مهندسان دانشگاه امآیتی (MIT) سلولهای خورشیدی انقلابی ساختهاند که از موی انسان نازکتر هستند و ۱۸ برابر بیشتر از پنلهای خورشیدی سنتی در هر کیلوگرم انرژی تولید میکنند.
به گزارش برق نیوز، امروزه پیشرفتهای علمی در توسعه سلولهای خورشیدی لایهنازک به مرحله خیرهکنندهای رسیده است.
سلولهای خورشیدی جدید ساخته شده در دانشگاه امآیتی میتوانند روی سطوح مختلف اعمال شوند و به طور موثر آنها را به منابع تولیدکننده انرژی تبدیل کنند. این سلولهای فوق نازک به طور قابل توجهی سبک وزن هستند و انعطافپذیری آنها امکان ادغام با پارچهها را فراهم میکند و آنها را برای کاربردهای قابل حمل و اضطراری ایدهآل میکند.
با وجود نازکی و چکشخواری، این سلولها بیش از ۹۰ درصد از قابلیتهای تولید برق خود را حتی پس از استفاده زیاد حفظ میکنند و دوام قابل توجهی از خود نشان میدهند. این نوآوری فرصتهای جدیدی را برای یکپارچهسازی انرژی خورشیدی در محیطهای مختلف، از فناوری پوشیدنی گرفته تا تجهیزات واکنش اضطراری، باز میکند.
فناوری سلولهای فتوولتائیک پروسکایت-سیلیکون در خط مقدم نوآوری انرژی خورشیدی قرار دارند و چندین پروژه با بودجه وزارت انرژی آمریکا با هدف پیشبرد توسعه آنها در حال انجام است.
از جمله مزایای اصلی مواد پروسکایت میتوان به راندمان بالا، امکان تولید کمهزینه و سازگاری با فناوری سلولهای خورشیدی سیلیکونی موجود اشاره کرد.
محققان در تلاشاند تا فرآیندهای ساخت لایه پروسکایت را بهینه کنند، دوام را در شرایط واقعی افزایش دهند و تولید را از اندازههای کوچک به اندازههای تجاری افزایش دهند. هدف دستیابی به ماژولهای پروسکایت-سیلیکون با راندمان ۲۷ درصد یا بالاتر است که به طور قابل توجهی از راندمان پنلهای خورشیدی تجاری فعلی پیشی میگیرد.
تطبیقپذیری سلولهای خورشیدی لایه نازک طیف وسیعی از کاربردها را امکانپذیر میکند. این سلولهای سبک وزن و انعطافپذیر را میتوان بهطور یکپارچه در لباسها گنجاند و روی سطوح ساختمان، وسایل نقلیه و حتی فضاپیماها اعمال کرد.
در پروژه دیگری، محققان دانشگاه سوانسی و دانشگاه آبوآکادمی یک مدل تحلیلی پیشگامانه ایجاد کردهاند که درک ما را از کارایی سیستمهای فتوولتائیک لایه نازک افزایش میدهد و میتواند فناوری انرژی خورشیدی را متحول کند.
این پیشرفت بخشی از یک روند گستردهتر در نوآوری سیستمهای خورشیدی است، از جمله ایجاد سلولهای خورشیدی بسیار نازک و انعطافپذیر و ادغام مواد پیشرفتهای مانند پروسکایتها که میتواند انرژی خورشیدی را به طور گستردهای کاربردی کند.
مدل تحلیلی جدید توسعه یافته توسط محققان به محدودیتهای مدلهای سنتی میپردازد که نتوانستند پتانسیل کامل سلولهای خورشیدی لایه نازک را به تصویر بکشند. این پیشرفت، بینش عمیقتری را در مورد عملکرد سلولهای خورشیدی ارائه میدهد، طراحیهای کارآمدتر و بالقوه بازده انرژی بالاتر را ممکن میسازد.
با ارائه درک جامعتر از سیستمهای فتوولتائیک لایه نازک، این مدل راه را برای پیشرفتهای قابل توجه در بهرهوری و عملکرد فناوری خورشیدی هموار میکند. محققان تاکید میکنند که مدلهای سنتی تمام تصویر را نشان نمیدهد و اهمیت این پیشرفت را در پیادهسازی پتانسیل واقعی سلولهای خورشیدی لایهنازک نشان میدهد.
پنلهای فتوولتائیک دووجهی عمودی با جهتگیری شرق به غرب میتوانند زمان تولید برق از خورشید را به طلوع و غروب خورشید افزایش و در نتیجه ظرفیت شبکه را توسعه دهند.
به گزارش برق نیوز، بهرهگیری از تأسیسات خورشیدی سقفی همچنان در سراسر جهان رو به افزایش است و این فناوری در مقیاس کاربردی همچنان منبع اصلی تولید انرژی جدید تلقی میشود. به این ترتیب مطالعات جدیدی در اروپا گزینههای جدیدی را برای گسترش تولیدات خورشیدی و برخورداری از مزایای ثانویه بالقوه آن فراتر از تولید انرژی پاک، مورد بررسی قرار دادهاند.
گزینههای مورد بررسی به خودی خود ایدههای جدیدی نیست، اما با جهتگیری خاص و شیب بهینه مدلسازی شده است و پتانسیل شیوههای جدید استقرار پنلهای خورشیدی را برای تغییر سریع بخش برق اروپا در قالب «پنلهای فتوولتائیک دو وجهی عمودی» در نظر گرفته است که زمان تولید برق خورشیدی را افزایش میدهد.
کارآیی پنلهای فتوولتائیک دو وجهی عمودی
یک پنل خورشیدی دو وجهی عمودی، پنلی با سلولهای فتوولتائیک (PV) در دو طرف است که به جای قرارگیری افقی به سمت شرق و غرب بهصورت عمودی نصب میشود. این پنلها میتواند از یک سو با نور خورشید صبح و از سوی دیگر با نور بعدازظهر برق تولید کنند.
به این ترتیب پنلهای خورشیدی عمودی با جهت شرق به غرب میتوانند زمان تولید برق از خورشید را به طلوع و غروب خورشید افزایش دهند؛ این دورههای روز برای مصرفکنندگان ارزشمندتر از اواسط روز است.
چنین تنظیماتی در مقایسه با فتوولتائیک رو به جنوب با تولید نزدیک به ۷۰ درصد از خروجی خود در ظهر، بهطور معمول طی سه ساعت بعدازظهر نیز ۳۰ درصد تولید برق دارند. محققان بر این باورند که استقرار این سیستمهای خورشیدی عمودی، یک گزینه سریع و کارآمد است که رقابت کاربری زمین و مشکلات یکپارچهسازی سیستم خورشیدی را کاهش میدهد.
ماژول دو وجهی در مقایسه با ماژولهای معمولی نیاز به هزینه افزوده ناچیزی دارد، اما دامنه کاربردی پنلهای خورشیدی را به گزینههایی گسترش میدهد که تغییرات کاربری زمین را به حداقل میرسانند و میتوانند الکتریسیته را در الگوی متفاوتی تولید کنند.
بسیاری از مدلهای نفوذ و تقاضای خورشیدی نقش موقعیت «عمودی» را در نظر نمیگیرند، حال آنکه با افزایش قابلتوجهی در الکتریسیته تزریقشده به شبکه همراه است که منجر به کاهش همزمان نیاز به گاز و انرژی هستهای برای تولید برق میشود.
پنلهای خورشیدی دو وجهی عمودی انرژی را افزایش میدهند، در فضا صرفهجویی میکنند و انتشار گازهای گلخانهای را کاهش میدهند. بیشتر انرژی خورشیدی از پنلهای یکطرفهای گرفته میشود که بهصورت مسطح یا زاویه دار روی سقف یا زمین قرار گرفتهاند، با این حال پنلهای خورشیدی دووجهی عمودی راه خود را به مزارع و مکانهای دیگر باز میکنند و با نیاز به فضای کمتر و تولید انرژی بیشتر در حال جذب علایق بسیار هستند.
این پنلها یک راهحل جذاب برای کاربردهای محدود فضا محسوب میشوند که علاوه بر نصب روی پشتبامها و دیوارها، میتوانند بهعنوان حصار یا جداکننده در یک ملک عمل کنند یا در امتداد بزرگراهها، پارکها و پارکینگها قرار بگیرند.
به نظر میرسد تولید انرژی دو طرفه منجر به خروجی بالاتر میشود و ماژولهای خورشیدی دو وجهی عمودی بسته به عواملی همچون منطقه، بازتاب سطح زمین، ارتفاع نصب و انتخاب اینورتر، میتوانند بازده انرژی را بین پنج تا ۳۰ درصد افزایش دهند و به دلیل الگوهای تولید برق برای استفاده در روز به پایداری شبکه برق کمک کنند. از سوی دیگر این پنلها کمتر تحتتأثیر طوفان برف و تگرگ قرار میگیرند که این امر بهرهوری آنها را افزایش میدهد.
تحت شرایط نور خورشید مساعد، یک سیستم خورشیدی دو وجهی عمودی ۶ کیلوواتی هر سال حدود ۹ هزار کیلووات ساعت برق تولید میکند. البته نصب این پنلها هنوز در مراحل اولیه قرار دارد و ممکن است به دلیل هزینه بالاتر و نیاز به تجهیزات بیشتر منطقی نباشد، اما آنها پتانسیل زیادی را برای کشاورزی، استفاده تجاری و مزارع بزرگمقیاس نشان میدهند و میتوانند مزایای قابلتوجهی را به طرق مختلف ارائه دهند.
نسل جدیدی از سلولهای خورشیدی فوقسبک و منعطف ساخته شد
در ادامه معرفی فناوری های نوین دانشمندان MIT یک سلول خورشیدی سبک وزن و جدید را توسعه داده اند که با وزن کم و انعطاف بالا می تواند بر روی انواع سطوح مورد استفاده قرار گیرد.
به گزارش تکناک، فناوری سلولهای خورشیدی به عنوان یک راه حل کلیدی در انتقال ما به اشکال پاکتر انرژی محسوب می شود، اما در این زمینه جنبه های متفاوتی برای آزمایش وجود دارد.
سلول های خورشیدی که نازک و انعطاف پذیر هستند، نوید منحصر به فردی را در این حوزه می دهند، زیرا می توانند بر روی انواع سطوح نامنظم، منحنی و نامناسب نصب شوند.
گروه می از MIT که پشت این فناوری بود به دنبال ادامه پیشرفتهای قبلی خود در علم مواد است. این گروه در سال 2016 سلولهای خورشیدی بسیار نازکی ابداع کرد که به اندازه ای سبک بودند که می توانستند بدون شکستن یک حباب صابون روی آن بنشینند. مانند سایر سلولهای خورشیدی نازک، سبک و انعطافپذیر که در طول سالها به آنها نگاه کردهایم، این نوآوری به انواع متفاوتی از احتمالات اشاره میکند، از وسایل الکترونیکی مبتنی بر کاغذ گرفته تا پوشیدنیهای سبک وزن که انرژی را در طول روز جمعآوری میکنند.
