روش هاى استفاده از انرژى خورشيدى

وابستگى شديد جوامع صنعتى به منابع انرژى، به ويژه سوخت هاى نفتى و به كارگيرى و مصرف بى رويه آنها سبب شده، اين منابع كه در قرن هاى متمادى در زير لايه هاى زيرين زمين تشكيل شده، تخليه شود.انرژى هاى فسيلى مانند نفت و زغال سنگ پايان پذير و تجديدناپذير هستند، اما انرژى هاى نو يا جانشين از جمله باد، آب و خورشيد چنين نيستند. خورشيد يكى از منابع مهم تجديدناپذير انرژى است كه به فناورى هاى پيشرفته و پرهزينه نياز ندارد و مى تواند به عنوان يك منبع مفيد و تامين كننده انرژى در بيشتر نقاط جهان به كار گرفته شود. استفاده از اين انرژى برخلاف انرژى هسته اى، خطرى ندارد و براى كشورهاى فاقد منابع انرژى زيرزمينى، مناسب ترين راه براى دستيابى به نيرو و رشد و توسعه اقتصادى است. هم اكنون از انرژى خورشيدى به وسيله سيستم هاى مختلف و براى اهداف گوناگون استفاده و بهره گيرى مى شود كه مهمترين آنها سيستم هاى فتوبيولوژيك، شيمى خورشيدى (Helio Chemical)، گرماى خورشيدى (Helio Thermal)، برق خورشيدى (Helio Electrical)، سيستم هاى فتوشيميايى، سيستم هاى فتوولتاييك، سيستم هاى حرارتى و برودتى هستند.

انرژى خورشيد به كمك آيندگان مى شتابد

نيروگاه هاى خورشيدى كه انرژى خورشيد را به برق تبديل مى كنند، در آينده با مزيت هايى كه در برابر نيروگاه هاى فسيلى دارند، مشكل برق و تا حدودى مشكل كم آبى را به ويژه در دوران تمام شدن نفت و گاز حل خواهند كرد و به طور مسلم تاسيس و به كارگيرى برج هاى نيرو، زمينه لازم را براى خودكفايى و قطع وابستگى كشور فراهم خواهد كرد.

توليد برق بدون مصرف سوخت، نياز نداشتن به آب فراوان، آلوده نكردن محيط زيست، استهلاك كم و عمر زياد از مزيت هاى بارز برج هاى نيرو و نيروگاه هاى خورشيدى نسبت به نيروگاه هاى فسيلى و اتمى است.

لزوم استفاده از انرژى خورشيدى

ايران با آن كه يكى از كشورهاى نفت خيز جهان و داراى منابع عظيم گاز طبيعى است، به دليل شدت تابش خورشيد در بيشتر نقاط كشور، مى تواند صرفه جويى مهمى در مصرف سوخت هاى فسيلى داشته باشد. فناورى ساده، كاهش آلودگى هوا و محيط زيست و از همه مهمتر ذخيره شدن سوخت هاى فسيلى براى آينده يا تبديل آنها به مواد پردازش با استفاده از تكنيك پتروشيمى، از دلايل لزوم استفاده از انرژى خورشيدى در كشور هستند.با افزايش قيمت نفت در سال 1973 كشورهاى پيشرفته صنعتى مجبور شدند، به استفاده از انرژى هاى جانشين جدى تر بينديشند و اين نگرش پس از انقلاب اسلامى ايران، وسعت بيشترى يافت. كشورهاى صنعتى به اين نتيجه رسيده اند كه با بهينه سازى مصرف انرژى در صنايع و ساختمان ها، مصرف انرژى را مى توان 30 تا 40 درصد كاهش داد.ايران يكى از پنج كشور مصرف كننده بالاى مواد نفتى در جهان و در ميان كشورهاى اوپك، بزرگ ترين مصرف كننده فرآورده هاى نفتى است. با توجه به رشد مصرف انرژى بالاى 5 درصدى در ايران مى توان گفت كه هر 10 سال مصرف انرژى كشور دو برابر مى شود. با اين روند و با توجه به افت فشار چاه هاى نفت و مشكلات حفارى، استخراج و سرمايه گذارى، نمى توان اميدوار بود كه پس از دو دهه نيازهاى موجود كشور بر طرف شود. با اين اوصاف اين سئوال مطرح مى شود كه آيا توليد انرژى، پاسخ گوى نيازها خواهد بود؟ و اگر هم باشد مازادى براى صدور نفت و به دست آوردن ارز خواهيم داشت؟بررسى هاى بانك جهانى حاكى است كه اگر كشورهاى در حال توسعه، سياست هاى بهينه سازى مصرف انرژى را به كار مى گرفتند، تا سال 1990 مى توانستند 4 ميليون بشكه در روز صرفه جويى كنند. كارشناسان معتقدند با استفاده از سياست هاى بهينه سازى مصرف انرژى، ضمن كاهش مصرف انرژى منافعى مانند: كاهش آلودگى هوا به ويژه در شهرهاى بزرگ، صرفه جويى در سرمايه گذارى در ساخت نيروگاه ها، پالايشگاه ها و سيستم گازرسانى به ميزان ميلياردها دلار در سال، طولانى شدن عمر ذخاير نفتى، ايجاد اشتغال در كشور، كم هزينه بودن و نگهدارى آسان، عايد كشور خواهد شد. ناگفته نماند با احتساب مصرف بيش از يك ميليون بشكه معادل نفت در روز، بيش از يك ميليارد دلار درآمد ارزى در سال نصيب كشور خواهد شد.

