نزدیک به چهل سال پیش اولین پارک خورشیدی دنیا در کالیفرنیا به بهرهبرداری رسید که تنها یک مگاوات ظرفیت داشت. امروزه پارک خورشیدی بهادلا در هند بیش از 2245 مگاوات ظرفیت دارد. از روزی که کلنگ اولین پارک خورشیدی دنیا در کالیفرنیا به زمین زده شد تا به امروز کشورهای ایالات متحده، چین، هند، فرانسه، کانادا، استرالیا و ایتالیا در بازار جهانی نیروگاههای خورشیدی جزو صدرنشینها هستند. در سال 2018 ارزش بازار انرژی خورشیدی دنیا به 52.5 میلیارد دلار رسید و پیش بینی شد تا سال 2026 این بازار 223.3 میلیارد دلار ارزش داشته باشد. یکی از دلایل رشد بازار انرژی خورشیدی افزایش آلودگیهای محیط زیست است. از سویی ردپای آبی مربوط به سیستمهای انرژی خورشیدی رو به کاهش است.
فاطمه لطفی دنیای انرژی
بازار جهانی انرژی خورشیدی
شاید پیش از این برای کسی باورپذیر نبود که تولید انرژی خورشیدی حتی در مقابل بیماری ویران‌کننده‌ای چون کرونا هم دوام آورد و حتی حالا که شیوع کووید 19 بیشتر از آنچه که انتظار می‌رفت طول کشید، تقاضای جهانی برای این نوع انرژی کاهش نیافت. برعکس در سال 2020 و در اوج خروش کرونا ویروس، رشد سالانه انرژی خورشیدی به رکورد جدید 18 درصد رسید و همزمان 138 گیگاوات نیروگاه جدید خورشیدی هم راه‌اندازی شد. گزارش «چشم‌انداز بازار جهانی برای برق خورشیدی از سال 2021 تا 2025» که توسط سولارپاور یوروپ تهیه شده است موفقیت انرژی خورشیدی در تاب‌آوری در مقابل چنین بیماری را وابسته به فاکتورهای مختلفی می‌داند. این گزارش معتقد است عمده عامل این موفقیت هزینه‌های رو به کاهش تولید تجهیزات خورشیدی است. دیگر فاکتور مهم هم تطابق‌پذیری این نوع تولید انرژی است. چون نیروگاههای انرژی خورشیدی می‌توانند آنقدر کوچک باشند که تنها برای یک خانه استفاده شود یا آنقدر بزرگ باشند
که برای یک شهر استفاده شوند. از سویی این نیروگاه‌ها قابلیت جابجایی هم دارند و می‌توان به صورت جداگانه از شبکه در مناطق دورافتاده از آنها استفاده کرد. و فاکتور مهم دیگر این است که هیچ نیروگاه دیگری همانند نیروگاههای خورشیدی را نمی‌توان با این سرعت بنا کرد. این نیروگاه‌ها در ایجاد شغل هم گوی سبقت را از بقیه نیروگاههای مشابه ربوده‌اند.
همزمان با شیوع ویروس کرونا در دنیا، در سال 2021 در تولید ماده خام سیلیکون مورد استفاده در تولید پنل‌های خورشیدی اختلالاتی به وجود آمد. اما با گسترش واکسیناسیون علیه ویروس کرونا و بازگشایی کارخانجات و واحدهای تولیدی، میزان تولید سیلیکون نیز جواب‌گوی تقاضا در بخش رو به رشد انرژی خورشیدی
بوده است.
