的太阳能硅电池,也不需要地底下储存的二氧化碳—只需要坚实可靠的工程作业,而这些,100年多前的欧洲就已经实现了。

  真正的挑战来自一些细节。如何能够提高太阳能发电的效率,并且让它能够成为石化技术和核技术的有力竞争者,来自德国的工程师们正为此而奋战。他们的研究发现,太阳能发电的效率可以接近20%。这些工程师们相信,到2020年,沙漠发电厂将会比在德国同类型的成本更低。

  当前主要有四种收集太阳能的方式:槽形抛物面集热器,菲涅耳集热器,电力塔和旋转抛物面集热器。

  德国肖特太阳能有限公司的主管尼克劳斯·本茨认为,槽形抛物面集热器将是现阶段比较合理的选择:“我们在这方面有很丰富的经验。在美国加利福利亚州的莫哈韦沙漠,使用槽形抛物面集热器的太阳能发电厂已经运作了25年了。”他还透露,这座发电厂的寿命可达40年。

  槽形抛物面集热器,是通过一片片有抛物面的弧形玻璃,将太阳能辐射线聚集在含有特殊油质的气管中。油将加热到400摄氏度,这个热度随后会把水转换为水蒸气。这些蒸气将驱动涡轮发电。整个发电过程中,槽形都会保持倾斜,以便能够更好地捕捉到每天不同时段的太阳光。

  菲涅耳集热器的工作原理类似前者。但它并不是由一片一片的玻璃制成。而是由一片片小镜面组成。这也使得它的成本相对来说更加低廉,但效率也相应降低。不仅如此,本茨还指出,目前还没有企业和制造商在这方面有经验,“现在还没有人能够用镜面的集热器建造太阳能发电厂。[page]

电力塔主要将吸收到的太阳能射线集中到塔中。它的优势就是可以产生足够高的温度,从而使得被加热的空气可以直接用来推动涡轮机。现在德国的科学家们正密切关注在科隆地区的相关示范模型。

  最后是旋转抛物面集热器,它的外形看上去有点像卫星接收器,它结合电力塔和槽形抛物面集热器的技术来收集太阳能。

  太阳能发电成本高
  虽然沙漠经常晴空万里,但是条件却并不总是令人满意。这也引发了关于太阳能发电厂的一系列问题:这些敏感的接收器是否能够抵御强大的沙尘暴?电厂能否设在流动的沙丘上?如何在茫茫沙漠获得必需的水—从而转换成推动涡轮的水蒸气?最后一个问题,在夜晚,这些设备如何运作?

  太阳能光热发电相比太阳能光伏发电的一大优势就是它能够产生更易储存的热。因此,可以将上千吨硝酸钾、硝酸钠熔盐铺在太阳能发电厂的设备槽中。这些无毒的化学物质可以将白天吸收的热能储存在槽中,等到晚上的时候再释放出来,可以驱动涡轮继续运转长达7.5个小时。

  沙尘暴问题确实让人头疼,不过有专家指出,美国的加利福利亚州的莫哈韦沙漠有9座太阳能发电厂,但却没有发现类似问题。德国太阳千年股份有限公司正在西班牙建设它们的第三座太阳能发电厂,该公司的技术顾问认为,一旦遭受沙尘暴的危害,接收器可以自由移动到受保护的方向,等尘暴过后再进行清理。“我们研制了相关的清洁机器人,可以自动清洁接收器上的沙子和灰尘,整个过程只需要消耗少量的水。”这个顾问解释道。此外,他还表示,沙丘同样不是问题。“当人们说到沙漠,总是不由自主地想到那些可怕的移动沙丘。”他说,“但实际上,撒哈拉80%的地方都是由石头和碎石组成。

  至于水的问题,本茨表示:“水冷却技术是一种选择,如果你需要,你也可以冷却空气,但这会使工厂浪费4%的效能。

  另一个巨大的问题就是成本问题。太阳热能的成本约为20欧分每千瓦时,相对于一常规发电来说,它的成本还是比较昂贵。但在一些专家看来,如果太阳能电厂能够建造在阳光充足的地区,它的成本就可以下降到18欧分,甚至14欧分。

