انرژی در بسته های خورشیدی

توجه به انرژی های نو یک ضرورت است ، ضرورتی که کم توجهی به آن می تواند ما را فرسنگ ها از قافله انرژی عقب بیندازد.

کد خبر: ۱۴۲۵۵۳

در این میان ، انرژی خورشیدی جایگاه خاصی برای کشور ما دارد. کشوری که به گفته متخصصان این فن با وجود 300 روز آفتابی در بیش از دوسوم آن و متوسط تابش 5.5 کیلووات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در این زمینه معرفی شده است. برای این که جایگاه ایران را در زمینه فناوری های انرژی خورشیدی بررسی کنیم ، به سراغ مهندس پیمان کنعان ، مدیر دفتر انرژی خورشیدی سانا رفتیم و پای صحبت او نشستیم.

رویکرد جدی بر بحث انرژی خورشیدی و ورود این انرژی به سبد انرژی مصرفی انسان از چه زمانی مطرح شد؛
خورشید منبع لایزال انرژی است و از آن به عنوان پایان ناپذیرترین انرژی یاد می شود. قدمت استفاده از این انرژی هم به اعصار قدیم برمی گردد. یعنی انسان از خیلی وقت پیش به وجود این انرژی پی برده بود و تجهیزاتی در این خصوص مثل کوره ها و اجاقهای خورشیدی ساخته و اختراع کرده بود. اما اصل قضیه و رویکرد جدی به این قضیه و این که خورشید واقعا به عنوان یک منبع انرژی در سبد انرژی مصرفی انسان جای خود را باز کرده باشد به دهه 1970 برمی گردد.
در این تاریخ جهان شاهد یک شوک نفتی بود و قیمت جهانی نفت به صورت ناگهانی افزایش یافت . همین شوک علامت خطری بود برای کشورها تا به آن به عنوان تهدیدی جدی نگاه کنند. بدیهی است وقتی در مبحثی تهدیدی پیش می آید، افراد، شرکتها و دولتها به این فکر می افتند که جایگزینی برای آن بیابند تا در صورت لزوم بتوانند مثل سابق به کارشان ادامه دهند و لذا موضوع انرژی های نو به صورت جدی مورد توجه قرار گرفت.
از جمله انرژی باد، خورشید و زمین گرمایی و دیگر انرژی های نو و انرژی های تجدیدپذیر. البته باید اضافه کنم که میان انرژی های نو و انرژی های تجدیدپذیر یک فرق وجود دارد. انرژی های نو صورت کلی انرژی های جایگزین است ، اما انرژی های تجدیدپذیر شاخه ای از انرژی های نو هستند که انرژی خورشیدی جزو این دسته است و دائم و روزانه در طبیعت تولید می شود.

