امروزه دنیا در زمینه‌ی انرژی به سمت حذف کربن و اصطلاحاً صفر خالص در حال حرکت است. در این مسیر، انرژی حاصل از نیروگاه خورشیدی همچنان نقش مهمی را در توسعه‌ی انرژی‌های تجدیدپذیر ایفا می‌کند. حمایت جهانی از توسعه‌ی انرژی‌های تجدیدپذیر، به دلیل عوامل مختلفی از جمله گرم شدن کره‌ی زمین و امنیت انرژی و با سرمایه‌گذاری مداوم دولت‌ها و صنعت خصوصی در فناوری انرژی‌های تجدید پذیر، هیچ نشانه‌ای از کاهش سرعت را نشان نمی‌دهد. در حال حاضر تولید انرژی خورشیدی به عنوان پاک‌ترین و فراوان‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر موجود، فرصت سرمایه گذاری فوق العاده‌ای را برای کسانی که به دنبال تنوع بخشیدن به زیرساختهای خود هستند، فراهم می‌کند. در این مطلب، نگاهی به نیازمندی‌های زیرساختی برای توسعه نیروگاه خورشیدی، از ارزیابی‌های اولیه و طراحی تا الزامات قانونی، گزینه‌هایی برای تأمین مالی، ساخت و ساز و نگهداری پایدار و مداوم خواهیم داشت.
ارزیابی‌های اولیه
اولین قدم در هنگام توسعه‌ی یک نیروگاه خورشیدی مانند نیروگاه خورشیدی فولاد مبارکه اصفهان در مقیاس صنعتی، انجام ارزیابی‌های اولیه است. این ارزیابی‌ها شامل شناسایی مکان بهینه برای پروژه و ارزیابی عوامل مختلفی است که بر امکان‌سنجی پروژه تأثیر می‌گذارد.
انتخاب سایت مناسب
انتخاب مکان در توسعه‌ی هر پروژه‌ی خورشیدی در مقیاس صنعتی بسیار مهم است. هنگام جستجو برای یک سایت مناسب، مهم است که به یاد داشته باشید:
- یک مکان ایده‌آل باید دارای تابش خورشیدی فراوان باشد. به این معنی که در طول روز نور کافی خورشید را دریافت می‌کند
- محل باید برای تجهیزات ساختمانی به راحتی در دسترس بوده و دارای زمین مناسب برای پنل‌های خورشیدی و سایر تجهیزات باشد
- توپوگرافی زمین باید صاف، بدون درخت و در دشت سیلابی نباشد (برای جلوگیری از آسیب رساندن به تجهیزات)
- شرایط خاک باید خوب باشد زیرا ممکن است بر طراحی سازه یا هزینه‌های ساخت و ساز تأثیر بگذارد
- باید به طور کامل یا بالقوه به شبکه برق دسترسی داشته باشد (اگرچه نمونه‌هایی از نیروگاه‌های خورشیدی خارج از شبکه نیز وجود دارد که به سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری پیچیده وابسته هستند)
- نباید در مجاورت اکوسیستم‌های در معرض تهدید یا میراث حفاظت‌شده یا مکان‌های فرهنگی باشد
مطالعه امکان سنجی
مطالعات امکان سنجی برای ارزیابی قابلیت اقتصادی سایت، از جمله تجزیه و تحلیل اقتصادی سطح بالا از سایت مورد نیاز است. این مطالعات به طور کلی عبارت‌اند از:
- تجزیه و تحلیل مالی: تجزیه و تحلیل مالی سایت شامل ارزیابی هزینه‌ها و منافع پروژه برای تعیین امکان سنجی اقتصادی آن است
- تجزیه و تحلیل فنی: تحلیل فنی برای ارزیابی امکان سنجی فنی سایت، از جمله زیرساختهای الکتریکی، شرایط خاک و توپوگرافی انجام می‌شود
- ارزیابی اثرات زیست محیطی: این مرحله به دنبال شناسایی هر گونه اثرات مخرب بالقوه بر اکوسیستم‌های محلی و حیات وحش است
تحقیقات در بازار
تحقیق در بازار برای به دست آوردن درک کاملی از مقررات و مشوق‌های محلی، شناسایی رقابت، سنجش تقاضای بازار و ارزیابی احتمالات اتصال به شبکه انجام می‌شود.
مقررات و مشوق‌های محلی باید برای تعیین صلاحیت سایت برای سازگاری با آنها ارزیابی شوند.
