افتتاح بزرگترین نیروگاه خورشیدی ایران و چالش‌های پیش‌رو
۱۶ بهمن ۹۵ بزرگترین نیروگاه خورشیدی ایران در همدان افتتاح شد. آن‌طور که در خبرها آمده، این نیروگاه خورشیدی ۷ مگاواتی در زمینی به وسعت ۱۰ هکتار و با هزینه‌ای حدود ۴۵ میلیارد ریال به ازای هر مگاوات به مرحله بهره‌برداری رسیده است. در حالی که اعلام شده تجهیز هر مگاوات نیروگاه خورشیدی پیش از برجام تقریباً ۱۰۰ میلیارد ریال هزینه در برداشته است. امروزه بسیاری از کارشناسان محیط‌زیست معتقدند زمان آن فرا رسیده که هرچه بیشتر بر ساخت نیروگاه‌های خورشیدی تاکید شود اما سوال اینجاست که انجام این‌کار تا چه اندازه عملی است؟ برای پاسخگویی به این سوال بهتر است که نخست نیم‌نگاهی به هزینه‌ها داشته باشیم.
درخشش نور به هزینه انرژی خورشیدی
با وجود اینکه اغلب دانشمندان معتقدند انرژی خورشیدی بخش مهمی از انرژی سال‌های آتی را تامین خواهد کرد اما هنوز مشخص نیست که در چه زمانی این انرژی قادر خواهد بود در مقیاسی وسیع به رقابت با سایر انرژی‌ها بپردازد. دانشمندان میگویند آن مقدار انرژی خورشید که ظرف یک ساعت در فضا به هدر می‌رود، میتواند تمام انرژی لازم برای یک سال زمین را تامین کند. پس چرا بشر این انرژی را مهار نمی‌کند؟
حقیقت ماجرا این است که ذخیره کردن این انرژی و استفاده از آن به صورت انرژی الکتریکی گران تمام می‌شود. درست است که هزینه تولید برق توسط انرژی خورشیدی ظرف ۱۰ سال اخیر کاهش پیدا کرده، اما هزینه‌ها هنوز هم در نوع خود قابل‌توجه است. یک دهه پیش، سالیانه کمتر از ۲۵ هزار فوتوسل و ماژول خورشیدی به ایالات متحده آمریکا وارد میشد در حالی که این رقم در سال ۲۰۰۸ میلادی جهش چشمگیری داشت و به بیشتر از ۵۰۰ هزار فتوسل رسید. با این وجود آمارها نشان می‌دهد که در سال ۲۰۰۸ تنها یک‌دهم انرژی مصرفی در آمریکا از خورشید تامین شده است.
آلمان نیز کشوری با یک دولت مصمم در انجام طرح‌های تشویقی است. سهم انرژی خورشیدی در سرانه این کشور خیلی بیشتر از سایر کشورهاست. اما در آلمان نیز هنوز کاربرد این نوع انرژی به حداکثر توان خود نرسیده است. آمارها حاکی از آن است که در آلمان تنها ۱.۱ درصد از برق کل کشور توسط انرژی خورشیدی تامین می‌شود.
در مجموع هزینه پرداختی بابت کاربرد انرژی خورشیدی بر اساس تکنولوژی بکار رفته و جایی که نصب می‌شود، متغیر است. به عنوان مثال موقعیت در آریزونا با نیویورک خیلی فرق دارد و این اختلاف در کشورهای مختلف نظیر اسپانیا با آلمان حتی مشهودتر هم هست. ست دارلینگ (Seth Darling) دانشمندی که در دپارتمان انرژی آمریکا واقع در الینویز کار میکند، میگوید: «درک اختلافاتی از این دست راحت است اما اختلافات جغرافیایی تنها شروع مساله است. آنچه که تعجب برانگیز است این مساله است که هنوز هیچ روش قابل‌قبولی برای تعیین هزینه کلی سیستم وجود ندارد. مشخص نبودن قیمت یک مشکل عمده است و در واقع دلیل اصلی سردرگمی مصرف‌کنندگان سلولهای خورشیدی نیز همین است. تعیین هزینه کماکان مستلزم حدس‌های متعددی است: نخست اینکه سیستم انرژی خورشیدی چقدر خوب کار میکند، دوم اینکه تا چه مدت زمانی این سیستم کار خواهد کرد و در آخر اینکه ظرف ۳۰ سال آینده، چه میزان انرژی خورشیدی توسط این سیستم به بهره‌برداری خواهد رسید. این امکان وجود دارد که حدس‌های خوبی زده شود اما در حال حاضر هر کسی یک حدس میزند و سخت است که بتوان گفت در این میان چه کسی راست میگوید. در واقع همه دست‌اندرکاران بر این قول اتفاق‌نظر دارند که انرژی خورشیدی گران‌قیمت است اما اینکه این قیمت دقیقاً چقدر است، هنوز کسی به درستی نمی‌داند.»