برای این که بتوانیم این شکل از انرژی را مهار کنیم نیاز به چه تجهیزاتی است؛
برای این منظور کشورهای پیشرو به دنبال فناوری های مختلف انرژی خورشیدی رفتند. برخی از این فناوری ها از حرارت خورشید استفاده می کنند و برخی هم مستقیما انرژی خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کنند. محصول شاخه اول حرارت یا مجددا تولید الکتریسیته از این حرارت است.
انرژی خورشیدی حرارتی که به صورت نیروگاهی الکتریسیته تولید می کند خود به چند بخش تقسیم می شود که یکی از انواع آن نیروگاه های سهموی خطی است. در این نیروگاه از تمرکز اشعه های خورشید از سوی برخی آینه های سهمی شکل روی کانون خطی این آینه ها انرژی گرمایی را استحصال می کنند. به این صورت که انرژی حرارتی در یک سیال ایجاد می شود و بعد این سیال وارد مبدلهای حرارتی می شود و حرارت خود را به سیال بعدی که قطعا آب است می دهد و بخار آب را تولید می کند. دما و فشار این بخار آنقدر بالاست که به شرایط بخار داغ می رسد و می توان محصولات مختلفی را از آن گرفت.
مثلا این بخار را می توان وارد توربین کرد و برق گرفت یا این که مستقیما وارد سیستم گرمایش یک خانه یا منطقه کرد یا برای تولید آب شیرین ، یخ ، آب مقطر یا حتی تامین بخار لازم برای خطوط تولیدی که نیاز به بخار دارند مثل صنایع تبدیل کشاورزی و... استفاده کرد. اما رویکرد ما به عنوان وزارت نیرو عمدتا روی بحث برق آن متمرکز است.
چنین نیروگاه هایی می توانند از ظرفیت های 20 - 30 مگاواتی تا چند صد مگاواتی در بحث تولید برق استفاده شوند به گونه ای که در کشوری مثل امریکا در سال 1984 ، 354 مگاوات برق وارد مدار شد و در حال حاضر پروژه های توسعه ای در جنوب اسپانیا و در امریکا در حال اجراست . نوع دیگری هم از نیروگاه های حرارتی خورشیدی وجود دارد که برجهای متمرکز کننده هستند. در این نیروگاه ها انرژی از سوی آینه هایی که در یک زمین قرار می گیرند استحصال می شود. این آینه ها با آرایش خاصی در اطراف برج قرار گرفته اند. در بالای برج هم یک دریافت کننده وجود دارد که تمام اشعه های خورشید را از آینه ها می گیرد و سیال حامل انرژی هم آنجاست و دما را تا 1200 درجه بالا می برد.
دیگر نیروگاه حرارتی بشقابک های خورشیدی هستند که روی سطح آنها آینه قرار دارد و در کانون آنها موتوری تحت عنوان موتور استرلینگ است که بر اثر تمرکز اشعه های تابشی خورشید روی این موتور و پدیده سیکل استرلینگ موتور شروع به تولید برق می کند. تولید این دستگاه 5تا 50 کیلووات برق است و می تواند مصارف برای مناطق دور از شبکه داشته باشد.سیستم های فتو ولتائیک که به آنها سیستم های برق خورشیدی می گویند انواع دیگری هستند که آنها را در برخی پارکها و معابر در بالای چراغها مشاهده می کنید.
در این پیلها به محض رسیدن تابش خورشید به سلول خورشیدی ، بدون هیچ واسطه ای برق تولید می شود. وقتی تعدادی از آنها کنار هم قرار بگیرند از چند وات تا چند مگاوات برق تولید می شود. البته نوع این برق DC است. در این سیستم طی روز برق تولید و در باتری ذخیره می شود و در طول شب از آن استفاده می شود. از این سیستم ها می توان برای خانه ها به صورت مستقیم استفاده کرد و یا این که به صورت نیروگاهی و تزریق به شبکه سراسری برق از آنها استفاده کرد که به بهبود تغییرات شبکه در طول خطها کمک می کند.
کاربرد دیگر انرژی خورشیدی هم برای تولید گرماست ، مثل آبگرمکن های خورشیدی که روی پشت بام ها نصب می شوند و برای تولید آب گرم استفاده می شوند. به عبارت دیگر، بدون استفاده از انرژی فسیلی و تنها از طریق خورشید آب گرم مصرفی شما تامین می شود. اجاقهای خورشیدی برای پخت وپز، آب شیرین کن های خورشیدی ، سیستم های سرمایش و گرمایش خورشیدی هم در این مجموعه می گنجند.

پس با وجود چنین پتانسیل هایی در انرژی خورشیدی جهان باید توجه ویژه ای به آن داشته باشد؛
درست است ، اما در حال حاضر به دلیل هزینه های اولیه سرمایه گذاری بالا، این موارد هنوز نتوانسته اند جایگاه واقعی خود را به دست آورند. اما دنیا رویکرد دیگری دارد. مثلا در آلمان ، یونان ، ترکیه و چین و هند از چنین سیستم هایی خیلی استفاده می شود؛ چون تامین انرژی برای این کشورها مشکل است. بنابراین رویکرد آنها بیشتر به این سمت بوده است. مثلا در ترکیه کمتر خانه ای را می بینید که آبگرمکن خورشیدی نداشته باشد. با این حال ، پیش بینی شده است که در 20 سال آینده هزینه های این نوع انرژی به حالت رقابتی با انرژی فسیلی برسد.

متخصصان ایرانی برای جا نماندن کشورمان از قافله انرژی خورشیدی و فناوری های آن چه اقداماتی انجام داده اند؛
آنچه باعث افتخار ماست یکی از مهمترین طرحهایی است که با موفقیت در ایران انجام شد. این طرح نیروگاه حرارتی خورشیدی شیراز بود که از نوع سهموی خطی به دست متخصصان داخلی احداث شد. صاحبان فناوری چنین نیروگاه هایی امریکا و اروپا هستند. در مصر، مراکش ، هند و مکزیک هم این نیروگاه ها از سوی امریکایی ها و اروپایی ها اجرا شده است ، اما کار بسیار بزرگی که در ایران انجام شد این بود که فناوری این نیروگاه از سوی متخصصان و اندیشمندان ایران صورت گرفت.