به طوری که انتطار می‌رود در سال 2022 بیش از 200 گیگاوات بر ظرفیت تولید این نوع انرژی افزوده شود. کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند کل ناوگان تولید انرژی خورشیدی از سه‌چهارم تراوات سال 2020 به بیش از یک تراوات سال 2022 و نزدیک به 1.9 تراوات در سال 2025 برسد. به همین دلیل است که آژانس بین‌المللی انرژی در گزارش چشم‌انداز انرژی سال 2020 خود، انرژی خورشیدی را پادشاه جدید بازارهای برق دنیا معرفی کرده بود. در سال 2020،
عمده رشد مربوط به
تولید انرژی خورشیدی را چین یدک کشید. این کشور با افزایش 60 درصدی ظرفیت انرژی تولیدی این بخش به 48 گیگاوات، 2.5 برابر بیشتر از ایالات متحده که
دومین بازار انرژی خورشیدی دنیاست، ظرفیت تولیدی خود را
افزایش داد. در
سال 2018 تنها 11 کشور دنیا عضو کلوب دارندگان نیروگاههای یک‌گیگاواتی بودند اما در سال 2020 این رقم به 18 کشور افزایش یافت و انتظار می‌رود در سال 2023، 29 کشور در
این کلوب حضور داشته باشند.
رتبه سوم بازار خورشیدی دنیا را هم با کمال تعجب ویتنام به دست آورده است. این کشور بزرگترین بازار صفحات خورشیدی پشت‌بامی را دارد و هم‌اکنون 9 گیگاوات انرژی در همین بخش در ویتنام تولید می‌شود. خبر خوب اینکه در سال 2020 هزینه تولید انرژی خورشیدی باز هم کاهش یافت درحالی که هزینه تولید برق از طریق احتراق سوخت‌های فسیلی چون گاز، زغال سنگ و نیز انرژی هسته‌ای رو به افزایش بوده است. با این حال در نیمه اول سال 2021 به دلیل کمبود تراشه، کمبود سلول خورشیدی و تولید مدول‌ها و افزایش قیمت سیلیکون هزینه تولید انرژی خورشیدی افزایش یافت. شیوع کرونا ویروس به ویژه بازار بزرگی چون بازار هند را تحت تاثیر قرار داد. با این حال کارشناسان بر این باورند که در آینده نزدیک شاهد افزایش 18 درصدی رشد تولید انرژی خورشیدی و رسیدن آن به 163.2 گیگاوات خواهیم بود. همچنین انتظار می‌رود در سال 2022 میزان افزایش بازار انرژی خورشیدی رشدی 25 درصدی را تجربه
کند و به 203 گیگاوات برسد درحالی که تحلیلگران پیشتر معتقد بودند که این رقم تا سال 2024 قابل دستیابی خواهد بود. و در ادامه باید منتظر افزایش تولید 266 گیگاوات برق خورشیدی تا سال 2025 باشیم.
بزرگترین نیروگاههای خورشیدی دنیا
چند کشور در دنیا مدعی ساخت بزرگترین نیروگاههای خورشیدی دنیا هستند. نیروگاههای خورشیدی یکی از رو به رشدترین صنایع انرژی در دنیا هستند و از این رو به راحتی نمی‌توان درباره بزرگترین نیروگاههای خورشیدی دنیا نظر داد. با این حال آسیایی‌های در این زمینه پیشتاز هستند و در صدر فهرست دارندگان بزرگترین نیروگاههای خورشیدی دنیا قرار گرفته‌اند. فهرست زیر بر اساس آخرین اعداد و ارقام موجود در معرفی این نیروگاه‌ها تنظیم شده است:
پارک خورشیدی بهادلا در هند با ظرفیت 2245 مگاوات : پارک خورشیدی بهادلا در هند با 5 هزار 700 هکتار مساحت با ظرفیت 2.25 گیگاوات را شاید بتوان بزرگترین پارک خورشیدی دنیا تا به امروز معرفی کرد. این پارک در روستایی به همین نام در ایالت راجستان هند ساخته شده است. از نظر ظرفیت پارک خورشیدی بهادلا را می‌توان رتبه یک فهرست پارک‌های خورشیدی دنیا قلمداد کرد.
پارک خورشیدی هوانگ چین با ظرفیت 2200 مگاوات : این مزرعه خورشیدی 2.2 گیگاواتی در استان گینگای چین قرار دارد و شرکت دولتی توسعه برق‌آبی هوانگ آن
را ساخته است. بر اساس برنامه‌ریزی که این شرکت اعلام کرده قرار است ظرفیت این پارک خورشیدی به
16 گیگاوات برسد. در
کنار این پارک خورشیدی یک
واحد ذخیره سازی 202.8 مگاوات بر
مگاوات ساعت هم
ساخته می‌شود.
