انرژی خورشیدی چیست؟ خورشید نه تنها خود منبع عظیم انرژی است، بلکه سرآغاز حیات و منشأ تمام انرژیهای دیگر است. طبق برآوردهای علمیحدود 6000 میلیون سال از تولد این گوی آتشین میگذرد و در هر ثانیه 4/2 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل میشود. با توجه به جرم خورشید که حدود 333هزار برابر جرم زمین )جرم زمین 6* 1021 تن( است، این کره نورانی را میتوان بهعنوان منبع عظیم انرژی تا 5 میلیارد سال آینده به حساب آورد. خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن )8/86درصد( هلیوم )3درصد( و 63عنصر دیگر که مهمترین آنها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است، تشکیل شده است. انرژی خورشید یکی از منابع انرژی رایگان، پاک و عاری از اثرات مخرب زیستمحیطی است که از دیرباز به روشهای گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است. بحران انرژی در سالهای اخیر، کشورهای جهان را بر آن داشته که با مسائل مربوط به انرژی برخورد متفاوت کنند که در این میان جایگزینی انرژیهای فسیلی با انرژیهای تجدیدپذیر و ازجمله انرژی خورشیدی به منظور کاهش و صرفهجویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی و کاهش انتشار گازهای آالینده با استقبال فراوانی روبهرو شده است. شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ بازمیگردد. خورشید کره ً ای به قطر تقریبا 1/39*106 ً کیلومتر است. این کره که عمدتا از هیدروژن تشکیل شده و یک رآکتور هستهای طبیعی بزرگ است، روزانه حدود 350میلیارد تن از جرمش بر اثر گداخت هستهای به انرژی تبدیل میشود. بیرونیترین الیه خورشید که از ان انرژی ساطع میشود دارای دمای 5778درجه کلوین )5505درجه سانتیگراد( است در حالی که دمای قسمتهای درونی آن حدود 8*106 تا 40*106 درجه کلوین تخمین زده میشود )دمای مرکز خورشید 15*106 درجه کلوین است(. به طور متوسط خورشيد در هر ثانيه 1/1*1020 كيلووات ساعت انرژي ساطع ميكند. از كل انرژي منتشره توسط خورشيد تنها در حدود 47درصد آن به سطح زمين ميرسد. اين بدان معني است كه زمين در هر ساعت تابشي در حدود 60 ميليون 15/138( Btuمیلیون Kcal در ساعت یا 1/7* 104 کیلووات( دريافت ميکند. يعني انرژي ناشي از سه روز تابش خورشيد به زمين برابر با تمام انرژي انرژیهای نو شماره صدو شانزده، آذر ماه 1393 ناشي از احتراق كل سوختهاي فسيلي در دل زمين است و بنابراين ميتوان نتيجه گرفت كه در اثر تابش خورشيد به مدت 40روز، ميتوان انرژي مورد نياز يک قرن را ذخيره کرد. تابش خورشید منشأ اغلب انرژیهای موجود در زمین نظیر انرژی باد، انرژی نهفته در سوختهای فسیلی و غیره است. تنها انرژی هستهای، انرژی زمین گرمایی و انرژی جزر و مد از این قاعده مستثنی است. کاربردها و محدودیتهای انرژی خورشیدی انرژى خورشید به کمک آیندگان میشتابد: نیروگاههاى خورشیدى که انرژى خورشید را به برق تبدیل مىکنند در آینده با مزیتهایى که در برابر نیروگاههاى فسیلى دارند، مشکل برق و تا حدودى مشکل کمآبى را به ویژه در دوران تمام شدن نفت و گاز حل خواهند کرد و به طور مسلم تأسیس و بهکارگیرى برجهاى نیرو، زمینه الزم را براى خودکفایى و قطع وابستگى کشور فراهم خواهد کرد. تولید برق بدون مصرف سوخت، نیاز نداشتن به آب فراوان، آلوده نکردن محیطزیست، استهالک کم و عمر زیاد از مزیتهاى بارز برجهاى نیرو و نیروگاههاى خورشیدى نسبت به نیروگاههاى فسیلى و اتمى