گزارش مکتوب: خورشید با سخاوت

 تاریخچه استفاده از انرژی خورشیدی

به گزارش خبرگزاری صداوسیما مرکز لرستان، شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظور‌های مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جام‌های بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتش دان‌های محراب‌ها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد. ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم است که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید، گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشت اشعه خورشید را از راه دور روی کشتی‌های رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آن‌ها را به آتش کشیده‌است.

در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم ‌است. در عصر حاضر، با وجود اینکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود، ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین. سیستم‌هایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستم‌ها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشور‌های پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راه‌های دیگر (غیر از استفاده سوخت‌های فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.

انرژی خورشیدی در ایران

کشور ایران در میان مدار‌های ۲۵ تا ۴۰ درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه‌ای واقع شده که به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در میان نقاط جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. میزان تابش خورشید در ایران بین ۱۸۰۰ تا ۲۲۰۰ کیلووات ساعت بر متر مربع در سال تخمین زده شده است که البته بالاتر از میزان میانگین جهانی است. در ایران به طور میانگین سالیانه بیش از ۲۸۰ روز آفتابی گزارش شده است که بسیار قابل توجه است.

 یک سوم ایران پتانسیل نصب پنل خورشیدی دارد

کامبیز مهدی زاده فرساد، دبیر ستاد توسعه فناوری حوزه انرژی با اشاره به گام‌های نوپای فناوران برای استحصال انرژی از این منبع کمتر شناخته شده بیان کرد: یک سوم خاک ایران پوشیده شده از کویر است که با نصب پنل‌های خورشیدی مجهز توانایی بهره برداری از انرژی خورشیدی در آن‌ها فراهم می‌شود.

وی با اشاره به منطقه «گندم‌بریان» یا «ریگ‌سوخته» در هشتاد کیلومتری شمال شهرشهداد در کویر لوت (استان کرمان) بیان کرد: به عنوان مثال تابش انرژی خورشید در گندم بریان به حدی است که دما در روز‌هایی از سال به ۷۰ تا ۷۱ درجه سانتیگراد می‌رسد و شرایط برای زندگی سخت می‌شود.

 

مهدی زاده فرساد با اشاره به گزارش «UNDP» (برنامه عمران سازمان ملل متحد) گفت: بر اساس این گزارش با نصب پنل‌های خورشیدی در منطقه گندم بریان می‌توان انرژی مورد نیاز یک سال تمام مردم در ۵ قاره را تامین کرد. البته این گزارش زمانی مطرح شد که راندمان پنل‌های خورشیدی حدود ۱۵ درصد بود، اما امروزه پنل‌های خورشیدی راندمانی بیشتر و بین ۳۰ تا ۴۰ درصد را دارد.

اما صفحه‌ها یا پنل‌های خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟

ابتدا بیایید قدرت نورافشانی خورشید را مرور کنیم. خورشید همچون رآکتور غول‌پیکری در فاصله تقریبا ۱۵۲ میلیون کیلومتری زمین است که انرژی عظیم خود را در تمام جهات می‌پراکند. انرژی خورشیدی در قالب ذرات ریزی موسوم به فوتون منتشر می‌شود.
فوتون‌های یک ساعت خورشید تامین کننده برق یک سال ساکنان زمین است!
مقدار فوتون‌هایی که طی یک‌ساعت از خورشید به زمین می‌تابد، برای تامین برق یک‌سال همه ساکنان زمین کافی است؛ به‌شرطی که بشر بداند چگونه باید از این انرژی عظیم بهره ببرد. در حال حاضر، استفاده از سلول‌های خورشیدی که خود تشکیل‌دهنده صفحه‌ها یا پنل‌های خورشیدی هستند، از مناسب‌ترین راه‌کار‌های گردآوری انرژی خورشیدی است.


صفحه‌ها یا پنل‌های خورشیدی چگونه از انرژی خورشیدی برق تولید می‌کنند؟

هر صفحه خورشیدی حاوی تعداد زیادی سلول فتوولتاییک یا PV (مخفف Photovoltaic) است که با شیشه محافظ پوشانده شده‌اند و چارچوبی فلزی نیز آن‌ها را احاطه کرده است. صفحه‌ای با این ویژگی‌ها را اصطلاحا ماژول فتوولتاییک (PV module) می‌نامند. سلول‌های خورشیدی فتوولتاییک از ماده نیمه‌رسانا و اغلب سیلیکون ساخته می‌شوند. ماده نیمه‌رسانا به‌شکل لایه‌های بسیار نازکی
برش می‌خورد.

