۱۳۸۹-۱۲-۲۳، ۱۱:۵۴ عصر
نگاهی به استفاده از انرژی نو یا پاک :
براساس بررسی‌ها و مطالعات ، انرژی خورشیدی وسیع‌ترین منبع انرژی در جهان می‌باشد.
کارشنان بخش انرژی می‌گویند انرژی نوری که توسط خورشید در هر ساعت به زمین می‌تابد، بیش از کل انرژی است که ساکنان زمین در طول یک سال مصرف می‌کنند. از این رو برای بهره‌گیری از این منبع باید راهی جست تا انرژی پراکنده آن با بازده بالا و هزینه کم به انرژی قابل مصرف الکتریکی تبدیل شود.
این کارشناسان روش‌های مختلفی را برای استفاده از انرژی خورشیدی پیشنهاد می‌کنند.
● روش‌های تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی
با استفاده از فناوری‌های خاص، انرژی حاصل از نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند و این فناوری‌ها را به دو دسته می‌توان تقسیم کرد:
- سیستم فتوولتاییک ( PV که عموما" تجهیزاتی جامد وبی حرکت هستند( جز در مورد انواع مجهزبه سیستم ردیابی خورشیدی) ).
- سیستم‌های گرمایی خورشیدی که از نور متمرکز شده خورشید برای گرم کردن مایعی که بخار آن یک توربین را به حرکت در می‌آورد، استفاده می‌کند.
در این میان استفاده از سیستم‌های ولتاییک برای استفاده از نور خورشید به عنوان منبع انرژی بسیار رایج تر است. استفاده از پنل‌های فتوولتاییک در کشورهای پیشرفته به سرعت روبه گسترش است.
استفاده از انرژی خورشیدی که یکی از اشکال انرژی موسوم به " سبز " یا پاک است از سوی طرفداران محیط زیست پشتیبانی می‌شود. علت این استقبال را باید در ویژگیهای انرژی خورشیدی جست .
● ویژگیهای انرژی خورشیدی :
اولین ویژگی انرژی خورشیدی در این است که تمام نشدنی و پایان ناپذیر است .این نوع انرژی ، انرژی تمیزی است و هیچ آسیبی به محیط زیست و جامعه بشری نمی‌رساند.
ظرفیت آن را متناسب با نیازها می‌توان طراحی کرد.
● سیستم ولتاییک چیست؟
بخش اصلی یک سیستم فتوولتاییک، پنل فتوولتاییک می‌باشد. پنل‌های فتو - ولتاییک که در معرض خورشید قرار می‌گیرند، متشکل از سلول‌های فتوولتاییک هستند. این سلول‌ها از مواد نیمه هادی سیلیکونی ساخته شده‌اند و به صورت پنل‌هایی به روی بام خانه‌ها و به طور مثال در چندین خانه نصب می‌شوند. ضمن اینکه سیستم فتوولتاییک شامل تجهیزاتی از جمله مبدل‌هایی برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب می‌باشد.
● اصول کار یک پنل فتوولتاییک
پنل‌های فتوولتاییک از نیمه هادی‌ها ساخته شده‌اند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می‌تابد، به الکترون‌ها در آن انرژی بیشتری می‌بخشد. بدین ترتیب بین دو الکترود منفی ومثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آنها می‌شود.
● میزان تولید انرژی الکتریکی بوسیله یک سیستم فتوولتاییک
میزان تولید برق بوسیله یک سیستم فتوولتاییک معمولا" از ۲تا ۵۰کیلووات می‌باشد. یک سیستم فتوولتاییک که برای نصب روی بام ساختمان‌ها برای مثال در شهر لس‌آنجلس ساخته شده است، با ظرفیت توان ۲کیلووات، ۳۶۰۰کیلووات ساعت انرژی در سال تولید می‌کند. این میزان تولید انرژی باعث ۴/۳تن صرفه جویی در سوخت زغال سنگ برای تولید برق شده و همچنین مانع ورود گاز به جو می- شود.
● انتخاب سایت‌های خورشیدی جهت نصب پنل‌های فتوولتاییک
سایت‌ها باید با معیارهای لازم فیزیکی همخوانی داشته باشند ، از جمله اینکه آنها رو به جنوب باشند . همچنین به خوبی در معرض آفتاب قرار داشته باشند (آفتاب گیر باشند ) و فضای لازم و همچنین ساختار مناسبی برای نصب پنل‌های فتوولتاییک داشته باشند.
