خروج از سهم صفر درصدی کاربرد انرژی خورشیدی

به علاوه با افزایش حجم سرمایه‌گذاری‌ها انرژی خورشیدی می‌تواند یکی از انرژی‌های آینده باشد که اقتصادی‌تر از سوخت‌های فسیلی است ، هرچند قرار است این انرژی با ورود به صنایعی چون حمل و نقل باب رقابتی جدید را باز کند. در ضمن با استفاده از نیروگاه‌های خورشیدی علاوه بر صرفه‌جویی در میزان منابع محدود انرژی که بعضا مشکلات بسیاری در استخراج آنها وجود دارد، اثرات زیست محیطی و لطمات اقتصادی ناشی از منابع انرژی فسیلی نیز به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش خواهد یافت.

با این حال قسمت نگران‌کننده این تحولات آن است که علی‌رغم افزایش سرمایه‌گذاری‌ها در ارتباط با کاربرد انرژی خورشیدی، سهم استفاده از این انرژی در ایران بسیار پایین است و برنامه‌ریزان و سیاستگذاران از پتانسیل‌های علمی و فنی موجود در این زمینه بویژه در بخش خصوصی استفاده نمی‌کنند. 

در چنین شرایطی شاید توجه به برخی طرح‌‌های تحقیقاتی دانشگاهی چون تولید ژنراتور خورشیدی پرتابل در کشور می‌تواند ضرورت بیشتری پیدا کند. دکتر داوود فدایی، مجری طرح تولید این ژنراتور در دانشگاه امیرکبیر در قالب گفتگو با ما این ضرورت را بیشتر آشکار می‌کند.

اکنون در دنیا با جدی شدن بحث جایگزینی منابع انرژی‌های پاک به جای منابع سوخت فسیلی، بهره گیری از انرژی خورشیدی چه جایگاهی دارد؟

در حال حاضر 18 درصد از کل انرژی تولید در جهان از منابع انرژی‌های تجدیدپذیر تامین می‌شود و بسیاری از کشورها در سیاستگذاری‌های آتی خود، افزایش کاربرد این انرژی‌ها را مد نظر قرار داده‌اند. افزایش سرمایه‌گذاری‌های کشورهای جهان از 55 میلیارد دلار در سال 2006 به 71 میلیارد دلار در سال 2007 در زمینه انرژی‌های تجدیدپذیر و سهم 30 درصدی برق خورشیدی در این سرمایه‌گذاری‌ها، نشانگر توجه روزافزون کشورهای جهان به پتانسیل این منابع انرژی پاک و بویژه انرژی خورشیدی در این میان است.

نشانه رشد این توسعه، افزایش 30 15 درصدی تولید برق و آب‌گرم از خورشید در فاصله سال‌های 2002 الی 2006 طبق آخرین آمار ارائه شده است. سیستم‌های برق خورشیدی متصل به شبکه با رشد سالانه 50 درصدی طی سال‌های 2006 و 2007 در این میان بیشترین رشد را داشته‌اند که معادل استفاده 5/1 میلیون خانه در سال از این سیستم است. براساس این آمار تا انتهای سال 2007 حدود 8/7 گیگاوات برق جهان از این طریق تامین شده که کشور آلمان به تنهایی نیمی از این سهم را داشته یا کلکتورهای حرارتی خورشیدی که هم اکنون در 50 میلیون ساختمان در سراسر جهان نصب شده‌اند و کشور چین در این میان بیشترین سهم را دارد. این سرمایه‌گذاری‌ها و پیشرفت‌ها بویژه در آلمان که تابشی به مراتب کمتر از میزان تابش خورشید در کشور ما دارد، لزوم توجه به این انرژی بویژه در بخش سیاستگذاری‌های ملی را نشان می‌دهد. این افزایش سرمایه‌گذاری‌ها در جهان در حالی است که علی‌رغم آرمان‌های ایده‌آل در نظر گرفته در این خصوص، سهم استفاده از چنین انرژی‌ای در کشور نزدیک به صفر است و برنامه‌ریزان و سیاستگذاران از پتانسیل‌های علمی و فنی موجود در این زمینه بویژه در بخش‌خصوصی استفاده نمی‌کنند.

