在摩洛哥瓦爾扎扎特附近的撒哈拉沙漠邊緣，大約50萬面拋物面鏡整齊地排列在一個山谷中，隨著太陽掠過頭頂，它們緩慢而協調地移動。這個耗資6.6億美元的太陽能發電設施於2月開放，很快將會有更多的設施。摩洛哥已承諾到2020年，其電力供應的42%將來自可再生能源。
在整個非洲，一些國家正在積極發展其太陽能和風能發電能力。這種勢頭讓一些專家想知道，非洲大陸的大部分地區是否能夠躍入清潔的未來，繞過一些曾困擾美國、歐洲和中國等地的破壞環境的做法。
聯合國前秘書長科菲·安南在去年的一份報告中寫道：“非洲國家不必鎖定發展高碳舊技術。”“我們可以擴大發電量，並透過飛躍到正在改變世界各地能源系統的新技術來實現普及能源 доступа。”
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這不僅對非洲人，而且對全世界來說都是一個令人興奮的資訊，因為非洲大陸的電力需求正在爆炸式增長。 非洲的人口增長速度比世界上任何地方都快：預計到2100年將增長近四倍。今天居住在那裡的12億多人中，有一半以上的人口缺乏電力，但可能很快就會用上電。如果大部分電力來自煤炭、石油和天然氣，可能會扼殺國際社會減緩全球變暖步伐的努力。但是，一條更綠色的道路是可能的，因為許多非洲國家才剛剛開始建設大部分能源基礎設施，並且尚未致力於更骯髒的技術。
有幾個因素正在推動非洲可再生能源的發展。非洲大陸超過三分之一的國家的主要電力來自水力發電廠，而過去幾年的乾旱使這種供應變得不可靠。主要依賴化石燃料的國家一直受到價格波動和日益嚴格的法規的困擾。與此同時，可再生能源技術的成本一直在急劇下降。研究人員發現，非洲大陸的太陽能和風能潛力比以前認為的要大得多——高達目前電力總消耗量的3700倍。
所有這些都導致了人們對綠色能源的興趣激增。研究人員正在繪製可再生能源專案的最佳地點。具有前瞻性的公司正在投資太陽能和風力發電場。各國政府正在與國際發展機構合作，使該領域對私營公司更具吸引力。
然而，這可能不足以推動非洲走向清潔、電氣化的未來。規劃者需要更多資料來找到可再生能源專案的最佳地點。開發商對向許多國家，特別是那些有腐敗和政府問題歷史的國家投入資金持謹慎態度。各國將需要數百億美元來加強能源基礎設施。
儘管如此，非洲發展綠色能源的雄心現在比以往任何時候都更高。都柏林主要可再生能源開發商執行長埃迪·奧康納看到了非洲可再生能源的巨大潛力。他的公司正在那裡建設太陽能和風能設施，他稱之為“企業家千載難逢的商業機會”。
電力問題
電力中斷在許多非洲國家是一個常見問題，但在過去一年中，尚比亞遭受的苦難比大多數國家都多。它經歷了頻繁而持久的停電，這嚴重打擊了經濟。水泵無法向首都盧薩卡供應清潔水，工業不得不削減產量，導致大規模裁員。
尚比亞能源困境的根源是非洲南部35年來最嚴重的乾旱。該國近100%的電力來自水力發電，主要來自三個大型水壩，這些水壩的水位已直線下降。附近的辛巴威、南非和波札那也不得不減少電力生產。缺水情況可能會變得更糟。預測表明，氣候變暖可能會在本世紀下半葉進一步減少非洲南部的降雨量。
可再生能源可以幫助填補這一空白，因為風能和太陽能專案比水電、核電或化石燃料發電廠的建設速度快得多。隨著需求的增加，可以逐步擴大綠色能源裝置。
埃及、衣索比亞、肯亞、摩洛哥和南非正在率先建設可再生能源，但最大的障礙之一是資料不足。加州大學伯克利分校的能源研究員吳格蕾絲說，非洲現有的大多數風能和太陽能資源地圖沒有包含足夠的詳細資訊，無法讓公司選擇專案地點。她與人合著了一份關於規劃可再生能源區的報告，該報告是加利福尼亞州勞倫斯伯克利國家實驗室 (LBNL) 和阿布扎比國際可再生能源機構 (IRENA) 的聯合專案，涵蓋了 21 個非洲國家。吳格蕾絲說，這項研究是迄今為止對大多數這些國家進行的最全面的測繪工作。