● ویژگیهای سیستم‌های پی وی ((PV
این سیستم به فصول بستگی ندارند ، اما در طول شبانه روز از ساعت اولیه صبح تا غروب می‌توانند سیستم‌های PVبرق تولید کنند. پیک تولید آنها در ساعات ظهر می‌باشد.
واحدهای فتوولتاییک در صورت ابری بودن هوا نیز می‌توانند برق تولید کنند، هر چند خروجی آنها کاهش می‌یابد. در یک روز بسیار ابری کم نور ، یک سیستم فتوولتاییک ممکن است پنج تا ۱۰درصد نور خورشید در روزهای عادی را دریافت دارد، بالطبع خروجی آن نیز به همان میزان کم خواهد شد.
پنل‌های خورشیدی در دمای پایین تر ، برق بیشتری تولید می‌کنند . این تجهیزات همچون سایر دستگاه‌های الکتریکی در صورتی که هوا خنک باشد، بهتر کار می‌کنند. البته سیستم‌های " " PVدر روزهای زمستانی کمتر از روزهای تابستانی انرژی تولید می‌کنند که علت آن نه برودت هوا ، بلکه کاهش ساعات روز و پایین بودن زاویه تابش خورشید است.
● آسیب پذیری دستگاه‌های PV
پنل‌های خورشیدی طوری ساخته شده‌اند که در برابر همه سختی‌های محیط مانند سرمای شدید قطبی ، گرمای بیابان ، رطوبت استوایی و بادهای با سرعت بیش از ۱۲۵مایل در ساعت مقاومت می‌کنند. با این حال جنس این وسایل از شیشه بوده و در اثر ضربات سنگین ممکن بشکنند.
● بهره برداری از سیستم‌های فتوولتایی برای استفاده از انرژی خورشیدی در سطح جهان
شرکت‌های متعددی در کشورهای مختلف نسبت به نصب این سیستم‌ها اقدام کرده -اند و کار بهینه‌سازی این سیستم‌ها ، همچنان ادامه دارد.
تحقیق در زمینه کاربرد عملی سیستم برق با استفاده از پنل‌های فتوولتاییک به صورت متصل در شبکه برق اکیناوا در ژاپن نیز ادامه دارد. این تحقیقات شامل بررسی ویژگیهای عملکرد سیستم و تاثیر باتری‌ها بر شبکه و همینطور بازده و تداوم برق رسانی شبکه می‌باشد.
● انرژی خورشیدی در ایران فراوان اما گران
بیشترمناطق مرکزی و کویری ایران سرشار از منابع انرژی خورشیدی هستند.
در کویر از یک و نیم هکتار زمین ، در هر ساعت می‌توان یک مگاوات انرژی تولید کرد. اما هزینه تبدیل انرژی خورشیدی به برق ، بسیار بالا است( ۲۵۰ تا ۴۵۰هزار تومان )که این رقم باید به ۶۰تا ۷۰هزار تومان به ازای هر کیلووات برسد.
باتوجه به اقدامات انجام شده توسط وزارت نیرو ، تا کنون این وزارتخانه ۱۰۳۳آبگرمکن خورشیدی درشهرهای بوشهر، طبس، یزد، بجنورد، زاهدان و اصفهان نصب کرده است.
در خراسان نیز جهت تامین برق مورد نیاز پاسگاه مرکزی گز یک صفحه فتو - ولتایی نصب شده است که برای تولید انرژی باید هر چند ساعت یک بار رو به خورشید چرخانده شوند.( درست مانند گل‌های آفتابگردان ).
با این وجود و با توجه به اهمیت انرژی خورشیدی جهت جلوگیری از برداشت از منابع انرژی فسیلی ، در برنامه چهارم توسعه سهم چندانی برای انرژی خورشیدی درنظر گرفته نشده است .زیرا هم اکنون توجه‌ها معطوف به باد است و چون فناوری‌های استفاده از باد بسیار مقرون به صرفه‌تر است.
با توجه به امکانات موجود هر کیلووات ساعت انرژی را از این طریق می‌توان با صرف ۸۵هزار تومان به برق تبدیل کرد.