آیا نیروگاه‌های خورشیدی با توسعه خود، در آینده نزدیک قادر به رفع مشکل تامین برق و حتی مشکل کم آبی کل مردم دنیا خواهند بود؟

در حال حاضر مهم‌ترین مانع توسعه فناوری خورشیدی، هزینه سرمایه‌گذاری اولیه نسبتا بالای آن است که جایگزین کردن این فناوری به طور کامل با سیستم‌های کنونی تولید برق در آینده نزدیک را توجیه‌ناپذیر می‌سازد، اما با توجه به روند کاهش منابع سوخت‌های فسیلی و بحران‌های تامین این منابع در بسیاری از کشورهای جهان به همراه روند رو به رشد سرمایه‌گذاری‌های تحقیقاتی در این زمینه و حرکت به سمت استفاده از فناوری‌هایی چون نانو در ساخت صفحات خورشیدی مولد برق که به منظور افزایش بازده و اقتصادی‌تر کردن کاربرد این سیستم‌ها انجام می‌پذیرد، می‌توان انتظار داشت که جایگزین کردن فناوری خورشیدی در برطرف کردن بسیاری از نیازهای روزمره موفق باشد.

توسعه نیروگاه‌های خورشیدی تا چه اندازه به چرخه تولید برق کشورمان کمک خواهد کرد؟

اکنون بیشتر برق تولید کشور از نیروگاه‌های گازی و بخاری استفاده می‌شود که با احتساب بازده متوسط 36 درصدی این نیروگاه‌ها و تلفات موجود در شبکه انتقال و توزیع برق، حدود 90 درصد انرژی تولیدی به مصرف‌کننده از میان می‌رود. ضمن این‌که اثرات زیست‌محیطی بالای این نیروگاه‌ها به همراه محدودیت این منابع، معضلات فراوانی را در پی دارد.

با استفاده از نیروگاه‌های خورشیدی می‌توان ضمن صرفه‌جویی در میزان منابع محدود انرژی ‌ که بعضا مشکلات بسیاری در استخراج آنها وجود دارد تاثیری مستقیم در کاهش اثرات زیست محیطی و لطمات اقتصادی ناشی از آن گذاشت. به‌عنوان مثال تولید تنها یک کیلووات ساعت در روز برق خورشیدی می‌تواند سالانه از تولید 2/0 تن دی اکسید کربن که توسط نیروگاه‌ها در کشور تولید می‌شوند، جلوگیری کند که این میزان معادل صرفه جویی سالانه 5/0 بشکه نفت خام است که از لحاظ اقتصادی ارزشمند است.

ژنراتورهای خورشیدی تا چه اندازه در چرخه تولید برق کارایی دارند؟

صفحات فتوولتائیک یا همان صفحات خورشیدی که اجزای اصلی ژنراتورهای خورشیدی هستند بسته به نوع فناوری آنها به دسته‌های مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که هر یک بازده‌های متفاوتی دارند. بیشترین بازده تولید شده از این صفحات مربوط به سیلیکونی تک کریستال است که حدود 15 درصد بازده دارند. تحقیقات بسیاری در این خصوص به منظور افزایش راندمان صفحات خورشیدی در جهان در حال انجام است، به‌عنوان مثال دانشمندان توانسته‌اند با استفاده از فناوری نانو، صفحات خورشیدی با بازده 20 درصد نیز تولید کنند.

از مزیت‌های کاربرد این ژنراتورها در فرآیند تولید برق بگویید؟

استفاده از منبع رایگان انرژی خورشیدی و نپرداختن هزینه بابت استفاده از آن همراه حفظ محیط زیست، از جمله مزایای اصلی این انرژی است. نقشی که این منبع پاک و مولدهای تولید برق خورشیدی در مدیریت مصرف انرژی الکتریکی و اصلاح الگوی مصرف آن در ساختمان دارند، انکارناپذیر است.

