綠能大未來——撒哈拉沙漠太陽能發電廠

▓撰文：謝晚媖 ▓圖檔來源：德國能源集團（German energy group）網站

撒哈拉沙漠雖是近乎寸草不生的遼闊荒漠，但是因為日照強烈且晝間時段極長，因此若能克服萬難，在過度乾熱、不適合人居住的環境中建設太陽能發電廠，則可一躍成為供應人類巨大電力的能源寶庫。

上述構想於今似已見眉目，德國一家名為「Desertec」（原意為沙漠科技，亦譯稱「沙科」或「沙科概念」）的籌備基金會便率先領軍，並公開表示將在撒哈拉沙漠周邊的政治安定國家，建立裝置容量總計達到100GW（GW為MW的1,000倍）的多座太陽能發電廠，這將是世界上以太陽能發電的最大規模電廠，比美國於加州馬哈維沙漠建造的太陽能發電廠還要大上80倍，電廠所發出、足可供應歐洲地區15％用電需求的電力，除了保留部分於當地使用之外，其餘應用直流高壓的轉換輸運方式，越過地中海而將電力輸送至歐洲。

撒哈拉沙漠Desertec綠能計畫

該座超級太陽能發電廠和輸配電路的建設，預計需要10至15年的漫長時間，始能完工並開始供電，按照這項計畫所宣示的美好發展前景，已促成多家跨產業的大型公司如RWE德國能源集團、電氣界的西門子、金融界的德意志銀行以及慕尼黑再保險集團等20餘家德國的知名大企業，均萌生參與的意願。慕尼黑再保險集團總裁耶沃萊克更說明，具體的實施方案可在2、3年內提出，且於國際能源市場上展現強大的競爭力，該計畫可印證潔淨能源也能挹注於大規模的經濟利用，亦期待其他的歐洲國家企業一起投資。

依這數家公司發表的聯合聲明指出，建造太陽能發電廠可有效對抗因溫室效應產生的全球暖化現象，而且化石能源終有耗罄之日，為求及早防範此一全球性的危機，勢必及早進行撒哈拉沙漠區太陽能發電廠的建置。計有20家德國著名企業的高層主管，將會再度聚會並研商進一步的投資建設案，預計整體投資額將高達4,000億歐元（約5,500億美元）。這項排定於2009年7月13日假慕尼黑召開的盛會，係被稱為「Desertec」會議，是全世界最大手筆的綠能計畫。

鑑於撒哈拉沙漠地區的缺水問題，因而Desertec的計畫希望可以將太陽能發電廠和淡水處理廠、其他協助農作之推展建設方案等共同結合在一起，使Desertec計畫既能充分利用撒哈拉沙漠地區豐沛的日照資源以產生電力外，還要將發出之電力傳送至設立於地中海旁的海水淡化廠，提供給沙漠地區居民生活用水及灌溉農作之用。以電力淡化海水，然後再用淡水去灌溉農作的附屬計畫（sub-project），又名為「撒哈拉森林」計畫，希望能種植出以棕櫚類植物如海棗或椰棗為主，適合生長於沙漠地區的大片樹林。

當然，並非所有的德國業界皆對Desertec計畫抱持樂觀的態度，德國一家極負盛名的「陽照世界（Solar World）」太陽能電力公司即無意加入，因為該公司的資深工程師和技術人員紛紛質疑，撒哈拉沙漠區固然擁有強烈的日照做為良好的基礎，惟此一計畫仍有甚多不確定的因素亟待克服，像是應如何將產生的電力輸送到千里之外的需用地區去，而不致因遠距離輸電造成損失。雖然，西門子公司聲稱得藉由新近研發出的直流電高壓輸電方式來輸送，以避免長距離的輸電損耗，但因為未有已應用於世之前例，故仍難以說動Solar World企業加入其行列。

運作原理、投資效益和推廣應用

Desertec計畫中的太陽能發電廠，與常見的太陽能集光板發電原理不同之處，在於它是利用鏡面反射並聚合陽光的方式，將反射集中的陽光熱能用以加熱鍋爐（Boiler），鍋爐中的水則因被加熱而轉變為水蒸汽，再推動渦輪機（Turbine）以運轉發電，而非直接將太陽的熱能經光電池轉變成為電力，亦因必須反射陽光至一特定的加熱設施，故需於地面上安裝極多的反射板，宛似將地面裝設為一大片的「鏡子田（Mirror Field）」。若再與傳統的火力發電相比，此原理係以反射的太陽能取代原本用以加熱鍋爐的燃料如油料或煤炭。