هر سلول فتوولتاییک یک لایه منفی و یک لایه مثبت دارد. لایه منفی، حاوی الکترون‌های بیشتری است. لایه مثبت حاوی فضا‌های خالی است که الکترون‌ها پس از انتقال به آن می‌توانند در آن فضا‌های خالی حرکت کنند. برق، الکترون‌ها را به حرکت درمی‌آورد. پس برای این‌که پنل خورشیدی برق تولید کند، به انرژی‌ای نیاز دارد که بتواند آن الکترون‌ها را آزاد کند تا الکترون‌ها از لایه منفی به لایه مثبت جریان یابند.

راه‌حل این مشکل، آفتاب یا نور خورشید است. فوتون‌های خورشیدی که تمام مدت روز به سطح زمین می‌تابند، می‌توانند انرژی لازم برای به حرکت درآوردن الکترون‌ها را تامین کنند.

انرژی ناشی از تابش فوتون‌ها سبب می‌شود الکترون‌ها در لایه منفی پنل فتوولتاییک آزاد شوند و به حرکت درآیند. نتیجه این کار، ایجاد الکتریسیته جاری است. این پدیده را اثر فتوولتاییک می‌نامند.

اما لوازم خانگی رایج با جریان متناوب کار می‌کنند برای حل این مشکل یک مبدل به مدار اضافه می‌شود.

کسب درآمد از برق خورشیدی

برق متناوبی را که صفحه‌ها یا پنل‌های خورشیدی تولید می‌کنند می‌توان به خانه و ساختمان انتقال داد و با آن برق، لوازمی مانند چراغ‌ها، لوازم آشپزخانه، رایانه‌ها، کولر‌ها و... را به کار انداخت.

جایگاه لرستان در نصب پنل‌های خورشیدی

لرستان با نصب ۸۰۰ کیلو وات نیروگاه خورشیدی یکی از استان‌های پیشرو در نصب پنل‌های خورشیدی است.
مدیر عامل شرکت توریع برق لرستان گفت: شرایط آب و هوایی، هوای معتدل، زاویه تابش و تعداد روز‌های آفتابی متناسب موجب بهترین راندمان پنل‌های خورشیدی در لرستان شده اند.

خود نیا افزود: استان لرستان رتبه ۱۲ کشور را از نظر عملکردی دارد

مدیرکل امور عشایر لرستان از توزیع ۲۴۴ پنل خورشیدی بین عشایر کوچ‌رو بدون برق استان خبر داد.
سید ضیا موسوی‌نیا، اظهار کرد: انرژی برق محل اسکان عشایری که با شبکه سراسری فاصله داشته باشند به وسیله پنل‌های خورشیدی سبک و قابل حمل تامین خواهد شد.

وی ادامه داد: سهم لرستان از ۲۰ هزار پنل خورشیدی برای عشایر کوچ‌رو و بدون برق کشور ۱۳۸۰ مورد بوده و تاکنون ۲۴۴ پنل تحویل عشایر استان شده است.

موسوی‌نیا اضافه کرد: مابقی پنل‌ها تا پایان مرداد ماه توزیع می‌شوند.
مدیرکل امور عشایر لرستان افزود: این کار با همکاری شرکت توزیع برق لرستان انجام می‌شود و فعالیت‌های خوبی در این خصوص اجرا شده است.

عشایر لرستان ۱۳۰ هزار تن انواع محصولات لبنی و دامی معادل ۲۵ درصد پروتئین استان را تولید می‌کنند

لرستان ۱۴ هزار و ۶۰۰ خانوار عشایری دارد 

استفاده از انرژی خورشیدی در مناطق سخت گذر

یک کارشناس برق در این مورد می‌گوید: انرژی خورشیدی یکی از منابع تجدید پذیر است که میزان تابش آن در مناطق مختلف جهان متغیر بوده و ایران با داشتن متوسط ۳۰۰ روز آفتابی جز نواحی پر تابش محسوب می‌شود.