علیرغم پتانسیل بالا، تیم هنوز مشکلاتی برای حل کردن داشت، زیرا تکنیک ساخت سلول های خورشیدی به محفظه های خلاء و روش های گران قیمت رسوب بخار نیاز داشت. به منظور افزایش مقیاس فناوری، اکنون دانشمندان به مواد قابل چاپ مبتنی بر جوهر روی آورده اند تا فرآیند را ساده کنند.
این کار با نانومواد به شکل جوهرهای نیمه رسانای قابل چاپ آغاز می شود. این فناوری پتانسیل گسترده در زمینه الکترونیک دارد. اینها به همراه یک الکترود قابل چاپ روی یک بستر پلاستیکی با ضخامت تنها 3 میکرون قرار می گیرند تا یک ماژول خورشیدی را تشکیل دهند. سپس میتوان آن ماژول را جدا کرد و به یک بستر پارچه چسباند که استحکام مکانیکی لازم برای جلوگیری از پارگی را ارائه می دهد و در عین حال حداقل وزن را اضافه میکند.
محصول نهایی یک سلول خورشیدی منعطف و فوق سبک با یک صدم وزن پنل های خورشیدی معمولی است، اما توانایی تولید 18 برابر بیشتر انرژی در هر کیلوگرم را دارد. در آزمایش، تیم دریافتند که سلول خورشیدی توانایی تولید انرژی 370 وات بر کیلوگرم در صورت چسبیدن به پارچه، و تا 730 وات در صورتی که به تنهایی استفاده شود را دارد.
مایوران، یکی از نویسندگان این مقاله گفت: یک نصب معمولی خورشیدی روی پشت بام در ماساچوست حدود 8هزار وات انرژی تولید میکند. برای تولید همین مقدار نیرو، فتوولتائیک های پارچه ای ما تنها حدود 20 کیلوگرم به سقف خانه اضافه می کنند.
آزمایش این تیم همچنین نشان داد که پنل خورشیدی پارچهای میتواند بیش از 500 بار رول شود و باز شود و در عین حال 90 درصد از قابلیتهای تولید برق خود را حفظ کند، بنابراین دوام بسیار خوبی از خود نشان می دهد. از جمله مشکلاتی که تیم در تلاش است به آن رسیدگی کند، مسئله تخریب محیط زیست است، زیرا سلول های خورشیدی با نوعی بسته بندی فوق نازک برای محافظت در برابر عناصر خارجی پوشیده می شود.
جرمیا مواورا، دانشمند پژوهشی در آزمایشگاه تحقیقاتی الکترونیک MIT گفت: محصور کردن این سلولهای خورشیدی در شیشههای سنگین، همانطور که استاندارد سلولهای خورشیدی سیلیکونی سنتی است، ارزش پیشرفت کنونی را به حداقل میرساند، بنابراین تیم در حال حاضر در حال توسعه راهحلهای بستهبندی بسیار نازک است که وزن دستگاههای فوقسبک فعلی را تنها به میزان جزئی افزایش میدهد.
اگر بتوان این نوع مشکلات را حل کرد، ضخامت کم و وزن سبک سلولهای خورشیدی میتواند کاربردهای گوناگونی برای آنها پیدا کند. استفاده از آنها بر روی بادبان های یک قایق، قسمت خارجی چادرها یا بال های هواپیماهای بدون سرنشین برخی از نمونه های ارائه شده است. اما در تئوری می توان آنها را تقریباً در هر جایی برای اهداف تولید برق مستقر کرد.
سلول خورشیدی با راندمان بالا و ولتاژ بیسابقه ساخته شد
مهندسان یک سلول خورشیدی جدید از جنس پروسکایت با ولتاژ و بازدهی بی سابقه ساخته اند که طولموجهای مختلف نور را تبدیل به انرژی الکتریکی می کند، و یک سطح ویژه دارد که هدر رفت انرژی را کاهش میدهد.
به گزارش تکناک، این سلول خورشیدی به شکل پشت سر هم ساخته شده و از دو لایه پروسکایت استفاده میکند.
پروسکایت نه تنها در جذب انرژی از نور خورشید عالی است، بلکه نازکتر، سبکتر، انعطافپذیرتر، و ساخت آن آسانتر و ارزانتر از بقیه مواد مورد استفاده در ساخت سلول های خورشیدی است.
استفاده و کارایی پروسکایت ، در مدت کمی بیش از یک دهه به شدت افزایش یافته است به نحوی که از کمتر از 4 درصد استفاده در سال 2009 به بیش از 25 درصد در سال 2021 رسیده و اکنون رقیب سیلیکون است.
حتی در سلولهای به اصطلاح پشت سر هم یا Tandem بهتر عمل میکند، جایی که چندین لایه از مواد روی هم چیده شدهاند تا طول موجهای متفاوتی از نور خورشید را دریافت کنند. به عنوان مثال، سلول های خورشیدی پشت سر هم پروسکایت-سیلیکون اخیراً از نقطه عطف بازدهی 30 درصد عبور کرده اند.
در مطالعه جدید، تیمی از مهندسان یک سلول خورشیدی پشت سر هم تمام پروسکایت ی ساخته و آزمایش کرده اند. سوال اینجاست که چگونه یک سلول خورشیدی می تواند تمام پروسکایت باشد اما همچنان پشت سر هم باشد؟ ضخامت و ترکیب شیمیایی مواد را می توان به گونه ای تغییر داد که بخش های مختلف طیف نور خورشید را جذب کنند. بنابراین دو نسخه مختلف از مواد را می توان در یک سلول خورشیدی ترکیب کرد.
چانگ ون لی نویسنده ارشد این مطالعه گفت: در سلول ما، لایه پروسکایت بالایی دارای یک شکاف باند وسیعتر است که به خوبی در قسمت طیف فرابنفش و همچنین طیف نور مرئی قابلیت جذب دارد. لایه زیرین دارای یک شکاف باند باریک است که بیشتر برای جذب طیف مادون قرمز تنظیم شده است. ما جذب طیف نوری بیشتری بیش از آنچه که با سیلیکون امکان پذیر است، را پوشش می دهیم.
با استفاده از این طرح، تیم گزارش داد که یک سلول خورشیدی با اندازه 1 سانتیمتر مربع دارای حداکثر بازدهی 27.4 درصدی است که در نوع خود یک رکورد و برای هر نوع سلول خورشیدی قابل توجه است. با این حال، تیم هنوز فقط 0.1درصد کمتر از سلول خورشیدی رکورددار رسمی فعلی عقب تر است، زیرا یک گواهینامه مستقل توسط NREL بازدهی 26.3 درصد را ثبت کرده است.
جایی که این سلول خورشیدی به رکورد جدیدی دست یافت، ولتاژ آن است. این تیم ولتاژ مدار باز 2.19 الکترون ولت را اندازهگیری کردند که بالاترین ولتاژ در بین سلولهای خورشیدی پشت سر هم تمام پروسکایتی بود.
هر دوی این آمارهای چشمگیر به لطف تغییرات ایجاد شده توسط تیم در لایه جذب کننده نور پروسکایت و لایه ای که الکترون ها در آن حرکت میکنند به دست آمده است. این تیم متوجه شد که میدان الکتریکی در سراسر سطح پروسکایت ثابت نیست، به این معنی که برخی از الکترونها در مدار گم میشوند. بنابراین تیم یک پوشش نازک از آنچه پروپاندی آمونیوم (PDA) نامیده می شود، اضافه کردند که بار الکتریکی در سطح این لایه را یکنواخت می کند.
این تیم میگوید که برنامه آینده بر افزایش کارایی سلولهای خورشیدی از طریق پایدارتر کردن سلول، افزایش جریان و گسترش اندازه سلول متمرکز خواهد بود.
نیروگاههای خورشیدی شناور، یک تیر و دو نشان! / ایران در بهرهگیری از انرژیهای پاک در چه نقطهای ایستاده است؟
استفاده از پنلهای خورشیدی شناور روی سطح آب ضمن جلوگیری از تبخیر آب، میتواند در مناطقی که با محدودیت زمین برای احداث نیروگاه خورشیدی مواجه هستند، مورد استفاده قرار بگیرد.
گروه علم و پیشرفت خبرگزاری فارس؛ در هر ساعت حدود ۴۳۰ کوئینتیلیون ژول (quintillion Joules) انرژی از خورشید به زمین برخورد می کند.یعنی چیزی حدود ۴۳۰ ژول انرژی با ۱۸ صفر مقابل آن! این درحالی است که کل انرژی مصرفی انسانها در سراسر جهان در مدت زمان یکسال چیزی حدود ۴۱۰ کوئینتیلیون ژول است. درواقع با یک مقایسه ساده میتوان دریافت که انرژی بسیار زیاد و تجدیدپذیری که در یک ساعت از خورشید به زمین برخورد میکند بیشتر از انرژی مصرفی یکساله همه انسانها در سراسر جهان است!
از سوی دیگر ایران به دلیل شرایط خاص جغرافیایی، در منطقهای واقع شده است که با داشتن متوسط ٣٠٠ روز آفتابی، از نظر دریافت انرژی خورشیدی در میان نقاط مختلف جهان در بالاترین ردهها قرار دارد. براساس آمارها متوسط روزهای آفتابی ایران حدود شش برابرکشورهای اروپایی است که درصدد استفاده از انرژی خورشید در صحراهای آفریقا برای تامین برق مورد نیاز خود هستند. از این رو استفاده از انرژی خورشیدی برای جبران کمبود برق در کشور، به دلایل مختلفی مانند دسترسی آسان و سهولت تبدیل شدن به انرژی الکتریکی، سازگاری با محیط زیست و تجدیدپذیری باید بیشتر از همیشه مورد توجه مسئولان این حوزه قرار بگیرد.
حالا سوال مهمی که باید به آن پاسخ داد این است که در ایران برای بهره برداری از این منبع انرژی نامحدود و پاک خورشیدی چه برنامههایی وجود دارد؟ و معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری به عنوان یکی از نهادهای متولی در این حوزه، برای گسترش و توسعه فناوریهای مربوط به انرژیهای تجدیدپذیر، به خصوص انرژیهای خورشیدی چه اقداماتی را انجام داده است؟ برای یافتن پاسخ این پرسش مهم، به سراغ ستاد توسعه فناوریهای حوزه آب و انرژی معاونت علمی رفتیم و با دکتر «مهدی شریفزاده» دبیر ستاد توسعه فناوریهای حوزه آب و انرژی گفتگو کردیم.در ادامه متن کامل این گفتگو را میخوانید:
*باتوجه به مزایای استفاده از مزرعههای خورشیدی در جلوگیری از تبخیر آبهای سطحی و تولید برق بدون ایجاد آلودگیهای زیست محیطی، آیا این ستاد در این زمینه ورود پیداکرده است؟
شریف زاده: استفاده از پنلهای خورشیدی فتوولتاییک مزایای گوناگونی بههمراه دارد. اولین و مهمترین این مزایا، تولید انرژی پاک، بدون انتشار آلایندههای زیستمحیطی است که میتواند اثر قابلتوجهی در جلوگیری از تغییرات اقلیمی و خطرهای ناشی از آن داشته باشد.
پنلهای خورشیدی شناور روی آب سدها و دریاچهها، ضمن افزایش عملکرد پنلهای خورشیدی فتوولتاییک ازطریق کاهش دمای سطح آن، باعث کاهش تبخیر آب سدها و درنتیجه جلوگیری از هدررفت آب میشود.