另外，於火力發電廠中用以推動蒸汽渦輪機運轉的水蒸汽，通常係以海水或河水冷卻後，再以泵浦將液態水泵送至鍋爐加熱暨循環使用；但在沙漠區並無海水或河水可做熱交換（Heat Exchange）以便冷卻自渦輪機排出之水蒸汽，故須先建造一座存有足夠水量的冷卻池，以將水蒸汽冷凝後泵送回鍋爐做循環加熱，但冷卻池的蓄水因熱交換而升溫之後，則須使其由高往低、經由逐級溢流的方式逐步散熱至大氣中，之後這些水又再流回冷卻池貯存。就技術層面而言，上述發電方法應可比裝設光電板，直接將日照熱能轉變為電能的方法有較高的發電效率，並已曾經以較小的規模在數個國家成功運轉，且由於是匯聚多面反射鏡的熱量而加熱鍋爐者，故在陽光稍有不足的情況下亦能因積少成多而累聚足夠的熱力。一旦遇到連續的陰雨日，亦可改用其他燃料如沼氣、生質柴油和天然氣等來製造熱源，故又稱為混成太陽能熱電站（Hybrid Solar Energy Power Plant, HSEPP）。

舉世首見的HSEPP，是建於以色列南部沙漠區的薩瑪爾集體農莊內，由以色列奧拉公司承建，自遠處遙望電廠的核心機體：即30公尺高的鍋爐，形如矗立於沙漠中的高塔，塔身周圍共有30面巨大的平面反射鏡，按不同方位將陽光反射匯集於爐壁。這些經過反射匯聚的巨大熱量，足以將爐內的液態水煮沸成高溫高壓蒸汽，部分的蒸汽係經由絕熱管線輸送至蒸汽渦輪機以發出電力，部分則輸送至高壓儲熱器以儲存熱能，以便於日照變弱時釋出使用，兼得以備用燃料為輔，俾可全天候供電。

德資企業的前瞻、遠見和其力求登居全球綠能科技鰲首的積極企圖心，固然令人敬佩，但也不免有環保團體認為，此舉可能會將撒哈拉沙漠區，變成由德國租賃、經營以供歐洲民眾用電的「太陽能大地電池」，而不表認同。惟在前景似有可期的情形下，亦有夾雜著吹噓成分的夢幻期待，諸如「若在撒哈拉沙漠上，規劃並建造一座面積相當於德國巴伐利亞州的HSEPP太陽能發電廠，即可補足全球的能源需求」、「迄2050年，HSEPP的太陽能發電廠將可供應全球四分之一的能源需求」等，若能美夢皆成真，將可造福人類。不過，亦有人提出預警，必須嚴格戒備、確保安全，否則此一大規模的太陽能發電廠，將容易成為恐怖組織攻擊的對象。

展望未來

取自於大自然而可再生、重複或永續利用的綠色能源，是當今世界各國所共同追循的潮流，其種類包括：太陽能、風力、水力、地熱、潮汐和海潮（洋流）等多種。惟水力發電必須建造水庫，不免會改變水庫所在地的生態環境，以致於計劃興建水庫時屢有居民群起抗議；地熱發電在蓄存熱量和地下蒸汽之補充方面，畢竟難以確切掌握，若評估失準將有無法回收投下資金之虞；而潮汐和海潮（洋流）發電，則有架設施工上的高困難度，且保養維修極為不易，相形之下，太陽能和風力發電，在世界各國和我國的應用上，是較為普及化的綠色能源，前景自然較被看好。

尤其太陽能發電和日照強烈程度有直接的關聯，此乃非洲撒哈拉沙漠地區會被選中為建設大型太陽能發電廠之主因，但因乾燥缺水和頻有沙塵暴的地形、氣候因素必須加以克服，故亦有其相對艱難之處。再者，因須輸送電力至遠處，若沒有良好的技術恐將於輸電過程中損失不少電力。目前，有意於撒哈拉沙漠地區興建太陽能發電廠的德資企業，既已表示具有相當的信心，那麼世人也期盼這項綠能計畫可以突破不良條件的限制，達成預定目標。嗣後，亦可將該經驗推展於其他地區，以更優的減碳或無碳發電方式，創造源源不絕的能源，長久造福人類。（作者任職於經濟部╱資料參考：www.german-renewable-energy.com）