طراحی و مهندسی
هنگامی که مراحل اولیه از جمله انتخاب سایت و ارزیابی منابع خورشیدی انجام شد، نوبت به طراحی و مهندسی سیستم می‌رسد. این مرحله شامل تدوین طرحی است که مشخصات فیزیکی و فنی سایت را در بر می‌گیرد.
انتخاب مؤلفه
طراحی نیروگاه خورشیدی باید نوع اجزای مورد استفاده از جمله پنل‌های خورشیدی، اینورترها و سیستم‌های نصب و ردیابی را در نظر بگیرد. انتخاب اجزا بر اساس نیازهای عملیاتی و بودجه‌ای است.
جهت‌گیری و شیب پنل خورشیدی
جهت‌گیری و شیب پنل خورشیدی فاکتورهایی حیاتی در بهینه‌سازی تولید انرژی سیستم هستند. جهت‌گیری و شیب بهینه‌ی پنل‌ها با در نظر گرفتن شرایط سایت از جمله عرض جغرافیایی، آب و هوا و سایه تعیین می‌شود.
طراحی برق و سازه
طراحی الکتریکی و ساختاری نیروگاه خورشیدی شامل برنامه‌ریزی طرح‌بندی الکتریکی و اندازه‌ی نیروگاه از جمله اتصال به شبکه و یکپارچه‌سازی است.
طراحی باید ملاحظات کیفیت انرژی خورشیدی را در نظر گرفته تا اطمینان حاصل شود که سیستم، الزامات اتصال به شبکه را برآورده می‌کند. طراحی سازه باید تأثیر باد و برف روی صفحات خورشیدی و سایر تجهیزات را نیز در نظر بگیرد.
مجوزها و تأییدیه‌ها
برای توسعه‌ی نیروگاه خورشیدی در مقیاس کاربردی باید یک سری مجوزها و تأییدیه‌ها اخذ شود. مجوزهای محلی مورد نیاز معمولاً شامل تأییدیه‌های منطقه‌بندی و مجوزهای کاربری زمین است.
مجوزهای زیست محیطی
مکان پیشنهادی یک نیروگاه خورشیدی تعیین خواهد کرد که دریافت مجوز زیست محیطی معتبر با کشورهای مختلف که مقررات متفاوتی دارند، چقدر دشوار خواهد بود. برای توسعه‌دهندگان نیروگاه خورشیدی دانستن هرچه زودتر این موضوع که آیا ملزم به دریافت چنین مجوزهایی هستند یا خیر، اهمیت زیادی دارد. این اطلاعات باید در وب‌سایت‌های مقامات محلی موجود باشد.
فهمیدن اینکه آیا به مجوز نیاز دارید یا نه به معنای انجام ارزیابی اثرات زیست محیطی (EIA) بوده که اثرات پروژه را بر حیات وحش و زیستگاه‌های اطراف ارزیابی می‌کند. در برخی موارد ممکن است نیاز به تدوین یک طرح حفاظت از حیات وحش و محیط زیست باشد.
قراردادهای ارتباط متقابل و اتصال به شبکه
قراردادهای اتصال به شبکه و ارتباط متقابل، اجزای اساسی فرآیند توسعه نیروگاه خورشیدی هستند. برای اطمینان از انطباق پروژه با مقررات مربوطه، باید هماهنگی تأسیسات و الزامات فنی به طور کامل درک شود. ارتباط با شرکت‌های برق باید در اسرع وقت آغاز شده و قبل از شروع ساخت و ساز نهایی شود.
تأمین مالی و تدارکات
برای توسعه دهندگان نیروگاه خورشیدی، چندین گزینه‌ی تأمین مالی قابل دوام وجود دارد که در زیر به آنها اشاره می‌کنیم.
وام بانکی یا تأمین مالی بدهی
تأمین مالی از طریق بدهی گزینه‌ای محبوب برای تأمین مالی یک پروژه است که در آن، وام‌دهندگان تا ۸۰ درصد سرمایه را تأمین می‌کنند. با‌این‌حال، وام‌دهندگان در معرض تمام جنبه‌های منفی پروژه قرار داشته و باید درک کاملی از تمام خطرات و ریسک‌های آن داشته باشند.
برای توسعه‌دهندگان جدید، گرفتن وام برای تأمین مالی پروژه‌ها بدون سابقه‌ی کاری یا تمایل به دادن تعهد برای بازپرداخت‌های کلان می‌تواند چالش برانگیز باشد.
تأمین مالی سهام
تأمین مالی سهام برای پروژه‌های خدماتی در مقیاس بزرگ ضروری است. حتی اگر اکثر سرمایه از طریق بدهی تأمین شود، ۲۰ تا ۴۰ درصد باقیمانده معمولاً از طریق سهام یا وام‌های سهامداران پر می‌شود.