علاوهبراین، پنلهای خورشیدی میتوانند کارکرد ثانویهای نیز به ارمغان آورند: با استفاده از پنلهای خورشیدی میتوان سایه مناسب برای خودروها ایجاد کرد (پارکینگ خورشیدی) یا میتوان از آن در نمای ساختمان بهرهبرد. یکی از این کارکردهای نوظهور استفاده از پنلهای خورشیدی شناور روی آب سدها و دریاچههاست. این امر ضمن افزایش عملکرد پنلهای خورشیدی فتوولتاییک ازطریق کاهش دمای سطح آن، باعث کاهش تبخیر آب سدها و درنتیجه جلوگیری از هدررفت آب میشود. افزون بر این، نصب پنلهای خورشیدی روی کانالهای آب سطحی و کشاورزی نیز در زمره کاربردهای جدید به شمار میرود که همچون پنلهای شناور ضمن دارا بودن مزیت جلوگیری از تبخیر آب، از مزیت عدم اشغال زمین نیز برخوردار است و میتواند در مناطقی که با محدودیت زمین برای احداث نیروگاه خورشیدی مواجه هستند، گزینه قابلتوجهی بهحساب آید.
پنلهای شناور ضمن دارا بودن مزیت جلوگیری از تبخیر آب، از مزیت عدم اشغال زمین نیز برخوردار است و میتواند در مناطقی که با محدودیت زمین برای احداث نیروگاه خورشیدی مواجه هستند، گزینه قابلتوجهی بهحساب آید.
ستاد توسعه فناوریهای حوزه انرژی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در راستای اهداف و برنامههای تعریفشده خود به روشهای مختلف از صنعت انرژی خورشیدی کشور و شرکتهای دانشبنیان این حوزه حمایت میکند. طرحهای ارسالشده به این ستاد پس از بررسی و داوری توسط کارشناسان مربوطه بهطور متناسب مورد حمایت مادی و معنوی قرار خواهند گرفت.
*سهم نیروگاههای تجدیدپذیر از سبد انرژی الکتریکی کشور چه قدر است؟ آیا این میزان باتوجه به شرایط کشور ما مناسب است؟
ظرفیت نصب شده برق تجدیدپذیر در کشور در حال حاضر حدود ۹۰۳ مگاوات است که از این میزان بیش از ۴۵۵ مگاوات به نیروگاههای خورشیدی فتوولتاییک اختصاص دارد.
شریفزاده: استفاده از پنلهای خورشیدی فتوولتاییک جهت تولید برق سالهاست که در ایران مورد توجه قرارگرفته است. باتوجه به تاکید قوانین بالادستی بر ایجاد تنوع در سبد انرژی کشور، مکانیزم حمایتی «خرید تضمینی بلندمدت برق تجدیدپذیر» توسط وزارت نیرو جهت گسترش استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر ازجمله نیروگاههای خورشیدی فتوولتاییک بکارگرفته شده است. ظرفیت نصب شده برق تجدیدپذیر در کشور در حال حاضر حدود ۹۰۳ مگاوات است که از این میزان بیش از ۴۵۵ مگاوات به نیروگاههای خورشیدی فتوولتاییک اختصاص دارد.
علیرغم پیشرفتهای حاصلشده در زمینه توسعه انرژیهای تجدیدپذر در کشور، همچنان فاصله قابلتوجهی تا رسیدنبه اهداف تعیینشده در اسنادبالادستی وجود دارد. براساس قانون برنامه پنجساله ششم توسعه کشور، ظرفیت نیروگاههای تجدیدپذیر در سبد انرژی الکتریکی کشور باید به 5% میرسید. بااینحال، در حالحاضر، نیروگاههای برق تجدیدپذیر با ظرفیتی معادل ۹۰۳ مگاوات (در تیرماه ۱۴۰۰) تنها یک درصد از سبد انرژی الکتریکی کشور را در اختیار دارند. باتوجهبه این نکته که توسعه انرژیهای تجدیدپذیر براساس اسنادبالادستی بایستی با اولویت سرمایهگذاری توسط بخش خصوصی انجام پذیرد، بهبود فضای کسبوکار در این حوزه جهت دستیابی به اهداف کلان کشور ضروری بهنظر میرسد.
براساس قانون برنامه پنجساله ششم توسعه کشور، ظرفیت نیروگاههای تجدیدپذیر در سبد انرژی الکتریکی کشور باید به 5% میرسید. اما در حالحاضر، نیروگاههای برق تجدیدپذیر با ظرفیتی معادل ۹۰۳ مگاوات تنها یک درصد از سبد انرژی الکتریکی کشور را در اختیار دارند.
* برای بهرهمندی بیشتر سبد انرژی کشور از نیروهای تجدیدپذیر چه اقداماتی باید صورت بگیرد؟
شریفزاده: رفع برخی چالشهای موجود در طرح خرید تضمینی برق تجدیدپذیر و پاک، اعطای تسهیلات کمبهره و الزام صنایع انرژیبر و آلاینده به تامین بخشی از برق مصرفی خود ازطریق انرژیهای تجدیدپذیر ازجمله راهکارهای مطرح در راستای گسترش استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر هستند.
باتوجهبه اهمیت و مزایای انرژیهای تجدیدپذیر در راستای تامین انرژی الکتریکی کشور و رفع خاموشی، کاهش مصرف سوختهای فسیلی جهت تولید برق و جلوگیری از انتشار آلایندههای زیستمحیطی، اشتغالزایی و محرومیتزدایی ضروری است تا با حمایت و رفع موانع این صنعت در سال «تولید، پشتیبانیها، مانعزداییها»، گامهای اساسی جهت توسعه انرژیهای تجدیدپذیر برداشته شود.
*در چه مناطقی از کشور نیروگاههای خورشیدی وجود دارد؟
خوشبختانه، اغلب مناطق کشور ایران از پتانسیل بالای انرژی خورشیدی بهرهمند است. این امر موجب شده است که در بسیاری از نقاط کشور نیروگاههای خورشیدی فتوولتاییک در مقیاسهای کوچک و بزرگ احداث شود. جالبتوجه است که بسیاری از این نیروگاهها در مناطق محروم و کمترتوسعهیافته بهبهرهبرداری رسیده که اشتغالزایی و کارآفرینی در این مناطق را نیز در پی داشته است. کرمان، خراسان رضوی و جنوبی، همدان، فارس، اصفهان، سیستان و بلوچستان و تهران ازجمله استانهای پیشرو در بهرهبرداری از نیروگاههای خورشیدی هستند.
* به نظر شما این پروژه مهم و حیاتی تا چه میزان میتواند در جلوگیری از بحرانهای کمبود آب و برق در کشور نقش داشته باشد؟
شریفزاده:جهت دستیابیبه راهکارهای پایدار برای چالشهای مربوط به انرژی، این حوزهها باید درکنار یکدیگر و از دیدگاه همبست (نکسوس) مورد بررسی قرارگیرند.
نیروگاههای حرارتی که بیش از ۸۰ درصد برق کشور را تامین میکنند از جمله مصرفکنندگان بزرگ آب و آلاینده محیطزیست بهشمار میآیند. در مقابل، نیروگاههای برق خورشیدی با مصرف بسیار اندک آب و عدم انتشار آلایندههای زیستمحیطی میتوانند برای تامین برق کشور همراه با حفظ منابع آبی و محیطزیست توسعه یابند.
توجهبه مدیریت منابع و کاهش مصرف آب بهویژه در کشور ایران که از خشکسالی و بحران آب رنج میبرد، از اهمیت بالایی برخوردار است. ازطرفی، نیروگاههای حرارتی که بیش از ۸۰ درصد برق کشور را تامین میکنند از جمله مصرفکنندگان بزرگ آب و آلاینده محیطزیست بهشمار میآیند. در مقابل، نیروگاههای برق خورشیدی با مصرف بسیار اندک آب و عدم انتشار آلایندههای زیستمحیطی میتوانند برای تامین برق کشور همراه با حفظ منابع آبی و محیطزیست توسعه یابند. بنابراین، توسعه انرژیهای تجدیدپذیر یکی از ضرورتهای انکارناپذیر امروز در کشور ایران است.
*در داخل کشور شرکت دانشبنیانی وجود دارد که بتواند پروژههای مربوط به پنلهای خورشیدی را به طور کامل اجرا کند؟
برخی از شرکتهای دانشبنیان در زمینه ساخت محصولات کاربردی همچون سامانههای خورشیدی قابلحمل برای عشایر و برقدار کردن چاههای کشاورزی فعالیتهای خود را آغاز کردهاند.
شریفزاده: دانش فنی طراحی و احداث نیروگاههای خورشیدی فتوولتاییک در ایران وجود دارد. بخش خصوصی و شرکتهای فناور نیز در یک دهه اخیر اقدام به سرمایهگذاری در زنجیره ارزش تولید تجهیزات مربوط به این نیروگاهها نمودهاند که از آن جمله میتوان به شرکتهای تولیدکننده پنلهای خورشیدی فتوولتاییک، اینوترهای خورشیدی و سازههای نگهدارنده پنل اشاره کرد. برخی دیگر از شرکتهای دانشبنیان در زمینه ساخت محصولات کاربردی همچون سامانههای خورشیدی قابلحمل برای عشایر و برقدار کردن چاههای کشاورزی فعالیتهای خود را آغاز کردهاند.
* به صورت کلی ستاد توسعه فناوریهای حوزه آب و انرژی انرژی معاونت علمی در چه زمینهای فعالیت میکند؟
شریف زاده: ستاد توسعه فناوریهای حوزه انرژی در راستای دستیابی به اهداف و ماموریتهای بالادستی خود شامل حمایت از دستیابی به مرجعیت علمی کشور، توسعه فناوریهای راهبردی، توسعه بازار محصولات دانشبنیان و ترویج فرهنگ علم، فناوری و کارآفرینی اقدام به راهاندازی کارگروههای تخصصی در حوزههای مختلف ازجمله «نفت، گاز پالایش و پتروشیمی»، «برق و انرژیهای تجدیدپذیر»، «بومیسازی تجهیزات صنعتی انرژیبر»، «سیاستگذاری حوزه انرژی» و «تامین مالی» با حضور خبرگان این حوزهها نموده است.
از جمله فعالیتهای ستاد انرژی در دوره یکساله اخیر میتوان به حمایت از دهها طرح فناورانهی حوزه انرژی، ایفای نقش تنظیمگری و هماهنگی بین نهادهای ذیربط جهت تدوین نظامنامه M&V بازار بهینهسازی انرژی و محیط زیست، برگزاری رویدادهای تخصصی و ترویجی در حوزه انرژی، شرکت در نمایشگاههای تخصصی حوزه نفت، گاز و پتروشیمی و تهیه ۱۴ عنوان گزارش در موضوع ارتقای تابآوری ملی و رقابتپذیری بینالمللی در حوزههای مختلف انرژی اشاره نمود.
