خورشيد سخاوتمندانه ميتابد، بايد طرحي نو در اندازيم

صنعت برق كشور سال 1389 را با توليد 230 تراوات ساعت برق، سپري كرد. آمار و اطلاعات رسمي وزارت نيرو حاكي از آن است كه بيش از 96 درصد برق توليدي كشور، در نيروگاه‌هاي فسيلي و كمتر از 4 درصد آن از منابع تجديدپذير بوده است. به طور تقريبي، تمام اين برق تجديدپذير نيز توسط نيروگاه‌هاي برق آبي بزرگ (كه بنا به دلايلي نيروگاه‌هاي تجديدپذير به حساب نمي‌آيند) توليد شده است و سهم انرژي‌هاي بادي، خورشيد، برق آبي كوچك و ... بسيار اندك بوده است. نتيجه آن كه تنها 200 ميليون كيلووات ساعت از برق توليدي كشور (كمتر از يك هزارم) از منابع تجديدپذير ـ غير از برقابي‌هاي بزرگ‌ـ توليد شده است!

به نظر مي‌رسد كه با توجه به موارد زير، تجديد نظر در سياست‌هاي كلان بخش انرژي كشور، با هدف تغيير و بهبود شرايط موجود و دستيابي به سبدي پاك براي توليد برق، امري ضروري است.

• صنعت برق كشور با توليد ساليانه بيش از 150 ميليون تن دي‌اكسيد كربن، سهمي 28 درصدي در انتشار كربن دارد. به عبارت ديگر، در حال حاضر سبد نيروگاهي كشور به ازاي توليد يك كيلووات ساعت برق، بيش از 650 گرم دي‌اكسيد كربن منتشر مي‌كند. با توجه به احتمال تعيين تعهداتي براي كاهش گازهاي گلخانه‌اي براي كشورهاي در حال توسعه همچون ايران در آينده‌اي نزديك (شايد 2012 به بعد)، تدوين برنامه‌اي يكپارچه براي كاهش شدت كربن صنعت برق كشور و توسعه استفاده از منابع تجديدپذير، اجتناب ناپذير است.

• متوسط شدت تابش خورشيد در كشورهاي پيشرو در حوزه انرژي خورشيدي همچون آلمان و ژاپن 50 درصد و اسپانيا 80 درصد ايران است. به نظر مي‌رسد كه توسعه انرژي خورشيدي در ايران با توجه به پتانسيل موجود، ضمن كاهش انتشار آلاينده‌هاي زيست‌محيطي، از منابع فسيلي بين نسلي (با هدف ايجاد ارزش افزوده بيشتر) صيانت مي‌نمايد.

• ضرورت توسعه انرژي خورشيدي در كشور در  شرايطي دو چندان مي‌شود، كه مطابق پيش‌بيني‌هاي انجام شده قيمت برق خورشيدي تا 2020، معادل قيمت برق توليدي نيروگاهي گازي سيكل تركيبي خواهد شد.

مستند حاضر در پي آن است كه با معرفي تكنولوژي‌هاي رايج انرژي خورشيد و ترسيم اهداف و برنامه‌هاي كلان كشورها و مناطق نمونه‌اي از جهان، فضاي فكري لازم براي  پرداختن به موضوع انرژي خورشيدي در ايران را فراهم نمايد. اميد كه مجموعه تلاش‌هاي انجام شده، براي پيشبرد سياست‌هاي كلان توسعه انرژي خورشيدي در ايران، مفيد واقع شود.

انرژي خورشيدي؛ فراوان‌ترين انرژي در جهان

ميزان انرژي‌اي كه خورشيد در مدت زمان »يك ساعت« به زمين ارزاني مي‌دارد، معادل انرژي مورد نياز تمام انسان‌ها در طول يك سال است؛ گزاره‌اي عجيب و البته تكان‌دهنده. باور اين واقعيت كه انرژي مورد نياز ساليانه 7 ميليارد انسان براي گرمايش، سرمايش، حمل‌ونقل و ...، در طي يك ساعت از خورشيد به زمين مي‌رسد، اما ما براي تامين انرژي، زمين را كاويده و در جستجوي سوخت‌هاي فسيلي آن را تكه‌تكه مي‌كنيم، سخت و تاسف‌بار است.

شكل 1 اين واقعيت را به خوبي به تصوير مي‌كشد. ميزان انرژي كه زمين در طول يكسال از خورشيد دريافت مي‌كند با رنگ نارنجي و ميزان انرژي مصرفي سالانه جهان با رنگ آبي نشان داده ‌شده ‌است كه به نوعي تصديق‌كننده همان جمله ابتداي پاراگراف است. از طرف ديگر مكعب‌هاي سبز، قرمز، خاكستري و زرد كل ذخاير فسيلي موجود در جهان را نشان مي‌دهد كه مجموع آن‌ها حتي كمتر از انرژي يك‌سال خورشيد است. به علاوه در ميان انرژي‌هاي تجديدپذير نيز، انرژي خورشيدي فراوان‌ترين انرژي محسوب مي‌شود.