انرژی خورشیدی در روزهای ابری

انرژی خورشیدی فقط در روز ابری جواب نمی دهد و مابقی اوقات براحتی می توان از آن استفاده کرد. البته ما نمی گوییم صددرصد انرژی مصرفی را از خورشید بگیرید، بلکه حتی اگر فقط چند درصد انرژی هم از خورشید گرفته شود، در واقع توانسته ایم آن را ذخیره کنیم. در بیش از دو سوم کشور ما ایران 300 روز آفتابی وجود دارد و متوسط تابش انرژی خورشیدی آن حدود 5.5 کیلووات ساعت برمترمربع در روز است. یعنی ایران در کمربند تابش انرژی خورشیدی جهان قرار گرفته است و به عنوان یکی از کشورهای با پتانسل بالا در این زمینه قرار گرفته است و بیشتر فناوری های این انرژی حتی در شمال کشور هم قابل استفاده است. شاید نتوان در شمال نیروگاه حرارتی خورشیدی مثل چیزی که در فارس بکرات مشاهده می شود احداث کرد اما دیگر موارد را با درصدهای بالا و پایین می توان در همه جا استفاده کرد. مثلا اگر در خراسان درکل سال می توانید 80 درصد انرژی را از این منابع تامین کنید، در گیلان و مازندران به 40 درصد می رسد. اما همین 40 درصد هم برای خودش درصدی است ، چون تراکم جمعیت در این استان ها بسیار بیشتر از مناطق کویری است

مشاوران طرح دانشگاه شیراز و دفتر مهندسی و نظارت آن سازمان انرژی های نو بود. پیمانکاران هم همگی ایرانی بودند که اجزای مهم آن را در ایران ساختند، ازجمله آینه های آن که باید از خارج تامین می شد و تنها یک شرکت سازنده آن است. اما ما این آینه ها را در کشور ساختیم و خم کردیم که کار بسیار بزرگی بود. سازه ها، سیستم های کنترلی و حرکتی هم همگی در ایران طراحی شد که باید مجموعه بسیار بزرگی از آینه و فلز را لحظه به لحظه از صبح تا غروب به دنبال خورشید چرخاند که کار ساده ای نیست. این طرح در حال حاضر با موفقیت به مرحله تولید بخار رسیده است و حالا باید آن را وارد سیکل برق کرد. با این کار می توان گفت که ایران در زمره کشورهای صاحب فناوری این انرژی قرار دارد.
در زمینه سیستم های فتوولتائیک هم از نظر مهندسی و طراحی کار در جایگاه بسیار خوبی قرار داریم و در رابطه با تامین تجهیزات هم شرکتهایی تولیدکننده داریم که امیدواریم خودشان را به روز کنند.ما در سایت طالقان 40 کیلووات نیروگاه داریم که از طریق فتوولتائیک به شبکه تزریق می کنند. در زمینه ساخت آب شیرین کن های خورشیدی ، خشک کن های خورشیدی و المان های کلیدی دیگر فرآورده های خورشیدی در سایتهای تحقیقاتی سازمان انرژی های نو بجد در حال کار هستیم که با کمی حمایت بیشتر می توانیم به شرایط بسیار خوبی برسیم.
نکته دیگر هم این است که وزارت انرژی آلمان روی کشورهای منطقه خاورمیانه و مدیترانه مطالعاتی انجام داده است و بر آن اساس ایران را دارای پتانسیل بسیار خوبی برای نیروگاه های حرارتی خورشیدی برشمرده اند و پیش بینی کرده اند در ایران می توان تا 60 هزار مگاوات نیروگاه برق خورشیدی از نوع حرارتی احداث کرد که عدد خیلی بالایی است و باید فاکتورهای این پیش بینی را هم در نظر گرفت ، اما باید روی آن سیاست گذاری کرد؛ چون انرژی در آینده و همین الان یک محصول راهبردی است.
ما باید از همین الان در نیروگاه های خورشیدی سرمایه گذاری دقیق تحقیقاتی کنیم که به یک مزیت پایدار رقابتی در صاحب فناوری شدن برسیم که وقتی محصول به قیمت اقتصادی خود رسید مشکل مهندسی نداشته باشیم.

حمایتهایی که درخصوص انرژی خورشیدی در ایران می شود کافی است؛
خوشبختانه تا به حال هم دولت و هم مجلس روی این قضیه کمک کرده اند. قطعا حمایت کرده اند که ما به اینجا رسیده ایم اما باید بگوییم که «این کم است» گرچه خیلی زحمت کشیده اند؛ اما باز هم کم است و باید توجه خاص به این انرژی شود. چون به اعتقاد ما برخی مشکلات عمده مملکت ما از این راه می تواند حل شود. اگر مجموعه فنی کشور بدرستی حمایت شود، می تواند به شرایط بهتری برسد و از این فناوری به صورت بهینه استفاده کند و می توانیم در سبد انرژی مان روی این انرژی به طور قطع حساب کنیم.