لزوم انرژی پاک
- شناسه خبر: 22332
- تاریخ و زمان ارسال: 22 مرداد 1397 ساعت 12:00
تهیه و تنظیم: محبوبه کاظمی
انرژی پاک
رشد جمعیت و اقتصاد جهان، همراه با شهرکسازی سریع، منجر به افزایش قابلتوجهی در تقاضای انرژی خواهد شد. سازمان ملل متحد (UN) برآورد میکند که جمعیت جهان از ۷،۶ میلیارد نفر در سال ۲۰۱۷ به ۹،۸ میلیارد نفر تا سال ۲۰۵۰ افزایش خواهد یافت. همچنین روند شهرسازی – که در حال حاضر هر شش ماه یا بیشتر به اندازه شهر شانگهای به جمعیت شهری جهان افزوده است- تا سال ۲۰۵۰ طوری پیش میرود که تقریبا دو سوم مردم جهان در مناطق شهری سکونت مییابند (از ۵۴ ٪ در سال ۲۰۱۴). چالش افزایش سریع تقاضاها در مقابل کاهش انتشار گازهای گلخانهای بسیار قابل توجه است و این چالش روند صعودی سریعی دارد. در سال ۲۰۱۶، غلظت دیاکسید کربن اتمسفر در جهان، ۰٫۸٪ افزایش یافت که بزرگترین افزایش سالیانه آن است، در کنار این موضوع، افزایش لزوم انرژی الکتریسیته بالاترین تقاضای انرژی در سالهای متمادی بوده است. کاربرد زیاد انرژی برق در خدماتی مانند حمل و نقل، خنک سازی فضا، لوازم خانگی بزرگ، فناوری اطلاعات و ارتباطات و دیگر موارد، نقش کلیدی در افزایش تقاضای برق ایفا میکند. صرفنظر از چالشهایی که نیازهای روزافزون و کاهش انتشار گازهای گلخانهای را برآورده میکند، هوای پاک نیز یک نیاز حیاتی است. حدود ۷ میلیون نفر به علت آلودگی هوا، هر ساله میمیرندکه بسیاری از این آلودگیها به خاطر کارخانجاتی است که با سوخت ناپاک و تولیدات خود باعث این معضل میشوند که با تولید برق به جای سوختهای آلوده میتوان این مشکل را حل کرد.سازمان بهداشت جهانی (WHO) آماری داده مبنی بر اینکه کشورهای عضو کم درآمد و متوسط درآمد WHO آسیای جنوب شرقی آسیا و مناطق غربی اقیانوس آرام در سال ۲۰۱۲ با بیشترین میزان آلودگی هوا مواجه بودند و در مجموع ۳/۳ میلیون مرگ و میر ناشی از آلودگی هوا در داخل خانهها و ۲٫۶ میلیون مرگ و میر مربوط به آلودگی هوا در فضای بیرون اتفاق افتاده است که این مرگ و میرها در سال ۲۰۱۲ در اثر استفاده از سوختهای آلوده از جمله اجاق گاز زغال سنگ، چوب، نفت و … بوده است. داده های WHO نشان میدهد که انرژی پاک کم کربن است. مقدار دی اکسید کربن این انرژی در واحد تولید با توجه به انتشار کل سیلیکات کم است. پس در هرکشوری نیاز مبرم به انرژی پاک وجود دارد و دولتها باید به این امر به طور جدی بپردازند. در این مقاله به چگونگی تولید انرژیهای تجدیدپذیر پرداخته شده و محصولات و خدماتی که از این طریق به انسانها، صنایع، جامعه و… ارائه خواهد شد.
انرژی خورشیدی چیست و پنلهای خورشیدی چگونه کار میکنند؟
انرژی خورشیدی با گرفتن انرژی خورشید و تبدیل آن به برق برای خانه یا کسب و کار شما عمل میکند.
خورشید ما، یک راکتور هستهای طبیعی است. این راکتور، بستههای کوچکی از انرژی به نام فوتونها را منتشر میکند که با سرعت ۹۳ میلیون مایل از طرف خورشید به سمت زمین در زمان حدود ۵/۸ دقیقه حرکت میکند. در هر ساعت برای تولید انرژی کافی در سیاره ما، خورشید تعدادی فوتون به سمت زمین ساطع میکند که از نظر تئوری، انرژی جهانی برای یک سال تمام از این طریق تأمین میشود.