*این ستاد تاکنون چه پروژه هایی را در حوزه انرژیهای تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر به سرانجام رسانده است؟
شریف زاده: ستاد انرژی پس از ارزیابی طرحهای دریافتی، تاکنون طرحهای فناورانه متعددی را در حوزههای متنوع انرژی ازجمله توربینهای بادی، سیستمهای پرتابل خورشیدی، تجهیزات حوزه نفت و گاز، پیکسایی برق، و موارد دیگر مورد حمایت خود قرار داده است.
“پیک زدایی” برق شهركهاي صنعتي در فصول گرم سال با تولید برق پاک خورشيدي
مدیر کارگروه “نیروگاههای خورشیدی در شهرکهای صنعتی” انجمن سازندگان و تأمین کنندگان کالا و خدمات انرژیهای تجدید پذیر اعلام كرد:
امكان نصب ۱۲۰۰ مگاوات نیروگاه خورشیدی کوچک مقیاس بر روی سقف سولههاي شهركهاي صنعتي کشور/ “پیک زدایی” برق شهركهاي صنعتي در فصول گرم سال با تولید برق پاک خورشيدي
علیرضا داد گفت: شهرکهای صنعتی امکان نصب حدود ۱۲۰۰ مگاوات نیروگاه خورشیدی بر روی سقف سولههای صنعتی را دارند و در صورت تحقق این امر، بازی “بردـ برد – برد” برای وزارت نیرو، شهرکهای صنعتی و شرکتهای فعال در حوزه برق خورشیدی خواهد بود؛ ضمن آنکه این نیروگاهها میتوانند کمک شایانی در “پیک زدایی” برق در فصول گرم سال داشته باشند.
عضو هیأت مؤسس و مدیر کارگروه “نیروگاههای خورشیدی در شهرکهای صنعتی” انجمن سازندگان و تأمین کنندگان کالا و خدمات انرژیهای تجدید پذیر گفت: شهرکهای صنعتی امکان نصب حدود ۱۲۰۰ مگاوات نیروگاه خورشیدی بر روی سقف سولههای صنعتی را دارند و در صورت تحقق این امر، بازی “بردـ برد – برد” برای وزارت نیرو، شهرکهای صنعتی و شرکتهای فعال در حوزه برق خورشیدی خواهد بود؛ ضمن آنکه این نیروگاهها میتوانند کمک شایانی در “پیک زدایی” برق در فصول گرم سال داشته باشند.
به گزارش روابط عمومي سازمان صنايع كوچك و شهركهاي صنعتي ايران، علیرضا داد در گفتوگو با خبرگزاري ایسنا با اشاره به میزان پتانسیل شهرکهای صنعتی برای نصب نیروگاههای خورشیدی روی سقف سولهها افزود: طبق آمار سازمان صنایع کوچک و شهرکهای صنعتی ایران، تا کنون ۸۲۲ شهرک و ناحیه صنعتی در کشور به بهره برداری رسیده و تعداد ۸۵ هزار قرارداد برای ایجاد واحدهای صنعتی منعقد شده است که مساحت این واحدها حدود ۴۰ هزار هکتار است. از این ۸۵ هزار قرارداد، نزدیک به ۴۶ هزار قرارداد به احداث واحد صنعتی منجر شده و درحال بهره برداری است که مساحت حدود ۱۲ هزار هکتار را شامل میشود.
وی اضافه كرد: با درنظر گرفتن همین واحدهای به بهره برداری رسیده و درنظر گرفتن بعضی مفروضات، ما دارای ۱۲ هزار هکتار (۱۲۰ میلیون مترمربع) سوله در این شهرکها و نواحی صنعتی هستیم که با فرض نیاز به ۱۰ مترمربع به ازای نصب هر کیلووات نیروگاه خورشیدی، به عدد ۱۲ هزار مگاوات (۱۲ گیگاوات) نیروگاه خورشیدی میرسیم.
این فعال حوزه انرژیهای تجدید پذیر با تأکید بر اینکه البته محدودیتهای فنی نظیر ظرفیت انشعاب این واحدها، ظرفیت فیدرها در شهرکهای صنعتی و زوایای قرارگیری سولهها (۵۰ درصد) نيز باید درنظر گرفته شود، ادامه داد: با فرض ضریب ۱۰ درصد برای محدودیتهای فنی، ۱۲۰۰ مگاوات ظرفیت قابل نصب فنی در سولههای صنعتی کشور برآورد میشود که عدد قابل توجهی است. البته این اعداد در کارگروه شهرکهای صنعتی انجمن درحال بررسی دقیقتر هستند.
داد با بیان اینکه این انجمن همچنین جمع آوری آمارهای مربوط به نصب نیروگاههای خورشیدی روی سقف واحدهای صنعتی را در دستور کار دارد، خاطرنشان کرد: شواهد نشان میدهد که این آمار بسیار کم است. برای مثال در استان یزد، تا کنون حدود ۱۰ نیروگاه خورشیدی روی سقف صنایع نصب شده است که با توجه به وجود صنایع متعدد در این استان و پتانسیل تابش، این عدد بسیار پایین است.
وی نصب نیروگاههای خورشیدی کوچک مقیاس روی سقف واحدهای صنعتی را بازی “برد – برد – برد” توصیف کرد و اظهار داشت: اولاً برای واحد صنعتی مفید است، چون سقف سولههای صنعتی بلااستفاده و از طرف دیگر از استحکام کافی برخوردار است. همچنین صاحب کارخانه، مالکیت سوله را در اختیار دارد و انشعاب برق نیز از قبل فراهم است. بنابراین مالک واحد صنعتی در کنار تولیدات خود میتواند از امکانات موجود واحد برای احداث یک خط تولید جدید به نام “تولید برق پاک” نیز استفاده کند. ثانیاً برای وزارت نیرو نیز “برد” است، چون مقداری از تأمین برق مصرفی صنایع در همان محل واحد صنعتی صورت میگیرد و شاهد سرمایه گذارانی هستیم که وارد عرصه تولید برق میشوند و دقیقاً در همان محل مصرف، برق تولید خواهد شد؛ بهخصوص که پیک تولید برق خورشیدی همزمان با پیک مصرف صنایع در ماههای گرم سال است و میتوانند کمک شایانی به “پیک زدایی” کنند. ثالثاً برای کسب و کار فعالان عرصه انرژی خورشیدی نیز بسیار جذاب است و یک مسیر جدید برای توسعه کسب و کار و تولید تجهیزات و فعالیتهای پیمانکاری و نگهداری و تعمیرات و … گشوده میشود.
مدیر کارگروه “نیروگاههای خورشیدی در شهرکهای صنعتی” انجمن سازندگان و تأمین کنندگان کالا و خدمات انرژیهای تجدید پذیر به دلایل بالفعل شدن پتانسیل نصب نیروگاههای خورشیدی در واحدهای صنعتی نيز اشاره كرد و افزود: در کارگروه شهرکهای صنعتی، عوامل توسعه نیافتن نیروگاه خورشیدی در محل واحدهای صنعتی را بررسی کردیم و نخستین عاملی که به آن رسیدیم، موضوع “توجیه پذیری اقتصادی” است. به این ترتیب که احداث نیروگاههای خورشیدی همراه با خرید تضمینی انجام میشود که نرخهای خرید برق را سازمان انرژیهای تجدید پذیر و بهرهوری انرژی برق (ساتبا) و وزارت نیرو تعیین میکنند.
داد با تأکید بر اینکه از سال ۱۳۹۴ تا کنون که این نرخها تعیین شده و چندین بار از جمله در سالهاي ۱۳۹۵ و ۱۳۹۸ بازنگری شده است، ادامه داد: اولا پله نیروگاههای خورشیدی ۲۰ تا ۱۰۰ کیلووات وجود داشته است که سایز ۱۰۰ کیلووات برای واحدهای تجاری و صنعتی سایز کمی است، و صنایع تمایل دارند که در ظرفیتهای بزرگتری سرمایه کنند. بنابراین این کارگروه پیشنهاد داد که ظرفیت ۱۰۰ کیلووات به ۲۰۰ کیلووات گسترش یابد که خوشبختانه ساتبا نیز موافقت کرد. در فاصله ۲۰ تا ۲۰۰ کیلووات، اتصال به شبکه به ولتاژ ۴۰۰ ولت انجام میشود و از نظر اتصال به شبکه تفاوتی با فاصله قبلی ۲۰ تا ۱۰۰ کیلووات ندارد و مشکل فنی ایجاد نمیشود. ثانیا در سال های گذشته برای سایز ۱۰۰ کیلووات تا ۱ مگاوات که رنج مورد استفاده در واحدهای صنعتی است، نرخ جداگانه ای در نظر گرفته نشده است، و بازه فوق همراه با ظرفیت ۱ الی ۱۰ مگاوات بوده است. در نتیجه نرخهای خرید تضمینی تعیین شده همیشه به ضرر سایز ۱۰۰ کیلووات تا ۱ مگاوات بوده و در نتیجه بازه فوق از توجیه پذیری اقتصادی خارج شده است. بنابراین درخواست کارگروه ایجاد بازه ۲۰۰ کیلووات تا ۱ مگاوات و تعیین نرخ جداگانه خرید برق برای این بازه بوده است.
وي بيان كرد: ما در انجمن سازندگان و تأمین کنندگان کالا و خدمات انرژیهای تجدید پذیر، کارگروه تعیین نرخ خرید برق تشکیل دادیم که جلساتی در سال گذشته برگزار شد و طی آن، جزئیات قیمت تمام شده سامانههای خورشیدی در مقياسهاي گوناگون کمتر از یک مگاوات تعیین و در نهایت نتایج فوق همراه با نرخهای خرید تضمینی در قالب پیشنهاداتی به ساتبا ارسال شد.
این فعال حوزه انرژیهای تجدید پذیر “افزایش نرخ خرید تضمینی به میزان مناسب و کافی”، “گسترش بازه ۲۰ الي ۱۰۰ کیلووات تا ۲۰۰ کیلووات” و “ایجاد بازه ۲۰۰ کیلووات الی ۱ مگاوات و تقسیم بازه ۲۰۰ کیلووات تا ۱۰ مگاوات به دو بخش کمتر و بیشتر از یک مگاوات” را از جمله این پیشنهادات عنوان کرد.
داد با بیان اینکه نرخ ارز از انتهای سال ۱۳۹۸ و همچنین در طول سال ۱۳۹۹ بیشتر از دو برابر شده و تورم بسیار بالایی اتفاق افتاده است، خاطرنشان کرد: در نتیجه قیمت تمام شده سامانههای خورشیدی نیز بیش از دو برابر افزایش یافته است. برای مثال، هزینه احداث یک نیروگاه خورشیدی ۵ کیلوواتی از قیمت ۴۵ میلیون تومان در زمستان ۱۳۹۸ به ارقام ۱۰۰ تا ۱۴۰ میلیون تومان در زمستان ۱۳۹۹ رسید؛ از این رو با توجه به نظر مثبت ساتبا و وزارت نیرو به توسعه نیروگاههای خورشیدی کوچک مقیاس، انتظار ما این است که عدد نرخ خرید تضمینی برق به میزان حداقل ۸۰ درصد افزایش یابد.