یک روش استاندارد تامین هزینه
یک روش استاندارد جهت تخمین هزینه برق حاصل از انرژی خورشیدی، استفاده از روش «تعیین هزینه کل سیستم» است. اساس این روش بر این مبناست که یک تولیدکننده برای تولید برق حاضر است چقدر مطالبه نماید تا پولی را که برای ساخت یک ژنراتور صرف کرده، دوباره به وی بازگردد. موسسه اطلاعات انرژی آمریکا در آخرین بیانیه خود اعلام کرده که برقی که به کمک انرژی خورشیدی تامین می‌شود، در مقایسه با سایر تکنولوژی‌ها از جمله هزینه‌برترین اشکال تولید برق است. تولید اختلاف پتانسیل الکتریکی بر اثر تابش نور در حدود ۳۹۶ دلار به ازای هر مگاوات ساعت هزینه دارد و این رقم بیش از ۲ برابر هزینه استحصال آن از انرژی بادی و تقریباً ۴ برابر هزینه استحصال آن از سوخت‌های فسیلی است. برآورد اخیر تنها آنالیزی است که برای شرکت‌های خدماتی و در مقیاس وسیع انجام شده است. اما مساله اینجاست که نصب سیستم‌های خورشیدی در مقیاس‌های کوچک‌تر به عنوان مثال در سقف خانه‌ها حتی گران‌تر هم هست، چرا که خانه‌ها از مزایای خرید عمده برخوردار نیستند.
بنابراین اگر بخواهیم عادلانه قضاوت کنیم، صاحب یک خانه میتواند ۷۶ الی ۱۰۰ درصد هزینه سیستم را ظرف ۲۰ سال در قبض‌های ماهیانه برق خود مجدداً دریافت کند چرا که سوخت انرژی خورشیدی مجانی است. این برآورد بر مبنای گزارشی است که در سال ۲۰۰۹، لابراتوار انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا در زمینه خانه‌های مسکونی ارائه داده است. در مجموع از آنجا که هزینه نصب اولیه پنل‌های خورشیدی خیلی بالا است، معمولاً مردم عادی تمایل چندانی به استفاده از آن نشان نمی‌دهند. در اکثر موارد یا باید بانکی باشد که برای نصب پنل‌ها وام بدهد یا اینکه یک شرکت خاص باشد که بخواهد در این زمینه سرمایه‌گذاری نماید اما مساله اینجاست که این گزینه‌ها در همه‌جا امکانپذیر نیست.
اما چرا انرژی خورشیدی تا این حد گران است؟
پاسخ این است که در سیستم‌های خورشیدی تبدیل نور به برق بدون هیچ عنصر متحرکی انجام می‌شود و این با آنچه که در سیستم‌های معمول نظیر چرخش یک توربین انجام می‌شود، کاملاً متفاوت است. تکنولوژی معمول که در سیستم‌های سوخت‌های فسیلی، گاز طبیعی، هسته‌ای، هیدرولیکی و بادی انجام می‌شود؛ عملاً با تکنولوژی انرژی خورشیدی تفاوت بسیار دارد.
تام میر (Tom Meyer)، پروفسور شیمی دانشگاه نورث کارولینا میگوید که تکنولوژی انرژی بادی همان است که ظرف هزاران سال بوده است. چیزی برای اختراع کردن وجود ندارد و تنها کاری که بایستی انجام شود، همانا پیشرفت است. در دهه‌های اخیر سازندگان توربین‌های بادی سعی بر آن داشته‌اند که با ساخت سیستم‌های متعارف‌تر بیش از پیش هزینه‌ها را کاهش دهند. اما متخصصین میگویند که این مساله هنوز برای انرژی خورشیدی محقق نشده است. اکثر سلولهای خورشیدی از سیلیکون ساخته می‌شوند. سیلیکون همان نیمه‌رسانایی است که در قلب کامپیوترها کاربرد دارد.
تولید این سلول‌ها هزینه‌بر و گران است، چرا که برای تخلیص سیلیکون بایستی انرژی زیادی مصرف شود و با وجود آن‌که صنعت کامپیوتر در ساخت سیلیکون‌های ارزانتر گام‌های مثبتی برداشته اما این پیشرفت‌ها هنوز با صنعت انرژی خورشیدی تطابق ندارند. هاگ هیل هاوس (Hugh Hillhouse) پروفسور و مهندس شیمی از دانشگاه واشنگتن میگوید: «در مورد انرژی خورشیدی درست مثل این است که بخواهیم سیب را با پرتقال مقایسه کنیم. صنعت نیمه‌رساناها لحظه به لحظه طرح‌های جدیدی از سیلیکون‌ها را وارد بازار میکند. گاهی لازم است که شما آن‌ها را در زیر میکروسکوپ‌های الکترونی مشاهده کنید تا درک کنید که تا چه حد ظریف هستند. پیشرفت‌هایی که در این زمینه انجام شده برمی‌گردد به این که چگونه میتوان آن‌ها را ارزانتر طراحی کرد و ساخت. اما سلولهای خورشیدی کاملاً از این امر مستثنی هستند، چرا که ظرافتی در آن‌ها مشاهده نمی‌شود. به سادگی میتوان گفت که آن‌ها تنها چندین لایه از نیمه‌رساناها هستند. از آنجا که هزینه ساخت رابطه مستقیم دارد با هزینه تهیه ماده اولیه و نه الگو، پس به همین سادگی مشخص می‌شود که چرا سلولهای خورشیدی بسیار گران هستند.»
