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【中國環(huán)保在線 污水處理】雖然地球是個(gè)“水球”，但是絕大部分卻是海水，而且水資源分布也極其不均衡。因此，海水淡化就成為了缺水地區(qū)重要的“補(bǔ)水”手段。由于海水淡化需要消耗的能源巨大，太陽能海水淡化項(xiàng)目興起。那么，這種模式是否值得推廣呢？
近日，西班牙Abengoa公司宣布與摩洛哥政府機(jī)構(gòu)簽署協(xié)議，將在位于摩洛哥西部沿岸的Agadir建設(shè)海水淡化廠，該項(xiàng)目將采用反滲透海水淡化技術(shù)，項(xiàng)目建成后或?qū)⒊蔀榇蟮奶柲芎ＫO(shè)施。
據(jù)了解，Abengoa將負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行及維護(hù)，整個(gè)合作周期長達(dá)27年。該項(xiàng)目投運(yùn)后將實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)淡水275000m³，其中150000 m³淡水將作為Agadir居民的飲用水，其余的125000m³淡水將作為當(dāng)?shù)?3600公頃農(nóng)業(yè)用地的灌溉水。此外，這項(xiàng)協(xié)議還提到，未來該海水淡化項(xiàng)目產(chǎn)能或可增至450000m³/天。
同時(shí)，摩洛哥政府表示，該海水淡化設(shè)施運(yùn)營所需電力將從位于Agadir東部的Noor Ouarzazate太陽能發(fā)電園區(qū)輸入，并架設(shè)長約400千米的高壓輸電線路。
那么，這種使用可再生能源電力且不享受補(bǔ)貼的海水淡化設(shè)施是否會(huì)蓬勃發(fā)展呢？
共計(jì)約21000座在運(yùn)營大型海水淡化設(shè)施
截止目前，有不到1%的人口依賴淡化海水作為日常的飲用水源，共計(jì)約21000座在運(yùn)營的大型海水淡化設(shè)施，而這些海水淡化設(shè)施大都位于中東地帶。
來自德國Jülich太陽能研究機(jī)構(gòu)(位于德國科隆西部60公里處)的科學(xué)家Klemens Schwarzer表示，盡管Agadir海水淡化設(shè)施是將海水轉(zhuǎn)變?yōu)榈?，但是僅有約一半的海水淡化項(xiàng)目采取同樣的做法，而其余的水處理設(shè)施的源水并非潔凈水源，而是地下咸水或被污染的河水。
海水淡化易實(shí)現(xiàn)但耗費(fèi)能源成本高
從理論上講，利用海水淡化技術(shù)來補(bǔ)充淡水資源的潛力是巨大的。地球上水資源總量約13.85億m3，其中97.5 %是海水，剩余2.5%是淡水，但是淡水中約90%的水量又儲(chǔ)存于南極洲、格陵蘭島或其它冰層。目前，人類可飲用淡水僅為剩余水源中的一小部分。
鑒于淡水資源如此匱乏，那么大規(guī)模建設(shè)海水淡化設(shè)施能將荒漠及半干旱土地變成可利用的農(nóng)業(yè)用地嗎？
對(duì)于這個(gè)問題，Schwarzer表示，理論上可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上并不容易。因?yàn)榕c從湖泊、河流或地下蓄水層直接獲取淡水的方式相比，開發(fā)海水淡化項(xiàng)目需要投入太多的能源和設(shè)備，這意味著其成本會(huì)很高。
約104000座Agadir海水淡化設(shè)施可滿足人口的淡水需求
目前有多種海水淡化技術(shù)，但是主要的技術(shù)路線有兩種：熱法和反滲透法(RO)， 這兩種技術(shù)對(duì)于能源的需求都很大。
熱法海水淡化是通過加熱海水使之沸騰汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。反滲透法采用多級(jí)過濾工藝，利用滲透膜在壓力下允許水透過而使鹽份和雜質(zhì)截留的技術(shù)。
