中國在沙漠幹了件大事!相當於20個三峽大壩,到底發生了什麼?

2023年10月24日14:00:07 科學 1448

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中國在沙漠幹了件大事!相當於20個三峽大壩,到底發生了什麼? - 天天要聞

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文 | 渣叔羅影

編輯 | 渣叔羅影

2022年5月,一條消息引起全球人民的關注,中國決定在戈壁灘上,建造一個巨大無比的發電站,對於這項工程,聯合國親自認證,它的發電量強大到等同於20個三峽大壩的發電量。

到了12月,三峽集團也緊隨其後,劍指內蒙古庫布齊沙漠,投資800億,竟然也要建發電站,歐美花費十年時間,投入上千億歐元都沒搞定的技術,卻讓中國搞定了。

那麼,中國的沙漠光伏技術究竟有多厲害呢?

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早在十幾年前,西方科學家就設想過,可以把太陽能發電板安置在沙漠,那裡擁有充裕的陽光,並且沒有建築遮擋,幾乎可以說是地球上最理想的太陽能收集場所。

就拿地球上最大的沙漠撒哈拉沙漠為例,白天氣溫最高的可達80攝氏度,光照面積超過九百萬平方公里,假設全部鋪上光伏發電板,那麼撒哈拉沙漠每年可以產生2200萬太瓦時電能,換算下來相當於一億度電。

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要知道,全地球人類每年消耗的能源遠不及這個數字,也就是說,一旦這項技術大規模投入使用,將會徹底解決能源問題,最關鍵的是,太陽能是清潔能源,和石油、煤炭資源不同的是,在使用過程中不會產生任何有害物質。

然而理論和實踐往往存在巨大差距,過去說的太陽能,一般是指利用太陽輻射產生的熱能發電,需要用一塊專門的接收板吸收熱能然後傳傳導在蒸汽爐上,利用蒸汽推動渦輪轉動,從而達到發電的效果。

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根據能量守恆定律,每次能量轉換,都會損失一部分功率,後來半導體製造產業逐漸發達,人們開始用更簡潔的光伏發電板儲存電能。

1873年,電氣工程師Willoughby Smith發現了硒中的光伏效應,這是現代太陽能技術的關鍵,後來由貝爾實驗室驗證,設計了一塊平整的光伏組件,發電功率10瓦,組件效率僅有百分之二,這是人類歷史上第一塊投入使用的光伏發電板。

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在這之後,許多科技商人爭搶著要投資建設,然而當時人類並沒有掌握製造提取單晶硅的能力,很多投入大的公司都倒閉了,直到1970年,這樣的現象才有所好轉。

七十年代中期,美國政府開始大力推廣光伏技術的發展和運用,在這背景下,第一塊現代意義的光伏組件誕生,這一代產品採用樹脂凝膠封裝,不僅結構更加穩定,而且透光率大大增加,組件效率有了明顯上升。

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簡單來說,太陽能發電板的發電原理是基於光伏效應,當太陽光照射到半導體材料上時,會激發材料內部的電子,併產生電流。

光伏發電板由兩個半導體層構成,也就是硅,一層被摻雜顯正電性,另一層則被摻雜為負電性,從而形成PN結

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當太陽光照射到光伏板表面時,光會與半導體內的原子碰撞,這種碰撞會使得原子中的電子躍遷到更高能級,光子的能量大於材料的帶隙能量時,會產生一個電子空穴對,電子會自由移動到負電性的層,而空穴則移動到正電性的層。

這樣,由於PN結兩側電荷分布的不同,會形成電場,電子和空穴在電場的作用下會產生電流,連接到閉合電路,就可以給直流設備供電。

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但是,我們家用電器基本都是交流電,所以需要一個逆變器,把直流電轉化成交流電,再升壓輸送至各個用電單位,除去光伏板的生產和安裝環節,整個流程其實是相當簡單的。