است. لزوم استفاده از انرژى خورشیدى فناورى ساده، کاهش آلودگى هوا و محیطزیست و از همه مهمتر ذخیره شدن سوختهاى فسیلى براى آینده با تبدیل آنها به مواد پرارزش با استفاده از تکنیک پتروشیمى، از دالیل لزوم استفاده از انرژى خورشیدى در کشور هستند. با افزایش قیمت نفت در سال 1973 کشورهاى پیشرفته صنعتى مجبور شدند به استفاده از انرژیهاى جانشین جدیتر بیاندیشند. کشورهاى صنعتى به این نتیجه رسیدهاند که با بهینهسازى مصرف انرژى در صنایع و ساختمانها، مصرف انرژى را مىتوان 30 تا 40درصد کاهش داد. ناگفته نماند با احتساب مصرف بیش از یک میلیون بشکه معادل نفت در روز، بیش از یک میلیارد دالر درآمد ارزى در سال نصیب کشور خواهد شد. ایران با عرض جغرافیایى 25 تا 45 شمالى در منطقه مناسبى براى دریافت انرژى خورشیدى قرار دارد. میزان انرژى که زمین در یک ساعت از خورشید دریافت مىکند، بیش از انرژى مصرفى جهان در یک سال است. انرژى خورشیدى با بهره گیرى از روشها و وسایل ویژه به تولید برق با استفاده از حرارت خورشید مىپردازد که حرارت نیز پس از گذار از یک یا چند مرحله به انرژى الکتریکى تبدیل مىشود. پاک بودن این سیستم، توجه بسیارى از کشورها و دولتهاى جهان را به خود معطوف کرده تا آنجا که انگلستان اخیراً با الزامى کردن استفاده از صفحات خورشیدى در ساختمانهاى در حال ساخت، گامى بلند و مؤثر در بهینهسازى مصرف انرژى خورشیدی برداشته است. برخى، انرژیهاى تجدیدپذیر را تنها امید بقاى کره زمین دانستهاند، در حالى که عدهاى آن را منبعى حاشیهاى با ظرفیت محدود به حساب مىآورند. از سویى منابع سوخت فسیلى پایانپذیر و تجدیدناپذیر است و باید از انرژیهاى تجدیدپذیر که به رغم منابع فسیلى، منافع زیستمحیطى فراوانى دربردارد بیشتر بهره جست. انرژى خورشیدى، نتیجه فرآیند پیوسته همجوشی هستهاى در خورشید است و هم اکنون کل منبع انرژى خورشیدى 10هزار برابر مصرف انرژى کنونى بشر است اما اندک بودن شدت این توان و تنوع زمانى و جغرافیایى آن، مشکالت عمدهاى را فراهم کرده که سهم این انرژى را در برابر کل انرژى، محدود مىکند. با این حال در کشورهایى که هزینه انرژى معمولى به دلیل مالیات زیاد است و دولت تالش زیادى براى ترغیب مردم به استفاده از انرژى خورشیدى مىکند، بازار براى سیستمهاى حرارتى خورشیدى کمدما رونق دارد. با آنکه کل منبع انرژى خورشیدى این امکان بالقوه را دارد که سهم عمدهاى در تأمین انرژى جهانى در آینده داشته باشد، دالیل زیادى وجود دارد که سهم استفاده از آن را در 20 سال آینده، بسیار محدود مىکند. اهمیت این محدودیت، همراه با الگوهاى مصرف و اولویتهاى ملى تغییر مىیابد. یکى از محدودیتهاى عمده در استفاده از انرژى خورشیدى، عدم کارآیى اقتصادى سیستمهاى خورشیدى اولیه در برابر سیستمهاى تکامل یافته با سوخت فسیلى است که با افزایش قیمت سوختهاى معمولى و اقتصادىتر کردن دستگاههاى خورشیدى با حجم تولید بیشتر، گرایش به استفاده از این گونه انرژى را مىتوان شتاب بخشید. در کنار محدودیتهاى اقتصادى، الزم است انرژى خورشیدى و مزیتهاى استفاده از آن را با آموزش در محتواى فرهنگى زندگى مردم و به منظور ارتقاى سطح آگاهى آنان وارد ساخت که به سرمایه گذارى و توجه دولت به بخش خصوصى نیاز دارد. محور دیگر معادله اجتماعى انرژى خورشیدى، توسعه مهارتهاى فنى در میان طراحان، نصابان و تعمیرکاران بسیارى از دستگاههایى است که به طور وسیع در سراسر جهان توزیع مىشوند.
