中东实验科学与应用同步电子光源(SESAME)

故事

阿拉伯地区大力发展太阳能和风能研究

联合国教科文组织《科学报告》(2021年)发表的原始研究表明,阿拉伯科学家在太阳能和风能的研究上付出了巨大的努力。第二十八届联合国气候变化大会(COP28)已达成一项协议,呼吁所有国家放弃化石燃料,以避免气候变化的最坏影响,我们将进一步审视阿拉伯地区正在进行的能源转型。

产油国主导能源研究

在阿拉伯世界,石油生产国主导能源研究领域的科学出版也就不足为奇了,该领域涵盖可再生能源、核能和化石燃料。

沙特阿拉伯和埃及是能源研究产出量最大的国家之一,但如果考虑到人口规模,沙特阿拉伯下滑了几位,埃及则大幅下滑。

实际上,卡塔尔和阿拉伯联合酋长国在能源相关问题上发表的文章最多。

阿拉伯国家已将其在清洁化石燃料技术研究方面的世界份额提高到3.3%,但对于主要石油和天然气生产国所在的地区来说,这一比例仍然相对较低。

在阿拉伯世界,伊拉克在2012年至2019年间出版了至少1000份能源出版物,增长速度最快。2015年至2019年间,伊拉克整体科学产出激增530%,是世界上增长最快的国家之一。伊拉克研究人员密度的增加不足以解释这一激增;至于伊拉克的研究支出,在过去十年(2011年至2021年),其仅占国内生产总值的0.04%。

在整个阿拉伯地区,研究支出仍远低于GDP的1%。两个显著的例外是埃及(2021年占GDP的0.96%,高于2011年的0.53%)和阿拉伯联合酋长国:2021年为GDP的1.50%,低于2011年的0.49%。2018年,阿拉伯国家约占全球人口的5.3%,但仅占全球研究支出的1.2%。

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2012-2015年和2016-2019年,阿拉伯地区在关键能源主题科学出版中所占份额。

2012-2015年和2016-2019年阿拉伯地区在关键能源主题科学出版中的份额
联合国教科文组织科学报告(2021);所有出版数据均来自Science-Metrix处理的Scopus(Elsevier)。
阿拉伯国家清洁化石燃料技术出版物
2012-2015年和2016-2019年关于清洁化石燃料技术的阿拉伯出版物数量。联合国教科文组织科学报告(2021年)。

2010年至2017年间,阿尔及利亚、埃及、约旦、摩洛哥、突尼斯和阿拉伯联合酋长国在安装风力发电和太阳能发电设施方面都取得了相当大的进展。在阿尔及利亚的Tafouk 1项目下,太阳能发电厂正在10多个省份建设(维拉亚斯)总面积约6400公顷。2020年,阿尔及利亚大约有20座太阳能发电厂。

2017年至2021年间,阿拉伯联合酋长国安装了约70%的海湾可再生能源容量。2019年4月,1.2-GW努尔阿布扎比太阳能项目开始商业运营。该工厂由八家商业银行共同出资,在23个月内建成,据称是同类工厂中世界上最大的单工厂。

在也门,与持续冲突相关的电力短缺推动了太阳能的普及。根据埃及主办的可再生能源和能效区域中心的一项研究,到2017年,约75%的城市家庭和50%的农村家庭都配备了太阳能电池板。希望遵守伊斯兰教法的客户能够避免获得基于利息的贷款,这得益于一项计划,即当地银行购买太阳能系统,然后以适度利润分期出售或出租给最终用户。也门太阳能主题的科学产出增加了两倍,从7份(2012-2015年)出版物增加到22份(2016-2019年)出版物。

阿拉伯国家:2012-2016年和2016-2019年选定可持续能源主题的产出
2012–2015年和2016–2019年阿拉伯太阳能光伏出版物数量。
2011年、2015年和2019年阿拉伯国家太阳能光伏出版物密度排名前三
2011年、2015年和2019年,每百万居民的太阳能光伏阿拉伯出版物。
阿拉伯国家:2012-2015年和2016-2019年选定可持续能源主题的产出
2012-2015年和2016-2019年阿拉伯风力涡轮机技术出版物数量。
2011年、2015年和2019年按风力涡轮机技术出版强度分列的阿拉伯国家前三名
2011年、2015年和2019年每百万居民的阿拉伯风力涡轮机技术出版物。

