پتانسیل نیروگاه‌ خورشیدی در مناطق مختلف

انتخاب مکان مناسب برای احداث نیروگاه خورشیدی جدید مانند نیروگاه خورشیدی آفتاب شرق برای بازدهی مناسب و دوام طولانی مدت آن بسیار مهم است. مکان احداث می‌تواند به طور قابل توجهی بر میزان نور دریافتی پنل‌های خورشیدی تأثیر بگذارد که نتیجه‌ آن مستقیماً بر راندمان تولید انرژی نیروگاه خورشیدی قابل مشاهده خواهد بود. از این رو، در نظر گرفتن مناطقی که در طول سال نور خورشید قابل توجهی دریافت می‌کنند، ضروری است. علاوه‌براین، مکان احداث بر هزینه‌ پروژه نیز تأثیر می‌گذارد زیرا قیمت زمین، هزینه‌های ساخت و ساز و مالیات در مناطق مختلف متفاوت است. در این مقاله، درباره پتانسیل نیروگاه‌های خورشیدی و عوامل تأثیرگذار بر پتانسیل نیروگاه‌های خورشیدی می‌خوانید.

مؤسسان یک نیروگاه خورشیدی مانند شرکت صنایع نیرو و انرژی پاک فولاد (صناپ) در هنگام انتخاب مکانی ایده‌آل برای تأسیس نیروگاه خورشیدی باید چندین فاکتور را در نظر داشته باشند. اولاً، پس‌زمینه‌های جغرافیایی منطقه مانند توپوگرافی، آب و هوا و میزان و کیفیت تابش خورشید حیاتی هستند. ثانیا، نزدیکی به زیرساخت‌های شبکه یکی دیگر از موارد مهم است. ساخت نیروگاه خورشیدی در نزدیکی خطوط برق یا پست‌های برق موجود در منطقه مقرون به صرفه‌تر بوده و هزینه و پیچیدگی اتصال نیروگاه یا مزرعه‌ی خورشیدی را به شبکه کاهش می‌دهد.

در نهایت باید عوامل نظارتی و اجتماعی را نیز در نظر داشت. قوانین منطقه‌بندی محلی، مقررات زیست محیطی و حتی مخالفت بالقوه‌ جامعه محلی، همه و همه از موانع احتمالی در طول مرحله‌ی توسعه‌ی پروژه هستند. در اصل، انتخاب مکان مناسب برای یک نیروگاه خورشیدی یک فرآیند پیچیده بوده که نیازمند بررسی دقیق و همه‌جانبه‌ی عوامل محیطی، اقتصادی و اجتماعی است. در این مقاله، درباره پتانسیل نیروگاه‌های خورشیدی و عوامل تأثیرگذار بر پتانسیل نیروگاه‌های خورشیدی می‌خوانید.

پتانسیل نیروگاه‌های خورشیدی

نیروگاه‌های خورشیدی این پتانسیل را دارند که سهم عمده‌ای در تولید انرژی در جهان داشته باشند، انتشار کربن را کاهش دهند و در کاهش تغییرات آب و هوایی نیز تأثیر داشته باشند. برخی از این پتانسیل‌ها را در ادامه می‌خوانید.

۱. تولید انرژی تجدیدپذیر

انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدید پذیر بوده که افقی برای پایان آن مشاهده نمی‌شود.

۲. تولید انرژی پاک

نیروگاه‌های خورشیدی گازهای گلخانه‌ای یا سایر آلاینده‌های مضر تولید نمی‌کنند.

۳. ایجاد شغل

استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند در صنعت خورشیدی شغل ایجاد کند.

۴. مزایای زیست محیطی

انرژی خورشیدی می‌تواند به طور غیرمستقیم با جایگزینی یا کاهش استفاده از سایر منابع انرژی که اثرات مخربی بر محیط زیست دارند، برای محیط زیست مفید باشد.

عوامل تأثیرگذار بر پتانسیل نیروگاه‌های خورشیدی

عوامل زیادی بر پتانسیل انرژی خورشیدی در یک نیروگاه تأثیر می‌گذارند. برخی از این عوامل زمین، مکان جغرافیایی، عوامل اجتماعی و محیطی، پوشش ابر، ذرات معلق در هوا، ارتفاع، سایه و مانند آن هستند. در ادامه به دو مورد از مهم‌ترین موارد یعنی زمین و مکان جغرافیایی، بیشتر می‌پردازیم.