它權衡了這些國家的太陽能和風能資源量，以及諸如電力專案是否靠近輸電基礎設施和客戶，以及它們是否會對社會或環境造成危害等因素。“IRENA-LBNL 研究是唯一一項在非洲大片區域應用一致方法的研究，”吳格蕾絲說。風能和太陽能資源的高解析度測量通常由政府研究人員或公司完成，他們嚴格控制其資料。伯克利團隊使用了從芬蘭環境監測公司維薩拉購買的衛星和地面測量資料的組合，該公司此後透過 IRENA 的全球可再生能源地圖集公開了這些資料。該團隊還納入了地理空間資料——道路、城鎮、現有電力線和其他因素的位置——這些資料可能會影響關於在哪裡建設能源專案的決策。“如果有森林，你不會想砍伐它並在那裡建一個太陽能發電廠，”伯克利的能源研究員、合著者蘭吉特·德什穆克說。
根據另一份 IRENA 報告，非洲可以收穫的綠色能源量絕對是巨大的，該報告綜合了 6 項區域研究，發現光伏太陽能的潛力為 3 億兆瓦，風能的潛力超過 2.5 億兆瓦。相比之下，截至 2015 年底，總裝機容量（如果所有發電廠都滿負荷運轉，整個非洲大陸可以產生的電力總量）僅為 15 萬兆瓦。太陽能和風能僅佔其中的 3.6%。
來源：Nature，2016年11月2日，doi:10.1038/539020a
世界銀行能源部門管理援助計劃 (華盛頓特區) 的高階能源專家奧利弗·奈特說，風能資源的估計值令人驚訝。他說，儘管人們早就意識到非洲的太陽能潛力，但在大約十年前，很少有當地決策者認識到風力的強度。“人們會告訴你，東非等地區沒有任何風。”
世界銀行正在進行自己的研究，這些研究將評估目標國家選定地點的風速和太陽輻射，至少每 10 分鐘評估一次。奈特說，它將要求各國政府新增自己的地理空間資料，並將所有資訊合併成一種使用者友好的格式，這種格式是免費提供的，並且不需要先進的技術知識。“發展中國家中級公務員應該可以在網上實際開始使用它。”
南非領先
在南非半乾旱的卡魯地區，一連串明亮的白色風力渦輪機在連綿起伏的草原上拔地而起，高達 150 米。主要可再生能源公司在 7 月份啟動了這個專案，距離開始建設僅 17 個月。這 35 個渦輪機為南非的電力供應增加了 80 兆瓦，足以為那裡約 70,000 個家庭供電。
諾波特風力發電場只是南非在過去 4 年中開發的約 100 個風能和太陽能專案之一，因為價格跌破了煤炭價格，並且兩座新的大型燃煤電廠的建設滯後。南非已準備好迅速轉向擴大可再生能源，部分原因在於其對資料的投資。
環境科學家莉迪亞·開普在 Stellenbosch 的國家實驗室科學和工業研究委員會工作。她和她的團隊為大規模風能和太陽能開發以及電網擴建建立了規劃地圖。從能源資源資料開始，他們評估了許多型別的社會經濟和環境影響的可能開發地點，包括與電力需求的接近程度、經濟效益以及對生物多樣性的影響。
南非政府接受了該團隊的建議，並指定了八個可再生能源開發區，這些區域靠近消費者和輸電基礎設施，並且電力專案對人類和生態系統造成的危害最小。開普說，它們的總面積“大約為 80,000 平方公里，大致相當於愛爾蘭或蘇格蘭的大小”。她說，這些地區已獲得可再生能源專案和輸電走廊的簡化環境許可。
但是，為了讓非洲國家大規模實現綠色能源轉型，它們將需要大量資金湧入。世界銀行表示，滿足撒哈拉以南非洲地區的電力需求每年將花費 408 億美元，相當於非洲國內生產總值的 6.35%。現有的公共資金遠遠不足，因此吸引私人投資者至關重要。然而，許多投資者認為非洲國家風險很高，部分原因是那裡的協議需要漫長而複雜的談判，而且資本成本很高。“這是一個真正的挑戰，”美國國務院能源特使、加州大學伯克利分校能源研究員丹尼爾·卡門說。“這些國家中的許多國家沒有最好的信用評級。”
非洲聯盟基礎設施和能源專員埃爾哈姆·易卜拉欣建議各國採取措施讓私人投資者放心。她說，支援可再生能源的明確立法是關鍵，同時也是執行商業法的記錄。