ايران با عرض جغرافيايى 25 تا 45 شمالى در منطقه مناسبى براى دريافت انرژى خورشيدى قرار دارد. ميزان انرژى اى كه زمين در يك ساعت از خورشيد دريافت مى كند، بيش از انرژى مصرفى جهان در يك سال است. انرژى خورشيدى با بهره گيرى از روش ها و وسايل ويژه به توليد برق با استفاده از حرارت خورشيد مى پردازد كه حرارت نيز پس از گذار از يك يا چند مرحله به انرژى الكتريكى تبديل مى شود. پاك بودن اين سيستم، توجه بسيارى از كشورها و دولت هاى جهان را به خود معطوف كرده تا آنجا كه انگلستان اخيراً با الزامى كردن استفاده از صفحات خورشيدى در ساختمان هاى در حال ساخت، گامى بلند و موثر در بهينه سازى مصرف انرژى برداشته است. از هنگامى كه منابع هيدروكربور و زغال سنگ چرخه توليد انرژى را در دست گرفت، به واسطه ارزان و در دسترس بودن آن از توجه به انرژى كاسته شد. در ايران، ارزانى و فراوانى بيش از حد هيدروكربور سبب شده تا به انرژى خورشيدى توجه كمتر مبذول شود.با پيش آمدن بحران شديد نفتى در سال 1973 و لجام گسيختگى بازار و پيش آمدن شرايطى كه به تهديد صنعت جهان مى انجاميد، ناگهان توجه دوباره به انرژى هاى تجديدپذير و انرژى خورشيد معطوف شد.مهندس زارعى، مدير گروه انرژى خورشيدى معاونت انرژى هاى وزارت نيرو در اين باره مى گويد: هم اينك چند نيروگاه با بهره بردارى از نيروى خورشيد انرژى توليد مى كنند و در دست ساخت و بهره بردارى هستند كه به واسطه اين طرح ها ايران در زمره معدود كشورهاى داراى فناورى ساخت نيروگاه هاى خورشيدى قرار گرفته است.

