خورشید همیشه می‌تابد

ما در بیش از دوسوم شهرهای کشوردر سال بیش از 300 روز آفتابی داریم که متوسط تابش روزانه در این شهرهاحدود 4.5 تا 5.5 کیلو وات ساعت بر مترمربع است.

از انرژی خورشیدی به روش‌های مختلفی می‌توان استفاده کرد. به عبارتی، هم می‌توان انرژی خورشیدی را به برق تبدیل کرد هم این‌که می‌توان از گرمای ناشی از تابش نور خورشید یا اشعه مادون قرمز نور خورشید به طور مستقیم استفاده کرد. اگر بخواهیم انرژی خورشید را به برق تبدیل کنیم باید از سیستم‌های متمرکزکننده نور خورشید بهره ببریم. این سیستم‌ها از آیینه‌های بزرگی تشکیل شده‌اند که نور خورشید را به صورت خطی متمرکز می‌کنند. به این ترتیب دما بالا می‌رود تا حدی که می‌تواند آب را به جوش آورد و در نهایت فشار بخار آب ژنراتورهای تولید برق را می‌چرخاند. علاوه بر این، روش دیگری هم وجود دارد که می‌توان به کمک آن نور خورشید را مستقیم به برق تبدیل کرد. در این روش به حامل یا سیالی مانند آب نیاز نداریم. به این سیستم ها، فتوالکتریک یا صفحات فتوولتاییک گفته می‌شود که نمونه آشنای آن صفحات نوری ماشین‌حساب‌ها هستند. وقتی این صفحه مقابل نور قرار می‌گیرد فعل و انفعالات شیمیایی بی‌بو، بی‌صدا و غیرگرمازا در آنها اتفاق می‌افتد که به تولید برق منجر می‌شود. این تکنولوژی به مراتب پیچیده‌تر از دیگر راهکارهایی است که برای تولید انرژی الکتریکی از نور خورشید مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آبگرمکن‌های خورشیدی

آبگرمکن‌های خورشیدی از کاربردی‌ترین سیستم‌های مورد استفاده در کاربردهای غیرنیروگاهی خورشیدی است. به گفته مهندس مصطفی ربیعی، رئیس گروه آگاه‌سازی و ارتباطات بین‌الملل سازمان انرژی‌های نو ایران، استفاده از آبگرمکن‌های خورشیدی در کشور ما رونق چندانی ندارد و در نتیجه افراد نسبت به عملکرد این سیستم‌ها اطلاع چندانی ندارند. معمولا روی پشت بام خانه‌ها دو نوع سیستم مختلف را می‌توان به صورت صفحه‌هایی رو به خورشید نصب کرد که یکی از این سیستم‌ها برای تولید برق است و سیستم دیگر به طور اختصاصی برای تولید آب گرم مصرفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم‌هایی که آب گرم تولید می‌کنند خیلی پیچیده نیستند. در این سیستم‌ها که ساختار و عملکرد ساده‌ای دارد نور خورشید به یک صفحه سیاه رنگ برخورد می‌کند و در نتیجه این صفحه گرم می‌شود. برای این‌که این صفحات عایق حرارت باشد روی آن هوا یا محفظه‌ای برای ایجاد خلأ قرار می‌گیرد. این صفحات فقط باید عایق حرارت باشند و عایق نور نیستند. پشت این صفحه لوله‌های آب قرار می‌گیرد.

گرما به لوله‌ها منتقل می‌شود که در نهایت می‌توان در ساختمان آن را به موتور خانه منتقل کرد یا این‌که سیستم را طوری طراحی کرد که آب گرم مستقیم در داخل ساختمان توزیع شود. برای تولید برق از انرژی خورشیدی از سیستم‌های مختلفی استفاده می‌شود که معمولا هزینه راه‌اندازی و استفاده از این سیستم‌ها بسیار بالا و شاید بتوان گفت حدود 10 برابر هزینه استفاده از آبگرمکن‌های خورشیدی است. در شرایطی که در کشور هزینه برق مصرفی در مقایسه با دیگر کشورها به مراتب کمتر است متاسفانه مردم به استفاده از سیستم‌های خورشیدی برای تامین برق مصرفی مورد نیازشان تمایل زیادی ندارند؛ در حالی که گرم‌ترین و پرتابش‌ترین نقاط تابش خورشید در دنیا در کشور ما قرار دارد. اما با توجه به وجود منابع نفت و گاز هنوز در زمینه توسعه سیستم‌های خورشیدی جایگاه خوبی نداریم.