● استفاده از انرژی باد در ایران
وزش باد در بخش‌هایی از خراسان و گیلان وضعیت مطلوبی دارد. تا کنون ۱۵ مگاوات نیروگاه بادی در منطقه "منجیل" گیلان نصب شده که در حال افزایش به ۶۰مگاوات می‌باشد.
دراین میان یکی دیگر از راه‌هایی که هم اکنون در ایران به آن برای تولید انرژی فکر می‌شود ، استفاده از زباله‌ها است. هنوز ۴۰درصد ساکنان زمین برای تامین نیازهای اولیه خود به انرژی از هیزم ، فضولات حیوانی و ضایعات زراعی استفاده می‌کنند.
● استفاده از گاز متان :
در ایران طرح‌هایی برای استفاده از گازهای متصاعد از زباله‌های متراکم شهری شروع شده است. در صورت استفاده درست از فناوری استخراج گاز متان از زباله‌ها که به آن "آتشکاف " گفته می‌شود ، می‌توان ۷۰تا ۸۰درصد انرژی مفید زباله‌ها را بازیافت کرد. از جمله این طرح‌ها در اطراف شهر مشهد اجرا خواهد شد.
در زمان حاضر تهران بیشترین حجم زباله شهری را در کشور تولید می‌کند.
خراسان که در مقام دوم قرار دارد . کارشناسان دفتر انرژی‌های نو در وزارت نیرو ایران امیدوار هستند با ایجاد تاسیسات جمع آوری و تمرکز گازهای ناشی از انباشت زباله‌های شهری ، از این منبع برق بدست آوردند.
کارشناسان عقیده دارند درایران هر سال با توجه به رشد تقاضا برای انرژی الکتریکی به دو تا سه هزار مگاوات برق جدید نیاز است .
اما به هر حال حرکت به سوی انواع انرژی‌های نو یا تجدیدپذیر ما را از فاجعه تمام شدن نفت و سایر منابع تجدید ناپذیرانرژی می‌رهاند . ضمن آنکه چشم انداز رشد فناوری‌ها نیز بسیار روشن است.
منبع:
پایگاه اطلاع رسانی وزارت نیرو
براساس بررسی‌ها و مطالعات ، انرژی خورشیدی وسیع‌ترین منبع انرژی در جهان می‌باشد.
کارشنان بخش انرژی می‌گویند انرژی نوری که توسط خورشید در هر ساعت به زمین می‌تابد، بیش از کل انرژی است که ساکنان زمین در طول یک سال مصرف می‌کنند. از این رو برای بهره‌گیری از این منبع باید راهی جست تا انرژی پراکنده آن با بازده بالا و هزینه کم به انرژی قابل مصرف الکتریکی تبدیل شود.
این کارشناسان روش‌های مختلفی را برای استفاده از انرژی خورشیدی پیشنهاد می‌کنند.
● روش‌های تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی
با استفاده از فناوری‌های خاص، انرژی حاصل از نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند و این فناوری‌ها را به دو دسته می‌توان تقسیم کرد:
- سیستم فتوولتاییک ( PV که عموما" تجهیزاتی جامد وبی حرکت هستند( جز در مورد انواع مجهزبه سیستم ردیابی خورشیدی) ).
- سیستم‌های گرمایی خورشیدی که از نور متمرکز شده خورشید برای گرم کردن مایعی که بخار آن یک توربین را به حرکت در می‌آورد، استفاده می‌کند.
در این میان استفاده از سیستم‌های ولتاییک برای استفاده از نور خورشید به عنوان منبع انرژی بسیار رایج تر است. استفاده از پنل‌های فتوولتاییک در کشورهای پیشرفته به سرعت روبه گسترش است.
استفاده از انرژی خورشیدی که یکی از اشکال انرژی موسوم به " سبز " یا پاک است از سوی طرفداران محیط زیست پشتیبانی می‌شود. علت این استقبال را باید در ویژگیهای انرژی خورشیدی جست .
● ویژگیهای انرژی خورشیدی :
اولین ویژگی انرژی خورشیدی در این است که تمام نشدنی و پایان ناپذیر است .این نوع انرژی ، انرژی تمیزی است و هیچ آسیبی به محیط زیست و جامعه بشری نمی‌رساند.