چنین سیستمی تحت چه مکانیسمی از انرژی خورشیدی برای تولید برق بهره می‌گیرد؟

به منظور تولید برق از خورشید از 2 روش استفاده از نیروگاه‌های فتوولتائیک و نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی می‌توان بهره گرفت. در روش اول که کاربرد و توسعه بیشتری در جهان یافته است، با استفاده از تابش اشعه خورشید به سلول‌های فتوولتائیک، که اجزای اصلی صفحات خورشیدی هستند، برق تولید می‌شود. اصل مقدماتی در این فناوری اثر فوتوالکتریک است که در آن نور باعث می‌شود الکترون‌ها از ماده جدا شوند. سلول‌های خورشیدی از لایه‌های نازکی از جنس نیمه‌رساناها (مانند سیلیکون) ساخته شده‌اند که خصایص الکترونیکی متفاوت دارند و فوتون‌های نور خورشیدی موجب فعال شدن حرکت الکترون و در نتیجه پیدایش میدان‌های الکتریکی قوی درون آنها می‌شود. این حرکت اختلاف پتانسیلی بین وجوه بالایی و پایینی سلول به وجود می‌آورد که در صورتی که مدار کامل شود این اختلاف پتانسیل جریان مستقیمی را ایجاد خواهد کرد. این جریان مستقیم به‌وسیله مبدل‌ها قابلیت تبدیل به جریان متناوب را دارد. در سیستم‌های برق خورشیدی معمولا غیر از صفحات خورشیدی، از باتری به‌عنوان ذخیره‌سازی انرژی برای کاربرد سیستم در روزهای با تابش نامناسب خورشید و شارژ کنترلر به منظور جلوگیری از شارژ بیش از حد یا دشارژ باتری نیز استفاده می‌شود.

ژنراتور خورشیدی پرتابل طراحی شده در دانشگاه امیرکبیر دارای چه مزیت‌هایی نسبت به نمونه‌های مشابه است؟

در حال حاضر سیستم‌های برق خورشیدی در ظرفیت‌های مختلف توسط شرکت‌های متفاوتی عرضه می‌شوند. با وجود این توجه به طراحی سیستمی متناسب با نیازهای اولیه افراد و اقشاری که به دلیل نوع فعالیت خود قادر به استقرار در یک محل نیستند، از اهداف اولیه طراحی این مولد خورشیدی بوده است. این سیستم با توجه به پایین بودن هزینه اولیه خرید آن و قابلیت حمل و نصب آسان، قابل استفاده برای تمام افراد در سطوح مختلف است و به تخصص یا مهارت خاصی جهت راه‌اندازی آن نیاز نیست.

این سیستم قابلیت تولید چه ظرفیتی از تامین برق را دارد؟

این سیستم با استفاده از یک پانل خورشیدی80 واتی قابلیت تامین برق معادل 343 وات ساعت در روز بر اساس میزان تابش موجود در تهران را دارد و بر اساس ذخیره‌سازی و تامین برق برای مدت 2 روز در صورت عدم تابش مناسب خورشید طراحی شده است.

هدف از ساخت نوع پرتابل آن چه بوده است و در چه مکان‌هایی قابلیت استفاده خواهد داشت؟

این نوع با هدف قابلیت تامین برق عشایر و به همین منظور برای استفاده این قشر که به دلیل شرایط خاص زندگی خود امکان دسترسی به شبکه سراسری برق و امکانات شهری را ندارند، طراحی شده است. سیستمی که براحتی قابل حمل است، فضای زیادی را اشغال نمی‌کند و می‌تواند نیازهای روزانه برای روشنایی یا تامین برق وسایل کم مصرفی نظیر رادیو یا شارژر موبایل را فراهم کند. از این سیستم تمام افرادی که به شبکه برق محلی دسترسی ندارند و نیازمند تولید برق در ظرفیت‌های پایین جهت مصارف بویژه روشنایی هستند نیز می‌توانند استفاده کنند.

آیا برای تولید صنعتی آن اقدامی صورت گرفته است؟

در حال حاضر این دستگاه به صورت سفارشی و بر حسب قراردادهای منعقد شده تولید می‌شود. به‌طور کلی باید توجه داشت به دلیل عدم شناخت کافی از پتانسیل‌های انرژی خورشیدی در داخل کشور و فرهنگسازی نامناسب کاربرد این انرژی، تولید صنعتی سیستم‌های خورشیدی به صورت کارخانه‌ای توجیه ندارد و نیازمند زمان است. در حال حاضر فرآیند تولید بدون کارخانه تنها فرآیندی است که به منظور تولید سیستم‌های خورشیدی توجیه اقتصادی دارد و متناسب با شرایط کنونی کشور است و تیم تحقیقاتی این دانشگاه اکنون در حال طراحی این فرآیند و اجرای آن به صورت آزمایشی در برخی نمونه‌هاست.

پونه شیرازی