海水淡化需要变得“更环保”

海水淡化是阿拉伯地区淡水的重要来源,也是污染源,因为海水淡化产生的盐水可能会排入海洋,海水淡化通常由化石燃料提供动力。

因此,研究对于克服这些缺点至关重要。根据该报告,2012年至2019年间,阿拉伯科学家在海水淡化方面的产出增长了50%联合国教科文组织科学报告(2021年),将该地区有关该主题的出版物的全球份额提高到11%。

在沙特阿拉伯,阿卜杜勒阿齐兹国王科技城的商业部门Advanced Water Technology于2015年与西班牙公司Abengoa合作,在哈夫吉市附近建造了世界上第一家大型太阳能海水淡化厂。该工厂于2018年11月投产,每天可处理6万立方米海水。

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海水淡化
2012-2015年和2016-2019年阿拉伯海水淡化出版物数量。联合国教科文组织科学报告(2021年)。

可再生能源的宏伟目标

一些阿拉伯国家为发展可再生能源能力确定了雄心勃勃的目标。2018年,国际可再生能源署(IRENA)指出,“埃及的经济发展取决于能源部门”。

埃及有多种能源战略。2017年11月,政府与俄罗斯原子能公司签订合同,为埃及第一座核电站El-Dabaa建造四座反应堆,总容量为4.8GW。

埃及的2035年综合能源战略预计可再生能源在该国电力结构中的份额将从2016年的2.3%增至2035年的42%,重点是太阳能和风能。埃及于2019年11月完成了Benban太阳能公园大型项目的第二阶段。

IRENA认为,到2030年,埃及可以以经济高效的方式从可再生能源中获得53%的电力组合。到2017年,其大部分可再生能源来自水力发电(2.8GW),其余来自风能、太阳能和生物能源(2.0GW)。

其他阿拉伯国家也制定了雄心勃勃的可再生能源目标。2019年,可再生能源仅占摩洛哥能源消耗的3%,但该国已确定到2030年,其总装机容量达到52%的目标。

突尼斯的2030年可再生能源行动计划计划将可再生能源在电力生产中的份额从2020年的2.7%提高到2030年的30%。

科威特(2035年占15%)和阿曼(2025年占10%)的战略较为温和。

阿拉伯联合酋长国的《2050年清洁能源战略》预计,到2050年,四分之三的总电力供应来自核能和可再生能源。

约旦科学技术高级理事会为2011-2020年期间指定的科学研究优先事项包括148个与包容性可持续发展相关的主题。

自2019年以来,约旦是世界上第一个完全由太阳能供电的大型加速器综合体的所在地(如上图所示)。这使得中东实验科学与应用同步加速器光源(SESAME)不仅是该地区第一个国际研究中心,也是世界上第一个碳-中性加速器实验室。SESAME集团塞浦路斯、埃及、伊朗、以色列、约旦、巴基斯坦、巴勒斯坦和土耳其。该中心接待来访的科学家进行先进的基础研究,例如关于电池新材料的研究。

摩洛哥正在开发两个总容量为320兆瓦的太阳能发电厂:Noor Tafilalet和Noor Atlas。政府已在马拉喀什以北50公里的新“绿色”城市班盖尔建立了绿色能源公园。绿色能源公园占地8公顷,拥有专门从事太阳能光伏、太阳能海水淡化和其他战略领域的实验室。新的穆罕默德六世大学就在这条路上。

发展中的可持续城市

班盖尔并不是唯一一个正在发展中的可持续城市。阿拉伯世界最早的城市之一是阿拉伯联合酋长国的马斯达尔市。到2030年,马斯达尔市一半的电力应该来自可再生能源。

阿尔及利亚、埃及、沙特阿拉伯和约旦正在建设其他可持续发展城市。在阿尔及利亚,Hassi Messaoud正在建设中;预计最终将容纳80000名居民。

埃及在2007-2018年间新建了不少于12座城市,并计划再增加15座。新城市的建筑标准包括70%的屋顶安装太阳能电池板。

沙特阿拉伯正计划在埃及、以色列和约旦边境附近修建一座未来城市尼奥姆。它将成为通过人工智能和100%清洁能源实现超连接的社区的家园。

自2017年以来,得益于欧洲复兴开发银行(European Bank for Reconstruction and Development)的支持,约旦计划将首都安曼打造成一座智慧、可持续的城市。

科学产出是否支持“绿色”政策方向?

