رسانه های جهان، روز گذشته خبر دادند كه چین ظرفیت تولید انرژی خورشیدی در این كشور را طی سال 2014 حدود 60 درصد افزایش داده و به 28 گیگاوات رسانده است.
بدین ترتیب، چینی ها در یك سال، بیش از 10 گیگاوات به ظرفیت شبكه انرژی خورشیدی كشور خود افزوده اند و این در حالی است كه دولت پكن قصد دارد در سال 2015 نیز 15 گیگاوات دیگر به توان تولید انرژی خورشیدی در چین اضافه كند.
دی ماه امسال نیز هند طرح پیشین خود برای 19 میلیارد دلار سرمایه گذاری و افزایش ظرفیت تولید انرژی خورشیدی به 20 گیگاوات تا سال 2020 را اصلاح كرد تا در طرح جدید، 100 میلیارد دلار سرمایه گذاری برای دستیابی به ظرفیت تولید 100 گیگاوات برق تا سال 2022 پیش بینی شود.
اما رقابت برای توسعه انرژی خورشیدی در آسیا، تنها به هند و چین محدود نمی شود. دولت ژاپن نیز برنامه ای 700 میلیارد دلاری در دست دارد و امیدوار است تا سال 2035 میلادی، تا 35 درصد از كل منابع انرژی این كشور از خورشید تامین شود.
اما انرژی خورشیدی، اصولا چیست و چگونه می توان نور خورشید را به برق تبدیل كرد؟ چرا كشورهای قدرتمند جهان، می كوشند زیرساخت های انرژی خورشیدی را در كشورهایشان توسعه دهند؟ و بالاخره، ظرفیت های ایران برای گسترش این انرژی در كشور تا چه حد است؟ اینها پرسش هایی كه است در مقاله حاضر بدان پاسخ داده خواهد شد.
** انرژی خورشیدی چیست؟
دانشمندان به طور سنتی، سه روش را برای بهره گیری از انرژی خورشیدی به كار برده اند:
الف – 'روش بشقاب های تخت' كه در آن، سطح شفاف بشقاب ها، نور را به فلزی 'سیاه رنگ' منتقل می كند و نور خورشید این فلز را تا 80 درجه داغ می كند و از این گرما برای سامانه گرمایش آب یا گرمایش خانه استفاده می شود.
ب – 'روش گیرنده های كانونی' كه در آن، شمار زیادی آینه، نور خورشید را روی یك نقطه در كانون، متمركز می كند و حرارتی بین چندصد تا چند هزار درجه سانتیگراد به وجود می آورد. از این گرمای زیاد برای تولید برق استفاده می شود. روش گیرنده های كانونی به ویژه برای مناطق بیابانی و دارای فضای زیاد، مناسب است. تصویری از یك نیروگاه برق كه به همین روش كار می كند را می توانید در گالری تصاویر ( بالا ی گزارش سمت چپ ) مشاهده كنید.
پ – 'روش سلول های خورشیدی' كه در آن، مواد نیمه رسانا در معرض تابش فوتون های خورشیدی، برق تولید می كنند.
روش سلول های خورشیدی، در آغاز بسیار پرهزینه بود و از آن تنها در موارد ضروری، مانند تامین برق ماهواره ها استفاده می شد. اما با گسترش فناوری و استفاده از نیمه رساناهای مختلف، اكنون تولید برق به این روش هم مقرون به صرفه است و هم بازده سلول های خورشیدی به طرز چشمگیری افزایش یافته است.
سلول هایی كه با 'آرسنید گالیوم' ساخته می شوند بین 26 تا 30 درصد بازدهی دارند. بازدهی سلول های ساخته شده از 'مونو كریستالین سیلیكون' هم 25 درصد است. هرچند انواع دیگری از نیمه رساناها با بازدهی حدود 20 درصد یا كمتر نیز برای ساخت سلول های خورشیدی به كار می رود.
روش سلول های خورشیدی، امروز محبوب ترین شیوه برای تولید برق خورشیدی است و كشورها بیشترین سرمایه را برای توسعه آن، اختصاص می دهند.
** اهمیت انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی از دو نظر مورد توجه كشورها قرار گرفته است. نخست آنكه خورشید، منبع رایگان انرژی است و اگر زیرساخت های این فناوری فراهم باشد، استفاده از برق خورشیدی بسیار بصرفه خواهد بود و نوسان بازار یا عوامل سیاسی و بین المللی در تامین آن دخالتی نخواهد داشت. دوم آنكه برق تولید شده از نور خورشید، یكی از پاكترین انواع انرژی ها شمرده می شود و برق نیروگاه های گازی از این نظر، به هیچ وجه، قابل مقایسه با نیروگاه های خورشیدی نیست.