توجه به دورنماى فراگیرى انرژى خورشیدى و با توجه به کل سرمایه در دسترس براى سرمایهگذارى در انرژى خورشیدى که در 30 سال آینده به 10درصد کل سهام انرژى جهان محدود خواهد شد، به این نتیجه مىتوان رسید که انرژى خورشیدى دستکم زودتر از سال 2020 نمىتواند جانشین اصلى انرژى سوختهاى فسیلى شود. کشورها نیز در زمینه سرمایهگذارى در این بخش با محدودیت روبهرو هستند. روشى که براى کاهش این محدودیتها مىتوان به آن اشاره کرد، جذب سرمایه بخش خصوصى و استفاده از آن بخش از بودجه دولتى است که براى سرمایهگذارى در انرژى خورشیدى اختصاص داده شده است. بسیارى از کشورها با کاربست این روش به موفقیتهایى دست یافتهاند و در کشور ما نیز باید شرایط حضور بخش خصوصى فراهم و اقدامهاى الزم براى جذب بخش خصوصى انجام شود. هم اکنون نگرانیهاى فراوانى در زمینه توانایى کشورها در یافتن منابع سرمایهاى به منظور تأمین نیازهاى مالى توسعه استفاده از
این نوع انرژى، در دهههاى آینده وجود دارد که این معضل در کشورهاى در حال توسعه شدیدتر است. به نظر مىرسد با ایجاد سرمایهگذاریهاى کالن و سریع در این زمینه، مشارکت بخش خصوصى در اینگونه طرحها و مهمتر از همه ارتقاى سطح فرهنگى کشور براى استفاده از انرژیهاى جانشین )تجدیدپذیر( تا چند سال آینده، دستیابى به این هدف مهم چندان دور نباشد. موقعیت کشور ایران از نظر میزان دریافت انرژی خورشیدی كشور ایران در بین مدارهای 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقهای واقع شده كه به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در باالترین ردهها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین 1800 تا 2200 كیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است كه البته باالتر از میزان متوسط جهانی است. در ایران به طور متوسط سالیانه بیش از 280 روز آفتابی گزارش شده است كه بسیار قابل توجه است. ایران در مجموع کشوری است بسیار آفتابی و از نظر مقدار دریافت انرژی خورشیدی در شمار بهترین کشورها محسوب میشود. دو ماه تابش خورشید در ایران معادل کل ذخایر نفت و گاز طبیعی در کشور است. با استفاده از یک درصد از زمینهای کشور و بازده 10درصد متوسط از انرژی خورشیدی نه تنها قادر به تأمین انرژی کشور هستیم، بلکه میتوان این انرژی را به کشورهای دیگر هم صادر کرد، نه اینکه نفتمان را صادر کنیم. انرژی فراوان و الیزال خورشید، بدون نیاز به شبکههای انتقال و توزیع عظیم و پرخرج در سراسر کشور گسترده شده است. معماری سنتی ایران نشاندهنده توجه خاص ایرانیان در استفاده صحیح و مؤثر از خورشید در زمانهای قدیم است. متأسفانه در حال حاضر و با وجود علوم و تکنولوژی جدید در کشور، استفاده از انرژی خورشید بسیار ناچیز است. چنین تصور میشود که وجود منابع عظیم نفت و گاز و پایین بودن سطح علمیو فنی کشور باعث عدم پیشرفت در استفاده از انرژی خورشیدی شده است ولی باید توجه شود که: ارزش واقعی منابع فسیلی خیلی بیشتر از آن است که از نفت برای گرم کردن آب یا گرمایش ساختمانها و اموری از این قبیل استفاده شود. منابع نفت و گاز دیر یا زود تخلیه و تمام خواهند شد. در مواقع بحرانی مانند زمان جنگ که اختالالتی در استخراج و تولید ایجاد میشود یا در زمستان که به علت بسته بودن راهها، امر توزیع مختل میشود، مصرفکنندگان با کمبود شدید سوخت روبهرو خواهند شد.