وی با اشاره به وضعیت شرکتهای حوزه انرژیهای تجدید پذیر در صورت عدم افزایش منطقی نرخ خرید تضمیمی برق گفت: قطعاً شاهد رکود و تعطیلی بیشتر شرکتها، تعدیل نیرو و بیکاری متخصصان، و عدم توسعه نیروگاههای خورشیدی در ماههای آینده خواهیم بود. به اضافه اینکه به اهداف توسعهای کشور در زمینه تولید برق، حفاظت از محیط زیست و … نخواهیم رسید.
مدیر کارگروه “نیروگاههای خورشیدی در شهرکهای صنعتی” انجمن سازندگان و تأمین کنندگان کالا و خدمات انرژیهای تجدید پذیر افزود: در ضمن فراموش نکنیم که تعرفههای گمرکی برای واردات تجهیزات در سال گذشته بر مبنای ارز ۴۲۰۰ تومانی بود، ولی برای سال جاری که ابتدای آن هستیم، بر مبنای نرخ ارز بین بانکی (ETS) که قیمت کنونی آن حدود ۲۴ هزار تومان است محاسبه میشود (چه برای واردات تجهیزات، چه برای واردات مواد اولیه برای شرکتهای تولید کننده تجهیزات) و این خود موجب افزایش بیشتر در قیمت تمام شده نیروگاه خواهد شد.
داد اضافه كرد: بنابراین درخواست شرکتهایی که در این حوزه فعال هستند، افزایش مناسب نرخهای خرید برق خورشیدی و نیز موافقت با ایجاد پلههای پیشنهادی از جمله گسترش پلکانی ۱۰۰ کیلووات تا ۲۰۰ کیلوواتی نیروگاههای خورشیدی و ایجاد پله یک مگاوات است.
محبوبیت انرژی خورشیدی در زمینه تامین انرژی خانوارها روز به روز در حال افزایش است. در واقع این انرژی نوید دستیابی به یک منبع انرژی تجدیدپذیر و ارزان قیمت را می دهد که تا حد زیادی باعث کاهش هزینه قبوض برق مصرفی خانوارها می شود، و در عین حال سهم انرژی های آلاینده و تجدید ناپذیر را از سبد انرژی آنها می کاهد. اما هنوز ابهاماتی در زمینه مزایا و معایب انرژی خورشیدی مطرح است؛ از جمله اینکه آیا انرژی خورشیدی واقعاً یک منبع انرژی پاک به حساب می آید، و یا اینکه آیا سیستم های خورشیدی صرفه اقتصادی دارند و سرمایه گذاری بر روی آنها توجیه پذیر است یا خیر.
برای اینکه بتوان انتخاب آگاهانه ای داشت؛ باید تمامی مزایا و معایب انرژی خورشیدی را بررسی کرده و سپس آنها را سبک و سنگین کرد. چنانچه شما هم در زمینه انتخاب انرژی خورشیدی مردد هستید؛ پیشنهاد می کنیم این مطلب را تا آخر بخوانید تا با مزایا و معایب انرژی خورشیدی آشنا شوید و با دیدی باز دست به انتخاب بزنید.
مزایای انرژی خورشیدی
۱- کاهش هزینه قبوض برق
دقیقاً از روزی که سیستم انرژی خورشیدی را راه اندازی می کنید و آن را به منبع تغذیه خانه خود متصل می نمایید؛ هزینه قبوض برق مصرفی شما به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می یابد و بدین صورت می توانید تا حد زیادی در این هزینه ها صرفه جویی نمایید. میزان این صرفه جویی بستگی به اندازه سیستم خورشیدی شما دارد؛ اما چنانچه این سیستم به اندازه کافی بزرگ باشد، می تواند هزینه قبوض برق را به صفر برساند.
اندازه این سیستم با توجه به میزان مصرف و موقعیت جغرافیایی خانه متغیر خواهد بود. برآورد ها نشان می دهند که چنانچه بتوانید بین ۲۱ تا ۳۴ پنل خورشیدی را روی پشت بام منزل خود نصب کنید؛ هزینه قبوض برق تان به صفر می رسد.
از آنجاییکه هزینه راه اندازی پنل های خورشیدی رو به کاهش است؛ لذا نصب پنل های خورشیدی سرمایه گذاری توجیه پذیر و مناسبی محسوب می شود. در ضمن به دلیل اینکه انرژی خورشیدی اساساً رایگان است؛ بنابراین این سیستم می تواند به صورت خودکار هزینه ها را پرداخت کند و بدین صورت قادر خواهید بود چندین دهه در هزینه های قبوض برق خود صرفه جویی کنید. این صرفه جویی در هزینه ها، خود را در کاهش قابل ملاحظه هزینه قبوض برق و یا حتی صفر شدن مبلغ آنها نشان می دهد.
سیستم های انرژی خورشیدی تقریباً قادرند کل هزینه های سرمایه گذاری خود را در قالب هزینه های قبوض برق در ۸ سال تسویه کنند. بعد از آن بدون اینکه کار خاصی انجام دهید؛ تنها با داشتن این پنل ها شروع به درآمدزائی می کنید. معمولاً طول عمر مفید پنل های خورشیدی به طور متوسط ۲۵ تا ۳۰ سال است؛ از این رو می توانید دهه ها از آنها استفاده کنید. در ضمن کسانیکه می خواهند سیستم های خورشیدی را امتحان کنند؛ اما هنوز تصمیمی برای خرید آنها ندارند، می توانند از تسهیلات اجاره اعتباری (لیزینگ) استفاده نمایند.
۲- مصون ماندن از افزایش هزینه برق در آینده
دهه هاست که هزینه برق همواره روندی افزایشی داشته است. از آنجاییکه استحصال نفت، گاز، زغال سنگ و سایر منابع تجدید ناپذیر روز به روز دشوارتر می شود؛ پس منطقی است انتظار داشته باشیم که هزینه برق هم همواره روندی صعودی داشته باشد. از این رو راه اندازی یک سیستم خورشیدی خانگی به عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر و مستمر، یک راهکار عالی برای مصون ماندن از افزایش هزینه قبوض برق است.
۳- کاهش فشار بر روی شبکه برق
شبکه برق واقعاً پیچیده است؛ اما این زیربنای کل سیستم های اقتصادی کشورها، از یک قانون ساده عرضه و تقاضا تبعیت می کند. عرضه باید همیشه تقاضا را برآورده کند؛ اما در مواقعی تقاضا بیشتر از میزان برق عرضه شده توسط شبکه است. اگر تقاضا از عرضه پیشی بگیرد؛ خسارت های بلند مدت به بار آمده و خاموشی های گسترده رخ می دهد.
به همین دلیل انرژی خورشیدی در تنوع بخشی به شبکه برق نقش مهمی ایفا می کند. اگر یکی از منابع انرژی از کار بیافتند؛ داشتن منابع متنوع انرژی یکی از راه های جلوگیری از ضرر و زیان های وارده است؛ دقیقاً مانند اتفاقی که در فوریه ۲۰۲۱ در بحران انرژی تگزاس رخ داد.
ظرفیت تولید انرژی خورشیدی در ایالات متحده تا مارس ۲۰۲۱ قادر است انرژی مورد نیاز ۱۷.۱ میلیون خانوار را تامین کند که ۲.۳% از کل انرژی برق ایالات متحده در مقیاس کاربردی را به خود اختصاص می دهد. کاملاً واضح است که هنوز راه درازی در پیش است. قطعاً سهم انرژی خورشیدی طی سالیان آینده افزایش می یابد؛ چرا که سازمان اطلاعات انرژی ایالات متحده در آوریل ۲۰۲۱ تخمین زده که حجم انرژی خورشیدی تا پایان سال ۲۰۲۱ حدود ۱۶.۱ گیگا وات و تا پایان سال ۲۰۲۲ حدود ۵.۸ گیگا وات دیگر افزایش خواهد یافت.
۴- تجدید پذیر بودن
خورشید ۶ میلیارد سال دیگر هم همچنان به درخشش خود ادامه خواهد داد. خورشید آخرین منبع تجدید پذیر انرژی است که در خدمت جامعه بشریت است، و تنها کاری که باید انجام داد این است که یک سلول خورشیدی را در معرض پرتوهای آن قرار داد و از یک منبع انرژی مستمر و رایگان بهره برد. انرژی خورشیدی یک راهکار عالی برای کاهش ردپای کربن خانوار و تامین انرژی از یک منبع تجدید پذیر و مستمر محسوب می شود.
۵- طول عمر بالا
یکی از جالب ترین ویژگی های تولید برق با استفاده از پنل های خورشیدی این است که هیچگونه قطعه متحرکی در این سیستم ها وجود ندارد. سلول های خورشیدی فتوولتاییک در یک پنل خورشیدی از طریق یک واکنش شیمیایی در قالب یک واحد مهر و موم شده، برق تولید می کنند؛ از این رو پنل های خورشیدی عمری طولانی دارند.
اکثر پنل های خورشیدی خانگی دارای ضمانت نامه های ۲۵ ساله هستند و کارآیی آنها در طول عمر مفیدشان به ندرت کاهش می یابد. در واقع یک سیستم خورشیدی نوعی سرمایه گذاری بلند مدت است که تا سال ها بازدهی مناسبی دارد.
۶- توانایی تولید برق در هر شرایط آب و هوایی
علیرغم شایعاتی که در این زمینه وجود دارد؛ یکی از مزایای بزرگ پنل های خورشیدی این است که آنها می توانند در هر جایی از کره زمین و در هر شرایط آب و هوایی کار کنند. پنل های خورشیدی قادر هستند در شرایط برفی، بارانی، بارش تگرگ و یا حتی طوفانی برق تولید کنند؛ چون کافی است تنها مقداری از نور خورشید به این پنل ها برخورد نماید.
در واقع وجود برف باعث افزایش بهره وری پنل های خورشیدی می شود. با وجود اینکه بارش سنگین برف ممکن است برای پنل های خورشیدی مشکل آفرین شود؛ اما از آنجاییکه برف های سنگین تا متوسط در هنگام ذوب شدن بقایای گرد و خاک و آلودگی ها را از روی پنل های خورشیدی پاک می کنند، لذا باعث افزایش راندمان آنها می شوند. به علاوه کارآیی پنل های خورشیدی در هوای سرد افزایش می یابد؛ چرا که می توانند برق بیشتری با کارآیی بیشتر نسبت به آرایه هایی که در مناطق گرم تر نصب شده اند، تولید کنند.
۷- دوره بازگشت سرمایه
محاسبه دوره بازگشت سرمایه یک سیستم خورشیدی، هزینه سرمایه گذاری اولیه را در طول عمر مفید آن تقسیم می کند. با محاسبه دوره بازگشت سرمایه پنل های خورشیدی متوجه می شوید که در صورت استفاده از این پنل ها تا چه اندازه سالیانه می توانید در هزینه های قبوض برق مصرفی خود صرفه جویی کنید؛ در ضمن خواهید فهمید بازگشت هزینه سرمایه گذاری اولیه شما چند سال زمان می خواهد.