هند با سه هدف 'روشنایی خانگی'، 'مصرف روستایی' و 'كاربرد كشاورزی' انرژی خورشیدی را گسترش می دهد. بر اساس طرح دهلی نو، تا سال 2022، باید 20 میلیون لامپ در این كشور با انرژی خورشیدی روشن شود. وزارت انرژی های نو و تجدیدپذیر نیز برای نصب صفحه های خورشیدی با كاربری خانگی، بین 30 تا 40 درصد یارانه می پردازد. از سوی دیگر، بسیاری از روستاهای هند هنوز برق كشی نشده اند و با زیرساخت های كنونی در شبكه برق هند، اصولا امكان برق كشی به 18 هزار روستا وجود ندارد. دولت به ویژه علاقمند است كه این روستاها را به انرژی خورشیدی مجهز كند. در بخش كشاورزی هم دولت كاربرد سلول های خورشیدی برای برق رسانی به پمپ های آب را تشویق می كند. همین امروز، هزاران پمپ آب در صنایع كشاورزی هند با انرژی خورشیدی كار می كنند.
افزون بر این، استفاده از 'روش بشقاب های تخت' در ایالت بنگلور بسیار محبوب است و گرمایشی كه از راه بشقاب های سقف خانه ها در این ایالت ایجاد می شود، با مصرف 200 مگاوات برق برابری می كند.
دولت ژاپن نیز با دو هدف 'كاربرد كشاورزی' و 'مصرف خانگی' انرژی خورشیدی را تشویق می كند. شهرك هوشمندی كه با مدیریت شركت پاناسونیك ساخته شده و به نام 'شهر هوشمند فوجیساوا' مشهور است، نمونه ای آرمانی از شهری است كه در آن، نه تنها خانه ها برق خود را از انرژی خورشیدی به دست می آورند، بلكه خودروها و موتور سیكلت های برقی نیز به شهروندان كرایه داده می شود.
انرژی خورشیدی تقریبا 90 درصد از كل منابع انرژی های نو در ژاپن را تشكیل می دهد و از این نظر، ژاپنی ها در میان كشورهای صنعتی جایگاهی ویژه دارند. 'هوكایدو' كه در نقشه ژاپن، همان سرِ اسبِ دریایی است، به دلیل جمعیت كم و فضای مناسب طبیعی، یكی از كانون های تاسیس نیروگاه های خورشیدی در ژاپن است. جالب اینجاست كه هوكایدو، خود حدود 3 درصد از كل برق ژاپن را مصرف می كند؛ بنابراین برق تولید شده در این منطقه را باید به مناطق دیگر ژاپن منتقل كرد. قرار است تا اسفندماه امسال، یك باتری 60 مگاواتی در هوكایدو ساخته شود كه بزرگترین باتری جهان خواهد بود. كار این باتری، ایجاد توازن در انتقال برق از هوكایدو به شبكه سراسری برق است.
ژاپن یكی از كشورهای پیشرو در صنعت ساخت سلول های خورشیدی به حساب می آید و اصولا نخستین صفحه های برق خورشیدی را نیز شركت ژاپنیِ شارپ در سال 1963 به بازار عرضه كرد. ژاپنی ها تا پایان سال 2007 بزرگترین تولیدكننده صفحه های خورشیدی در جهان بودند. پس از آن، چین این عنوان را از آنِ خود كرد. اما شاید به زودی و با اجرای طرح های بلندپروازانه، بار دیگر ژاپن عنوان گذشته اش را به دست آورند.
ابعاد برنامه توكیو برای اختصاص 35 درصد از انرژی كشور به منابع خورشیدی، زمانی روشن می شود كه بدانیم حدود 50 رآكتور اتمی ژاپن، اگر همزمان كار كنند، 30 درصد از برق این كشور را می توانند تامین كنند.
اما چینی ها علاوه بر دلایلی كه در مورد هند و ژاپن صدق می كند، به یك دلیل دیگر نیز توسعه انرژی خورشیدی را دنبال می كنند و آن، تلاش برای مبارزه با مشكل آلودگی هوا در كلانشهرهای چین است.