ع سرمایهاى به منظور تأمین نیازهاى مالى توسعه استفاده از این نوع انرژى، در دهههاى آینده وجود دارد که این معضل در کشورهاى در حال توسعه شدیدتر است. به نظر مىرسد با ایجاد سرمایهگذاریهاى کالن و سریع در این زمینه، مشارکت بخش خصوصى در اینگونه طرحها و مهمتر از همه ارتقاى سطح فرهنگى کشور براى استفاده از انرژیهاى جانشین )تجدیدپذیر( تا چند سال آینده، دستیابى به این هدف مهم چندان دور نباشد. موقعیت کشور ایران از نظر میزان دریافت انرژی خورشیدی كشور ایران در بین مدارهای 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقهای واقع شده كه به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در باالترین ردهها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین 1800 تا 2200 كیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است كه البته باالتر از میزان متوسط جهانی است. در ایران به طور متوسط سالیانه بیش از 280 روز آفتابی گزارش شده است كه بسیار قابل توجه است. ایران در مجموع کشوری است بسیار آفتابی و از نظر مقدار دریافت انرژی خورشیدی در شمار بهترین کشورها محسوب میشود. دو ماه تابش خورشید در ایران معادل کل ذخایر نفت و گاز طبیعی در کشور است. با استفاده از یک درصد از زمینهای کشور و بازده 10درصد متوسط از انرژی خورشیدی نه تنها قادر به تأمین انرژی کشور هستیم، بلکه میتوان این انرژی را به کشورهای دیگر هم صادر کرد، نه اینکه نفتمان را صادر کنیم. انرژی فراوان و الیزال خورشید، بدون نیاز به شبکههای انتقال و توزیع عظیم و پرخرج در سراسر کشور گسترده شده است. معماری سنتی ایران نشاندهنده توجه خاص ایرانیان در استفاده صحیح و مؤثر از خورشید در زمانهای قدیم است. متأسفانه در حال حاضر و با وجود علوم و تکنولوژی جدید در کشور، استفاده از انرژی خورشید بسیار ناچیز است. چنین تصور میشود که وجود منابع عظیم نفت و گاز و پایین بودن سطح علمیو فنی کشور باعث عدم پیشرفت در استفاده از انرژی خورشیدی شده است ولی باید توجه شود که: ارزش واقعی منابع فسیلی خیلی بیشتر از آن است که از نفت برای گرم کردن آب یا گرمایش ساختمانها و اموری از این قبیل استفاده شود. منابع نفت و گاز دیر یا زود تخلیه و تمام خواهند شد. در مواقع بحرانی مانند زمان جنگ که اختالالتی در استخراج و تولید ایجاد میشود یا در زمستان که به علت بسته بودن راهها، امر توزیع مختل میشود، مصرفکنندگان با کمبود شدید سوخت روبهرو خواهند شد. شماره صدو شانزده، آذر ماه 1393 از طرفی میتوان به صراحت اعالم کرد که سطح کنونی علمیو صنعتی کشورمان برای ایجاد و گسترش تکنیک خورشیدی به حد کافی آمادگی دارد. بنابراین اگر طرحهای خورشیدی معرفی شوند و علوم و فنون ذیربط ترویج یابند، صنایع خورشیدی کشور میتواند به عنوان یک صنعت خودکفا وارد عمل شود. مهمترین نکته این است که پژوهشگران و مخترعان و صنعتگران ایرانی باید طرحها و دستگاههایی را معرفی کنند که با شرایط جوی و علمیو فنی ایران مطابقت داشته و از نظر اقتصادی نیز ً مقرون به صرفه باشند، مخصوصا اینکه پس از افزایش قیمت نفت در سال 1973 کشورهای پیشرفته به اجبار شروع به پیشرفت در این زمینه کرده و تاکنون پیشرفتهای جدی نیز صورت دادهاند. معرفی برخی کشورهای موفق در زمینه استفاده از انرژی خورشیدی چین بیشترین میزان نصب آبگرمکن خورشیدی و بزرگترین صادرکننده تجهیزات خورشیدی در دنیاست. ترکیه، آلمان، ژاپن و یونان به ترتیب دومین، سومین، چهارمین و پنجمین کشور از نظر نصب آبگرمکن خورشیدی در دنیا هستند. کشور چین از نظر شدت تابش خورشید به 4 منطقه زیر تقسیمبندی شده است: شهر خورشیدی در چین در کشور ترکیه تا سال 2007 در حدود 18میلیون مترمربع آبگرمکن خورشیدی نصب شده بود و تا آن سال پس از کشور چین قرار داشت. پیشبینی میشود تا سال 2020 میزان کلکتور نصب شده به 25 میلیون مترمربع افزایش یابد. بهرغم شدت تابش بیشتر ایران نسبت به ترکیه )شدت تابش سالیانه در ایران و ترکیه به ترتیب حدود 2200 و 1400کیلووات ساعت بر مترمربع است(، کل کلکتور نصب شده در ایران )حدود 130هزار مترمربع( از یک درصد کل کلکتور نصب شده در ترکیه )حدود 18میلیون مترمربع( کمتر است. کشور اتریش به علت تحقیقات گسترده با وجود تابش کم، اولین صادرکننده تجهیزات خورشیدی در اروپا است. کشور اسپانیا از تابش مناسبی نسبت به سایر کشورهای اروپایی برخوردار است و لذا دارای رشد قابل مالحظهای در نصب و استفاده از سیستمهای خورشیدی است، طوریکه در سال 2008 دارای رشد 58درصد بوده است. استفاده از خورشید به عنوان منبع تأمین انرژی با وجود اینکه ایران از نظر جغرافیایی و آب و هوا، در بهترین وضعیت کره زمین قرار گرفته اما متأسفانه به دلیل وجود نفت و ً گاز نسبتا ارزان، تاکنون دولت و ملت ایران به انرژی آفتاب که سرمنشأ همه انرژیها است، بیتوجهی کردهاند و انرژی با این اهمیت را به فراموشی سپردهاند درصورتی که در ایران حداقل دو کارخانه تولید صفحات تولید برق آفتابی سالهاست که با ظرفیت کم مشغول تولید پانلهای خورشیدی هستند. لذا اگر هر خانوار ایرانی با تشویق و ترویج دولت تنها 200 وات پانل خورشیدی را روی پشتبام خود نصب کند روزانه برقی معادل 1500 وات از خورشید به صورت رایگان در اختیار دارد که این میزان برق معادل 20درصد مصرف برق یک خانوار است که به همین راحتی یک پنجم برق کشور را خود مردم میتوانند تولید کنند. اگر وزارت نیرو و نفت روی این پروژه سرمایهگذاری کنند و به
مردم یارانه خرید لوازم برق خورشیدی و آبگرمکن خورشیدی دهند، در مدت زمان کوتاهی کشور ما با این همه پتانسیل میتواند یکی از پیشروترین کشورهای جهان در زمینه استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و پاک باشد. مسأله آپارتماننشینی یکی از مشکلهای اساسی در کالنشهرهایی مثل تهران برای استفاده از این نوع انرژی پاک است. این کلکتورها باید در پشتبامها و در سطح و شیبی مناسب رو به جنوب نصب شود. پشتبام ً ها پر از دودکش و کولر آبی است. عمال فضایی برای این دستگاه وجود ندارد. مشکل دیگر مسأله آلودگی هواست. شیشه های این کلکتورهای خورشیدی وقتی که در معرض آلودگی هوا و گرد و خاک قرار میگیرد، نمیتواند به خوبی نور خورشید را عبور دهد در نتیجه باید مداوم سطح این شیشهها با آب شستوشو شود اما این نوع دستگاهها را میتوانیم در خانههای یک طبقه روستایی یا سولههای یک طبقه نصب و استفاده کنیم. ارائه راهکارهای عملی برای تولید انرژی خورشیدی ارزان پیشنهاد میشود وزارت نیرو سازمانی مانند سازمان انرژی اتمیایران و با همان جایگاه و موازی با این سازمان و با 10درصد بودجه این سازمان در کشور به نام انرژی خورشیدی تأسیس کند و وظیفه اصلی آن هم استفاده از انرژی خورشیدی برای تأمین نیازهای انرژی مردم و جامعه باشد. همچنین دولت تعهد کند طی 10 سال آینده هر نیروگاهی که احداث میکند، نیروگاه خورشیدی باشد تا برق از طریق منبع خورشیدی تأمین شود. در ضمن دولت میتواند به مردم وام کمبهره بدهد تا طرح استفاده از دستگاههای خورشیدی حداقل در مناطق روستایی ما اجرایی شود. مسأله دیگر، فرهنگسازی بهینه استفاده از انرژی است تا نسبت به مسأله انرژی در کشور حساس شوند و همان طور که غذا را دور نمیریزیم این نوع انرژی را هم در کشور تلف نکنیم. حتی در دین ما اسراف تحریم شده است و قرآن کریم اسرافکاران را برادران شیطان نامیده است. بحث و نتیجهگیری همانطور که اشاره شد بنا به دالیل محدودیت و در عین حال مرغوبیت انرژیهای فسیلی و همچنین مسائل و مشکالت زیستمحیطی، استفاده از منابع جدید انرژی به جای منابع فسیلی، امری الزامیاست. سیستمهای جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی خورشیدی و بادی و زمین گرمایی و کربن خنثی مانند انرژی بیوماس مورد استفاده قرار میگیرند. در هر حال باید اذعان داشت که به دالیل متعددی به ویژه هزینه اولیه و قیمت تمام شده باال، عدم سرمایهگذاری کافی برای بومیکردن و بهبود کارآیی تکنولوژیهای مربوط، نبود سیاستهای حمایتی در سطح جهانی، منطقهای و محلی، نفوذ و توسعه انرژیهای نو را بسیار کند و محدود ساخته است.
منبع: http://www.nigc.ir/Portal/
ماهنامه داخلی شرکت گاز شماره 116
موضوعات مرتبط: انرژی خورشیدی ، اقتصاد انرژی
برچسبها: انرژی های نو , انرژی خورشیدی , انرژی , اقتصاد انرژی