تأمین مالی سهام می‌تواند از طرف مالک شرکت یا منابع خارجی باشد که در آن بخشی از سهام در ازای تأمین مالی صادر می‌شود. سرمایه‌گذاران سهام برخلاف وام نیازی به بازپرداخت ندارند. اما سهمی از سود پروژه را در طول زمان دریافت می‌کنند.
تأمین مالی پروژه
تأمین مالی پروژه، فرایند توسعه را با جداسازی ریسک‌ها، باز کردن پتانسیل استقراض بیش‌تر و سرعت بخشیدن به روند توسعه برای توسعه دهندگان متحول کند.
در اصل، تأمین مالی پروژه شامل استفاده از ابزار ویژه‌ی مالی (SPV) بوده که در آن بازپرداخت وام صرفاً از جریان‌های نقدی تولید شده توسط پروژه انجام می‌شود. با تأمین مالی ساده‌ی نیروگاه خورشیدی، ریسک‌های درآمدی اولویت اول ریسک‌های بین مصرف‌کننده و پیمانکار بوده و شانس فعالیت شرکتی که با مسائلی در محاسبات روبرو خواهد شد، کاهش می‌دهد.
مشوق‌ها و کمک‌های مالی دولتی
توسعه‌دهندگان نیروگاه خورشیدی باید از مشوق‌ها و کمک‌های دولتی که به آنها تعلق می‌گیرد آگاه باشند. مقامات منطقه‌ای بسته به موقعیت مکانی ممکن است به دنبال دستیابی به اهداف انرژی تجدیدپذیر باشند و اعتبار مالیاتی یا طرح‌های تخفیفی در نظر بگیرند. این امر به صرفه‌جویی در هزینه‌ی پروژه کمک می‌کند.
فرایند تدارکات
اين فرآیند از زمان تدوين درخواست پروپوزال شروع مي‌شود.RPF یک سند پیشنهاد رسمی است که الزامات فتوولتائیک را برای ارائه دهندگان خدمات مانند خدمات نصب پنل‌های خورشیدی و همچنین شرایط قرارداد و فرایند مناقصه را تشریح می‌کند.
این فرآیند ممکن است طولانی مدت بوده و از چند ماه تا یک سال طول بکشد که تعدادی از طرف‌های مختلف از رهبران پروژه تا وکلا، مدیران انرژی و مدیران سایت را شامل می‌شود.
پس از اجرای RFP، می‌توان جلسات پیشنهادی و تورهای بازدید از سایت را انجام داد. ضوابط و معیارهای لازم باید قبل از انتخاب تأمین کننده و پیمانکار و شروع مذاکرات قرارداد ارزیابی شوند.
ساخت و نصب
با تأمین مجوزها و تأمین مالی، مرحله‌ی ساخت و نصب یک نیروگاه خورشیدی توسط شرکت‌هایی مانند شرکت صنایع نیرو و انرژی پاک فولاد (صناپ) آغاز می‌شود.
در این مرحله پنل‌های خورشیدی فیزیکی و تجهیزات در محل نصب شده و به شبکه‌ی برق متصل می‌شوند. این مرحله شامل چندین اقدام کلیدی است که نیاز به برنامه‌ریزی و اجرای دقیق دارد.
آماده‌سازی سایت
اولین اقدام در مرحله‌ی ساخت و ساز، آماده‌سازی سایت است. این کار شامل پاکسازی زمین از هرگونه پوشش گیاهی، زباله و سایر موانعی است که می‌تواند مانع از کار ساخت و ساز شود. همچنین شامل انجام ارزیابی‌های ژئوتکنیکی برای ارزیابی شرایط خاک و زمین سایت است. این ارزیابی‌ها به اطمینان از پایداری و مناسب بودن سایت برای نصب پنل‌های خورشیدی کمک می‌کند.
نصب قطعات
پس از پاکسازی و آماده‌سازی سایت، می‌توان زیرساختهای حیاتی یعنی پنل‌های خورشیدی، اینورترها، سیستم‌های نصب و سایر اجزای ضروری را نصب کرد.
نصب پنل‌های خورشیدی نیاز به برنامه‌ریزی و اجرای دقیق دارد تا اطمینان حاصل شود که به طور ایمن و موثر نصب شوند. سیستم‌های حامل بسته به طراحی نیروگاه خورشیدی بر روی زمین یا روی سقف نصب می‌شوند.
اینورترها الکتریسیته‌ی DC تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی را به برق AC قابل مصرف تبدیل می‌کنند که سپس به شبکه هدایت می‌شود.