** ظرفیت های ایران
درباره ظرفیت های ایران در توسعه انرژی خورشیدی، باید به دو نكته توجه كرد:
1 – نخست اینكه اگر ژاپن، چین و آلمان می توانند روی انرژی خورشیدی حساب كنند، ایران شایسته است حتی بیش از این كشورها به صنعت برق خورشیدی بپردازد. ساده ترین دلیل را می توانید در دو نقشه 'تابش جهانی سالانه' و 'تابش مستقیم سالانه' كه در گالری تصاویر (بالای گزارش، دست چپ) موجود است، ببینید. در این دو نقشه، رنگ بنفش و سپس سرخ، نشانه كمترین تابش و رنگ زرد، نشانه بیشترین تابشِ خورشیدی است. همچنین نقشه ها نشان می دهند كه در ایران، حدود 2 هزار كیلووات بر مترمربع تابش سالانه داریم كه از میانگین جهانی بالاتر است.
بر اساس برآورد سازمان انرژی های نوی ایران، وابسته به وزارت نیرو، اگر صفحه های خورشیدی را در زمینی به مساحت 100 كیلومتر در 100 كیلومتر بچینیم، برق حاصل از آن، با كل برق مصرفی ایران در سال 1389 برابر خواهد بود. البته كه تاسیس نیروگاهی به مساحت صد كیلومتر در صدكیلومتر بسیار رویایی است، اما تاسیس یكصد نیروگاهِ یك كیلومتری چندان دور از ذهن نیست!
با توجه به ظرفیت های كویری ایران، برخی كارشناسان حتی از توان كشور برای صادرات برق به منطقه سخن گفته اند.
2- ایران برای تولید برق خورشیدی، برخلاف كشورهای بزرگ آسیایی، نیازی به هزینه های نجومی ندارد. اگر ژاپن برای توسعه زیرساخت های خورشیدی اش 700 میلیارد دلار هزینه می كند، دلیلش این است كه این كشور، حدود 850 میلیارد كیلووات ساعت مصرف برق دارد. مصرف برق در ایران، حدود 200 میلیارد كیلووات ساعت است. افزون بر این، تعداد روزهای آفتابی در ایران، بسیار بیشتر از ژاپن است. در بیشتر مناطق ایران، سالانه حدود 300 روز آفتابی داریم كه این، نیاز به گسترش كمّی نیروگاه های خورشیدی را كمتر می كند.
خبرگزاری آسوشیتدپرس در تیرماه 1393، از بودجه 60 میلیون دلاری دولت برای توسعه انرژی خورشیدی در ایران طی سال جاری خبر داد.
با این حال، به نظر می رسد فعلا برنامه انرژی خورشیدی روی توسعه در روستاهای دورافتاده ای متمركز است كه امكان گسترش شبكه برق را ندارند. طرح هایی مانند دعوت شهروندان در كلانشهرها برای خرید اقساطی تجهیزات خورشیدی نیز بیش از آنكه یك طرح اجرایی و قابل برنامه ریزی باشد، برنامه ای است كه سرنوشت آن به تصمیم انفرادی شهروندان گره خورده است.
آنچنان كه آمار وزارت نیرو نشان می دهد، فعلا بزرگترین نیروگاه خورشیدی ایران با ظرفیت 97 كیلووات در منطقه 'سركویر سمنان' و دومین نیروگاه بزرگ خورشیدی با 30 كیلووات ظرفیت در شهرستان طالقان نصب شده است. با نگاهی به آمار كشورهای ژاپن، چین و هند، در می یابیم كه این كشورها سالهاست كه تعریفشان از نیروگاه خورشیدی، مجموعه ای است كه دستكم ده ها مگاوات برق تولید كند و نیروگاه های چند كیلوواتی در این كشورها، تنها در مراكز تولید خصوصیِ برق یا در پارك های فناوری دیده می شوند.
سرمایه گذاری در صنعت برقِ خورشیدی، سرمایه گذاری برای استقلالِ انرژی است و كشورهایی كه بتوانند زیرساخت های انرژی خورشیدی و شبكه برق خود را سریع تر گسترش دهند، در رقابت برای تولید برق و توسعه اقتصادی، یك گام جلوتر از رقیبانشان خواهند بود.
آساق1*9163 **1446
زمان رضاخانی
تهران – ایرنا – چین، ژاپن و هند برای 'روشنایی خانگی'، 'مصرف روستایی' و 'كاربرد كشاورزی' با انرژی خورشیدی، طرح هایی به ارزش میلیاردها دلار در دست اجرا دارند و این در حالی است كه ظرفیت تابش خورشید در ایران، از اكثر كشورهای آسیایی بیشتر است.