位於加利福尼亞州廣闊而閃耀的伊萬帕太陽能發電廠即將開始向電網輸送電力，很可能在夏季結束前。當其全部三個機組在年底前投入運營時，其392兆瓦的輸出功率將使其成為世界上最大的聚光太陽能發電廠，為14萬戶家庭提供足夠的能源。而且它幾乎位於荒無人煙的中心地帶。
在像伊萬帕的莫哈韋沙漠這樣的沙漠中建設太陽能發電廠的吸引力是顯而易見的，尤其是當令人震驚的統計資料被丟擲時，例如：世界沙漠在六小時內接收到的太陽能量超過人類一年使用的能量。或者，試試這個：用太陽能電池板覆蓋大約 4% 的沙漠，你就能產生足夠全世界使用的電力。換句話說，如果我們正在尋找能源——當然，我們是——那些陽光充足的沙地是一個不錯的起點。
但統計資料是一回事，建設數千千兆瓦的太陽能又是另一回事。沙漠多塵、風大且偏遠。到目前為止，只建造了數百兆瓦的公用事業規模的沙漠太陽能發電廠。大多數專案都在美國西南部，中東和北非也有一些。儘管進展緩慢，技術挑戰依然嚴峻，但專家和行業領導者似乎一致認為，僅靠工程技術難題並不能阻止我們大規模建設沙漠太陽能。“從技術方面來看，我認為我們可以做到。事實上，我知道我們可以做到，”芝加哥附近阿貢國家實驗室的太陽能研究員賽斯·達林說。“我不知道我們能否從政策方面做到這一點，但我當然希望我們能做到。”
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水和灰塵
不過，在工程方面，達林表示，仍然存在一兩個可能成為“致命因素”的挑戰，至少對於某些技術而言。最大的問題是水。像傳統發電廠一樣，聚光太陽能 (CSP) 發電廠需要冷卻才能執行，而冷卻需要水——大量的水。當然，如果沙漠中水資源豐富，那它就不會是沙漠了。在伊萬帕，現場水井為電廠供水，但這種解決方案並非總是可行。“除非開發出有效且經濟實惠的乾式冷卻技術，否則我想不出任何技術上的解決辦法，”達林說。“目前還沒有人真正想出辦法。”
對於光伏 (PV) 發電，水僅用於清潔面板，這引出了沙漠太陽能的第二個大問題：灰塵。如果要保持效率，太陽能電池板和鏡子幾乎需要每天清潔。灰塵是不透明的，因此即使每平方米太陽能電池板面積只有一克灰塵，也會使效率降低約 40%。按照這個速度，在一個塵土飛揚的沙漠中，問題很快就會變得棘手。
在阿拉伯聯合大公國阿布扎比附近的沙漠中，中東首個大型 CSP 電廠最近面臨著灰塵問題。為了實現 Shams 1 電廠 100 兆瓦的容量目標，開發商不得不新增比計劃更多的鏡子到電廠，原因是大氣中的灰塵。斯科特·伯格是 Greentech Media 旗下 GTM Research 的分析師，專注於該地區，他說該電廠的最終成本可能比最初估計的高出三倍，部分原因是處理灰塵。現在 Shams 1 已經建成，它每天派出多輛卡車在 25 萬面鏡子的線路中來回穿梭，使用機器人手臂噴灑珍貴的水並清除灰塵。
不過，關於灰塵方面的好訊息是，存在一些無需水即可清潔光伏面板的想法——只是尚未大規模生產。最佳的可能性是靜電清潔，其中流過面板的電荷基本上可以將灰塵推開（該技術最初由 NASA 為月球和火星任務開發），或者機械系統，每天只需刷一次面板。對於 CSP 電廠，風沙可能會永久侵蝕鏡子，將鏡子向下傾斜以避開迎面而來的沙塵暴是保持電廠可行性的一種方法。
從沙漠到市場
然後是輸電，伊萬帕共同所有者 NRG Solar 的資產管理高階副總裁蘭迪·希科克表示，這可能是最大的障礙。“傳統上，發電廠不在沙漠中，因此沒有大量高壓輸電線路通往這些偏遠地區，”他說。“對於許多最佳太陽能資源地，你沒有可用的輸電線路，而輸電線路選址並非易事。”高壓線路的成本可能高達每英里數百萬美元。
但同樣，這方面的技術並非致命因素。達林說，我們完全有能力建造通往偏遠地區的長線路，而且使用高壓直流 (HVDC)，效率損失非常低，每千公里僅為幾個百分點。
希科克表示，開發商已爭先恐後地在需要少量升級輸電系統的地點建造新設施，但這些“唾手可得”的可能性很快就會耗盡。真正的大型沙漠太陽能想法，例如 DESERTEC 計劃透過從北非跨地中海的高壓直流線路為整個歐洲供電，將需要對輸電線路進行如此大規模的投資，以至於它們不太可能在有意義的時間範圍內向前推進。
甚至 DESERTEC——它曾率先呼籲大規模開發沙漠可再生能源——近年來也縮減了其拯救地球的言論，因為啟動的挑戰越來越大。DESERTEC 主任蒂埃莫·格羅普表示，該基金會目前的主要目標是幫助建設一些令人印象深刻的試點專案，以向世界其他地區說明，在沙漠中大規模建設是可行的。該組織已與沙烏地阿拉伯合作，沙烏地阿拉伯希望到 2030 年建設驚人的 54 吉瓦可再生能源（其中 41 吉瓦來自太陽能，基本上全部位於廣闊的沙特沙漠），並且還參與了摩洛哥的一些初步專案。格羅普同意工程挑戰並非主要障礙，儘管技術當然會繼續改進。“沒有任何嚴重的障礙，”他說。“現在我們擁有的汽車就像 20 世紀 20 年代或 30 年代的汽車一樣，我們沒有 2013 年的批次生產；但它有一個引擎，它有 4 個輪子，它可以工作。我沒有看到任何技術原理上的障礙。”
在莫哈韋沙漠中，伊萬帕顯然是一個沙漠成功的案例，但它無法掩蓋伴隨而來的持續鬥爭。BrightSource Energy 是該電廠與 NRG Solar 的共同所有者，今年擱置了整整一吉瓦的其他沙漠太陽能想法。近年來，隨著面板價格暴跌，許多 CSP 電廠要麼被取消，要麼轉向更溫和的光伏設計，再次表明這項努力仍然受到變化莫測的市場動態的影響。不過，很高興知道，雖然其他行星救星（比如碳捕獲和封存）在技術和成本的煉獄中苦苦掙扎，但在陽光最充足的地方建設太陽能似乎並沒有讓那些正在建設的人擔心。