دوره بازگشت سرمایه = هزینه سیستم ÷ صرفه جویی سالیانه در هزینه برق
دوره بازگشت سرمایه سیستم های مدرن خورشیدی، حدود ۸ سال است. در این صورت چنانچه عمر مفید پنل های خورشیدی را بیست و پنج سال در نظر بگیریم؛ به این مسئله پی خواهیم برد که با سرمایه گذاری بر روی این سیستم ها می توانید ۱۷ سال برق مصرفی خانه خود را به صورت رایگان تامین نمایید.
۸- هزینه پایین نگهداری
از آنجاییکه سیستم های خورشیدی قطعات متحرکی ندارند و تنها گاهی اوقات به تمیز کردن و یک سرویس سالیانه نیاز دارند؛ لذا نگهداری آنها بسیار آسان و کم هزینه است. این موضوع نشان می دهد که هزینه های جاری یک سیستم خورشیدی خانگی حداقل است.
۹- طرح های تشویقی
تمامی کشورهای جهان متعهد هستند که ردپای کربن (Carbon Footprint) خود را کاهش دهند و از منابع تجدید پذیری برای تولید انرژی استفاده کنند. از این رو دولت فدرال ایالات متحده، مشوق های مالیاتی سخاوتمندانه ای را برای سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی تعیین کرده است.
بسیاری از کشورها، شهرها و شهرک ها؛ تخفیف ها و مشوق های فراوانی را برای سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی ارائه می دهند. این مشوق ها به همراه هم می توانند هزینه های سیستم های خورشیدی خانگی را به میزان قابل توجهی پایین بیاورند؛ از این رو این سیستم ها برای صاحبان خانه ها جذاب تر و مقرون به صرفه تر می شوند.
خواه از این قضیه آگاه باشید و خواه نه؛ حقیقت این است که تولید برق مستلزم انتشار حجم بالایی از گاز کربن است. تولید برق از سوخت های فسیلی، مسئول انتشار 25% از کل گازهای گلخانه ای منتشر شده از جمله دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن و گازهای فلوئوردار می باشد. در واقع برقی که با نام «انرژی قهوه ای (Brown Power)» شناخته می شود؛ همان برقی است که از زغال سنگ و سایر گازهای طبیعی وارد شبکه برق شده و برق خانه های شما را تامین می کند.
سیستم های بهره گیری از انرژی خورشیدی، بخش بزرگی از پازل انتشار گازهای گلخانه ای را جدا کرده و انرژی های پاک را جایگزین آن می کنند. فناوری های فتوولتاییک (پنل های خورشیدی) و نیروگاه های انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) هر دو قادر هستند این انرژی پاک را تولید کنند؛ به گونه ای که هر دو به منابع انرژی سازگار با محیط زیست تبدیل شده اند. از این رو شما که خانه خود را با انرژی خورشیدی تغذیه می کنید؛ در واقع در حال کاهش ردپای کربن (Carbon Footprint) خانه تان و تاثیرات کلی زیست محیطی خود می باشید.
به طور مثال ایالات متحده در پایان سال 2020، ظرفیت GWdc 97.7 در زمینه تولید انرژی خورشیدی به صورت آنلاین را داشته که حدود 19 گیگاوات (GWdc) از این ظرفیت تنها در سال گذشته نصب شده است. این حجم بالای انرژی قادر است تا برق 18 میلیون خانوار آمریکایی را تامین کند. از نقطه نظر انتشار کربن، بهره گیری از این حجم بالای انرژی پاک، به معنی کاهش ردپای کربن ایالات متحده به اندازه مقدار کربن ذخیره شده در 2 میلیارد اصله درخت است.
دسترسی به اعتبارات مالیاتی سرمایه گذاری خورشیدی (ITC) برای راه اندازی تاسیسات خورشیدی
کنگره ایالات متحده در سال 2006، قانون سیاست انرژی (Energy Policy Act) را تصویب کرد و اعتبارات مالیاتی سرمایه گذاری خورشیدی (ITC) بخشی از این قانون است. این کمک هزینه دولتی که به ITC معروف است؛ باعث خلق صنعت عظیم خورشیدی شده که امروزه مشاهده می کنید. صنعت خورشیدی ایالات متحده از زمان تصویب قانون ITC بیش از 10000% رشد کرده، و توانسته صدها هزار شغل ایجاد کند و میلیاردها دلار به اقتصاد تزریق نماید. تمام این اتفاقات مهم به دلیل این تخفیف مالیاتی رخ داده اند.
این اعتبار مالیاتی در سال 2019 حدود 30% بود؛ به علاوه دولت قصد دارد همانند اعتبارات بهره گیری از انرژی بادی، این اعتبار مالیاتی را نیز کاهش دهد. با این حال مزایای این قانون برای مشتریان مسکونی از سال 2019 به مدت دو سال دیگر تمدید شده است. امروزه قانون ITC حدود 26% از کل مالیات نصب سیستم های خورشیدی، اعم از مجموعه های مقیاس کوچک پشت بامی تا نیروگاه های مقیاس بزرگی که برق مصرفی هزاران خانه را تامین می کنند، را کاهش می دهد. تا قبل از سال 2024، اعتبار ITC فقط برای پروژه های خورشیدی در مقیاس بزرگ در دسترس خواهد بود.
اما در حال حاضر نیازی به نگرانی نیست؛ چون هنوز هم می توان از این فرصت مقرون به صرفه برای سرمایه گذاری در یک سیستم خورشیدی خانگی که تا چند سال دیگر هزینه های خود را پرداخت خواهد کرد، استفاده نمود. تنها کافی است در حال حاضر از این اعتبارات استفاده کرده و به انرژی پاک خورشیدی روی بیاورید.
۱۰- فروش مجدد برق و افزایش درآمد با فروش انرژی مازاد خورشیدی به شبکه برق
ژنراتورهای خورشیدی با تزریق انرژی مازاد خانوارها به شبکه برق در زمان افزایش مصرف، فشار وارده بر شبکه برق را کاهش می دهند. آیا می دانستید خانوارهایی که دارای پنل های خورشیدی هستند می توانند با فروش برق مازاد تولیدی خود به شبکه برق درآمد کسب کنند؟
سیستم های خورشیدی متصل به شبکه علاوه بر اینکه می توانند انرژی مورد نیاز خانه را تامین کنند؛ به شبکه برق هم خدمات ارائه می دهند. در این صورت چنانچه برق تولیدی شما مازاد بر مصرفتان باشد؛ می توانید آن را به شبکه برق بفروشید. گاهی اوقات قادر خواهید بود تا برق مازاد خود را با قیمت یارانه ای به دولت واگذار نمایید؛ از این رو می توانید به آن به چشم یک منبع درآمد مناسب برای جبران هزینه قبوض انرژی مصرفی خانوار خود نگاه کنید.
چنانچه میزان تولید برق پنل های خورشیدی شما بیش از مصرف تان باشد؛ می توانید با انتقال برق مازاد تولیدی خود به شبکه برق درآمد کسب کنید. برخی از شرکت هایی که در زمینه نصب و راه اندازی پنل های خورشیدی فعالیت می کنند؛ برق مازاد تولیدی شما را نیز خریداری می کنند. گاهاً درآمد این برق مازاد در قالب اعتبارات در اختیار آن خانوار قرار می گیرد.
۱۱- سازگار با محیط زیست
از آنجایی که ساخت و راه اندازی سیستم های خورشیدی، مسائل زیست محیطی عمده ای با خود به دنبال ندارد؛ از این رو می توان به این نتیجه رسید که آنها نسبت به روش های سنتی تولید برق از طریق سوخت های فسیلی، سازگارتر با محیط زیست هستند. پس سیستم های خورشیدی علاوه بر اینکه در هزینه های شما صرفه جویی می کنند؛ سازگار با محیط زیست هم هستند. چه چیزی از این بهتر.
۱۲- پیشرفت های علمی
سیستم های خورشیدی تا پنج سال قبل به دلیل هزینه های نصب و راه اندازی بالا، و ناکارآمدی در زمینه تبدیل انرژی خورشیدی به برق، واقعاً از نظر تجاری مقرون به صرفه نبودند. اما در حال حاضر همه چیز با کاهش قیمت این سیستم ها و افزایش کارآمدی آنها در زمینه تولید برق تغییر کرده است. این پیشرفت ها همچنان ادامه پیدا می کند؛ زیرا فناوری های نویدبخش و جدید به دست آمده از طریق آزمایشگاه ها، راه خانه شما را پیدا خواهند کرد. از این رو سیستم های خورشیدی خانگی روز به روز مقرون به صرفه تر و مناسب تر خواهند شد.
معایب انرژی خورشیدی
با وجود اینکه معتقدیم انرژی خورشیدی می تواند جهان را متحول کند؛ اما باید توجه داشته باشید که انرژی خورشیدی کامل و بی نقص نیست. لذا در ادامه قصد داریم به برخی از معایب بهره گیری از انرژی خورشیدی بپردازیم.
۱- در دسترس نبودن برای همگان
پنل های خورشیدی به فضای زیادی برای نصب نیاز دارند. هر چند با افزایش کارآیی پنل های خورشیدی، فضای مورد نیاز برای نصب آنها کاهش می یابد؛ اما اگر می خواهید حجم قابل توجهی از برق خورشیدی تولید کنید، به پشت بام بزرگی برای نصب پنل های خورشیدی نیاز دارید.
همه پشت بام یا باغ بزرگی ندارند که بتوانند پنل های خورشیدی را در آن نصب کنند. این اصل به ویژه در مورد شهرهایی که اکثر خانه های آنها آپارتمانی و کوچک هستند بیشتر صدق می کند؛ چرا که آنها غالباً فضای بسیار کمی برای نصب پنل های خورشیدی دارند.
در این زمینه کار زیادی نمی توان انجام داد؛ فقط می توان افرادیکه دارای فضاهای بزرگتر برای نصب سیستم های خورشیدی هستند را تشویق نمود تا بیش از نیازشان برق تولید کنند. این کار در حال حاضر انجام می شود؛ زیرا خانه هایی که متصل به شبکه برق هستند، می توانند مازاد برق تولیدی خود را به شبکه برق بفروشند.
در واقع می توان گفت که انرژی خورشیدی هرگز یک روش تجدید پذیر تامین انرژی برای همه خانه ها نخواهد بود؛ اما در صورتی که تولیدکنندگان برق خورشیدی تشویق شده و پاداش های مناسبی به آنها اعطا شود، می توان تمام مزایای انرژی خورشیدی را به صورت عادلانه بین همگان تقسیم کرد.
۲- محدودیت های آب و هوایی و مکانیو زمانی
سیستم های انرژی خورشیدی در مکان های دارای آب و هوای خشک و تمیز، بهتر از مناطقی که دارای آب و هوای مرطوب و ابری هستند، کار می کنند. این بدان معناست که انرژی خورشیدی خانگی در برخی از شهرها و مکان ها بازده بیشتری نسبت به بقیه دارد.
این یک حقیقت انکارناپذیر است که پنل های خورشیدی نصب شده در پشت بام نمی توانند در شب برق تولید کنند. هر چند بخش کوچکی از نور خورشید توسط ماه منعکس شده و جذب پنل های خورشیدی می شود؛ اما باید پذیرفت که شب تاریک است و وقتی نوری وجود نداشته باشد، پنل های خورشیدی هم نمی توانند برق تولید کنند.
