RealLifeLore [中配]如果我們用太陽能電池板覆蓋撒哈拉沙漠？

這段視頻得益於Brilliant的支持 成爲前200名註冊用戶 每天學習新知識 可享受20%的折扣 網址是brilliant.org 世界的沙漠在6小時內接收到的能量 將超過全世界在下一年內的總消費 撒哈拉沙漠 以世界上最大的炎熱沙漠而聞名 但它可能比你想象的還要大得多 它的面積幾乎和中國一樣 跨越十個國家 橫跨三個不同的時區 而且陽光照射強烈 這是一張顯示全球年日照時數的地圖 北美南美和南部非洲 有一些顯著的熱區 但沒有哪個地方能與撒哈拉沙漠相比 這塊與中國面積相當的土地 大部分地區每年獲得超過3600小時的陽光 而在這塊大區域內 還有一部分地區每年獲得超過4000小時的陽光 供參考 這幾乎是德國每年陽光照射量的四倍 這主要是因爲撒哈拉沙漠幾乎正好位於北迴歸線 意味着在大部分年份裏 陽光幾乎直射沙漠 而整個沙漠上幾乎從不形成或存在雲朵 這意味着陽光始終沒有被打斷 因此撒哈拉沙漠是地球上最適合放着太陽能電池板 和開發太陽能農場的地方 那就引出了一個問題 如果我們用太陽能電池板覆蓋整個沙漠會怎麼樣 我們實際上能夠產生多少能源 這將如何改變我們的星球 讓我們深入探討一下 首先我們從這裏開始 這是摩洛哥的瓦爾扎扎特太陽能電站 現今世界上最大的集中太陽能發電廠 也是現代工程的奇蹟 一旦完全建成並投入運營 該工廠將佔地25平方公里 能夠生產582兆瓦的電力 它甚至能夠以超熱熔溶液的形式儲存太陽能 這使得即便在夜間也能進一步生產電力 在投資超過90億美元用於太陽能項目後 摩洛哥計劃在撒哈拉沙漠再建4座類似的電站 總共將產生超過2000兆瓦的電力 這將足以滿足摩洛哥約38%的年度電力需求 這個項目將使摩洛哥成爲全球領先的太陽能國家 並且作爲目前唯一與歐洲有電纜連接的非洲國家 這部分能源將大量出口到歐盟國家 從中獲利 但所有這些能源都是來自僅僅5個相對較小的電站 如果我們將事情放大一點 考慮得更宏偉一些 會發生什麼 少數幾家關注未來撒哈拉太陽能生產的組織之一 是德國能源公司DESERTEC 他們恰好是摩洛哥太陽能項目的投資者 根據他們的研究和來自德國航空航天中心的數據 撒哈拉沙漠中僅這個小尺寸的太陽能電池板陣列 就可以滿足德國100%的電力需求 這樣規模的陣列可以爲整個歐盟提供電力 而這樣規模的陣列則可以滿足全球現代電力需求 考慮到一個典型的太陽能電池板 大約能產生350W的電力 這個可以爲地球提供能源的陣列 將包含約514億個太陽能電池板 其大小大約相當於美國新墨西哥州 這片土地面積相當大 但與撒哈拉沙漠的廣袤相比 還是顯得微不足道 而且撒哈拉沙漠的人口稀少 撒哈拉沙漠中居住的人口 僅約250萬人 這意味着它的人口密度與西伯利亞相當 這進一步表明 可以在這裏建立大型太陽能農場 而不會對當地居民產生太大的負面影響 DESERTEC項目 並不打算將整個撒哈拉沙漠變成太陽能農場 但目標仍然相當宏偉 大致的想法是在撒哈拉沙漠的邊緣 以及更深入的中東地區 建立一系列大型太陽能農場 一旦建成 這些太陽能農場的集合 將滿足大部分非洲和中東的電力需求 同時通過電纜向歐洲輸送多餘的電力 可能滿足整個歐洲大陸15%的電力需求 這是一個經過大量研究和投資的實際計劃 但他們爲什麼只計劃在撒哈拉沙漠的邊緣建造太陽能農場呢 好吧 在空曠的撒哈拉沙漠建設太陽能農場 有很多顯而易見的好處 但也存在很多問題 首先撒哈拉的空曠本身既是一個福音 也是一個詛咒 一方面這意味着幾乎沒有人需要搬遷或離開他們的土地 但另一方面 實際上並沒有任何基礎設施能夠以任何成本效益的方式 將大量的物資運送到位 我的意思是看看這張地圖 從北到南穿越撒哈拉沙漠的道路大概只有4條 沙漠中有許多巨大而荒涼的土地 完全沒有一條道路 其中一些區域 比如這片位於乍得西北部的地區 距離最近的道路超過600公里 將數十億塊太陽能電池板 運輸到像這樣的偏遠地區 將需要修建無數條昂貴的新高速公路或鐵路 這就是爲什麼Desert Tech只計劃在撒哈拉周圍建設工廠 但我們暫時先不考慮這些 想想在撒哈拉規模的陣列中 太陽能電池板本身的成本 一種相對普通的350瓦太陽能電池板 由於我們知道在世界上最偏遠的地區之一 運輸和安裝所有這些東西會非常昂貴 因此我們會堅持高成本估算 以增加300美元的配送和基礎設施費用 以及250美元的安裝費用 巧合的是這個數學計算 