وی با اشاره به عملکرد ساده سیستم‌های آبگرمکن‌های خورشیدی توضیح می‌دهد: تنها تجهیزات لازم برای استفاده از نور خورشید به عنوان منبعی برای تامین آب گرم مصرفی صفحه سیاه رنگی است که روی آن را با یک صفحه شیشه‌ای می‌پوشاند. این مجموعه داخل قابی قرار می‌گیرد. پشت این صفحه آب از یک طرف وارد شده و از طرف دیگر خارج می‌شود. در عرض‌های جغرافیایی مختلف، زاویه قرار گرفتن این صفحات در مقابل تابش نورخورشید متفاوت است.

در عرض‌های شمالی این صفحه عمودی‌تر و در عرض‌های جنوبی این صفحه خوابیده‌تر قرار می‌گیرد. در زمستان روزها کوتاه‌تر است و این موضوع می‌تواند بازده سیستم‌های خورشیدی را تحت تاثیر قرار دهد. البته در مناطق جنوبی کشور طول روز باز هم از ده ساعت کمتر نخواهد شد بنابراین می‌توان بازهم از انرژی خورشیدی استفاده کرد. به طور کلی در زمستان بازده آبگرمکن‌های خورشیدی پایین‌تر است، بنابراین استفاده از آبگرمکن خورشیدی باید هیبریدی باشد تا در فصل زمستان بتواند پاسخگوی نیاز ساکنان باشد.

سرمایه‌گذاری ارزشمند

به گفته مهندس ربیعی، پرطرفدارترین و کاربردی‌ترین سیستم‌های مبتنی بر استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای تولید انرژی در سطح دنیا آبگرمکن‌های خورشیدی است. حتی در کشورهایی که تابش خوبی هم ندارند برای صرفه جویی در مصرف گاز، استفاده از آبگرمکن‌های خورشیدی مورد توجه است.

وی درباره انواع مختلف آبگرمکن‌های خورشیدی توضیح می‌دهد: آبگرمکن‌هایی که پشت صفحه اصلی آنها لوله‌هایی قرار می‌گیرد از ساده‌ترین انواع آبگرمکن‌های خورشیدی است. راه‌اندازی و نصب این سیستم‌های ساده هزینه کمتری دارد. اما یکی از بزرگ‌ترین معایب آنها این است که پس از مدتی آب در لوله‌ها رسوب می‌کند. برای رفع این مشکل، در نسل جدید آبگرمکن‌های خورشیدی مسیر چرخه آب در پشت صفحه بسته شده است؛ یعنی آبی که پشت صفحات گرم کننده جریان دارد وارد رادیاتوری می‌شود که آب مصرفی ساختمان از کنار آن عبور می‌کند. به این ترتیب می‌توان آبی را در سیستم تزریق کرد که سختی ندارد و مانع رسوب آب در لوله‌ها می‌شود. امروزه در بسیاری از کشورها از این سیستم استفاده می‌شود. یکی از کارهای ساده این است که آب گرم را مستقیم به داخل ساختمان منتقل نکنیم بلکه آن را به موتورخانه یا محلی که آب گرم را داخل ساختمان توزیع می‌کند، منتقل کنیم، به این ترتیب دمای آب ورودی به موتورخانه از دمای آب لوله‌کشی خیلی بالاتر است و این موضوع می‌تواند نقش مهمی در صرفه‌جویی مصرف گاز داشته باشد. اگر بخواهیم این هزینه را برای یک واحد آپارتمان چهار نفره محاسبه کنیم باید حدود سه تا چهار میلیون یا به عبارتی سه تا چهار برابر هزینه نصب و راه‌اندازی یک آبگرمکن معمولی را برای آبگرمکن‌های خورشیدی اختصاص دهیم. اما در یک بازه زمانی یعنی پس از گذشت پنج سال این هزینه با هزینه صرفه‌جویی در مصرف انرژی برابری می‌کند.

وی با تاکید بر اهمیت یک آبگرمکن خورشیدی مناسب خاطرنشان می‌کند: شرکت‌های مختلفی در حال حاضر در کشور آبگرمکن خورشیدی تولید می‌کنند. هرچه بازده این آبگرمکن‌ها بیشتر باشد هزینه آن هم به مراتب بالاتر است. کیفیت موادی که در ساخت این آبگرمکن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد در طول عمر آنها تاثیرگذار است. به طور متوسط هر آبگرمکن می‌تواند در شرایطی که رسوب‌گذاری آب خیلی زیاد نباشد برای مدت زمان ده سال مورد استفاده قرار گیرد. در تهران با توجه به این‌که آبگرمکن‌های خورشیدی بازار مصرفی ندارد هنوز شرکت‌های فعالی که تولید انبوه داشته باشند، وجود ندارد. اما در شهرهای جنوبی و غربی و شهرهای اصفهان و یزد این شرکت‌ها فعال‌تر هستند. سازمان بهینه‌سازی مصرف سوخت، فهرستی از تولیدکنندگان ارائه کرده است که در نمایشگاه‌ها از آنها دعوت می‌شود محصولاتشان را معرفی کنند. به هر حال باید پذیرفت انرژی خورشیدی یکی از منابع سبز انرژی است و می‌تواند در ذخیره سرمایه‌ها تاثیرگذار باشد.

ظرفیت تابش خورشیدی در ایران را دریابید

گرچه به نظر می‌رسد در کشور ما استفاده از انرژی خورشیدی یا آبگرمکن‌های خورشیدی در شرایطی که یارانه‌ای به گاز اختصاص داده می‌شود چندان به صرفه نباشد، اما در کشوری مانند چین با جمعیتی حدود یک میلیارد و 300 میلیون نفر حتی در فصول سرد سال هم برای تامین آب گرم و سیستم‌های گرمایشی مصرفی از آبگرمکن‌های خورشیدی استفاده می‌شود. در قسمت‌هایی از کشور ما مانند مناطق شمالی، غربی و شمال‌غربی تابش خورشید خیلی زیاد نیست و بخصوص در زمستان که مصرف سوخت افزایش پیدا می‌کند و استفاده از آبگرمکن‌های خورشیدی به تنهایی نمی‌تواند پاسخگوی نیاز ساکنان این مناطق باشد، اما در مناطق مرکزی، شرقی، جنوبی و جنوب شرقی و غربی تابش نور خورشید بسیار مناسب است و استفاده از آبگرمکن خورشیدی به کاهش مصرف سوخت منتهی می‌شود. از طرفی هزینه نصب و راه‌اندازی آبگرمکن‌های خورشیدی خیلی زیاد نیست. برای مثال برای یک آپارتمان هشت واحدی که در هر واحد به طور متوسط چهار نفر ساکن باشند با هزینه‌ای حدود ده تا 15 میلیون تومان می‌توان بخش قابل توجهی از گاز مصرفی ماهانه را کاهش داد. یکی از دلایلی که موجب شده استفاده از آبگرمکن‌های خورشیدی چندان مورد توجه نباشد این است که پرداخت این هزینه حتی برای افرادی که ساختمان‌سازی می‌کنند هم مبلغ قابل توجهی است. اگر ساکنان ساختمان خودشان تصمیم بگیرند چنین سیستمی را برای تامین آب گرم مصرفی نصب و راه‌اندازی کنند در یک بازه زمانی چند ساله متوجه خواهند شد که استفاده از آبگرمکن‌های خورشیدی نقش مهمی در کاهش هزینه‌های گاز مصرفی داشته است. در استان یزد در شهر طبس، بالای همه ساختمان‌ها می‌توانید آبگرمکن‌های خورشیدی را ببینید. مقامات شهرداری این شهر با توجه به این‌که در گذشته در زمینه تامین سوخت مصرفی ساکنان این شهر با محدودیت‌های و مشکلاتی مواجه شده بودند قانونی را تصویب کردند که به موجب این قانون اگر ساختمانی از آبگرمکن خورشیدی استفاده نکند به آن ساختمان پایان کار داده نمی‌شود و تصویب این قانون موجب شد همه ساختمان‌های این شهر به آبگرمکن خورشیدی مجهز شود. به این ترتیب می‌توانیم بگوییم ما می‌توانیم در کشورمان استفاده از آبگرمکن‌های خورشیدی را توسعه دهیم به شرط این‌که یک عزم و اراده ملی شکل بگیرد و مردم هم همکاری داشته باشند. به جای این‌که مردم را از طریق افزایش قیمت‌ها و هزینه تامین برق یا گاز به نصب سیستم‌های مبتنی بر استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مجاب کنیم می‌توانیم از طریق فرهنگ‌سازی و قانون‌نویسی وارد عمل شویم. با توجه به شرایط موجود که البته روندی جهانی است، پیش‌بینی می‌شود بزودی در شرایطی قرار بگیریم که در دسترسی به منابع نفت و گاز هم با محدودیت‌هایی مواجه شده و نتوانیم نیاز جمعیت را تامین کنیم. بدون تردید در چنین شرایطی استفاده از انرژی خورشیدی بیش از پیش مورد توجه قرار می‌گیرد.

فرانک فراهانی‌جم‌ / گروه دانش