اما مزایایی هم وجود دارد…
با وجود اینکه این انرژی گران است اما در یکسری موارد معدود میتواند به رقابت با سایر انرژی‌ها بپردازد. بعنوان مثال در هاوایی و برخی از بخش‌های جنوب‌غربی قاره آمریکا، انرژی خورشیدی به کار رفته و استفاده از آن موفقیت‌آمیز هم بوده. در مناطق فوق‌الذکر از انرژی خورشیدی برق تولید شده و حتی به قیمتی کمتر نیز مصرف شده است. علت جوابگو بودن انرژی خورشیدی در این مناطق برمی‌گردد به اینکه در این نواحی سابق بر این هم برق گران بوده و مهم‌تر اینکه این مناطق جهت تولید برق از انرژی خورشیدی بسیار ایده‌آل بوده‌اند. روزهای آفتابی و بدون غبار این مناطق توانسته این بخش‌ها را در استفاده از انرژی خورشیدی یاری رساند. درست به همین دلیل است که کارشناسان کاربرد این نوع انرژی برای کشورهایی نظیر ایران را نیز مثبت ارزیابی می‌کنند.
پاول فری لی(Paul Friley) ، یک اقتصاددان در عرصه انرژی از موسسه اطلاعات انرژی آمریکا یک گزینه دیگر پیشنهاد می‌دهد که در نوع خود جالب است. وی میگوید در مکان‌هایی که هزینه متوسط برق پایین است، باز هم هزینه تابع موارد مختلفی چون فصل‌ها و زمان‌های مختلف روز است. بنابراین با توجه به اینکه در زمان اوج مصرف برق مثلاً در بعد از ظهر یک روز گرم تابستان هزینه‌ها به صورت صعودی افزایش می‌یابد، یک نکته جالب پدید می‌آید و آن اینکه زمان‌های اوج مصرف همزمان می‌شود با ساعت‌هایی که درجهحرارت هوا به علت تابش خورشید به اوج خود رسیده است. اگر سیستمی طراحی شود که استفاده از انرژی خورشیدی را در زمان‌های اوج مصرف تشویق کند، آن‌گاه هزینه صرفه‌جویی‌ها قطعاً قانع‌کننده خواهد بود.
سوالات بی‌جواب و چالش‌ها
اما سوالی که اکثر مصرف‌کنندگان دارند، این است که چه زمانی می‌توانند از یک پنل خورشیدی بدون صرف هزینه نامتعارف استفاده کنند؟ در حال حاضر پاسخ روشنی به این سوال داده نمی‌شود، چرا که زمان میتواند بر پاسخ صحیح این سوال تاثیر داشته باشد. البته باید به این نکته هم توجه کرد که میانگین عمر سلولهای خورشیدی ۲۰ الی ۳۰ سال است.
موضوعی دیگری که هم‌اکنون توجه دانشمندان را به خود اختصاص داده است، نحوه بازیافت این سلول‌ها است که از نظر رده‌بندی جزء زباله‌های الکتریکی خطرناک و سمی هستند. استفاده از تلورید کادمیوم در ساخت پنل‌های ظریف خورشیدی موثرتر است تا سیلیکون و حتی باعث جذب سریعتر انرژی هم می‌شود. اما نکته اینجاست که تلورید یعنی جزء کلیدی این ترکیب، ماده‌ای کمیاب است. اگر تولید پنل‌های خورشیدی از جنس تلورید کادمیوم افزایش پیدا کند، آن‌گاه تلورید بیش از پیش کمیاب خواهد شد و این موضوع قطعاً بر افزایش قیمت پنل‌ها نیز تاثیر خواهد داشت. لذا بدیهی است که اگر صنعت انرژی خورشیدی تنها به گزینه کوتاه‌مدتی چون استفاده از تلورید کادمیوم تکیه داشته باشد، به دلیل کمیاب شدن این ماده استفاده از انرژی خورشیدی به منظور تولید برق نیز به سرعت محدود خواهد شد. ارزانتر بودن کادمیوم تلورید سبب شده که تولیدکنندگان بیش‌تری بدان گرایش پیدا کنند اما باید توجه داشت که کادمیوم سرطان‌زا است و کادمیوم تلورید از سوی اتحادیه اروپا به عنوان ماده‌ای سمی و خطرناک معرفی شده است. بسیاری از کشورها به دلیل افزایش قیمت سوخت‌های فسیلی و گاز طبیعی و مسائل مهم زیست‌محیطی درصدد هستند که هرچه سریعتر راه‌حلی به منظور استفاده ارزانتر و مطمئن‌تر از انرژی خورشیدی ارائه دهند، اما همان‌طور که گفته شد این موضوعی است که بایستی زمان آن را حل کند. امید داریم که در کشور ما نیز تحقیقات در زمینه انرژی خورشیدی روز به روز بیشتر شود تا بتوانیم از این منبع حیاتی به شکل کارآمد در آینده استفاده کنیم.