使得每個350瓦的面板總成本正好是1000美元 由此可以很快得出結論 填滿我們新墨西哥州大小的光伏陣列 所需的514億塊太陽能電池板 成本將達到514萬億美元 供參考 這大約是全球GDP的60% 但這將使我們能夠立即將所有電力 轉換爲可再生太陽能 所以這非常不錯 好的 那麼現在我們假設我們開啓了無限的資金 並進一步擴展到用太陽能電池板 填滿整個撒哈拉沙漠 接下來會發生什麼 那麼首先 如果我們假設太陽能電池板的效率爲100% 整個撒哈拉沙漠 每年大約能產生130萬太瓦時的電力 爲了更好地理解這個數字 整個現代人類在2019年 消耗了大約173000太瓦時的能源 而這不僅僅是電力 還包括我們那一年所消耗的所有能量 覆蓋太陽能電池板的撒哈拉沙漠 將產生超過目前全球近80億人 共同消費的7倍以上的能源 顯然 這將給人類的能力帶來革命性的變化 使我們更接近一種類型一的卡爾達肖夫文明 但是 利用整個撒哈拉沙漠所賦予人類的這種巨大力量 也將帶來一些顯著的代價 遍佈撒哈拉的太陽能電池板黑色表面 自然會吸收大部分照射在撒哈拉上的陽光 只有極小的一部分輸入能量 會被實際轉化爲電能 而絕大多數會以熱量的形式返回環境 反過來 這種熱量會觸發一種反饋循環 太陽能電池板發出的熱量會在陸地與周圍海洋之間 形成一個陡峭的溫差 這最終會降低地表氣壓 使潮溼的空氣上升 並在沙漠上凝結成雲和降雨 因此 通過用太陽能電池板覆蓋整個撒哈拉 我們也會在不知不覺中將沙漠撒哈拉改造成一個綠色的撒哈拉 在某種程度上這將是有益的 因爲它將爲殖民人口定居打開一大片相當於中國面積的土地 這對於北非新興經濟體來說尤爲重要 因爲這將爲他們的國家和人民帶來廣泛的經濟發展 但在其他方面這會非常糟糕 南美的亞馬遜雨林 大量依賴於從撒哈拉吹到大西洋的塵埃 進行養分供給和施肥 而大西洋的生態系統也從這股肥沃的塵埃中受益 移除撒哈拉沙漠的所有沙子可能會引發一系列不可預見的事件 這些事件可能摧毀大西洋 亞馬遜以及可能更遠處的整個生態系統 並造成前所未見的氣候災難 總之 用太陽能電池板覆蓋整個撒哈拉沙漠將是史無前例的壯舉 但這並不可行 可能還相當危險 而且其實也不是必要的 我們只需要覆蓋新墨西哥州面積的太陽能電池板 就能滿足全球80億人現代電力的需求 而且它們甚至不需要都在同一個地方 它們可以分佈在世界上所有的沙漠 或任何陽光明媚的地方 希望到世界末 我們在這裏能取得相當不錯的進展 現在 也許你正在想太陽能電池板和太陽能是如何運作的 爲了更好地理解這個視頻中的內容 我參加了Brilliant提供的完整太陽能課程 也許你對同樣的事情感興趣 或者你只是想回顧一下數學和邏輯的基礎知識 或者你只是想了解更多關於我們世界是如何運作的 那你該怎麼做呢 好吧 你已經在YouTube上觀看教育視頻了 這可是一個很好的開始 但要真正學會某樣東西 你必須親自去做 這就是Brilliant可以提供幫助的地方 Brilliant是一個基於這一原則構建的網站和應用程序 在實際操作和實時解決問題中 你會學得最好 你可以直接開始解決問題 並在逐步指導下 不知不覺中掌握一個新的STM學科 我們以他們提供的關於勾股定理的課程爲例 你可能還記得那公式是什麼 但在這節課中 你將移動三角形 並實際證明A的平方加上B的平方 等於C的平方等於C的平方 你在Brilliant上學習的每一課 都像這一課一樣互動且易於理解 而且它可以一直擴展到那些 你永遠不需要被要求記住 冗長複雜的公式或無盡的事實 你只需選擇一個你感興趣的課程 比如太陽能或計算機科學 然後開始學習 如果你感到困惑或者犯了錯誤 你可以簡單地閱讀解釋 瞭解更多信息 並按自己的節奏學習 不過Brilliant最棒的地方在於 無論你是想從科學 數學或計算機科學的基礎開始 還是直接深入微分方程 或神經網絡等前沿主題 那裏都有適合每個人的內容 在學校時 我總是難以學習複雜的STEM科目 因爲面對那一大堆難以專注的信息時 我很容易感到不知所措 但現在Brilliant在學習這些 我曾認爲無望的事情上幫助了我很多 它們幫助我製作你剛剛觀看的視頻 所以如果你想加入 我和800萬其他學習者和教育者的社區 今天就可以開始學習 從天體物理學到代數二的任何課程 只需成爲前200個訪問 Brilliant Orgi Alifilor的人之一 就可以享受20%的折扣 或者可以通過下方描述中的鏈接進行訪問 像往常一樣非常感謝你的觀看