صحرای بزرگ آفریقا؛ قلب تپنده‌ی انرژی خورشیدی در آینده

آفتاب در صحرای آفریقا بسیار شفاف و داغ است. جدای از سراب‌ها، این منطقه پوشش گیاهی اندکی دارد و بیشترین بخش آن از سنگ‌، ماسه و تپه‌های ماسه‌ای تشکیل شده است. خورشید صحرای آفریقا به‌اندازه‌ای قوی است که بتوان از آن کل انرژی خورشیدی موردنیاز کره‌ی زمین را تأمین کرد. آمار و ارقام این منطقه شگفت‌انگیز است. اگر صحرای آفریقا یک کشور بود، رتبه‌ی پنجمین کشور بزرگ جهان را به خود اختصاص می‌داد (بزرگ‌تر از برزیل و کمی کوچک‌تر از چین و ایالات‌متحده).

براساس تخمین‌های ناسا، میانگین سالانه‌ی توان خورشیدی دریافتی در هر مترمربع از صحرای آفریقا بین ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ کیلووات ساعت است. باتوجه‌به اینکه مساحت صحرای آفریقا به ۹ میلیون کیلومترمربع می‌رسد، انرژی کل سالانه (اگر هر سانتی‌متر از صحرا با انرژی خورشیدی اشباع شود) بیش از ۲۲ میلیارد گیگاوات ساعت (GWh) خواهد بود.

یعنی انرژی یک مزرعه‌ی خورشیدی فرضی به وسعت کل صحرای آفریقا، ۲۰۰۰ برابر بیشتر از انرژی تولیدی بزرگ‌ترین نیروگاه‌های جهان است (تولید ۱۰۰ هزار گیگاوات ساعت، سالیانه). انرژی خروجی چنین مزرعه‌ای برابر با بیش از ۳۶ میلیارد بشکه‌ی نفت در روز است (به ازای هر فرد، پنج بشکه). در چنین سناریویی، صحرای آفریقا می‌تواند ۷۰۰۰ برابر تقاضای برق اروپا را بدون تولید آلاینده‌های کربنی، تأمین کند.

تشعشعات افقی سراسری، مقیاس سالانه‌ی توان خورشیدی دریافتی

از طرفی فاصله‌ی نزدیک صحرای آفریقا به اروپا خود یک مزیت است. کوتاه‌ترین مسافت بین آفریقای شمالی و اروپا در تنگه‌ی جبل‌الطارق، ۱۵ کیلومتر است. اما حتی در فاصله‌های طولانی‌تر، مثل عرض مدیترانه هم می‌توان از این انرژی استفاده کرد. از طرفی طولانی‌ترین کابل برقی زیرآب ۶۰۰ کیلومتر است که بین نروژ و هلند کشیده شده است.

چنین پروژه‌هایی با موانع سیاسی، تجاری و اجتماعی متعددی مثل عدم توسعه‌ی سریع منطقه‌ای روبه‌رو هستند. طرح‌های پیشنهادی جدیدتر پروژه‌ی TuNur در تونس با هدف تأمین توان برای بیش از ۲ میلیون خانوار اروپایی یا نیروگاه خورشیدی نور در مراکش با هدف صادرات انرژی به اروپا را دربر می‌گیرند.

دو فناوری

در حال حاضر دو فناوری کاربردی برای تولید برق خورشیدی وجود دارد: توان خورشیدی متمرکز (CSP) و صفحات خورشیدی فتوولتائیک که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند.

فناوری توان خورشیدی متمرکز از لنزها یا آینه‌ها برای متمرکز کردن انرژی خورشید در یک نقطه استفاده می‌کند. سپس ازطریق توربین‌های معمولی بخار، گرمای متمرکز به برق تبدیل می‌شود. بعضی سیستم‌ها از نمک مذاب برای ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌کنند. با فناوری نمک مذاب می‌توان هنگام شب هم به تولید انرژی پرداخت.

اما مهم‌ترین عیب این فناوری، استفاده از منابع کمیاب آبی است. از طرفی صفحات خورشیدی فتوولتائیک می‌توانند انرژی خورشید را با استفاده از نیمه‌رساناها به‌صورت مستقیم به برق تبدیل کنند. صفحات خورشیدی فتوولتائیک به‌دلیل قابلیت اتصال به شبکه یا توزیع در مقیاس ساختمان‌های مستقل، رایج‌ترین نوع استفاده از انرژی خورشیدی هستند.

این صفحات در هوای ابری هم خروجی قابل قبولی دارند؛ اما درصورتی‌که بیش‌ازحد داغ شوند، بازدهی آن‌ها کاهش پیدا می‌کند؛ بنابراین در مناطقی که دمای تابستان آن‌ها در سایه، بیش از ۴۵ درجه‌ی سانتی‌گراد و تقاضای انرژی برای دستگاه‌های تهویه‌ی هوا بالا است، استفاده از این صفحات منطقی نیست. یکی از مشکلات دیگر هم طوفان‌های شنی است که روی صفحات را می‌پوشانند و می‌توانند بازدهی آن‌ها را کاهش دهند.

در هر دو فناوری برای پاک‌سازی آینه‌ها و صفحات، وجود آب ضروری است و بنابراین آب به یکی از معیارهای ضروری تبدیل می‌شود. اغلب پژوهشگرها یکپارچه‌سازی دو فناوری برای توسعه‌ی یک سیستم هیبریدی را پیشنهاد می‌دهند. تنها بخش کوچکی از صحرای آفریقا می‌تواند کل انرژی قاره‌ی آفریقا را تأمین کند.

از طرفی با بهبود فناوری خورشیدی، تأمین این انرژی ارزان‌تر و بهینه‌تر خواهد شد. حتی ممکن است صحرای آفریقا به محلی سکونت‌پذیر برای حیوانات و گیاهان تبدیل شود و درعین‌حال انرژی پایدار آفریقای شمالی و حتی فراتر از آن را تأمین کند.