據(jù)Schwarzer介紹，采用熱法海水淡化產(chǎn)生的淡水比反滲透法產(chǎn)生的淡水更純。
一般來說，如果將洗滌用水、飲用水以及工農(nóng)業(yè)用水的一切都計(jì)算在內(nèi)，那么每個(gè)人每天將直接或間接使用3.8m3水。按此計(jì)算，Abengoa建設(shè)的Agadir海水淡化項(xiàng)目投運(yùn)后，其生產(chǎn)的淡水將滿足約72500名普通公民的用水需求。
目前，大約有75億人口，大約需要建設(shè)104000座與Agadir同等規(guī)模的海水淡化設(shè)施就能滿足所有人的淡水需求。
哪些區(qū)域更適合發(fā)展光熱海水淡化技術(shù)？
在沙特阿拉伯等石油資源豐富的國家，絕大多數(shù)海水淡化設(shè)施采用的是熱法而不是反滲透法。對(duì)此，Schwarzer解釋道，這些國家燃油發(fā)電廠產(chǎn)生的廢熱作為副產(chǎn)品利用于海水淡化項(xiàng)目，這意味著其幾乎不需要在脫鹽所需能源方面投入額外的資金。
同樣，人們也可以采用光熱電站大型集熱陣列聚集的熱量進(jìn)行海水淡化，但制造和安裝這些鏡子的成本目前仍非常昂貴。
因此，太陽能海水淡化技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用是否能夠?qū)崿F(xiàn)爆發(fā)？答案似乎是否定的，因?yàn)樵谏程匕⒗忍烊坏５膰?，石油和天然氣豐富且廉價(jià)，化石燃料發(fā)電廠產(chǎn)生熱量也很多，因此太陽能海水淡化技術(shù)在這類國家不會(huì)實(shí)現(xiàn)繁榮發(fā)展。
例如，天然氣豐富的卡塔爾通過向歐洲輸送天然氣獲得資金，而后建成一批天然氣熱能海水淡化廠。2017年初，卡塔爾反滲透海水淡化廠—Ras Abu Fontas A3建成投運(yùn)，該項(xiàng)目為多哈一百萬人提供淡水。
然而，如果在淡水和化石燃料稀缺且昂貴的地區(qū)，情況又如何呢？
Schwarzer 認(rèn)為：“在這種情況下，太陽能海水淡化的優(yōu)勢或?qū)⑼癸@出來。此前，摩洛哥大量進(jìn)口化石燃料，而現(xiàn)在其正在利用自身豐富的太陽能和風(fēng)能資源，并開始建設(shè)太陽能海水淡化項(xiàng)目。”
非洲居民暫承擔(dān)不起
Schwarzer補(bǔ)充道，撒哈拉以南的非洲對(duì)淡水的需求量相當(dāng)大。由于當(dāng)?shù)爻渥愕奶柲苜Y源，位于沿岸地區(qū)的海水淡化設(shè)施多少會(huì)受益。同樣地，太陽能也可以用來凈化被污染的河水。然而，大多數(shù)非洲人并不贊同建設(shè)海水淡化項(xiàng)目。
一般地，每個(gè)人每天自身至少需使用5升水。而Schwarzer的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種小型的、分散的多級(jí)熱法蒸餾系統(tǒng)，它每天可以生產(chǎn)10m³(10000L)淡水，其成本為2歐分/升。如此計(jì)算，該系統(tǒng)每天生產(chǎn)的淡水將滿足約2000名農(nóng)村居民的飲用水和烹調(diào)用水需求。
Schwarzer說：“對(duì)于歐洲人來說，2歐分或許一文不值，但是對(duì)于非洲人來說，它意味著很多。你可以想象一下，在上述情況下，在一個(gè)有8口人的家庭里(2個(gè)成年人，6個(gè)小孩)，40L水或者說80歐分對(duì)他們意味著什么(一個(gè)非洲家庭一天僅能賺到幾歐元)。針對(duì)非洲資金和水源匱乏的現(xiàn)狀，好的解決辦法就是政府能夠給予公正的補(bǔ)貼來建設(shè)海水淡化設(shè)施，并提供相關(guān)設(shè)備。
原標(biāo)題：太陽能與海水淡化組合是否經(jīng)濟(jì)可行？取決于這些因素