اتصالات الکتریکی
برای اتصال پنل‌ها و اینورترها به شبکه، کابل‌های DC از پنل‌ها به اینورترها متصل می‌شوند که سپس با استفاده از کابل‌های AC به شبکه متصل می‌شوند.
برای افزایش ولتاژ برق AC تولید شده توسط اینورترها، نصب ترانسفورماتورها در دستور کار قرار گرفته تا با ولتاژ شبکه مطابقت داشته باشد.
کنترل کیفیت و بازرسی
پس از تکمیل مراحل بالا، زمان بازرسی تنظیمات یعنی تکمیل تعدادی از اقدامات کنترل کیفیت برای اطمینان از اینکه همه چیز به درستی کار کند، فرا می‌رسد. این اقدامات شامل رعایت ایمنی، بازرسی‌های نهایی و تست عملکرد سیستم است.
تست عملکرد سیستم
در تست عملکرد سیستم، خروجی پنل‌های خورشیدی بررسی شده و اینکه سیستم طبق برنامه کار می‌کند یا خیر، تأیید می‌شود.
این تست‌ها شامل تأیید سطوح ولتاژ و جریان خروجی پنل‌های خورشیدی و اینورترها و بررسی عملکرد سیستم‌های نظارت و کنترل است.
رعایت ایمنی
رعایت ایمنی نیز یک عنصر حیاتی در مرحله ساخت و ساز و نصب است. این کار با استفاده از وسایل حفاظتی، کار با ابزار مناسب و پیروی از دستورالعمل‌ها و رویه‌های ایمنی صورت می‌گیرد.
بازرسی‌های نهایی
بازرسی نهایی برای اطمینان از راه‌اندازی نیروگاه خورشیدی مطابق با استانداردها و مقررات مورد نیاز انجام می‌شود. این بازرسی توسط یک بازرس واجد شرایط انجام می‌شود که از ایمن بودن آن اطمینان یافته و راه‌اندازی آن را تأیید می‌کند. هنگامی که نصب نیروگاه از مرحله‌ی بازرسی عبور کرد، به شبکه متصل شده و اکنون عملیاتی می‌شود.
بهره‌برداری و نگهداری
اگر نصب نیروگاه خورشیدی موفقیت‌آمیز باشد، حفظ آن برای اطمینان از عملکرد مداوم و طول عمر بسیار مهم است. مرحله‌ی بهره برداری و نگهداری (O&M) مرحله‌ای حیاتی از چرخه‌ی عمر پروژه بوده که تضمین می‌کند سیستم در طول عمر خود تا حد امکان عملکرد کارآمدی داشته باشد.
نظارت بر عملکرد سیستم
نظارت بر عملکرد سیستم یعنی نظارت بر انرژی خروجی پنل‌های خورشیدی و عملکرد اینورترها، برای حفظ حداکثر کارآمدی سیستم بسیار مهم است. برای شناسایی هر گونه مشکل یا نقص در قطعات، می‌توان سیستم‌های نظارت از راه دور و تجزیه و تحلیل داده‌های عملکرد را مورد استفاده قرار داد.
نگهداری پیشگیرانه
نگهداری پیشگیرانه بخش ضروری O&M است. بررسی‌های منظم تعمیر و نگهداری از جمله نظارت و سرویس خودکار می‌تواند در به حداکثر رساندن کارآیی، کاهش زمان خرابی، برآورده کردن الزامات نظارتی و افزایش طول عمر تجهیزات مؤثر باشد. این کار شامل آچرکشی اتصالات، بازرسی کابل‌ها و سیم کشی‌ها و تمیز کردن پنل‌های خورشیدی است.
نگهداری و تعمیرات
مشکلات غیرمنتظره علیرغم تعمیر و نگهداری پیشگیرانه منظم، همچنان ممکن است ایجاد شود که نیاز به تعمیر و نگهداری داشته باشد.
باید برای سناریوهایی که نیاز به تعمیر و نگهداری واکنشی دارند برنامه ریزی شود و تعویض قطعات باید در محل آماده باشد تا در صورت خرابی قطعه، تعمیرات در اسرع وقت انجام شود.
کلام آخر
در این مطلب، نیازمندی‌های زیرساختی برای توسعه نیروگاه‌های خورشیدی بیان شد. این نکته را در نظر داشته باشید که با وجود امکان پیچیده بودن فرایند توسعه که شامل ارزیابی‌های مختلف، طراحی و مهندسی، مجوز و تأمین مالی، ساخت و ساز و نگهداری مداوم می‌شود، در نهایت، مزایای این پروژه‌ها بسیار زیاد است.
