به گزارش خبرگزاری توانیر، اما وزارت نیرو از ابتدای دولت چهاردهم برای جبران ناترازی موجود در صنعت برق دو راهکار کلی را در پیش گرفته که یکی از آنها افزایش ظرفیت تولید برق از مسیرهای گوناگون و ممکن از جمله منابع تجدیدپذیر تولید انرژی است؛ از نگاه جهانی در واقع طی مسیر تحول در سیستم انرژی به خوبی و به سرعت در حال انجام است. در بیش از یک دهه اخیر، سرمایه‌گذاری در انواع مختلف انرژی‌های تجدیدپذیر از سرمایه‌گذاری در سوخت‌های فسیلی پیشی گرفته است. با توجه به نگرانی‌های فزاینده نسبت به تغییرات اقلیمی و کاهش منابع سوخت‌های فسیلی، استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یک گزینه مطلوب و ضروری در سراسر جهان مطرح است. صنعت برق ایران نیز در مواجهه با مشکلات عمدة مشابه جهان، نیازمند راهکارهای نوآورانه برای بهینه‌سازی تولید و توزیع انرژی است. با توجه به افزایش نگرانی‌ها در خصوص پایداری منابع انرژی، بهره‌برداری از منابع تجدیدپذیر، مانند: انرژی‌های خورشیدی و بادی انواع نیروگاه خورشیدی امروزه به عنوان یکی از مهم‌ترین منابع تولید انرژی پاک و پایدار شناخته می‌شوند، نیروگاه‌های خورشیدی با تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی، نقش کلیدی در افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر دارند. این نوع نیروگاه‌ها در اشکال مختلفی وجود دارند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فردی دارند. درکل نیروگاه‌های خورشیدی از نوعPV، CSP یا ترکیبی از این دو هستند. در این مقاله، ما به بررسی و تحلیل عمیق انواع نیروگاه خورشیدی و نقش آنها در تولید انرژی پایدار می‌پردازیم. با توجه به پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های مرتبط با انرژی خورشیدی، این مقاله با هدف راهنمایی برای درک بهتر انواع نیروگاه‌های خورشیدی و کاربردهای آنها در سطوح مختلف ارائه می‌شود.
انواع نیروگاه‌های خورشیدی
الف) نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک (PV)
نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک(PV) یکی از رایج‌ترین و محبوب‌ترین انواع نیروگاه خورشیدی هستند. این نوع نیروگاه‌ها با استفاده از سلول‌های خورشیدی، نور خورشید را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. سلول‌های خورشیدی از مواد نیمه‌هادی ساخته شده‌اند که قادر به جذب فوتون‌های نور خورشید و تولید جریان الکتریکی هستند. این نیروگاه‌ها می‌توانند در اندازه‌های مختلف، از پنل‌های خورشیدی کوچک مورد استفاده در خانه‌ها گرفته تا مزارع خورشیدی عظیم که می‌توانند تأمین‌کننده انرژی برای هزاران خانه باشند، ساخته شوند.
مزیت اصلی نیروگاه‌هایPV در سادگی و انعطاف‌پذیری آنها است. آنها به نسبت نیاز کمتری به نگهداری دارند و قادرند در بسیاری از محیط‌ها، از مناطق شهری گرفته تا مناطق دورافتاده، کارآمد باشند. با این حال، بازدهی آنها به شدت تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و زاویه تابش خورشید قرار دارد.
ب) نیروگاه خورشیدی حرارت متمرکز(CSP)
نیروگاه خورشیدی حرارت متمرکز یا CSP (Concentrated Solar Power) از طریق تمرکز نور خورشید برای گرم کردن روغن استفاده نموده که به تولید بخار و در نهایت به تولید برق در آن منجر می‌شود. این نیروگاه‌ها معمولاً در مقیاس‌های بزرگ ساخته می‌شوند و برای مناطقی با تابش خورشیدی زیاد، مانند بیابان‌ها، ایده‌آل هستند.(بسیار مناسب برای شرایط جغرافیایی ایران)
CSPها می‌توانند حرارت تولیدی را در مخازن ذخیره کنند، که این امکان را فراهم می‌کند تا حتی در شب یا در زمان‌هایی که آفتاب کافی وجود ندارد، برق تولید کنند. این ویژگی آنها را از نیروگاه‌هایPV متمایز می‌کند. با این حال، CSPها نسبت به PVها هزینه ساخت و نگهداری بالاتری دارند و نیاز به فضای بیشتری برای ساخت دارند. (البته با رشد فن‌آوری هزینه‌های ساخت در حال کاهش است.)