شكل1. منابع انرژي در دسترس در مقابل ميزان مصرف انرژي يك سال جهان

مسئله ديگري كه لزوم بهره‌گيري از انرژي خورشيدي را دوچندان مي‌كند، پيامدهاي زيست‌ محيطي حاصل از به‌كارگيري انبوه سوخت‌هاي فسيلي و انتشار كربن است. بر اساس دورنماي فناوري انرژي  ETP2008)، 38% )  از كاهش انتشار كربن در سال 2050، از طريق اصلاح سبد توليد برق جهان صورت مي‌گيرد (شكل 2). براي دستيابي به اين مهم، نقشه‌راه آبي آژانس بين‌المللي انرژي (Blue Map) بايد اجرايي شود كه در آن سهم توليد برق خورشيدي 11 درصد در نظر گرفته شده‌است. هدف نقشه‌راه آبي آژانس، رساندن سطح انتشار كربن سال 2050 به نصف مقدار حال حاضر، يعني 14 ميليارد تن در سال است. در صورتي كه 11 درصد توليد برق از انرژي خورشيدي در سال 2050 محقق شود، سالانه 2.5 ميليارد تن كربن كمتر به محيط‌زيست تحميل خواهد شد.

شكل 2. ميزان كاهش انتشار كربن در سال 2050 به تفكيك بخشهاي مختلف

 انواع فناوري‌هاي استفاده از انرژي خورشيدي

براي استفاده از منبع هميشگي انرژي خورشيدي، سه روش وجود دارد كه در زير فهرست شده‌اند.

• بهره‌گيري از سلول‌هاي خورشيدي (PV) : تبديل انرژي خورشيد به ولتاژ DC از طريق سلول‏هاي خورشيدي

• استفاده از انرژي حرارتي خورشيد (CSP): متمرکز نمودن انرژي خورشيد و استفاده از انرژي حرارتي آن براي به حرکت درآوردن توربين و توليد برق

• سرمايش و گرمايش خورشيدي (SHC): سيستم‌هاي كه از انرژي مستقيم خورشيد و بدون تبديل آن به برق، براي توليد گرما و سرما استفاده مي‌كنند (مانند آبگرمكن خورشيدي)

در اين‌جا تمركز ما بر دو روش اول، يعني توليد برق از خورشيد است. فناوري‌هايPV  وCSP  به خاطر ساختار متفاوت و كاركردهاي مختلفي كه دارند، در برخي مناطق و براي پاره‌اي از كاربردهاي ويژه، ممكن است هر كدام از آن‌ها نسبت به ديگري ارجحيت داشته باشند. مهم‌ترين تفاوت‌هاي اين دو فناوري در زير عنوان شده است.

• نصب آسان سلول‌هاي خورشيدي در تمامي مناطق و امكان استفاده از آن‌ها به عنوان منابع توليد پراكنده

• عدم نياز به آب براي خنك‌سازي سلول‌هاي خورشيدي بر خلاف نيروگاه‌هاي CSP

• امكان استفاده سلول‌هاي خورشيدي از اشعه غيرمستقيم آفتاب و توليد برق حتي در روزهاي ابري

در مقابل:

• امكان ذخيره‌سازي انرژي به صورت حرارتي در نيروگاه‌هاي CSP و توليد برق در تمامي ساعات روز مستقل از تابش خورشيد (امكان تامين بار پايه)

• ارزان‌تر بودن برق توليدي در نيروگاه‌هاي حرارتي به سبب توليد انبوه و ارزان‌تر بودن تكنولوژي‌ ساخت

بر اساس آمار منتشر شده از سوي اتحاديه انرژي خورشيدي(SEIA)، 21500 مگاوات ظرفيت انرژي خورشيدي تا پايان سال 2009 در جهان نصب شده‌ است كه 10هزار مگاوات آن به كشور آلمان اختصاص دارد. اسپانيا و ژاپن با حدود 3600 و 2600 مگاوات رتبه‌هاي دوم و سوم جهان را در اختيار دارند (شكل 3).  

شكل3. كشورهاي پيشرو در بهره گيري از انرژي خورشيدي ‍(CSP, PV)

انرژي خورشيدي حرارتي Concentrating Solar Power

 از 21500 مگاوات ظرفيت انرژي خورشيدي جهان، تنها حدود 800 مگاوات آن از نوع نيروگاه‌هاي حرارتي خورشيدي است كه 400 مگاوات آن در آمريكا، 300 مگاوات آن در اسپانيا و 100 مگاوات آن در ساير نقاط جهان احداث شده ‌است. دلايل كمتر بودن ظرفيت ساخته‌شده اين فناوري در مقابل فناوري سلول‌هاي خورشيدي، در چند مورد زير خلاصه مي‌شود.

• لزوم توليد برق به روش متمركز و در ابعاد نيروگاهي و در نتيجه نياز به وجود مكان مناسب براي احداث نيروگاه

• نياز به سرمايه‌گذاري اوليه بالا

• عدم صرفه اقتصادي ساخت نيروگاه در مناطق با شدت تابش كم نور مستقيم خورشيد (تنها مناطقي چون جنوب غرب آمريكا، بخش‌هاي وسيعي از آفريقا و خاورميانه، استراليا و تا حدي جنوب اروپا براي احداث اين نيروگاه‌ها مناسب است. شكل4 ميزان تابش مستقيم خورشيد را نشان مي‌دهد).

لازم به يادآوري است كه شدت تابش مستقيم خورشيد (Direct Normal Irradiance) با DNI نشان داده مي‌شود و واحد آن «كيلووات ساعت در متر مربع در سال» است. مي‌توانيد با مطالعه ساير مقالات با نحوه عملكرد و برخي خصوصيات اين نيروگاه‌ها، مانند انوع فناوري‌هاي ساخت، ميزان آب مصرفي نيروگاه، هزينه‌هاي طول عمر، بازده سالانه تبديل انرژي خورشيدي به الكتريكي و ... آشنا شويد.

شكل4. توزيع ميزان انرژي خورشيدي براي احداث نيروگاه هاي CSP

شكل5. نحوه عملكرد نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: