انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی

ستاره خورشید یکی از هزاران ستاره کهکشان راه شیری می باشد و تنها ستاره منظومه شمسی است که تمام انرژی 8 سیاره منظومه شمسی را تامین میکند. در ادبیات کهن خورشید را به نامهای چون مهر، روز، خور، هور و… هم شناخته می شود.


سیاره خورشید در مرکز منظومه خورشیدی قرار دارد و سه چهارم ماده تشکیل دهنده این سیاره هیدروژن است. سایر مواد تشکیل دهنده خورشید، گاز هلیم می باشد که بصورت پلاسمای داغ حول یک میدان مغناطیسی بزرگ قرار دارند. قطر خورشید بیش از 1.3 میلیون کیلومتر و جرم آن بیش از 300 هزار برابر جرم کره زمین است.
خورشید به عنوان یک منبع انرژی نامتناهی است و ارزان ترین منبع انرژی شناخته شده هم محسوب می شود. این دو ویژگی باعث شده است که دانشمندان در تلاش باشند تا بتوان بهره حداکثری از این منبع نصیب مردم جهان شود.

با توجه به معضل آلودگی های محیط زیست و مشکلاتی که برای لایه اوزن پیش آمده است استفاده از انرژی های سبز اولویت تمام جوامع بشری است که یکی از مهمترین منابع انرژی سبز انرژی خورشید می باشد. در واقع میتوان گفت خورشید یک راکتور هسته ای عظیم طبیعی است و هر لحظه انرژی بینهایتی در قالب فوتون آزاد می کند. این فوتون ها با سرعتی زیاد در سطح هستی پخش می شوند، به طوریکه فاصله بیش از 150 میلیون کیلومتری زمین تا خورشید در حدود 500 ثانیه طی می شود. باید توجه داشته باشید انرژی که خورشید به زمین می دهد به تنهایی، برای انرژی مصرفی ساکنان زمین کافی می باشد. البته میزان استفاده از این انرژی در حال حاضر خیلی کمتر از ظرفیت این انرژی است.

در حقیقت سرعت رشد استفاده از این انرژی در دو دهه گذشته بسیار بالا بوده. رند رشد استفاده از انرژی خورشیدی این نوید را می دهد که بتوانیم در آینده به حد قابل قبولی از بهره وری برسیم. یکی از دلایل اصلی مقدار کم استفاده از این انرژی هزینه های اولیه می باشد. خوشبختانه در سالیان اخیر با پیشرفت تکنولوژی و بالا رفتن توان فنی هزینه های اولیه به شدت رو به کاهش می باشد.

از انرژی خورشیدی میتوان استفاده های متفاوتی داشت ولی رایجترین استفاده برای گرمایش و سرمایش محیط و تولید برق می باشد.

در سیستم های تولید برق از انرژی خورشیدی که به سیستمهای فتوولتائیک مشهور هستند، پنل های خورشیدی که قبلا در مقالات گذشته به طور کامل معرفی شدند، انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. البته باید توجه داشت، انرژی الکتریکی تولیدی به صورت DC یا جریان مستقیم می باشد. اگر مصارف DC داشته باشیم میتوانیم از آن مستقیما استفاده کنیم و اگر مصرف کننده AC داشته باشیم و یا اگر بخواهیم انرژی تولیدی را به مکان دیگری انتقال بدهیم حتما باید جریان DC به جریان AC تبدیل گردد.
گستردگی سیستمهای فتوولتائیک به اندازه ای شده است که 40% انرژی آمریکا از سیستمهای فتوولتائیک تامین می شود. البته در حال حاضر دو کشور چین و هند به عنوان پیشتازان احداث نیروگاههای فتوولتائیک شناخته می شوند که در ادامه چند نیروگاه فتوولتائیک معرفی می گردد:

 

 

1- نیروگاه تنگر:

Tengger Desert Solar Park

 

بزرگترین نیروگاه فتوولتائیک جهان نیروگاه تنگر چین می باشد. این نیروگاه با ظرفیت 1547 مگاوات در استان ژونگی واقع است به دلیل ظرفیت و وسعت بالای این نیروگاه به آن دیوار خورشیدی چین می گویند. نیروگاه فتوولتائیک حدودا 1200 کیلومتر مربع از بیابان تنگر که منطقه بی آب و علف می باشد پوشانده است.

 

 

 

2- نیروگاه داتونگ:

Datong Solar Power Top Runner Base

دومین ابر نیروگاه فتوولتائیک جهان نیروگاه داتونگ چین با ظرفیت 1000 مگاوات می باشد. در سال 2018 این نیروگاه ماهانه بیش از 130 گیگاوات ساعت انرژی تولید و به شبکه سراسری چین تزریق نموده است.

 

 

 

3- نیروگاه کورنول اولترا مگا:

Kurnool Ultra Mega Solar Park

عظیم ترین نیروگاه فتوولتائیک در هندوستان نیروگاه کورنول اولترا مگا با ظرفیت 900 مگاوات می باشد. البته در طرح توسعه قرار است ظرفیت این ابر نیروگاه بیش 1000 مگاوات برسد.

 

 

 

4- نیروگاه لونجیا واکسیا دام:

Longyangxia Dam Solar Park

 

یکی از جدیدترین نیروگاه های فتوولتائیک در مقیاس چند صد مگاواتی نیرو گاه لونجیا واکسیا دام چین با ظرفیت 850 مگاوات می باشد. این نیروگاه در استان ژیجانگ و شهر شیکسی احداث شده است. و مساحتی حدود 300 هکتار دارد. انتظار می رود این نیروگاه انرژی 100 هزار خانوار را تامین نماید.

 

 

 

5- نیروگاه کاموتی:

Kamuthi Solar Power Project

 

دومین نیروگاه فتوولتائیک هندوستان از نظر ظرفیت نیروگاه کاموتی است که ظرفیت این نیروگاه 648 مگا وات می باشد. مساحت این نیروگاه بیش از 500 کیلومتر مربع می باشد.

البته نیروگاه های بزرگ دیگری در حد چند صد مگاواتی در نقاط دیگر دنیا مثل آمریکا و اروپا هستند که شرح و معرفی آنها در مجال این مقاله نمی گنجد.

 

 

تا اینجا سعی شد انرژی خورشیدی معرفی شود و البته لزوم استفاده آن شرح داده شود. حال به بررسی مزایا و معایب این انرژی می پردازیم. یکی از بزرگترین چالش پیش روی جوامع بشری مبحث حفظ محیط زیست می باشد که سالیان سال مردم عادی و سیاستمداران ملل مختلف را درگیر خود کرده است. این مسئله حتی باعث یک توافق و معاهده بین المللی، مشهور به معاهده پاریس شده است. این معاهده کشورها را ملزم به کاهش مصرف سوخت های فسیلی و افزایش استفاده از انرژی های سبز کرده است و انرژی خورشیدی جزء انرژی های جایگزین اعلام شده است.

 

البته در این فهرست انرژی خورشیدی بالاترین هزینه اولیه راه اندازی را دارد که این مشکل هم با توجه به کاهش بیش از 75% هزینه ها در سال های اخیر برای انرژی خورشیدی چشم انداز درخشانی در جایگزینی با سوخت های فسیلی دارد.

 

از مزایای این انرژی میتوان به دلایل ذیل اشاره کرد:

  • پایداری
  • سازگاری
  • استقلال

 


 

پایداری
دسترسی به انرژی خورشیدی تاریخ انقضا ندارد و همیشه در دسترس است. نکته مهم آن نامحدود بودن آن است. چون هر روز هزاران هزار مگاوات انرژی از خورشید به زمین می رسد که این هزاران بار بیشتر از انرژی مورد نیاز جوامع بشیری می باشد. این دو پارامتر باعث پایداری این انرژی شده است.


 

سازگاری
خورشید علاوه بر اینکه هیچ تاثیر منفی بر محیط زیست ندارد، بلکه وجود آن دلیل حیات محیط زیست می باشد. انرژی خورشیدی نیز هیچگونه تولید گازهای گلخانه ای ندارد، چون در فرآیند فتوولتائیک احتراق نداریم و اتفاق بسیار مهم تولید برق از انرژی خورشیدی نیازی به آب در سیکل تولیدی ندارد.  این شرایط باعث می شود که سازگاری بسیار بالایی با محیط داشته باشد.

 

 

 

 

 

استقلال
غالبا انرژی خورشید در سراسر کره زمین در دسترس می باشد، بنابر این هر جامعه ای می تواند کاملا مستقل و بدون وابستگی به جامعه دیگر این انرژی بالقوه را به انرژی بالفعل تبدیل نماید. این مسئله باعث میشود وابستگی جوامع به دیگران از بین برود که به طور مستقیم باعث بالا رفتن امنیت و استقلال جوامع می شود. این استقلال فقط در سطح کلان نمی باشد و حتی میتواند باعث استقلال مجموعه های کوچک در بحث تامین انرژی گردد.

 

 

اگر بخواهیم مشکلات استفاده از انرژی خورشیدی را بررسی کنیم میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • روز و شب
  • فرسایش خاک
  • مصالح مصرفی

روز و شب:

یکی از بزرگترین محدودیت های انرژی خورشیدی محدود بودن ساعات تابش است. چون همانطور که مشخص است سیستمهای خورشیدی نه تنها در طول شب تولید انرژی ندارند در ساعات اولیه و انتهایی روز هم یا تولید ندارند و یا به اندازه ای این توان کم است که میتوان از آنها صرفنظر کرد.
البته راهکار برطرف کردن این عیب ذخیره سازی انرژی در ساعات تابش برای زمان های دیگر است که خود این مسئله باعث افزایش هزینه می شود.

فرسایش خاک:

یکی از عواملی که باعث نگرانی کارشناسان شده است، بحث فرسایش خاک در محل احداث نیروگاههای فتوولتائیک است. چون برای حداکثر استفاده از تابش خورشید هیچگونه پوشش گیاهی در نیروگاه های خورشیدی وجود ندارد. این امر در مرور زمان باعث فرسایش خاک و حتی باعث نابود شدن حیات وحش بومی محل می شود.

راهکاری که برای این مشکل پیشنهاد می شود این است که در محیطی نیروگاه ها احداث شوند که درجه اهمیت کمتری در بحث  حیات وحش داشته باشد. مانند بیابان ها، در حاشیه جاده های بین شهری، پشت بام ساختمان ها و سازه ها.

 

مصالح مصرفی:

در ساخت سیستمهای خورشیدی به خصوص در برخی از تکنولوژی ها موادی استفاده می شود که بسیار کمیاب و نادر می باشد. البته این معضل تکنولوژی انرژی خورشیدی است و نه خود انرژی خورشیدی.
راهکار این معضل تغییر تکنولوژی و استفاده از مواد اولیه در دسترس تر و همینطور بازیافت مواد استفاده شده در فرآیند ساخت می باشد.

 

اما در پایان این مقاله باید اشاره شود که باتوجه به معایب و مشکلاتی که اشاره شد، باز هم انرژی خورشیدی بهترین و مناسبترین جایگزین انرژی های فسیلی می باشد.

+ عضویت در خبرنامه

عضویت در خبرنامه