این امر زمانی اهمیت پیدا می کند که بخواهید کلاً از شبکه برق خارج شوید و ۱۰۰% انرژی مصرفی خود را توسط پنل های خورشیدی تامین کنید. چنانچه به شبکه برق متصل نیستید؛ باید از دستگاه های ذخیره انرژی (که رایج ترین آنها یک باتری لیتیومی یونی است) بهره بگیرید تا بتوانید در شب از برقی که پنل هایتان در طول روز تولید کرده اند، استفاده کنید. در غیر این صورت مجبورید برای روشن نگهداشتن خانه خود به چراغ های نفتی متوسل شوید.
۳- هزینه اولیه بالا و هزینه بر بودن نصب و راه اندازی پنل های خورشیدی
میزان سرمایه لازم برای سرمایه گذاری بر روی سیستم های خورشیدی، با وجود مشوق های دولتی و کاهش هزینه های این سیستم ها، هنوز هم قابل توجه است. هر چند ثابت شده که سیستم های خورشیدی بازده بلند مدت و مناسبی دارند؛ اما حقیقت این است که در وهله اول برای نصب آنها باید پول پرداخت کرد.
سرمایه گذاری در خرید و راه اندازی پنل های خورشیدی، تا حد زیادی شبیه خرید ماشین است. نصب پنل های خورشیدی روی پشت بام خانه، یک سرمایه گذاری قابل توجه و بزرگ است. اما اگر در این زمینه کاملاً تحقیق کرده و مزایا و معایب آن را سبک و سنگین کنید، و تصمیم هوشمندانه و آگاهانه ای بگیرید؛ سرمایه گذاری انجام خواهید داد که تا سالیان متمادی بازده قابل توجه و مستمری خواهد داشت.
اما ممکن است از دید برخی نتیجه نهایی ارزش سرمایه گذاری پول و وقت را نداشته باشد که آن هم تا اندازه ای قابل درک است. حتی با کاهش 26% اعتبار ITC، باز هم متوسط هزینه نصب پنل های خورشیدی به ازای یک سیستم 10 کیلو وات ساعتی در سال 2021 چیزی در حدود 20 هزار دلار است. به همین دلیل غالباً شرکت های فعال در این عرصه برنامه هایی برای کمک به افرادیکه مایلند از انرژی خورشیدی استفاده کنند، اما نمی توانند هزینه اولیه نصب این پنل ها را بپردازند، در نظر گرفته اند.
۴- هزینه باتری و گران تمام شدن ذخیره انرژی خورشیدی
سیستم های خورشیدی درون شبکه ای نیازی به باتری های ذخیره ساز ندارند؛ اما اگر بخواهید در هنگام قطعی برق از برق تولیدی سیستم های خورشیدی خود استفاده کنید، داشتن آنها الزامی است. هر چند وجود باتری های ارزان قیمت و با ظرفیت بالا باعث سهولت ذخیره انرژی در حجم های بالا می شود؛ اما در حال حاضر فناوری پاشنه آشیل سیستم های خورشیدی است. باتری هایی که می توانند حجم بالایی از برق را ذخیره کنند، بسیار گران هستند؛ ولی جنبه مثبت ماجرا این است که فناوری تولید این باتری ها به سرعت در حال پیشرفت است و قطعاً در آینده هزینه این باتری ها کاهش پیدا خواهد کرد.
حقیقت این است که دستگاه های ذخیره انرژی پنل های خورشیدی، هزاران هزار دلار قیمت دارند. یکی از پیشرفته ترین محصولات در بازار امروز، باتری تسلا پاور وال (Tesla’s Powerwall) است که قیمت آن در آوریل 2021 بالغ بر 7200 دلار بوده که میزان نیاز به این باتری های خورشیدی به مصرف فعلی برق شما بستگی دارد. به علاوه شرکت Tesla باتری های پاور وال را تنها به کسانی می فروشد که پنل های خورشیدی خود را نیز از آنها خریداری می کنند.
دلیل گران بودن سیستم های ذخیره انرژی و در کل انرژی ها، ناشناخته بودن این حوزه است. در سال ۲۰۱۰ باید ۴۰۰۰۰ دلار برای یک سیستم ذخیره انرژی خورشیدی پرداخت می کردید؛ در حالیکه این قیمت امروزه نصف شده است. به نظر می رسد در ۱۰ سال آینده هزینه نصب و راه اندازی پنل ها و باتری های خورشیدی، خیلی کمتر از امروز خواهد بود.
به همین دلیل امروزه اکثر مالکان پنل های خورشیدی از روش مترینگ خالص استفاده می کنند. به این ترتیب ارائه دهنده برق موظف می شود مازاد برق تولیدی را خریداری کند. در این صورت مازاد برق تولیدی به شبکه برق انتقال می یابد. شرکت برق نیز در ازای میزان برقی که به شبکه تحویل می دهید به شما هزینه آن را پرداخت می نماید.
۵- قابل حمل نبودن و دشوار بودن نقل و انتقال پنل های خورشیدی پس از نصب
از نظر فنی می توانید پنل های خورشیدی نصب شده در خانه فعلیتان را به خانه جدیدتان انتقال دهید؛ با این حال این اتفاق در واقعیت هرگز رخ نمی دهد. اما چرا؟ از آنجاییکه پنل های خورشیدی به صورت سفارشی متناسب با پشت بام منزل شما طراحی می شوند؛ لذا انتقال آنها به یک مکان جدید منطقی نیست.
در بیشتر مواقع قیمت پنل های خورشیدی نصب شده روی پشت بام یک خانه جزء قیمت آن مسکن محاسبه می شود و در واقع فرد با خرید خانه، مالک آن پنل ها نیز می گردد. پژوهشی که توسط آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (Lawrence Berkeley National Laboratory) صورت گرفته، نشان می دهد که یک آرایه خورشیدی می تواند ارزش یک خانه را در حدود 15000 دلار افزایش دهد. بنابراین حتی اگر مجبور شوید از پنل های خورشیدی مورد علاقه خود دل بکنید؛ عملاً می توانید هزینه آنها را از خریدار منزل خود دریافت کرده و با این مبلغ پنل های جدیدی برای منزل جدیدتان تهیه نمایید.
سیستم های خورشیدی برای جایی که قرار است نصب شوند، طراحی می گردند. این بدان معنی است که اگر به یک خانه جدید نقل مکان کنید؛ نمی توانید سیستم خورشیدی خود را به آن خانه ببرید. اما نصب و راه اندازی یک سیستم خورشیدی ارزش خانه شما را افزایش می دهد؛ لذا در صورتیکه به خانه جدید نقل مکان کنید می توانید هزینه این سیستم را از مالک جدید ساختمان دریافت نمایید.
۶- انتشار گاز دی اکسید کربن ناشی از تولید و حمل و نقل
استخراج مواد اولیه ساخت، مونتاژ و حمل و نقل پنل های خورشیدی و سایر اجزای این سیستم ها، ضمن انتشار دی اکسید کربن تاثیرات زیست محیطی فراوانی به همراه دارد. این اصل در مورد تمام محصولات تولیدی دیگر نیز صدق می کند. قطعاً مزایای بلند مدت انرژی های تجدید پذیر خورشیدی، می تواند این تاثیرات زیست محیطی را جبران کند.
۷- دفع مواد سمی و ساخت برخی از پنل های خورشیدی با فلزات کمیاب زمین
برخی از اجزای سیستم های خورشیدی سمی هستند و دفع آنها دشوار است؛ به ویژه موادیکه در باتری ها مورد استفاده قرار می گیرند. از این رو باید در هنگام دفع اجزای تخریب شده سیستم های خورشیدی، به دفع ایمن آنها توجه شود. با این حال عمر مفید طولانی سیستم های خورشیدی به کمک آنها می آید؛ زیرا حجم و تعداد دفعات دفع زباله های سمی کاهش می یابد.
اصطلاح «فلزات کمیاب زمین» مقداری گمراه کننده است؛ در واقع این فلزات در حجم بالایی عرضه می شوند. با این حال از آنجاییکه این عناصر برای استفاده در توربین های بادی و سلول های خورشیدی استخراج می گردند؛ لذا تاثیرات منفی بر محیط زیست و انسان هایی دارند که آنها را استخراج می کنند.
در ضمن این عناصر بار سیاسی نیز به همراه دارند. چین در فاصله بین سال های ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۷، حدود ۸۰% از نیاز ایالات متحده به عناصر کمیاب زمینی را تامین کرده است. این عناصر که نقش بسیار مهمی در توسعه فناوری های مدرن ایفا می کنند؛ نقش بسزایی در شکل گیری کل بازار جهانی دارند.
خوشبختانه شرکت های پیشرو در عرصه تکنولوژی مانند اپل، در حال بررسی روش هایی برای بازیافت این عناصر کمیاب زمین هستند؛ بدین صورت عرضه آنها پایدار می شود و هزینه آنها به دلیل افزایش روزافزون تقاضا، افزایش نمی یابد.
نتیجه گیری در مورد مزایا و معایب انرژی خورشیدی
بررسی جوانب مثبت و منفی سیستم های خورشیدی به شما کمک می کنند تا در مورد استفاده یا عدم استفاده از سیستم های خورشیدی به صورت عقلانی و حساب شده عمل کنید. کاملاً مشخص است که اگر فضا و بودجه لازم برای سرمایه گذاری در اختیار داشته باشید؛ مطمئناً از نصب یک سیستم خورشیدی منتفع خواهید شد.
هر چند باید نکات منفی را نیز در نظر بگیرید؛ اما حقیقت این است که مزایای سیستم های خورشیدی آنقدر زیاد است که قطعاً در آینده سهم آن از سبد انرژی خانوارها و کشورها افزایش خواهد یافت. وقتی جهان به استفاده مستمر از منابع تجدید پذیر به جای منابع تجدید ناپذیر ادامه دهد؛ افراد بیشتری به مزایای این منابع انرژی پی خواهند برد.
مزایا و معایب انرژی خورشیدی
مزایای انرژی خورشیدی
معایب انرژی خورشیدی
صرفه جویی در هزینه قبوض برق
مقدور نبودن استفاده برای همگان
مصون ماندن از افزایش قیمت برق در آینده
وابسته بودن به شرایط آب و هوایی و مکانی
تجدید پذیر و ماندگار و دوستدار محیط زیست
هزینه بر بودن راه اندازی تاسیسات خورشیدی
دوره کوتاه بازگشت سرمایه
هزینه های باتری و ذخیره انرژی خورشیدی
هزینه نگهداری پایین
قابل حمل نبودن و مشکل جابجایی آنها بعد از نصب
بهره مندی از مزایای طرح های تشویقی
انتشار گاز دی اکسید کربن ناشی از تولید و حمل و نقل
امکان فروش برق مازاد خورشیدی
دفع مواد سمی
کاهش ردپای کربن
نیاز تجهیزات تولید انرژی خورشیدی به فلزات کمیاب زمین
دریافت کمک های مالی برای نصب پنل های خورشیدی
تولید برق در هر نقطه ای از کره زمین
کاهش فشار روی شبکه برق
با توجه به مزایا و معایب انرژی خورشیدیآیا انرژی خورشیدی ارزش سرمایه گذاری را دارد؟
از دیدگاه ما بله. البته شاید این اصل برای همه صدق نکند؛ بنابراین در واقع باید جوانب مثبت و منفی این کار را در نظر بگیرید و براساس مصلحت و شرایط خود دست به انتخاب بزنید. پس به ۱۱ مزیت و عیب استفاده از انرژی خورشیدی که در جدول زیر خلاصه شده اند توجه کنید و سپس دست به انتخاب بزنید.
