Сахара является самой крупной пустыней на всей планете, которая находится в Северной Африке. Ее площадь равняется около 9 миллионов км2 и занимает 30 % материка. Здесь нет рек, кроме небольшого участка Нила и Нигера. Осадки здесь выпадают редко – 50 мм в год. В пустыне постоянно солнечно и жарко, небо здесь всегда ясное. В Сахаре мало растительности, большая ее часть покрыта камнями, песком и песчаными дюнами. Поэтому ученых заинтересовал вопрос о том, может ли обеспечить Землю мощное солнце пустыни солнечной энергией.
Что говорит статистика?
Статистика просто ошеломляет. По оценкам НАСА, на каждый квадратный метр пустыни поступает от двух до трех тысяч киловатт-часов энергии Солнца в год. Это значит, что доступная энергия составляет двадцать два миллиарда гигаватт-часов в год.
Если превратить Сахару в огромную ферму
Гипотетически, если превратить Сахару в солнечную ферму, покрывающую всю пустыню, то можно будет производить в 2 тысячи раз больше энергии, чем производят мощные электростанции во всем мире, что дают едва ли один миллион гигаватт-часов в год.
Сахара может производить в 7 тысяч раз больше электроэнергии, чем в Европе, практически без выбросов углерода. Кроме того, Сахара также имеет преимущество, поскольку находится очень близко к Европе. Кратчайшее расстояние между Северной Африкой и Европой составляет всего пятнадцать километров через Гибралтарский пролив. Но даже большие расстояния через всю площадь Средиземного моря вполне преодолимы. В конце концов, самый длинный в мире подводный силовой кабель проложен почти на 600 километров между Норвегией и Нидерландами.
Исследования ученых
На протяжении последнего десятилетия ученые рассматривали вопрос о том, как солнечная энергия пустыни может удовлетворить спрос на энергию на местном уровне и, в конечном счете, обеспечить Европу энергией, а также как это может работать на практике. Эти идеи были переведены в серьезные планы.
Самой громкой попыткой был проект, объявленный в 2009 году. Он быстро привлек финансирование различных банков и энергетических компаний, прежде чем практически закрылся, когда пять лет спустя большинство инвесторов отказались от него, сославшись на высокие затраты. Такие проекты сдерживаются целым рядом политических, коммерческих и социальных факторов, в том числе отсутствием быстрого развития в регионе.
Более поздние предложения включают проект в Тунисе, целью которого является снабжение электроэнергией более двух миллионов европейских домов.
Две технологии
Сегодня существует две практические технологии для производства солнечной энергии – концентрированная солнечная энергия и обычные фотоэлектрические солнечные батареи. У каждой есть свои достоинства и недостатки.
Концентрированная солнечная энергия предполагает использование линз или зеркал, чтобы сфокусировать энергию Солнца в одном месте, которое становится невероятно горячим. Этот объект затем генерирует электричество при помощи обычных паровых турбин. Этот метод является наиболее подходящим для Сахары из-за прямых солнечных лучей, высоких температур и отсутствия облаков. Но линзы и зеркала могут покрываться песком во время песчаных бурь, в то время как турбина и системы парового отопления остаются сложными технологиями. Самым большим недостатком этой технологии является использование ограниченных водных ресурсов.
Фотоэлектрические солнечные панели вместо этого преобразуют энергию Солнца в электричество, используя полупроводники. Это самый распространенный тип солнечной энергии, поскольку он может быть подключен к сети. Более того, это обеспечивает разумный выход в облачную погоду.
Но одним из недостатков метода является падение эффективности при сильном нагревании панелей. Это проблематично в той части мира, где летом температура может превышать 45 градусов по Цельсию в тени. Другой проблемой выступают песчаные бури, которые могут покрывать панели и снижать их эффективность.
Обе эти технологии предполагают использование небольшого количества воды для очистки зеркал и панелей в зависимости от погодных условий. Поэтому вода – важный фактор, который необходимо учитывать.
Большинство ученых предлагают объединить эти две технологии для создания гибридной системы.