منبع: Enviroment.Harvard، Enviroment.Nationalgeographic، News.Nationalgeographic
با توجه به نرخ خرید برق خورشیدی در حال حاضر ، آیا سرمایه گذاری روی نیروگاه انرژی خورشیدی توجیه اقتصادی داره؟
با سلام در جواب آقایی که گفته چرا نیروگاه در برف ساخته اند بخاطر اینکه محیط آنجا سرد است عملکرد سلولهای خورشیدی در گرما افت میکند سلول خورشیدی آفتاب میخواهد نه گرما!
ضمن تشکر از نویسنده مقاله باید بعنوان یک فعال در بحث انرژی و بخصوص نیروگاه های خورشیدی عرض کنم که مقاله خوب تدوین نشده.اطلاعات داده شده بیشتر باعث ایجاد سردرگمی خواننده میشه. تمام اطلاعاتی که داده شده مربوط به سورس آمریکایی هستش و در کل من اصلاً انطباقی بین عنوان مقاله و متن اون نمی بینم. خواننده در انتها متوجه نمیشه که بلاخره نیروگاه خورشیدی برای کجا خوبه و دارای صرفه اقتصادی هست؟ این چالش های پیش رو توی ایران چیه؟و ….
چرا نمیشه پیش بینی کرد؟! مثلن در مورد مقدار برق تولیدی ، مقدار متوسط سالیانه تابش در هر منطقه ای که مشخصه، بازدهی سلول ها هم که مشخصه، چه متغیرهای اصلی دیگه ای وجود دارن که مشخص نیستن؟!
مقاله خوبی بود. مثل اینکه ایلان ماسک ادعا می کرد در حال ساخت پنل هایی هست که جای سقف خونه رو بگیرن و قیمتشون از یه سقف معمولی کمتر باشه حتی!
یه علامت تعجب بزرگ هم باید گذاشت برای مکان اولین نیروگاه خورشیدی ایران… همدان آخه!!!
از چند سال اخیر تا کنون در وسعت زیاد از فتو سلول ها استفاده نمی کنند. مزرعه های خورشیدی رفلکتوری به دلیل هزینه های بسیار پایین تر و قابلیت اطمینان بالاتر رایج هست . در مورد انقلاب تکنولوژی سلول های خورشیدی باید منتظر پیشرفت های آینده بود
مطلب خیلی خوب و مفیدی بود.
باید خیلی وقت پیش ها به فکر استفاده گسترده از انرژی خورشیدی می افتادیم. ولی هنوزم به نظرم خیلی دیر نشده اگه مسولین از همین الان به صورت جدی استفاده از انرژی ها نو رو در اولویت ها قرار بدند تو به راحتی میشه از کشورهای منطقه که اوناهم مثل ما به صورت جدی هنوز شروع نکرده اند جلو بزنیم و به خودکفایی برسیم.
حقیقت امر اینه که آینده ای برای سوخت های فسیلی وجود نداره. حتی اگه استفاده از انرژی های نو به بهای بیشتر شدن قیمت تموم شده ی اون برای مصرف کننده ها باشه، بازم به نظرم ارزششو داره.
نکته ای که خیلی اهمیت انرژی خورشیدی رو برای کشوری مثل ایران بالا میبره نقش اون در تکنولوژی های مربوط به شیرین کردن آب هستش.
علاوه بر مطالب فوق استفاده از انرژی های نو مشاغل تخصصی بسیار زیادی رو برای کشورمون به ارمغان میاره.
کاش میشد درصدی از درآمد حاصل از انرژی های فسیلی در ایران صرف تحقیق و توسعه در زمینه ی انرژی ها نوین مثل انرژی زمین گرمایی، خورشیدی، بادی، موج های دریا و… بشه.
نیروگاه خورشیدی تو برف
هه
مثل اینه نیروگاه آبی تو کویر ساخته شه
چرا قیمتارو به ریال اعلام میکنین؟