ظرفیت آن را متناسب با نیازها می‌توان طراحی کرد.
● سیستم ولتاییک چیست؟
بخش اصلی یک سیستم فتوولتاییک، پنل فتوولتاییک می‌باشد. پنل‌های فتو - ولتاییک که در معرض خورشید قرار می‌گیرند، متشکل از سلول‌های فتوولتاییک هستند. این سلول‌ها از مواد نیمه هادی سیلیکونی ساخته شده‌اند و به صورت پنل‌هایی به روی بام خانه‌ها و به طور مثال در چندین خانه نصب می‌شوند. ضمن اینکه سیستم فتوولتاییک شامل تجهیزاتی از جمله مبدل‌هایی برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب می‌باشد.
● اصول کار یک پنل فتوولتاییک
پنل‌های فتوولتاییک از نیمه هادی‌ها ساخته شده‌اند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می‌تابد، به الکترون‌ها در آن انرژی بیشتری می‌بخشد. بدین ترتیب بین دو الکترود منفی ومثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آنها می‌شود.
● میزان تولید انرژی الکتریکی بوسیله یک سیستم فتوولتاییک
میزان تولید برق بوسیله یک سیستم فتوولتاییک معمولا" از ۲تا ۵۰کیلووات می‌باشد. یک سیستم فتوولتاییک که برای نصب روی بام ساختمان‌ها برای مثال در شهر لس‌آنجلس ساخته شده است، با ظرفیت توان ۲کیلووات، ۳۶۰۰کیلووات ساعت انرژی در سال تولید می‌کند. این میزان تولید انرژی باعث ۴/۳تن صرفه جویی در سوخت زغال سنگ برای تولید برق شده و همچنین مانع ورود گاز به جو می- شود.
● انتخاب سایت‌های خورشیدی جهت نصب پنل‌های فتوولتاییک
سایت‌ها باید با معیارهای لازم فیزیکی همخوانی داشته باشند ، از جمله اینکه آنها رو به جنوب باشند . همچنین به خوبی در معرض آفتاب قرار داشته باشند (آفتاب گیر باشند ) و فضای لازم و همچنین ساختار مناسبی برای نصب پنل‌های فتوولتاییک داشته باشند.
● ویژگیهای سیستم‌های پی وی ((PV
این سیستم به فصول بستگی ندارند ، اما در طول شبانه روز از ساعت اولیه صبح تا غروب می‌توانند سیستم‌های PVبرق تولید کنند. پیک تولید آنها در ساعات ظهر می‌باشد.
واحدهای فتوولتاییک در صورت ابری بودن هوا نیز می‌توانند برق تولید کنند، هر چند خروجی آنها کاهش می‌یابد. در یک روز بسیار ابری کم نور ، یک سیستم فتوولتاییک ممکن است پنج تا ۱۰درصد نور خورشید در روزهای عادی را دریافت دارد، بالطبع خروجی آن نیز به همان میزان کم خواهد شد.
پنل‌های خورشیدی در دمای پایین تر ، برق بیشتری تولید می‌کنند . این تجهیزات همچون سایر دستگاه‌های الکتریکی در صورتی که هوا خنک باشد، بهتر کار می‌کنند. البته سیستم‌های " " PVدر روزهای زمستانی کمتر از روزهای تابستانی انرژی تولید می‌کنند که علت آن نه برودت هوا ، بلکه کاهش ساعات روز و پایین بودن زاویه تابش خورشید است.
● آسیب پذیری دستگاه‌های PV
پنل‌های خورشیدی طوری ساخته شده‌اند که در برابر همه سختی‌های محیط مانند سرمای شدید قطبی ، گرمای بیابان ، رطوبت استوایی و بادهای با سرعت بیش از ۱۲۵مایل در ساعت مقاومت می‌کنند. با این حال جنس این وسایل از شیشه بوده و در اثر ضربات سنگین ممکن بشکنند.
● بهره برداری از سیستم‌های فتوولتایی برای استفاده از انرژی خورشیدی در سطح جهان
شرکت‌های متعددی در کشورهای مختلف نسبت به نصب این سیستم‌ها اقدام کرده -اند و کار بهینه‌سازی این سیستم‌ها ، همچنان ادامه دارد.