در حال حاضر قدرت فتوولتائیک در حدی است که تنها ۵ تا ۱۰ درصد از انرژی مصرف شده در ایالات متحده را تشکیل میدهد، اما فناوری خورشیدی درحال ارتقاست و هزینههای انرژی خورشیدی به سرعت در حال کاهش میباشد، بنابراین توانایی ما برای به دست آوردن انرژی خورشیدی در حال افزایش است.گزارش سال ۲۰۱۷ آژانس بین المللی انرژی نشان میدهد که انرژی خورشیدی به سریعترین منبع انرژی در جهان تبدیل شده و این اولین بار است که رشد تولید انرژی خورشیدی از تمام سوختهای دیگر فراتر رفته است. در چند سال آینده، همه ما از مزایای برق تولیدشده از انرژی خورشیدی برخوردار خواهیم بود. پنلهای خورشیدی چگونه تشکیل میشوند؟هنگامی که فوتونها به یک سلول خورشیدی برخورد میکنند، الکترونها از اتمهایشان جدا میشوند. اگر هادیها به قطب مثبت و منفی یک سلول متصل شوند، یک مدار الکتریکی ایجاد میشود و وقتی الکترونها از طریق چنین مداری جریان مییابند، برق تولید میکنند. سلولهای چندگانه، یک پنل خورشیدی تشکیل میدهند و پنلها (ماژولها) را میتوان با هم ترکیب کرد تا صفحه وسیعی از پنلهای ترکیبی خورشیدی ایجاد شود. با ترکیب پنلهای بیشتر، انرژی خورشیدی بیشتری به دست میآورید. پنلهای خورشیدی از چه ساخته شدهاند؟ پنلهای خورشیدی فتوولتائیک (PV) از تعداد زیادی سلولهای خورشیدی تشکیل شدهاند. سلولهای خورشیدی مانند نیمه هادیها از سیلیکون ساخته شدهاند. این سلولها با ایجاد یک لایه مثبت و یک لایه منفی باهم، باتری الکتریکی ایجاد میکنند. چگونه پنلهای خورشیدی، برق تولید میکنند؟پنلهای خورشیدی PV به طور مستقیم جریان الکتریسیته تولید میکنند (DC). با الکترود DC، الکترونها در یک جهت در اطراف مدار جریان مییابند که این مثال نشان میدهد یک باتری یک لامپ را روشن میکند. الکترونها از طرف منفی باتری ازطریق جریان لامپ حرکت میکنند و به سمت مثبت باتری برمیگردند.با جریان برق AC (جریان متناوب)، الکترونها به عقب و جلو رانده شده و با زمانبندی منظمی به طور معکوس حرکت میکنند؛ بیشتر شبیه یک سیلندر موتور خودرو. هنگامی که سیمپیچ به طرف یک آهنربا جذب میشود، ژنراتورها جریان برق AC تولید میکنند. از طریق این ژنراتورها، منابع انرژیهای متفاوتی قابل تبدیل هستند؛ مانند گاز یا سوخت دیزل، انرژی آبی، انرژی هستهای، زغالسنگ، باد یا خورشید.دلیل انتخاب الکترود AC برای شبکه الکتریکی US این است که برای انتقالهای بسیار طولانی، ارزانتر است. با این وجود، پنلهای خورشیدی، برق DC تولید میکنند. حال چگونه برق DC را به شبکه AC متصل کنیم؟ برای این کار، از اینورتر استفاده میکنیم. اینورتر خورشیدی چیست؟اینورتر خورشیدی، برق DC را از پنلهای خورشیدی چندگانه دریافت کرده و از آن برای ایجاد برق AC استفاده میکند. اینورترها مانند سیستم مغزی انسان عمل میکنند. در طول تبدیل جریان برق DC به AC، آنها اطلاعاتی از جمله خطای زمین و آمار سیستم، مثل ولتاژ و جریان در مدار AC و DC، تولید انرژی و ردیابی نقطه حداکثر قدرت را نیز گزارش میکنند.اینورترهای مرکزی از ابتدای سال میلادی بر انرژی خورشیدی تسلط یافتند. میکرواینورتر یکی از بزرگترین تغییرات تکنولوژی در صنعت PV است. میکرواینورترها برای هر یک از پنلهای خورشیدی، نه برای کل منظومه شمسی، به عنوان اینورترهای مرکزی عمل میکنند. این سیستم باعث میشود هر پنل خورشیدی حداکثر کارکرد خود را داشته باشد. هنگامی که یک اینورتر مرکزی استفاده میشود، وجود یک مشکل در یک پنل خورشیدی (شاید در سایه باشد یا کثیف باشد) میتواند عملکرد کل صفحه پنل مرکب خورشیدی را کاهش دهد. در اینجا میکرواینورترها، مانند سامانههای خورشیدی Home Equinox SunPower، باعث میشوند این مشکل کاملاً حل شود. اگر یک پنل خورشیدی مشکلی داشته باشد، بقیه قسمتهای پنل مرکب خورشیدی هنوز هم کارآمد هستند. سیستم پنل خورشیدی چگونه کار میکند؟ در این قسمت نمونهای از نحوه نصب یک پنل خورشید خانگی توضیح داده میشود. اول، نور خورشید به یک پنل خورشیدی روی سقف خانه میتابد. پنل، انرژی را به جریان DC تبدیل کرده و این جریان در یک اینورتر وارد میشود. اینورتر برق را از DC به AC تبدیل میکند که بعد از آن میتوانید این برق را در خانه خود استفاده کنید. این فناوری زیبایی، سادگی و تمیزی را به ارمغان میآورد، ضمن اینکه کارآمدتر و مقرون به صرفهتر است. با این حال، اگر شما خانهای برای استفاده از برق تولیدی توسط پنل خورشیدی خود ندارید، باید چه کار کنید؟ و هنگام شب که پنل خورشیدی انرژی تولید نمیکند، چه اتفاقی میافتد؟ نگران نباشید، شما همچنان از یک سیستم به نام «اندازه گیری خالص» استفاده میکنید.سیستم PV به صورت شبکهای است که در اوج نور روز در حال گردش است و اغلب انرژی بیشتری را نسبت به نیازهای مشتریان تولید میکند، به طوری که بیشترین انرژی ذخیره شده برای استفاده در محل دیگر به شبکه متصل میشود و در زمان استفاده آزاد میگردد. مشتریان برای دریافت این انرژی، مبلغی را به عنوان اعتبار پرداخت کرده و میتوانند انرژی را در شب یا روزهای غیرآفتابی استفاده کنند.