  “到2020年,每千瓦时的太阳能的成本可能小于10欧分。”一名专家预测。如果考虑到日益疯涨的油价以及排放二氧化碳的成本,太阳能越来越有竞争力。

  那么,建设一座太阳热能发电厂的成本如何?250兆瓦的槽形抛物面集热器以及含硝酸盐的储存槽将要耗费10亿欧元。相比之下,煤电和核电厂由于效能较高(能够达到45%和35%),成本也较低。建造一个12亿欧元的煤电厂,效能可以达到太阳能发电厂的近4倍。当然,后者需要大量的煤供应,显然要耗费成本,而太阳光却是免费的。

  尽管煤电和核电厂的效率更高,但是还有很多因素没有考虑在内。比如,开采煤矿和提炼铀矿的成本、对环境的破坏以及排放出的二氧化碳。此外,处理完的废料和二氧化碳还必须再做处理。

  从2013年起,燃煤电厂将不得不为产生的每一吨二氧化碳埋单,而太阳能热电厂没有废气排放,建成20年后将收回成本。

  欧洲太阳能研究所的资深科学家维尔纳·普拉策向《明镜周刊》透露,由于目前只有少部分工厂使用,槽形抛物面集热器尚未大规模生产。一旦改变这种局面,它们的价格将更加低廉。建造更多的太阳能发电厂,将使得未来的建造更加低廉和快速,技术也能得到切实的改进。[page]

 现今的太阳能发电厂一般都是建在接近电力用户的地方。但在不久的将来,专家们相信,这些清洁能源将能够远距离输送到千家万户。要做到这一点,就需要建造高压直流电缆,因为交流电缆会在运送过程中消耗太多电力。

  这种技术目前得到了很多应用,德国ABB公司在陆上和海底铺设直流高压电缆多年。“我们曾经在挪威和荷兰之间铺设580公里长的电缆。”该公司经理表示。据他介绍,整个过程耗时2周,耗费6亿欧元。11厘米厚的电缆,将两国的全部电网连接起来。

  目前,最大的陆上电缆铺设在中国和印度。在中国,云南金沙江的向家坝水电站能够为上海居民输送电力,整条高压直流电缆超过2000公里,但输送过程之中的电能消耗仅占7%。据专家介绍,这种电缆的另外一个好处就是,“它们能够铺设在地底下”。

  地中海联盟国家目前已经明确表示,他们希望在2020年,可再生能源的使用能够增加到200亿瓦特,其中,约100亿-120亿是太阳热能,这样就可以取代德国将近一半的核电厂。

  西班牙政府已经设定了相关的目标,计划在2013年,将30亿瓦特的太阳热能纳入其国家电力的计划之中。阿尔及利亚、摩洛哥、阿布扎比和埃及也开始建造相关的太阳能发电厂。中国、南非和印度对这些技术也表示出巨大的兴趣。

  Desertec目前给自己设定的目标是在2050年满足欧洲15%的电力需求。这个目标也需要撒哈拉沙漠周边的北非和中东国家的支持。满足欧洲的需求需要1000亿瓦特的生产能力,成本将达到4000亿欧元,耗时40余年,3500亿用于工厂建造,500亿用于铺设高压电网。

  新计划批评声不绝
  当然,Desertec也遭到了一些批评,有人认为,Desertec有可能产生新的能源垄断。最大的批评来自欧洲太阳能协会会长赫尔曼·舒尔:“不管是在政治上,还是经济上,Desertec都是一个还未考虑妥善的海市蜃楼。目前几乎不可能估算出整个计划的成本,因为存在太多的未知因素了。”

  舒尔还担心,Desertec很可能导致其它可再生能源项目研究的滞后。在一次访谈中他指出:“企业界正试图将再生能源的变革延缓30-40年。他们尝试将成本的重负转嫁到普通居民上,Desertec计划只能有少数大企业执行,不过,他们很可能会重新制定电力的价格。”

  与此同时,德国能源发展研究所的负责人马蒂亚斯也警告说,太阳能发电在撒哈拉地区,成本可能会不断上升。“现阶段太阳能比其它能源要昂贵,国家之间需要建立一个标准,企业才能执行,关税和配额的障碍将会带来巨大的财务负担。”他说,“也只有建立一个合理的标准,才能使私人投资者获益。”

  另外一名能源公司的首席执行官也认为这个计划时不现实的。他对媒体表示:“欧洲必须从欧洲获取能源。”与此同时,他还担心,北非国家的不稳定局势也会阻碍发电厂的建造,他表示,不得不担忧当地的恐怖主义袭击。

 

 




责任编辑: 中国能源网

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