تحقیق در زمینه کاربرد عملی سیستم برق با استفاده از پنل‌های فتوولتاییک به صورت متصل در شبکه برق اکیناوا در ژاپن نیز ادامه دارد. این تحقیقات شامل بررسی ویژگیهای عملکرد سیستم و تاثیر باتری‌ها بر شبکه و همینطور بازده و تداوم برق رسانی شبکه می‌باشد.
● انرژی خورشیدی در ایران فراوان اما گران
بیشترمناطق مرکزی و کویری ایران سرشار از منابع انرژی خورشیدی هستند.
در کویر از یک و نیم هکتار زمین ، در هر ساعت می‌توان یک مگاوات انرژی تولید کرد. اما هزینه تبدیل انرژی خورشیدی به برق ، بسیار بالا است( ۲۵۰ تا ۴۵۰هزار تومان )که این رقم باید به ۶۰تا ۷۰هزار تومان به ازای هر کیلووات برسد.
باتوجه به اقدامات انجام شده توسط وزارت نیرو ، تا کنون این وزارتخانه ۱۰۳۳آبگرمکن خورشیدی درشهرهای بوشهر، طبس، یزد، بجنورد، زاهدان و اصفهان نصب کرده است.
در خراسان نیز جهت تامین برق مورد نیاز پاسگاه مرکزی گز یک صفحه فتو - ولتایی نصب شده است که برای تولید انرژی باید هر چند ساعت یک بار رو به خورشید چرخانده شوند.( درست مانند گل‌های آفتابگردان ).
با این وجود و با توجه به اهمیت انرژی خورشیدی جهت جلوگیری از برداشت از منابع انرژی فسیلی ، در برنامه چهارم توسعه سهم چندانی برای انرژی خورشیدی درنظر گرفته نشده است .زیرا هم اکنون توجه‌ها معطوف به باد است و چون فناوری‌های استفاده از باد بسیار مقرون به صرفه‌تر است.
با توجه به امکانات موجود هر کیلووات ساعت انرژی را از این طریق می‌توان با صرف ۸۵هزار تومان به برق تبدیل کرد.
● استفاده از انرژی باد در ایران
وزش باد در بخش‌هایی از خراسان و گیلان وضعیت مطلوبی دارد. تا کنون ۱۵ مگاوات نیروگاه بادی در منطقه "منجیل" گیلان نصب شده که در حال افزایش به ۶۰مگاوات می‌باشد.
دراین میان یکی دیگر از راه‌هایی که هم اکنون در ایران به آن برای تولید انرژی فکر می‌شود ، استفاده از زباله‌ها است. هنوز ۴۰درصد ساکنان زمین برای تامین نیازهای اولیه خود به انرژی از هیزم ، فضولات حیوانی و ضایعات زراعی استفاده می‌کنند.
● استفاده از گاز متان :
در ایران طرح‌هایی برای استفاده از گازهای متصاعد از زباله‌های متراکم شهری شروع شده است. در صورت استفاده درست از فناوری استخراج گاز متان از زباله‌ها که به آن "آتشکاف " گفته می‌شود ، می‌توان ۷۰تا ۸۰درصد انرژی مفید زباله‌ها را بازیافت کرد. از جمله این طرح‌ها در اطراف شهر مشهد اجرا خواهد شد.
در زمان حاضر تهران بیشترین حجم زباله شهری را در کشور تولید می‌کند.
خراسان که در مقام دوم قرار دارد . کارشناسان دفتر انرژی‌های نو در وزارت نیرو ایران امیدوار هستند با ایجاد تاسیسات جمع آوری و تمرکز گازهای ناشی از انباشت زباله‌های شهری ، از این منبع برق بدست آوردند.
کارشناسان عقیده دارند درایران هر سال با توجه به رشد تقاضا برای انرژی الکتریکی به دو تا سه هزار مگاوات برق جدید نیاز است .
اما به هر حال حرکت به سوی انواع انرژی‌های نو یا تجدیدپذیر ما را از فاجعه تمام شدن نفت و سایر منابع تجدید ناپذیرانرژی می‌رهاند . ضمن آنکه چشم انداز رشد فناوری‌ها نیز بسیار روشن است.
منبع:
پایگاه اطلاع رسانی وزارت نیرو