۱. انتخاب زمین مناسب برای احداث نیروگاه خورشیدی

مساحت مورد نیاز برای پروژه‌های خدمات شهری انرژی خورشیدی می‌تواند بر اساس ویژگی‌های نصب، مانند ظرفیت آن و فناوری خورشیدی مورد استفاده، بسیار متفاوت باشد. بر اساس یک دستورالعمل کلی، نیروگاه خورشیدی در مقیاس صنعتی معمولاً به حدود ۵ تا ۱۰ هکتار زمین در هر مگاوات (MW) ظرفیت نصب شده نیاز دارد. این بدان معناست که یک نیروگاه خورشیدی ۱۰۰ مگاواتی ممکن است به مساحتی نزدیک به ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ هکتار زمین نیاز داشته باشد. تأسيسات خورشيدي که روي زمين نصب می‌شوند (كه در پروژه‌هاي خدمات شهری متداول هستند)، به زمين وسیعی نياز دارند. زيرا پنل‌ها باید روي زمين گسترده شوند. زمین باید نسبتاً همسطح و عاری از موانعی مانند درختان یا ساختمان‌هایی باشد که بر روی پنل‌ها سایه انداخته و کارآیی آنها را کاهش دهند. علاوه بر این، شرایط خاک باید برای نصب سازه‌های نصب مناسب باشد.

از سوی دیگر، تأسیسات خورشیدی روی پشت بام در مقیاس تجاری، شرایط متفاوتی را برای زمین می‌طلبد. از آن جایی که این سیستم‌ها بر روی پشت بام ساختمان‌های تجاری نصب می‌شوند، بنابراین نیازی به زمین اضافی ندارند. با این حال، اندازه و یکپارچگی ساختاری سقف ساختمان ملاحظات مهمی است که باید در نظر گرفته شود. سقف باید به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد تا ظرفیت مورد نظر را در خود جای دهد. همچنین باید استحکام لازم را برای تحمل وزن پنل‌های خورشیدی داشته باشد.

در نظر گرفتن مالکیت محل احداث نیروگاه خورشیدی

میزان دسترسی و مالکیت زمین نیز از عوامل حیاتی در پروژه‌های انرژی خورشیدی در مقیاس صنعتی یا خدمات شهری هستند. دست‌اندرکاران احداث نیروگاه باید زمینی را انتخاب کنند که هم برای نصب تأسیسات خورشیدی مناسب باشد و هم برای خرید یا اجاره در دسترس باشد. در بسیاری از موارد، نیاز به مذاکره با مالکان زمین یا جوامع محلی وجود دارد. همچنین در نظر گرفتن قوانین منطقه‌بندی و سایر مقررات محلی که ممکن است استفاده از زمین‌های خاص برای توسعه‌ی انرژی خورشیدی را محدود کند، ضروری است.

انرژی خورشیدی دارای پتانسیل گسترده‌ای برای تولید برق پاک است اما در هنگام استفاده از زمین، باید برنامه‌ریزی و توجه دقیقی صورت گیرد. این امر با تعادل بین پیدا کردن زمین مناسب و در دسترس، برآوردن الزامات خاص نوع تأسیسات و حل پیچیدگی‌های مالکیت زمین و مقررات محلی میسر خواهد شد.

۲. انتخاب بهترین مکان برای احداث نیروگاه خورشیدی

موقعیت جغرافیایی به طور قابل توجهی بر پتانسیل عملکرد نیروگاه خورشیدی صنعتی تأثیر می‌گذارد. بهترین مکان برای استفاده از انرژی خورشیدی معمولاً مکانی با میزان فراوان دریافت نور خورشید است. زیرا به طور مستقیم بر میزان انرژی تولید شده تأثیر می‌گذارد. همچنین اندازه و مکان قرارگیری تأسیسات انرژی خورشیدی تعیین می‌کند که آیا تولید نیروگاه، پراکنده است یا صنعتی.

تحقیقات نشان داده است که نواحی خنک با تابش زیاد بهترین مکان برای جذب انرژی خورشیدی هستند. در ایالات متحده، مناطق وسیع و مناسب برای توسعه‌ی نیروگاه‌های خورشیدی صنعتی با استفاده از تجزیه و تحلیل GIS و داده‌های اولویت اجتماعی شناسایی می‌شوند.

دسترسی به زمین عامل مهم دیگری است که بر توسعه‌ی پروژه‌های انرژی خورشیدی در مقیاس صنعتی تأثیر می‌گذارد. در طی مطالعه‌ای که در مورد نیروگاه خورشیدی آریزونای آمریکا صورت گرفت، تجزیه و تحلیل شد که چقدر زمین مناسب برای این نیروگاه در دسترس بوده و توسعه‌ی این نیروگاه صنعتی به چه شرایطی نیاز دارد.

انتخاب بهترین مکان برای نیروگاه خورشیدی در مقیاس صنعتی مستلزم در نظر گرفتن دقیق عوامل متعدد از جمله موقعیت جغرافیایی، سطح تابش خورشید و در دسترس بودن زمین است. تحقیقات برای ارزیابی و شناسایی مناطق با پتانسیل خورشیدی بالا ادامه داشته که به گسترش و برنامه ریزی استراتژیک در زمینه‌ی پروژه‌های انرژی خورشیدی در مقیاس جهانی کمک می‌کند.