CSPها از فن‌آوری‌های پایدار و با اثرات زیست‌محیطی کمتر بهره می‌برند و جزء نیروگاه‌های خورشیدی هستند که قابلیت تامین انرژی پایدار در طول روز و شب را دارند. همچنین، این فن‌آوری می‌تواند در مناطقی با تابش نور خورشید مطلوب بهره‌وری بالا داشته باشد.(بیابانی)
ج) نیروگاه‌های خورشیدی ترکیبی(هیبریدی)
نیروگاه‌های خورشیدی هیبریدی ترکیبی از فناوری‌های مختلف خورشیدی و یا ترکیبی از انرژی خورشیدی با سایر منابع انرژی مانند باد، گاز طبیعی یا زیست‌توده هستند. این نوع نیروگاه‌ها به دنبال بهینه‌سازی بازدهی و قابلیت اطمینان تولید انرژی هستند. نیروگاه‌های هیبریدی می‌توانند تعادل بهتری بین تولید انرژی و نیازهای مصرف‌کننده ایجاد کنند، به ویژه در زمان‌هایی که تولید انرژی خورشیدی یا بادی کم است. با این حال، چالش‌هایی نظیر پیچیدگی مدیریتی و هزینه‌های بالای سرمایه‌گذاری اولیه وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند. در ادامه، به بررسی مزایا و معایب هر نوع نیروگاه خورشیدی، کاربردهای آنها و پیشرفت‌های فناورانه مرتبط با این نیروگاه‌ها خواهیم پرداخت.
مزایا و معایب هر نوع نیروگاه خورشیدی
الف) مزایا و معایب نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک(PV)
مزایا:
کارایی و انعطاف‌پذیری: نیروگاه‌هایPV به راحتی در اندازه‌ها و مکان‌های مختلف نصب می‌شوند، از پنل‌های کوچک خانگی تا مزارع خورشیدی بزرگ.
هزینه‌های نگهداری پایین: نیاز به نگهداری کمتر و هزینه‌های جاری پایین‌تر نسبت به سایر انواع نیروگاه‌ها.
پایداری و دوستدار محیط زیست: تولید انرژی پاک و بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای.
معایب:
وابستگی به شرایط آب و هوایی: بازدهی پایین‌تر در روزهای ابری یا بدون آفتاب.
فضای اشغالی: برای تولید انرژی در مقیاس بزرگ، نیاز به فضای وسیع البته کمتر از CSP است.
هزینه اولیه بالا: هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه نسبتاً بالا برای خرید و نصب پنل‌های خورشیدی.( البته کمتر از CSP)
ب) مزایا و معایب نیروگاه‌های خورشیدی حرارتی (CSP)
مزایا:
توانایی ذخیره‌سازی انرژی: قابلیت ذخیره‌سازی حرارت و تولید برق حتی در زمان‌هایی که خورشید وجود ندارد.
مناسب برای تولید انرژی در مقیاس بزرگ: ایده‌آل برای تولید برق در مناطقی با تابش خورشیدی بالا و وسیع.
بازدهی بالا: بازدهی بالاتر در تولید انرژی نسبت به PV در شرایط مناسب.
معایب:
هزینه‌های ساخت و نگهداری بالا: نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر و هزینه‌های جاری بیشتر از PV.
محدودیت مکانی: محدود به مناطقی با تابش خورشیدی زیاد.
تأثیرات زیست‌محیطی: برخی از فناوری‌های CSP ممکن است بر محیط زیست تأثیر بگذارند، به عنوان مثال: از طریق استفاده از آب برای خنک‌کاری.
ج) مزایا و معایب نیروگاه‌های خورشیدی ترکیبی(هیبریدی)
مزایا:
انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان بالا: ترکیب انرژی‌های مختلف می‌تواند به افزایش قابلیت اطمینان و پایداری تولید انرژی در شبکه کمک کند.
کاهش وابستگی به شرایط آب و هوایی: تولید انرژی مداوم حتی در زمان‌های کمی‌نور.
معایب:
پیچیدگی فنی و مدیریتی: نیاز به مدیریت همزمان چندین منبع انرژی.
هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه بالا: هزینه‌های بالای نصب و راه‌اندازی سیستم‌های هیبریدی.
چالش‌های مهندسی: طراحی و ساخت نیروگاه‌های ترکیبی(هیبریدی) می‌تواند پیچیده و دشوار باشد.