همچنین به یاد داشته باشید که سیستم های خورشیدی پشت بامی تنها گزینه انتخابی نیستند؛ هر چند ممکن است رایج ترین راه بهره گیری از انرژی خورشیدی باشند، اما راه های دیگری هم برای بهره گیری از این انرژی پاک وجود دارد. امروزه برخی از شرکت ها، برنامه های متنوعی برای بهره برداری از انرژی خورشیدی، با یا بدون استفاده از پنل ها ارائه می دهند. به هر حال همه ما باید به سوی آینده ای سبزتر حرکت کنیم؛ حال با هر ابزاری که در اختیار داریم.
در حال حاضر دو انقلاب مکمل در حوزه انرژی در حال وقوع هستند: یکی انقلاب در زمینه استفاده از انرژی انسانی، زیرا گزینه های سبزتر و پایدارتر به دلیل تغییرات آب و هوایی در اولویت قرار می گیرند، و دیگری انقلاب بیت کوین که مرزهای جدیدی را در نحوه استفاده از انرژی در زمینه تولید ارزش افزوده ایجاد کرده است.
به نظر می رسد انرژی خورشیدی، نقطه عطفی در زمینه استخراج بیت کوین تجدیدپذیر است. به عنوان مثال شرکت های بلاکستریم (Blockstream) و اسکوئر (Square) که در صنعت بیت کوین فعالیت می کنند، در حال ساخت تاسیسات ارزکاوی چند میلیون دلاری با استفاده از انرژی خورشیدی هستند.
اما اینکه بتوان دقیقاً گفت که چند درصد از کل نرخ هش بیت کوین با استفاده از انرژی خورشیدی تولید می شود، بسیار دشوار است؛ با این حال شواهد غیررسمی توسعه دهنده خورشیدی Blake King of RES Holdings نشان می دهند که پروژه های جدید خورشیدی در همه جا در ایالات متحده به چشم می خورند.
کینگ در پادکست اخیر Compass Mining خاطر نشان کرد که واقعاً اطلاعاتی در مورد میزان دقیق تولید انرژی خورشیدی در دسترس نیست؛ اما گویا شرکت های تازه وارد زیادی که در زمینه تولید برق شبکه ای با استفاده از انرژی خورشیدی کار می کنند، قصد ورود به این عرصه را دارند. وی می گوید «این اتفاق بسیار بزرگی است و گیگاوات های خورشیدی همه جا در حال ظهور هستند».
آخرین داده های مرکز کمبریج برای امور مالی جایگزین (Cambridge Centre For Alternative Finance) نشان می دهند که «سهم انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی های آبی، خورشیدی یا بادی از کل انرژی الکتریسیته مصرفی در حال افزایش است». در ضمن این مرکز عنوان می کند «ترکیب دقیق انرژی که در صنعت استخراج بیت کوین مورد استفاده قرار می گیرد، همچنان نامعلوم است؛ اما تخمین ها در این حوزه بسیار متفاوت است، به صورتیکه از 20 و 30% تا بیش از 70% از کل ترکیب انرژی را شامل می شود».
پتانسیل استخراج بیت کوین با استفاده از انرژی خورشیدی
با توجه به احتمال افزایش سهم نرخ هش خورشیدی، به نظر بسیاری استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در استخراج بیت کوین یک چرخه ارزشی به حساب می آید؛ در این چرخه انگیزه های اختصاصی برای استخراج بیت کوین با استفاده از ارزان ترین منابع انرژی موجود باعث می شوند تا افراد بیشتری در سراسر جهان به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و تبدیل آنها به انرژی برق روی بیاورند.
در ضمن با موافقت دولت ها جهت استفاده از انرژی خورشیدی به منظور کاهش سطح انتشار کربن و گازهای آلاینده، و معرفی مشوق های اضافی مانند اعتبارات مالیاتی سرمایه گذاری؛ ممکن است سهم انرژی خورشیدی از عملیات ارزکاوی خورشیدی حتی بیشتر از این شود.
دان فرومکین (Dan Frumkin)، سرپرست تیم تحقیق و تولید محتوای شرکت های Braiins و Slush Pool اخیراً عنوان نموده: «این امکان وجود دارد که بیت کوین نقش مهمی در توسعه انرژی های تجدیدپذیر در سراسر جهان ایفا کند، و در واقع به وسیله ای برای کسب درآمد از انرژی هایی تبدیل شود که در غیر این صورت ممکن است هدر بروند».
استخراج بیت کوین با استفاده از انرژی خورشیدی در چه مکان هایی صورت می گیرد؟
فرومکین در مصاحبه با مجله بیت کوین اظهار داشته که هیچگونه اطلاعات موثقی در مورد محل استقرار مزارع خورشیدی وجود ندارد؛ اما احتمالاً بسیاری از آنها در خانه ها مستقر شده اند. وی می گوید: «من فکر می کنم که کل منطقه جنوب غربی ایالات متحده برای استفاده از انرژی خورشیدی مناسب است. ایالت محل زندگی من در نیومکزیکو (New Mexico) سالانه حدود 300 روز آفتاب می گیرد، و مناطق خشک و بی آب و علف زیادی دارد. در ضمن حجم تولید نفت و گاز در این منطقه بالاست؛ بنابراین فکر می کنم مکان بسیار خوبی برای انجام عملیات های ترکیبی خورشیدی و ضایعات گازی جهت اطمینان از مستمر بودن تولید انرژی برای وقت هایی است که خورشید در آسمان نمی تابد».
سرمایه گذاری جدید مشترک شرکت های بلاکستریم و اسکوئر قرار است در ایالت جورجیا صورت بگیرد. در همین حال انجمن صنعتی انرژی های خورشیدی، ۱۰ ایالت برتر در زمینه تولید انرژی خورشیدی را براساس ظرفیت تجمعی انرژی خورشیدی نصب شده در سه ماهه اول سال ۲۰۲۱ رتبه بندی کرده است. در مجموع کاملاً مشخص است که غرب تگزاس به یک نیروگاه بادی و خورشیدی بزرگ و کعبه آمال شرکت هایی تبدیل شده که به دنبال استخراج بیت کوین می باشند.
معایب ارزکاوی با انرژی خورشیدی
فرومکین در گزارش تحلیلی خود خاطر نشان کرد که هر چند ممکن است انرژی خورشیدی سبز و تجدیدپذیر تلقی شود؛ اما همچنان مشکلات عدیده ای در زمینه دستیابی به انرژی خورشیدی وجود دارد که از آن جمله می توان به محدودیت ساعات تابش خورشید اشاره کرد. شکل زیر نمودار میزان دسترسی به انرژی خورشیدی را در مقایسه با سایر منابع انرژی نشان می دهد:
فرومکین و بلیک (Blake) در پادکست اخیر Compass Mining توضیح دادند که چندین روش برای پر کردن ساعت هایی که امکان دسترسی به نور خورشید فراهم نیست (و یا زمانیکه هوا ابری، و یا طوفان گرد و خاک است) وجود دارد؛ بدین وسیله همچنان می توان از انرژی خورشیدی به صرفه استفاده نمود.
برخی از شرکت ها از یک ژنراتور گاز طبیعی برای پر کردن این شکاف استفاده می کنند؛ این به معنی استفاده از منبع انرژی ارزان، اما غیر قابل تجدید است. سایر ارزکاوها با شبکه های انرژی محلی خود «موافقتنامه خرید برق» منعقد کرده اند، و بدین وسیله امکان خرید برق ارزان قیمت و خارج از پیک در طول شب به قیمت هر کیلو وات ساعت دو سنت برای آنها فراهم می شود. در واقع در این حالت از برقی استفاده می شود که در صورت عدم بهره گیری، بلااستفاده می ماند.
نمودار زیر برآورد قیمت نسبی منابع مختلف انرژی را براساس گزارش های آژانس بین المللی انرژی های تجدیدپذیر نشان می دهد:
اکثر شرکت های تولید انرژی خورشیدی با استفاده از باتری، انرژی اضافی خورشید را ضبط و ذخیره می کنند؛ چنین کاری به خصوص برای مجموعه های کوچک مناسب است. اما راهکار مناسبی برای مجموعه های بزرگتر نیست.
فرومکین به مجله بیت کوین گفته است که «یک پنل خورشیدی و یک سیستم ذخیره سازی باتری برای چند ارزکاو کاملاً مناسب است، و انرژی مورد نیاز آنها را به صورت بی وقفه تامین می کند. اما اگر مزرعه خورشیدی بسیار بزرگتر باشد و انرژی مورد نیاز یک شبکه را تامین کند؛ منابع دیگری نیز تقاضای استفاده از انرژی این باتری ها را دارند و در این صورت مسئله مقداری پیچیده می شود. به عبارت دیگر اگر توان باتری ها برای شبکه ذخیره گردد، و تنها مازاد انرژی تولیدی بعد از تامین انرژی مورد نیاز شبکه و پر کردن باتری ها برای ارزکاوی مورد استفاده قرار بگیرد؛ در این صورت معتقدم که ریسک ارزکاوی جالب توجه خواهد بود.
آیا انرژی خورشیدی واقعاً سبز است؟
اگر چه انرژی خورشیدی سبز یا تجدیدپذیر به حساب می آید؛ اما معمولاً در فرآیند تولید پنل های خورشیدی از زغال سنگ استفاده می شود و ضایعات سمی جزء محصولات جانبی این فرآیند هستند. بیشتر پنل های خورشیدی در چین و در منطقه سین کیانگ (Xinjiang) تولید می شوند (این منطقه تا همین اواخر نیز کانون استخراج بیت کوین بود) که در آنجا انرژی زغال سنگ در دسترس و فراوان است.
فرومکین در مورد معایب زیست محیطی تولید پنل های خورشیدی می گوید: «به نظر من این یک انتقاد قانونی است. قسمت اعظم پنل های خورشیدی در منطقه سین کیانگ تولید می شوند و به احتمال زیاد اقلیت قومی اویغور که در آنجا زندگی می کنند به بیگاری کشیده می شوند؛ به علاوه مقدار زیادی انرژی زغال سنگ تولید شده و مواد شیمیایی سمی نیز در فرآیند تولید این پنل ها تولید می گردند». در نتیجه می توان گفت این تفکر که انرژی خورشیدی جایگزینی سبز برای استخراج بیت کوین است، یک تصور اشتباه می باشد.
فرومکین می گوید: «هنوز هم نمی توان انرژی خورشیدی را از حیث زیست محیطی یا اخلاقی، ۱۰۰% تمیز نشان داد. شاید با توجه به تمام عواملی که ذکر کردیم، ارزش سبک و سنگین کردن را داشته باشد؛ اما به ندرت می توان تمام این عوامل منفی ذکر شده را در رسانه های مطرح مشاهده کرد».