位于加利福尼亚州广阔而闪耀的伊万帕太阳能发电厂即将开始向电网输送电力，很可能在夏季结束前。当其全部三个机组在年底前投入运营时，其392兆瓦的输出功率将使其成为世界上最大的聚光太阳能发电厂，为14万户家庭提供足够的能源。而且它几乎位于荒无人烟的中心地带。
在像伊万帕的莫哈韦沙漠这样的沙漠中建设太阳能发电厂的吸引力是显而易见的，尤其是当令人震惊的统计数据被抛出时，例如：世界沙漠在六小时内接收到的太阳能量超过人类一年使用的能量。或者，试试这个：用太阳能电池板覆盖大约 4% 的沙漠，你就能产生足够全世界使用的电力。换句话说，如果我们正在寻找能源——当然，我们是——那些阳光充足的沙地是一个不错的起点。
但统计数据是一回事，建设数千千兆瓦的太阳能又是另一回事。沙漠多尘、风大且偏远。到目前为止，只建造了数百兆瓦的公用事业规模的沙漠太阳能发电厂。大多数项目都在美国西南部，中东和北非也有一些。尽管进展缓慢，技术挑战依然严峻，但专家和行业领导者似乎一致认为，仅靠工程技术难题并不能阻止我们大规模建设沙漠太阳能。“从技术方面来看，我认为我们可以做到。事实上，我知道我们可以做到，”芝加哥附近阿贡国家实验室的太阳能研究员赛斯·达林说。“我不知道我们能否从政策方面做到这一点，但我当然希望我们能做到。”
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水和灰尘
不过，在工程方面，达林表示，仍然存在一两个可能成为“致命因素”的挑战，至少对于某些技术而言。最大的问题是水。像传统发电厂一样，聚光太阳能 (CSP) 发电厂需要冷却才能运行，而冷却需要水——大量的水。当然，如果沙漠中水资源丰富，那它就不会是沙漠了。在伊万帕，现场水井为电厂供水，但这种解决方案并非总是可行。“除非开发出有效且经济实惠的干式冷却技术，否则我想不出任何技术上的解决办法，”达林说。“目前还没有人真正想出办法。”
对于光伏 (PV) 发电，水仅用于清洁面板，这引出了沙漠太阳能的第二个大问题：灰尘。如果要保持效率，太阳能电池板和镜子几乎需要每天清洁。灰尘是不透明的，因此即使每平方米太阳能电池板面积只有一克灰尘，也会使效率降低约 40%。按照这个速度，在一个尘土飞扬的沙漠中，问题很快就会变得棘手。
在阿拉伯联合酋长国阿布扎比附近的沙漠中，中东首个大型 CSP 电厂最近面临着灰尘问题。为了实现 Shams 1 电厂 100 兆瓦的容量目标，开发商不得不添加比计划更多的镜子到电厂，原因是大气中的灰尘。斯科特·伯格是 Greentech Media 旗下 GTM Research 的分析师，专注于该地区，他说该电厂的最终成本可能比最初估计的高出三倍，部分原因是处理灰尘。现在 Shams 1 已经建成，它每天派出多辆卡车在 25 万面镜子的线路中来回穿梭，使用机器人手臂喷洒珍贵的水并清除灰尘。
不过，关于灰尘方面的好消息是，存在一些无需水即可清洁光伏面板的想法——只是尚未大规模生产。最佳的可能性是静电清洁，其中流过面板的电荷基本上可以将灰尘推开（该技术最初由 NASA 为月球和火星任务开发），或者机械系统，每天只需刷一次面板。对于 CSP 电厂，风沙可能会永久侵蚀镜子，将镜子向下倾斜以避开迎面而来的沙尘暴是保持电厂可行性的一种方法。
从沙漠到市场
然后是输电，伊万帕共同所有者 NRG Solar 的资产管理高级副总裁兰迪·希科克表示，这可能是最大的障碍。“传统上，发电厂不在沙漠中，因此没有大量高压输电线路通往这些偏远地区，”他说。“对于许多最佳太阳能资源地，你没有可用的输电线路，而输电线路选址并非易事。”高压线路的成本可能高达每英里数百万美元。
但同样，这方面的技术并非致命因素。达林说，我们完全有能力建造通往偏远地区的长线路，而且使用高压直流 (HVDC)，效率损失非常低，每千公里仅为几个百分点。
希科克表示，开发商已争先恐后地在需要少量升级输电系统的地点建造新设施，但这些“唾手可得”的可能性很快就会耗尽。真正的大型沙漠太阳能想法，例如 DESERTEC 计划通过从北非跨地中海的高压直流线路为整个欧洲供电，将需要对输电线路进行如此大规模的投资，以至于它们不太可能在有意义的时间范围内向前推进。
甚至 DESERTEC——它曾率先呼吁大规模开发沙漠可再生能源——近年来也缩减了其拯救地球的言论，因为启动的挑战越来越大。DESERTEC 主任蒂埃莫·格罗普表示，该基金会目前的主要目标是帮助建设一些令人印象深刻的试点项目，以向世界其他地区说明，在沙漠中大规模建设是可行的。该组织已与沙特阿拉伯合作，沙特阿拉伯希望到 2030 年建设惊人的 54 吉瓦可再生能源（其中 41 吉瓦来自太阳能，基本上全部位于广阔的沙特沙漠），并且还参与了摩洛哥的一些初步项目。格罗普同意工程挑战并非主要障碍，尽管技术当然会继续改进。“没有任何严重的障碍，”他说。“现在我们拥有的汽车就像 20 世纪 20 年代或 30 年代的汽车一样，我们没有 2013 年的批量生产；但它有一个引擎，它有 4 个轮子，它可以工作。我没有看到任何技术原理上的障碍。”
在莫哈韦沙漠中，伊万帕显然是一个沙漠成功的案例，但它无法掩盖伴随而来的持续斗争。BrightSource Energy 是该电厂与 NRG Solar 的共同所有者，今年搁置了整整一吉瓦的其他沙漠太阳能想法。近年来，随着面板价格暴跌，许多 CSP 电厂要么被取消，要么转向更温和的光伏设计，再次表明这项努力仍然受到变化莫测的市场动态的影响。不过，很高兴知道，虽然其他行星救星（比如碳捕获和封存）在技术和成本的炼狱中苦苦挣扎，但在阳光最充足的地方建设太阳能似乎并没有让那些正在建设的人担心。