نيروگاه هاى خورشيدى داراى انواع گوناگون و تفكيك پذير هستند: نيروگاه هايى كه مستقيم با دريافت انرژى خورشيد آن را به انرژى الكتريكى تبديل مى كنند و نيروگاه هايى كه پس از دريافت انرژى خورشيد آن را به گرما و پس از گذشت يك روند خاص، به الكتريسيته تبديل مى كند.سيستم هايى كه از انرژى خورشيد بهره مى برند، شامل سيستم فتوولتايى (PV) و سيستم هاى گرما شيميايى، توليد هيدروژن از انرژى خورشيد است. در سيستم فتوولتايى كه در اصل براى كاربردهاى فضايى ابداع و تكميل شده بودند، انرژى نورى را مستقيم به انرژى الكتريكى تبديل مى كنند. اين فناورى براساس اين نظريه «اثر فتوالكتريك» اينشتين شكل گرفته كه نور سبب مى شود الكترون ها از هم جدا شوند. توسعه PV براى كاربردهاى زمينى در هنگام نخستين بحران نفت در دو زمينه بسيار متفاوت آغاز شد: يكى در زمينه فناورى هاى تمركزى است كه در آن كاهش هزينه ها با استفاده از جانشينى سطح PV به وسيله سطح عدسى صورت مى گيرد و ديگرى براى كاهش هزينه هاى مدول هاى PV با استفاده از ساخت صنعتى با حجم زياد است. در سيستم هاى گرماشيميايى و نورشيميايى نيز از انرژى خورشيد براى القاى واكنش هاى شيميايى استفاده مى كنند تا كيفيت محصولات موجود را افزايش دهند يا محصولات كاملاً جديدى را بسازند. گرما شيميايى به استفاده از گرما براى رانش واكنش ها اطلاق مى شود و نور شيميايى به استفاده مستقيم فوتون ها مانند بخش ماوراى بنفش طيف خورشيد اطلاق مى شود. توليد هيدروژن از انرژى خورشيد نيز به توجه ويژه نياز دارد، زيرا هيدروژن سوخت تمام نشدنى و سازگار با محيط است.

دستيابى به پيچيده ترين نوع نيروگاه خورشيدى؛ افتخار بزرگ ايرانيان

خورشيد منبع تمام انرژى ها است. هم اكنون در دنيا تحقيق روى فناورى استفاده از انرژى خورشيدى به سرعت در حال رشد است. استفاده از اين نوع انرژى را به طور محدود مى توان در آبگرمكن هاى خورشيدى مشاهده كرد كه اكنون در ايران نيز رواج يافته است. اگرچه قيمت اين نوع آبگرمكن ها بسيار بالاست، اما به نظر مى رسد با توليد انبوه آن بتوان مقدارى از هزينه هاى توليد را كاست و اين كالا را با قيمت ارزان ترى به دست مصرف كننده رساند. انواع ديگر استفاده از انرژى خورشيدى وجود دارد كه اكنون به وفور يافت مى شوند مانند ماشين حساب هاى خورشيدى و... اما مهم ترين نوع استفاده از انرژى خورشيدى به صورت گسترده در نيروگاه هاى خورشيدى است كه در دو نوع سهموى خطى و فتوولتاييك هستند. گذشته از ويژگى و تفاوت هاى اين نوع نيروگاه ها، بايد گفت در حال حاضر توليد برق از انرژى خورشيدى با قيمتى در حدود 300 دلار به ازاى هر كيلووات ساعت تمام مى شود. تاكنون در دنيا كشورهاى آمريكا، آلمان، اسپانيا و اخيراً نيز ايران به فناورى طراحى و ساخت پيچيده ترين نوع نيروگاه خورشيدى دست يافته اند. قرار گرفتن ايران در ميان اين كشورها خود افتخار بزرگى است كه نصيب متخصصان كشور شده است.

انرژى خورشيدى؛ نيازها و محدوديت ها

برخى انرژى هاى تجديدپذير را تنها اميد بقاى كره زمين دانسته اند، در حالى كه عده اى آن را منبعى حاشيه اى با ظرفيت محدود به حساب مى آورند. از سويى منابع سوخت فسيلى پايان پذير و تجديدناپذير است و بايد از انرژى هاى تجديد پذير كه به رغم منابع فسيلى، منافع زيست محيطى فراوانى در بردارد بيشتر بهره جست. انرژى خورشيدى، نتيجه فرآيند پيوسته هم جوش هسته اى در خورشيد است و هم اكنون كل منبع انرژى خورشيدى 10 هزار برابر مصرف انرژى كنونى بشر است اما اندك بودن شدت اين توان و تنوع زمانى و جغرافيايى آن، مشكلات عمده اى را فراهم كرده كه سهم اين انرژى را در برابر كل انرژى محدود مى كند.