کشاورزفرد گفت: در مناطقی از لرستان همچون تنگ ۵ و ۷ که راه دسترسی به سختی ایجاد می‌شود می‌توان با راه اندازی نیروگاه خانگی برای هر خانوار، روزانه یک کیلووات برق مورد نیاز آنان را تامین کرد.

 

جعفرمحمدنژاد سیگارودی، سخنگوی سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق ایران گفته است «در حال حاضر ظرفیت نصب شده نیروگاه‌ها تجدیدپذیر در سراسر ایران به ۸۴۱ مگاوات رسیده و تمامی این ظرفیت از طریق ۱۱۵ شرکت بخش خصوصی ایجاد شده است».

به گفته این مقام دولتی تاکنون نزدیک به ۳۵۰۰ نیروگاه خورشیدی پشت‌بامی یا خانگی در کل ایران ایجاد شده و «۲۵۰۰ واحد دیگر نیز عمدتا در مناطق محروم و روستایی در دست احداث است»، اما همچنان انرژی خورشیدی درصد بسیار ناچیزی در منابع تامین انرژی ایران دارد.

در ایران طی چند سال گذشته دو نیروگاه هفت مگاواتی وارد مدار شده است و وزارت نیرو در برنامه بلند مدت خود اعلام کرده است که می‌خواهد تا سال ۲۰۳۰ میلادی، ۷۵۰۰ مگاوات برق از انرژی خورشیدی تولید کند.
علاوه بر دلایلی همچون پیچیدگی نسبی فناوری و هزینه بالا، شاید بتوان فراوانی منابعی همچون نفت و گاز و ارزانی نسبی سوخت‌های فسیلی را از اصلی‌ترین عللی دانست که موجب شده است انرژی‌های نو از جمله انرژی خورشیدی به صورت گسترده مورد استفاده قرار نگیرند.

همچنین بالا بودن هزینه‌های اولیه پنل خورشیدی، بالا بودن هزینه سرمایه‌گذاری انرژی خورشیدی نسبت به سایر انرژی‌ها، رقابت‌پذیر بودن سرمایه‌گذاری در انرژی خورشیدی نسبت به سایر انرژی‌ها و زمان بر بودن بازدهی پنل‌های خورشیدی مهمترین عواملی هستند که بر عدم توسعه این نوع از انرژی تجدیدپذیر در ایران تأثیر گذاشته است.

 این کاهش قیمت، به‌دلیل کاهش شدید ارزش پول ملی، هزینه سرمایه‌گذاری در سامانه‌های خورشیدی در ایران افزایش قابل‌توجهی داشته است و اکنون شاهد افزایش قیمت تجهیزات به میزان نزدیک به دو برابر در مقایسه با سال ۹۸ هستیم.

مزایای استفاده از انرژی خورشیدی

منبع انرژی پاک

انرژی خورشیدی یک منبع انرژی پاک به شمار می‌رود که محیط زیست را آلوده نمی‌کند. این یک منبع انرژی تجدیدپذیر است و می‌توان روزانه به طور مستقیم از خورشید استفاده کرد. از این رو تا زمانی که خورشید وجود دارد هیچ‌گونه جای نگرانی نیست. به گفته دانشمندان پدپده فروپاشی خورشید حداقل تا ۵ میلیارد سال آینده رخ نخواهد داد بنابراین ما زمان کافی برای بهره برداری داریم و با اطمینان می‌توانیم از انرژی خورشیدی استفاده کنیم.

کاهش اثرات تغییر آب و هوا

استفاده از انرژی خورشیدی تاثیر مستقیمی در کاهش ردپای کربن در کره زمین دارد. برآورد‌ها نشان می‌دهد که انرژی خورشیدی به کاهش خسارات ناشی از تغییرات آب و هوایی در آینده، با صرفه‌جویی ۲۵۹ میلیارد دلاری در سطح جهان کمک خواهد کرد.

انگیزه از سوی دولت‌ها

بیشتر دولت‌ها از افرادی که پنل‌های خورشیدی را در خانه‌های خود نصب می‌کنند، حمایت مالی می‌کنند. یارانه‌های دولتی زیادی وجود دارد که می‌توانید با استفاده از انرژی خورشیدی از بیشتر انرژی مورد نیاز خود برای استفاده روزمره استفاده کنید.