پارک خورشیدی پاواگادا در هند با ظرفیت 2050 مگاوات
: این پارک خورشیدی به نیروگاه خورشیدی شاکتی استاحالا هم مشهور است و دومین نیروگاه خورشیدی بزرگ هند و سومین نیروگاه بزرگ خورشیدی دنیاست. این پارک خورشیدی 3 کیلومتر مربع مساحت دارد و
ظرفیت تولید آن 2050 مگاوات
است.
پارک خورشیدی بنبان مصر با ظرفیت 1650 مگاوات : به
آفریقا برویم. نیروگاه خورشیدی بنبان در 650 کیلومتری جنوب قاهره واقع شده است و
لقب بزرگترین پارک خورشیدی آفریقا و چهارمین پارک خورشیدی دنیا را
یدک می‌کشد. این پارک خورشیدی توسط اداره انرژی‌های نو
و تجدیدپذیر مصر ساخته و
در نوامبر 2019
به بهره برداری رسید. هزینه ساخت این پارک خورشیدی 4 میلیارد دلار بود.
نیروگاه خورشیدی تنگر دیزرت چین با 1547 مگاوات ظرفیت : دومین نیروگاه بزرگ خورشیدی چین تنگر دیزرت است که در استان نینگشیا واقع شده است. ظرفیت تولید انرژی پاک این پارک خورشیدی 1.55 گیگاوات است و 43 کیلومتر مربع مساحت دارد. این پارک خورشیدی در سال 2017 به بهره برداری رسید و برق 600 هزار خانه را تامین می‌کند.
پارک خورشیدی نور ابوظبی، با ظرفیت 1177 مگاوات : نیروگاه نور ابوظبی در سال 2019 به بهره برداری رسید و با ظرفیت تولید 1.2 گیگاوات انرژی خورشیدی توانسته است از انتشار یک میلیون تن متریک دی‌اکسید کربن معادل انتشارات 200
هزار خودرو جلوگیری کند. بیش از 3.2 میلیون پنل خورشیدی در مساحتی برابر با 8 کیلومتر مربع توانسته‌اند یکی از بزرگترین نیروگاههای خورشیدی دنیا را ایجاد کنند.
پارک خورشیدی محمد بن راشد المختوم امارات با ظرفیت 1013 مگاوات : البته این نیروگاه خورشیدی در امارات متحده عربی بعدها خواهد توانست به رده‌های بالای این فهرست صعود کند چون قرار است ظرفیت پارک خورشیدی محمد بن راشد المختوم تا انتهای این دهه به 5 گیگاوات برسد. تخمین زده می‌شود این پارک خورشیدی سالانه بتواند از انتشار 6.5 میلیون تن کربن جلوگیری کند. این نیروگاه محل ایجاد مرکز تحقیقات و توسعه امارات هم هست.