2009年,德國源巨頭E.ON集團、西門子公司、德意志銀行等好幾家企業宣布投資4000億歐元,在地球上打造一個最大的太陽能發電站,代號為Desertec

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按照專家的設想,這項工程將在地中海鋪設電纜,作為主電網傳輸電能,保守估計發電量能達到100吉瓦,相當於一百個火力發電廠所產生的能源。

當然了,這些能源肯定是用不完的,到時候可以供應到歐盟國家,比如西班牙、葡萄牙、法國,他們常年缺電,不出意外的話,他們肯定願意接納更加便宜的光伏能源。

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德國方面表示,這項工程將在2050年完工,並且會建在撒哈拉大沙漠,這裡正好處在北回歸線上,整個地球就屬撒哈拉沙漠光照時間最長,最關鍵的是,這是一片荒地,等待人們開發。

然而一切都是幻想,撒哈拉沙漠雖然在光照方面擁有其他地區不可逾越的優勢,但是缺點也很明顯,就是溫差太大,缺水嚴重。

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傳統的發電廠離不開水,人們需要水蒸氣驅動渦輪發電,並且太陽能電池板也不能過熱,否則會導致發電效率大幅下降,必須用水冷持續降溫,算下來,每天要消耗大量的水。

有人說,可以修建一個長管道,專門從地中海引水,這樣的想法雖然可行,但還是不切實際,初步估算,修建這樣一條水管所需的資金簡直是個天文數字,即便是4000億歐元的工程,也無法將其順利完成。

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除此之外,電能的儲存問題也是人們需要考慮的重要因素,白天是發電的好時候,但是白天用電量有限,需要將能源儲存到晚上才行,這背後的成本超出我們的想像,到現在也沒辦法解決。

之後幾年,西方國家對這個項目的投資減小,逐漸失去細心,最終擱淺在撒哈拉沙漠,氣象學家認為,在撒哈拉沙漠鋪設光伏板會影響全球氣候,導致亞馬遜和南部非洲降水減少,熱帶雨林會因為缺水而消失。

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根據超級計算機模擬演練,這項工程對地球生態影響極大,就像多米諾骨牌一樣產生連鎖反應,最壞的情況就是北美大陸會成為全球最大的沙漠。

但在中國人眼裡,這些都不是問題,我們擁有全世界最先進規模最大的光伏發電板製造產線,可以減小建設成本,把錢花在刀刃上。

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西北沙漠雖然缺水,但是水源距離我們很近,鋪設管路不需要花費那麼多錢,況且這裡擁有豐富的地下水,可以打井取水,太陽能板提供需求。

初中課本都學過《羅布泊:消失的仙湖》,這羅布泊的旁邊就是三點水,可見國內的沙漠和外面的不一樣,非常適宜發展光伏事業。

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在中國的光伏基地,隨處可見種植的棗樹和核桃樹,治理沙漠變成綠洲,同時還能解決能源問題,簡直是一舉三得,農業、能源、環保一條龍。

就拿國內出名的拉旗光伏來說,每年都能向國家電網貢獻超過5億元的電能資源,照這樣發展,不出10年就能回本,之後便是源源不斷的創收。

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此外,人們還在光伏發電站養牛養羊,他們以牧草為主要食物,排泄物不用清理,可以當做沙漠綠洲的天然化肥,早些年,牧民總是為沒有嫩草而發愁,現在全都解決了。

從衛星圖上看,塔克拉瑪干沙漠已經覆蓋了一部分光伏發電板,發出的電可供一座城市使用,每當領導下來檢查,都對這一工程讚不絕口,覺得我們就是一個集中力量干大事的國家。

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近幾年,人們對沙漠光伏技術的投資還在不斷加大,或許用不了幾年,戈壁沙漠就會煥然一新,變成綠洲景點,為當地旅遊業貢獻一份力量。

如今全世界都在向中國學習,希望獲取我們的技術,造福人類。

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