南非正在樹立一個好榜樣。2011 年，它建立了一個名為可再生能源獨立電力生產商採購計劃 (REIPPPP) 的透明專案招標流程。該計劃已產生超過 140 億美元的私人投資，用於開發 6,327 兆瓦的風能和太陽能。
主要可再生能源公司透過 REIPPPP 贏得了六個風力發電場和兩個太陽能光伏電站的合同。“這個計劃比雪還純潔，”奧康納說。“他們公佈他們的結果。他們提供國家擔保。他們不會過多地耽誤你。”他說，儘管該國主要的電力供應商對其對可再生能源的支援有所動搖，但中央政府仍然致力於該計劃。“我會將南非的風險描述為遠低於英格蘭投資可再生能源的風險。”
對於那些對投資者不太有吸引力的國家，世界銀行集團於 2015 年 1 月啟動了“Scaling Solar”專案。國際金融公司 (IFC) 非洲基礎設施首席投資官亞瑟·查拉菲說，該專案透過一攬子擔保降低了投資者的風險，國際金融公司 (IFC) 是世界銀行集團的一部分，總部位於達喀爾。透過“Scaling Solar”計劃，IFC 提供低價貸款；世界銀行保證政府將購買專案產生的電力；集團的多邊投資擔保機構提供政治保險，以防戰爭或內亂。
尚比亞是第一個獲得“Scaling Solar”專案的國家，已贏得了兩個太陽能專案，這兩個專案將共同提供 73 兆瓦的電力。塞內加爾和馬達加斯加緊隨其後，協議分別生產 200 兆瓦和 40 兆瓦的電力。衣索比亞剛剛加入，IFC 將很快為另外兩個國家提供該計劃的訪問許可權；其目標是在最初 5 年內開發 1,000 兆瓦的電力。
使其流動
如果電力無法到達使用者手中，那麼電力將毫無用處。非洲清潔能源未來的一大障礙是非洲大陸缺乏強大的電網和輸電線路，無法在國內和區域內傳輸大量電力。
但這種差距也提供了一些機會。由於沒有大量現有的基礎設施和根深蒂固的利益，那裡的國家可能能夠比發達國家更快地擴大可再生能源專案並更靈活地管理電力。這正是電話行業發生的事情：在缺乏大量現有陸線基礎設施的情況下，非洲國家迅速擁抱了手機。
未來可能與今天的電力行業大相徑庭。專家表示，非洲可能會有多種電力輸送選擇。一些消費者將從電網獲得電力，而農村地區和城市貧民窟的人們——由於太偏遠或連線電網成本太高——最終可能會使用小型太陽能和風能裝置以及微電網。
易卜拉欣說，儘管如此，併網電力對於許多城市居民和工業發展至關重要。為了使可再生能源成為能源格局的重要組成部分，電網將需要升級以應對太陽能和風能生產的波動。非洲國家可以借鑑德國和丹麥等國家的經驗，這些國家率先開發了應對可再生能源間歇性的方法。一種選擇是在太陽能和風能不足時利用現有水壩發電，並在太陽能和風能充足時減少水力發電。另一種技術是在電網周圍輸送電力：例如，如果一個地方的太陽能下降，則其他地方的風力發電可以彌補缺口。第三種策略稱為需求響應，當需求達到峰值時，以不易察覺的量減少向多個客戶的電力輸送。
這些尖端方法需要智慧電網和基礎設施，將不同區域的較小電網連線起來，以便它們可以共享電力。非洲有一些這樣的“區域互聯”，但它們是不完整的。易卜拉欣說，四個計劃中的主要輸電走廊將需要至少 16,500 公里的新輸電線路，耗資超過 180 億美元。同樣，許多國家的國內電網也在努力跟上步伐。
這就是在非洲從事能源工作充滿挑戰的部分原因。Prosper Amuquandoh 是迦納能源委員會的檢查員，也是阿克拉能源管理公司 Smart and Green Energy Group 的執行長。他說，在迦納，“大量發電正在上線”。
Amuquandoh 說，該國計劃與西非電力池中的鄰國進行電力貿易，但目前的電網無法處理大量間歇性電力。儘管面臨挑戰，但當他談到未來時，他仍然充滿熱情：“前景非常廣闊。”
隨著可再生能源價格的下降，這種樂觀情緒正在非洲蔓延。查拉菲說，為非洲大陸通電是每個人的道義責任。“我們不能接受在二十一世紀仍有數億人被排除在外。”
本文經許可轉載，並於2016年11月2日首次發表。