正如我们早些时候看到的那样,阿拉伯国家在可再生能源科学产出中所占份额最高的是太阳能,其次是风力涡轮机技术。

然而,在智能电网技术和可持续交通领域,如混合动力和电动汽车,增长最快。

每百万居民太阳能光伏科学出版物数量最多的三个阿拉伯国家是卡塔尔、沙特阿拉伯和突尼斯。这些国家在这一领域的学术出版方面表现出强劲增长,阿尔及利亚、埃及、伊拉克,尤其是摩洛哥也是如此。

摩洛哥在风力涡轮机技术的科学出版方面也表现出强劲增长。值得注意的是,埃及、伊拉克和约旦在这方面的产量都翻了一番。

对于智能网格技术,许多阿拉伯国家的产量至少翻了一番,包括那些规划智能可持续城市的国家:埃及、沙特阿拉伯、阿拉伯联合酋长国、摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚、约旦、伊拉克和黎巴嫩。

当谈到可持续运输的科学产出量时,各国之间的同质性更强。在这里,尽管除阿尔及利亚和黎巴嫩外,所有国家的产出都至少翻了一番,但产出仍然不大。

在生物燃料和生物质这一广泛主题上,埃及和沙特阿拉伯的出版强度最大。尽管有增长迹象,但其他阿拉伯国家的科学产出仍然非常有限。

阿拉伯国家:2012-2015年和2016-2019年选定可持续能源主题的产出
2012-2015年和2016-2019年阿拉伯智能网格技术出版物数量。
阿拉伯国家:2012-2015年和2016-2019年选定可持续能源专题的产出
2012-2015年和2016-2019年阿拉伯可持续交通出版物数量。
阿拉伯国家:2012-2015年和2016-2019年选定可持续能源主题
2012-2015年和2016-2019年阿拉伯生物燃料和生物量出版物数量。

初创企业扶持政策

各国政府本身认识到,他们需要做更多的工作,以促进向工业转让技术,并支持初创企业。因此,他们近年来采取了一些政策,应该支持阿拉伯世界可再生能源的发展。

例如,摩洛哥2018年推出的Innov投资基金通过世界银行贷款支持企业孵化器。

突尼斯的《初创企业法》(2018年)为初创企业提供了法律和财政激励,如公司免税。成立于2019年的国家创新中心(2019年)提供了一个数字平台,帮助公共和私人利益相关者直接参与。

约旦国家创新中心成立于2019年,是一个在线平台,负责协调创新项目、收集数据,并允许公共和私人利益相关者直接互动。

在卡塔尔,2009年设立的科技园产品开发基金涵盖了针对当地需求的产品和服务开发成本的一半。

2019年发布,埃及2030年国家科学、技术和创新战略预计将通过公私伙伴关系启动新的研究融资计划,作为克服私营部门不愿资助研究的努力的一部分。

伊斯兰开发银行以科学为中心

鉴于为能源转型提供资金的重要性,伊斯兰开发银行正在转向科学。科学、技术和创新政策是与教科文组织合作开发的。世行希望通过这项政策帮助成员国实现可持续发展目标。

该银行还推出了Engage,这是一个数字平台,为创新者、中小企业、政府和非政府组织提供三种主要服务:配对、技术转让和创新领域的提案征集。

本文基于联合国教科文组织《科学报告》(2021年)编辑Susan Schneegans在2022年10月4日于伊拉克巴格达中等技术大学举行的第四届可持续工程技术国际会议上的演讲。