کاهش صورت حساب‌های برق

در صورت اضافه کردن برق منظم با انرژی خورشیدی، صورتحساب برق شما نیز می‌تواند به طرز چشمگیری کاهش پیدا کند. علاوه بر این، با افزایش پیشرفت در توسعه فناوری‌های پنل‌های خورشیدی امکان اشتراک انرژی اضافی با همسایگان نیز وجود دارد. در عوض، مبلغ آن را پرداخت می‌کنید یا در صورتحساب بعدی خود تخفیف می‌گیرید.

هزینه کم

علاوه بر نکات ذکر شده، هزینه نگهداری یک صفحه خورشیدی بسیار ناچیز است؛ بنابراین پس از نصب آن در خانه، بسته به کیفیت می‌توانید ۱۰ الی۲۰ سال از آن استفاده کنید. تولیدکنندگان پنل‌های خورشیدی نیز ضمانت‌های ماندگاری را بر روی این پنل‌ها می‌گذارند تا در صورت بروز مشکل با آن‌ها تماس برقرار کنید. همچنین این پنل‌ها باید سالی چند بار تمیز شوند بنابراین می‌توانید خودتان این کار را انجام دهید یا با یک شرکت نظافت تماس گرفته تا افرادی بیایند و این کار را برای شما انجام دهند.

معایب انرژی خورشیدی

نصب و راه اندازی همراه با آلودگی

اگرچه وقتی به انرژی خورشیدی فکر می‌کنیم، انرژی پاک به ذهنمان می‌آید، لازم به ذکر است که نصب پنل‌های خورشیدی نیز با آلودگی همراه است. هنگامی که پنل‌های خورشیدی منتقل و نصب می‌شوند، تمایل به انتشار گاز‌های گلخانه‌ای دارند. علاوه بر این، برخی از مواد مورد استفاده در سامانه‌های فتوولتاییک (Photovoltaic system) سمی هستند. بنابراین، می‌تواند به طور غیرمستقیم بر محیط زیست تأثیر بگذارد. هر پدیده‌ای که در اثر تابش نور بدون استفاده از مکانیزم‌های محرک مکانیکی الکتریسیته تولید کند، پدیده فتوولتاییک (Photovoltaics) گفته شده و عاملی که این فرایند را به وجود می‌آورد، سلول خورشیدی (Solar cell) نام دارد.

هزینه اولیه بالا

هزینه اولیه نصب و استفاده از انرژی خورشیدی بسیار زیاد است، زیرا کاربر مجبور است هزینه کل بسته را بپردازد. کل سیستم شامل باتری، سیم کشی، پنل خورشیدی و اینوِرتِر یا مبدل جریان مستقیم به متناوب است. با این حال، فناوری در این بخش هر روز در حال پیشرفت است، بنابراین احتمالا در آینده‌ای نزدیک شاهد کاهش هزینه‌ها خواهیم بود.

وابسته به آب و هوا

استفاده از انرژی خورشیدی بسیار وابسته به خورشید است؛ بنابراین اگر هوا ابری است و خورشید در آسمان نیست ممکن است در آن روز برقی از آن سو دریافت نکنید. از آنجا که فناوری ذخیره سازی در حال حاضر پیشرفتی ندارد، پنل‌های خورشیدی نمی‌توانند انرژی زیادی را ذخیره کنند؛ بنابراین در حال حاضر اتکای ۱۰۰ درصد به انرژی خورشیدی امکان‌پذیر نیست. شما باید آن را با منابع انرژی سنتی تکمیل کنید.

هرچه سرمایه‌گذاری‌های بیشتری در جهت توسعه راه حل‌های نوآورانه برای جذب انرژی خورشیدی صورت می‌گیرد، ما به احتمال زیاد می‌توانیم از این منبع انرژی به طور کارآمدتری استفاده کنیم. با وجود انتقادات و ضایعات سمی که این صفحات خورشیدی تولید می‌کنند ما این واقعیت را می‌دانیم که انرژی خورشیدی یک منبع بسیار بهینه‌تر از سوخت‌های فسیلی است.(گزارش زیرمربوط به سال97است)