دلایل عدم استقبال از نیروگاههای خورشیدی
در بررسیهای انجام شده حدود ۶۰ هزار مگاوات ظرفیت تولید انرژی خورشیدی، ۱۵ هزار مگاوات انرژی بادی و بیش از ۲۵۰۰ مگاوات انرژی «بیوزیست» در ایران وجود دارد که در مقایسه با ۷۶ هزار مگاوات ظرفیت نصب شده نیروگاهی، رقم بالایی است اما با این وجود از این ظرفیت آنطور که باید استفاده نمیشود.
طبق برآوردهای وزارت نیرو تا کنون ظرفیت نصب شده انرژیهای تجدیدپذیر در کشور ۲۰۰ مگاوات تعیین شده و طبق برنامهریزیهای صورت گرفته، قرار شده تا پایان امسال ۱۰۰ مگاوات دیگر به این ظرفیت اضافه شود و در سالهای آتی نیز حدود ۳۰۰، ۷۰۰ و ۱۰۰۰ مگاوات افزایش ظرفیت در دستور کار وزارت نیرو قرار گرفته است.
در مجموع نگاه دولت به ارتقای انرژی تجدیدپذیر در ایران بسیار جدی است و برای همین موضوع نیز مؤلفههای تشویقی و تضمینی گوناگونی را برای جذب سرمایهگذار لحاظ کرده اما با این وجود وضعیت پیشرفت این انرژی در کشور در قیاس با سایر کشورهای دیگر روند کندی داشته است.
از سوی دیگر بند ب سیاستهای کلی نظام جمهوری اسلامی ایران بر ایجاد تنوع در منابع انرژی کشور با رعایت مسائل زیستمحیطی و تلاش برای استفاده از سهم تجدیدپذیرها و ایجاد نیروگاههای خورشیدی و بادی و … تأکید دارد.
در حال حاضر، حدود ۸۲ تا ۸۳ درصد انرژی برق مورد نیاز از منابع سوخت فسیلی تأمین میشود و این موضوع سبب شده به محیط زیست آسیب وارد شود و این در شرایطی رقم خورده که در ایران منابع متنوعی از انرژی وجود دارد و علیرغم افزایش ۶ درصدی مصرف برق نسبت به گذشته، بازهم آنطور که باید از پتانسیل های انرژی تجدیدپذیر استفاده نمیشود.
توسعه انرژیهای نو با توجه به عوامل مختلف بهویژه هزینه اولیه و قیمت تمام شده بالا و نبود سیاستهای حمایتی، با مشکلاتی مواجه است. صاحبان منابع فسیلی باید واقعنگرانه بدانند که برداشت بیشتر آنها از ذخایر امروز، مستلزم بهرهمندی کمتر فردا و در نهایت تهی شدن منابع در مدت زمانی کمتر است.
خوشبختانه بیشتر ممالک جهان به اهمیت و نقش منابع انرژی بهویژه انرژیهای تجدیدپذیر پی بردهاند و به طور گسترده برای بهرهبرداری از این منابع، تحقیقات وسیع و سرمایهگذاریهای اصولی کردهاند. با توجه به این موضوع در ایران نیز لازم است راهبردها و برنامههای زیربنایی و اصولی تدوین شده و به اجرا درآید
این در حالی است که تولید انرژی در ایران به طور مرسوم، حول محور استفاده از سوختهای فسیلی ارزان میچرخد و انرژیهای نو و تجدیدپذیر از رشد و توسعه قابل دفاعی برخوردار نیستند.
استفاده از مجموعه انرژی تجدیدپذیر در ایران هنوز کمتر از یک درصد از کل مصرف انرژی در کشور است. مطابق برنامه پنجم توسعه، استفاده از انرژی تجدیدپذیر باید تا مارس ۲۰۱۵ به ۵/۱ درصد افزایش پیدا کند. با این وجود تحریمهای خارجی، سرعت سرمایهگذاری خارجی و توسعه انرژی تجدیدپذیر را در ایران کاهش داده است.
منابع:- سایتهای خبری برق نیوز، مهرشیدنیرو، خبرآنلاین، ایرنا و ایسنا- www.world-nuclear.org نویسنده: مارتین دِبونو- اکتبر ۲۰۱۷