با اين حال، در كشورهايى كه هزينه انرژى معمولى به دليل ماليات زياد است و دولت تلاش زيادى براى ترغيب مردم به استفاده از انرژى خورشيدى مى كند، بازار براى سيستم هاى حرارتى خورشيدى كم دما رونق دارد. با آن كه كل منبع انرژى خورشيدى اين امكان بالقوه را دارد كه سهم عمده اى در تامين انرژى جهانى در آينده داشته باشد، دلايل زيادى وجود دارد كه سهم استفاده از آن را در 20 سال آينده بسيار محدود مى كند. اهميت اين محدوديت، همراه با الگوهاى مصرف و اولويت هاى ملى تغيير مى يابد. يكى از محدوديت هاى عمده در استفاده از انرژى خورشيدى، عدم كارآيى اقتصادى سيستم هاى خورشيدى اوليه در برابر سيستم هاى تكامل يافته با سوخت فسيلى است كه با افزايش قيمت سوخت هاى معمولى و اقتصادى تر كردن دستگاه هاى خورشيدى با حجم توليد بيشتر، گرايش به استفاده از اين گونه انرژى را مى توان شتاب بخشيد. در كنار محدوديت هاى اقتصادى لازم است انرژى خورشيدى و مزيت هاى استفاده از آن را با آموزش در محتواى فرهنگى زندگى مردم و به منظور ارتقاى سطح آگاهى آنان وارد ساخت كه به سرمايه گذارى و توجه دولت به بخش خصوصى نياز دارد. محور ديگر معادله اجتماعى انرژى خورشيدى، توسعه مهارت هاى فنى در ميان طراحان، نصابان و تعميركاران بسيارى از دستگاه هايى است كه به طور وسيع در سراسر جهان توزيع مى شوند. با توجه به دورنماى فراگيرى انرژى خورشيدى و با توجه به كل سرمايه در دسترس براى سرمايه گذارى در انرژى خورشيدى كه در 30 سال آينده به 10 درصد كل سهام انرژى جهان محدود خواهد شد، به اين نتيجه مى توان رسيد كه انرژى خورشيدى دست كم زودتر از سال 2020 نمى تواند جانشين اصلى انرژى سوخت هاى فسيلى شود.كشورها نيز در زمينه سرمايه گذارى در اين بخش با محدوديت روبه رو هستند و روشى كه براى كاهش اين محدوديت ها مى توان به آن اشاره كرد، جذب سرمايه بخش خصوصى و استفاده از آن بخش از بودجه دولتى است كه براى سرمايه گذارى در انرژى خورشيدى اختصاص داده شده است كه بسيارى از كشورها با كاربست اين روش به موفقيت هايى دست يافته اند و در كشور ما نيز بايد شرايط حضور بخش خصوصى فراهم و اقدام هاى لازم براى جذب بخش خصوصى انجام شود. آلمان كه با پيامدهاى افزايش شديد بهاى نفت دست به گريبان بوده و برنامه توليد انرژى هسته اى خود را نيز كنار گذارده است، هم اكنون درصدد گسترش دادن نيروگاه هاى بسيار بزرگ است. اخيراً بزرگ ترين نيروگاه خورشيدى در اين كشور گشايش يافت. اين نيروگاه كه در جنوب شهر لايپزيك و در شرق اين كشور قراردارد با 33هزار و 500پانل فتوولتاييك حدود 5 مگاوات ساعت برق توليد مى كند. اين نيروگاه قادر است برق 1800 خانوار را تامين كند. براساس ارزيابى سازمان انرژى خورشيدى آلمان، مجموع ظرفيت توليد آماده در سال جارى به 300 مگاوات رسيده كه دو برابر ظرفيت توليد پيشين در اين كشور است.

هم اكنون نگرانى هاى فراوانى در زمينه توانايى كشورها در يافتن منابع سرمايه اى به منظور تامين نيازهاى مالى توسعه استفاده از اين نوع انرژى در دهه هاى آينده وجود دارد كه اين معضل در كشورهاى در حال توسعه شديدتر است. اما به نظر مى رسد با ايجاد سرمايه گذارى هاى كلان و سريع در اين زمينه، مشاركت بخش خصوصى در اين گونه طرح ها و مهم تر از همه ارتقاى سطح فرهنگى كشور براى استفاده از انرژى هاى جانشين (تجديدپذير) تا چند سال آينده، دستيابى به اين هدف مهم چندان دور نباشد.


منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]