کاربردهای نیروگاه‌های خورشیدی
نیروگاه‌های خورشیدی به دلیل انعطاف‌پذیری و پایداری که دارند، در بخش‌های مختلفی قابل استفاده هستند:
الف) استفاده در صنعت
تامین انرژی برای فرآیندهای صنعتی: بسیاری از صنایع که نیاز به مصرف انرژی بالایی دارند، می‌توانند از نیروگاه‌های خورشیدی برای تأمین بخشی از نیازهای انرژی خود استفاده کنند.
کاهش هزینه‌ها و اثرات زیست محیطی: استفاده از نیروگاه‌های خورشیدی می‌تواند به کاهش هزینه‌های انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در صنایع کمک کند.
ب) استفاده در بخش کشاورزی
آبیاری محصولات: نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند برای تأمین انرژی مورد نیاز برای پمپ‌های آبیاری استفاده شوند.
گلخانه‌ها: استفاده از انرژی خورشیدی برای تأمین نور و حرارت مورد نیاز گلخانه‌ها.
ج) استفاده در مناطق دورافتاده و روستایی
تأمین انرژی در مناطق بدون دسترسی به شبکه برق: نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند برای تأمین انرژی در مناطق دورافتاده که به شبکه برق متصل نیستند، استفاده شوند.
تقویت استقلال انرژی در جوامع محلی: کمک به جوامع محلی برای کاهش وابستگی به منابع انرژی خارجی و تقویت استقلال انرژی آنها.
آینده نیروگاه‌های خورشیدی: چشم‌اندازها و تحقق اهداف
آینده نیروگاه‌های خورشیدی درخشان به نظر می‌رسد، با توجه به پیشرفت‌های فناورانه و افزایش تمایل جهانی به استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر. در این بخش، به بررسی چشم‌اندازهای آینده و نقش این نیروگاه‌ها در تحقق اهداف کاهش تغییرات اقلیمی و پایداری انرژی می‌پردازیم.
الف) توسعه و گسترش نیروگاه‌های خورشیدی
افزایش سرمایه‌گذاری‌ها: با توجه به نیاز روزافزون به انرژی پاک، انتظار می‌رود سرمایه‌گذاری‌ها در بخش نیروگاه‌های خورشیدی افزایش یابد.
نوآوری‌های فناورانه: پیشرفت‌های فناورانه در زمینه افزایش بازدهی و کاهش هزینه‌های تولید انرژی خورشیدی به گسترش این نیروگاه‌ها کمک می‌کند.
ب) نقش نیروگاه‌های خورشیدی در کاهش تغییرات اقلیمی
کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای: با توسعه نیروگاه‌های خورشیدی، انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از سوخت‌های فسیلی کاهش می‌یابد.
تحقق اهداف پایداری انرژی: نیروگاه‌های خورشیدی نقش مهمی در دستیابی به اهداف جهانی پایداری انرژی و کاهش اثرات تغییرات اقلیمی دارند.
ج) چالش‌ها و فرصت‌ها
مقابله با چالش‌های فنی و محیطی: در حالی که نیروگاه‌های خورشیدی فرصت‌های بزرگی برای تولید انرژی پایدار ارائه می‌دهند، چالش‌های فنی و محیط‌زیستی نیز باید مورد توجه قرار گیرند.
همکاری‌های بین‌المللی: تعامل و همکاری بین‌المللی برای تبادل دانش و فناوری در زمینه نیروگاه‌های خورشیدی ضروری است.
جمع‌بندی
در این مقاله، به بررسی جامع انواع نیروگاه خورشیدی و جنبه‌های مختلف آنها از تحلیل مزایا و معایب نیروگاه‌های فتوولتاییک، حرارتی و هیبریدی گرفته تا بررسی کاربردهای آنها در بخش‌های مختلف در این حوزه پرداختیم و سرمایه‌گذاران می‌بایست قبل از طراحی نیروگاه و شروع به احداث آن با توجه به مطالب فوق نوع نیروگاه را انتخاب کنند. نیروگاه‌های خورشیدی نقش مهمی در توسعه انرژی پاک و پایدار دارند و می‌توانند به کاهش سرعت تغییرات اقلیمی کمک کنند. با توجه به پیشرفت‌های اخیر علمی و افزایش تمایل جهانی به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، آینده روشنی برای نیروگاه‌های خورشیدی در انتظار است.
سیدسعید میرشریفی - ناظر عالی مدیریت مصرف وزارت نیرو در شرکتهای توزیع برق
