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，該項目將采用反滲透海水淡化技術(shù)，項目建成后或?qū)⒊蔀槿蜃畲蟮奶柲芎ＫO(shè)施。

　　據(jù)了解，Abengoa將負(fù)責(zé)該項目的設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)行及維護(hù)，整個合作周期長達(dá)27年。該項目投運(yùn)后將實現(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，這項協(xié)議還提到，未來該海水淡化項目產(chǎn)能或可增至450000m3/天。

　　同時，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)施是否會蓬勃發(fā)展呢?

　　圖: 位于摩洛哥西部的Agadir

　　全球共計約21000座在運(yùn)營大型海水淡化設(shè)施

　　截止目前，全球有不到1%的人口依賴淡化海水作為日常的飲用水源，共計約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侨騼H有約一半的海水淡化項目采取同樣的做法，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。

　　圖：Via Maris海水淡化項目位于以色列Tel Aviv附近，采用反滲透海水淡化技術(shù)，產(chǎn)能為100000m3/天。

　　海水淡化易實現(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)施能將全球荒漠及半干旱土地變成可利用的農(nóng)業(yè)用地嗎?

　　對于這個問題，Schwarzer表示，理論上可以實現(xiàn)，但實際上并不容易。因為與從湖泊、河流或地下蓄水層直接獲取淡水的方式相比，開發(fā)海水淡化項目需要投入太多的能源和設(shè)備，這意味著其成本會很高。

　　圖: Noor 光熱電站

　　約104000座Agadir海水淡化設(shè)施可滿足全球人口的淡水需求

　　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)用水的一切都計算在內(nèi)，那么每個人每天將直接或間接使用3.8m3水。按此計算，Abengoa建設(shè)的Agadir海水淡化項目投運(yùn)后，其生產(chǎn)的淡水將滿足全球約72500名普通公民的用水需求。

　　圖：英國貝殼頓某座海水淡化設(shè)施的壓力過濾器。該設(shè)施產(chǎn)能可達(dá)150000m3/天，水源主要來自泰晤士河的混合河水和潮汐水。

　　目前，全球大約有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，因為在沙特阿拉伯等天然淡水稀少而近海的國家，石油和天然氣豐富且廉價，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)在這類國家不會實現(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，卡塔爾首個反滲透海水淡化廠Ras Abu Fontas A3建成投運(yùn)，該項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)海水淡化項目。

　　圖:埃塞俄比亞兒童在一口水井旁

　　一般地，每個人每天自身至少需使用5升水。而Schwarzer的團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)出一種小型的、分散的多級熱法蒸餾系統(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：對于歐洲人來說，2歐分或許一文不值，但是對于非洲人來說，它意味著很多。你可以想象一下，在上述情況下，在一個有8口人的家庭里(2個成年人，6個小孩)，40L水或者說80歐分對他們意味著什么(一個非洲家庭一天僅能賺到幾歐元)。針對非洲資金和水源匱乏的現(xiàn)狀，最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。