انرژی خورشیدی و مختصات جغرافیایی

همان‌طور که اشاره شد، موقعیت جغرافیایی و به طور خاص، طول و عرض جغرافیایی می‌توانند در انتخاب مکان احداث نیروگاه خورشیدی تعیین‌کننده باشند. زیرا اطلاعاتی را در مورد مکان روی سطح زمین ارائه می‌دهند. موقعیت مکانی روی سطح زمین، زاویه‌ی برخورد پرتوهای خورشید به آن مکان را تعیین کرده که به نوبه‌ی خود بر مقدار انرژی خورشیدی دریافتی تأثیر می‌گذارد. عرض جغرافیایی یک مکان، زاویه‌ی برخورد پرتوهای خورشید به سطح زمین را تعیین می‌کند. در عرض‌های جغرافیایی بالاتر نور مستقیم خورشید کم‌تر از عرض‌های جغرافیایی پایین است. طول جغرافیایی یک مکان نیز زمان محلی را تعیین می‌کند که برای ردیابی حرکت خورشید در طول روز مهم است. با در نظر گرفتن هر دو مورد یعنی طول و عرض جغرافیایی، می‌توان پتانسیل انرژی خورشیدی یک مکان خاص را محاسبه کرد.

کدام منطقه در روی زمین بهترین پتانسیل را برای دریافت انرژی خورشیدی دارد؟

جای تعجب نیست که مکانی با بالاترین پتانسیل انرژی خورشیدی روی زمین در نزدیکی خط استوا، احاطه شده توسط آب و هوای خشک به دور از منابع اصلی آلودگی و همچنین در یک فلات قرار دارد: صحرای آتاکاما در شیلی. این منطقه به عنوان برترین نقطه‌ی دریافت انرژی خورشیدی روی زمین، توان تولید بالقوه‌ی سالانه بیش از ۹۰۰۰ کیلووات ساعت انرژی از یک سیستم پنل خورشیدی مسکونی با اندازه‌ی متوسط ​​(۵ کیلووات) دارد. آتاکاما فلاتی در سمت غربی رشته کوه آند بوده و ناحیه‌ای از زمین به طول حدود ۱۰۰۰ کیلومتر را می‌پوشاند.

ترکیبی از عوامل، صحرای آتاکاما را به یک نقطه‌ی ایده‌آل برای دریافت کامل انرژی خورشیدی  تبدیل می‌کند. این منطقه نسبتاً به خط استوا نزدیک است (۲۸ درجه جنوبی) و بنابراین چگالی انرژی بالایی دارد. مهم‌تر از آن، صحرای آتاکاما بسیار خشک است. در واقع به عنوان خشک‌ترین مکان روی زمین در نظر گرفته می‌شود. برخی از ایستگاه‌های هواشناسی در این منطقه حتی یک قطره باران را نیز ثبت نمی‌کنند. از آن‌جایی که پوشش ابر حدود ۲۰ درصد از جذب اتمسفر را تشکیل می‌دهد، عدم وجود ابر در این منطقه باعث افزایش بسیار قابل توجهی از سطوح تابش نور خورشید می‌شود.

سومین عامل تأثیرگذار، ارتفاع است. فلات آتاکاما به طور قابل توجهی بالاتر از سطح دریا است. بیشتر مساحت این منطقه در ارتفاع ۲۴۰۰ متری از سطح دریا قرار دارد. ارتفاع بالاتر به معنای جذب کمتر اتمسفر و در نتیجه سطوح بالاتر تابش خورشیدی است. عدم حضور چشم‌گیر انسان در این منطقه نیز به معنای آلودگی کمتر صنعتی و شهری بوده و سطح ذرات معلق در هوا را محدود می‌کند.

کلام آخر

پتانسیل نیروگاه‌های خورشیدی به ویژه در مناطقی مانند کوهپایه اصفهان که نیروگاه خورشیدی فولاد مبارکه اصفهان در آن تاسیس شده و نور خورشید فراوان و زیرساخت‌های حمایتی دارند، بسیار زیاد است. توجه به نکات استراتژیک در زمینه‌ احداث نیروگاه‌ها و بهره‌برداری از آنها کارآیی را افزایش داده، تضادهای کاربری زمین را به حداقل رسانده و منافع اقتصادی و زیست محیطی را به حداکثر می‌رساند. همان‌طور که تکنولوژی، روند پیشرفت را در پیش گرفته، استفاده از انرژی خورشیدی در مناطق مختلف به طور فزاینده‌ای پایدار و سودمند خواهد شد.