وضعیت نیروگاههای خورشیدی ایران
بر اساس آمار مهر ماه سال 1400 ساتبا، از 904.07 مگاوات برق تجدیدپذیر تولید شده در کشور، نزدیک به 455.5 مگاوات یعنی 50.37 درصد، متعلق به نیروگاههای خورشیدی هستند. در ایران 5 نیروگاه با ظرفیت بهرهبرداری 10 و بالاتر از 10 مگاوات وجود دارد. بقیه نیروگاههای خورشیدی ایران ظرفیتی کمتر از 10 مگاوات دارند. نیروگاه خورشیدی
بم، بزرگترین نیروگاه فتوولتائیک ایران با ظرفیت 100 مگاوات است. پس از نیروگاه بم، دو نیروگاه خورشیدی شیراز و
مکران هر کدام با ظرفیت 20 مگاوات رده دوم نیروگاههای خورشیدی کشور را به خود اختصاص داده‌اند. نیروگاه خورشیدی یزد
و نیروگاه خورشیدی آباده هم به ترتیب با 17 مگاوات و 10 مگاوات در رده‌های بعدی این فهرست هستند. بقیه نیروگاههای ایران نیروگاههای مقیاس کوچک هستند که ظرفیت تولید آنها حتی به
10 مگاوات هم نمی‌رسد. متوسط روزهای آفتابی ایران نزدیک به 300 روز در سال و شش
برابر قاره اروپاست. باید توجه داشت که
در سال 2021 حدود 10 درصد از
کل انرژی تولید شده در
اتحادیه اروپا، یعنی 39 تراوات ساعت، مربوط به
بخش انرژی خورشیدی بوده است. هلند، آلمان، اسپانیا، یونان و ایتالیا در صدر افزایش تولید انرژی خورشیدی در اروپا قرار داشتند. این درحالی است که
ایران با دارا بودن مناطق وسیع با
تابش مداوم آفتاب می‌تواند به عنوان هاب انرژی خورشیدی سهم بزرگی در
تامین برق شهروندان و صادرات برق به
کشورهای اطراف از
جمله افغانستان و
عراق که به
ویژه در روزهای تابستان با
مشکل برق دست به گریبان هستند، داشته باشد و
علاوه بر کربن‌زدایی سیستمهای انرژی در ایران، به منبعی ارز آور برای کشور تبدل شود.
فناوری‌های خورشیدی
فناوری‌های خورشیدی بر اساس روش دریافت، تبدیل و
توزیع نور خورشید و کنترل انرژی خورشیدی در سطوح مختلف سراسر جهان و
همین‌طور فاصله از استوا، به دو دسته فعال (active) و منفعل (passive) تقسیم می‌شوند. در روش فعال از فتوولتائیک‌ها، نیروی متمرکز خورشیدی، کلکتورهای گرمایی
خورشیدی، پمپ‌ها و فن‌ها برای تبدیل نور خورشید به خروجی‌های مفید استفاده می‌شود. روش منفعل شامل انتخاب مصالحی با خواص گرمایی مناسب، طراحی فضاهایی برای تهویه هوا
و قرار دادن موقعیت ساختمان در معرض نور خورشید است. فناوری‌های خورشیدی فعال تأمین انرژی را افزایش می‌دهند و متمرکز بر فناوری‌های سمت تأمین هستند؛ درحالی‌که فناوری‌های منفعل نیاز به منابع جایگزین را کاهش داده و به‌عنوان فناوری‌های سمت تقاضا درنظر گرفته می‌شوند. در تولید انرژی خورشیدی می‌توان از نمک مذاب به‌عنوان روش ذخیره‌سازی گرمایی برای حفظ انرژی جمع‌آوری شده توسط برج خورشیدی استفاده کرد که درنهایت برای تولید برق در آب‌وهوای بد یا هنگام شب به کار می‌رود. بر اساس پیش‌بینی‌ها بازدهی این سیستم 99 درصد است. نمک در دمای 131 درجه سانتی‌گراد
ذوب می‌شود. و تا 288 درجه سانتی‌گراد
در یک محفظه ذخیره‌سازی
سرد به حالت مایع باقی می‌ماند. نمک مایع از طریق پنل‌ها به داخل یک کلکتور (جمع‌کننده) خورشیدی پمپ می‌شود، در این کالکتور دما به 566 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. در صورت نیاز به برق نمک داغ به یک ژنراتور بخار معمولی پمپ می‌شود تا بخار داغ را برای توربین یا ژنراتور در هر کدام از واحدهای نیروی هسته‌ای، زغال‌سنگی، نفتی و ... فراهم کند.
ااثرات زیست محیطی نیروگاههای خورشیدی
باور بر این است که نیروگاههای خورشیدی و به طور کلی هر نیروگاه تولید کننده برق پاک به این دلیل احداث می‌شود که اثرات زیست محیطی استفاده از سوخت‌های فسیلی به ویژه در زمینه تولید گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد. اما این نیروگاه‌ها هرچند گاز گلخانه‌ای چندانی تولید نمی‌کنند اما اثرات آلایندگی دیگری در محیط زیست به جا می‌گذارند. برعکس سوخت‌های فسیلی، نیروگاههای خورشیدی انتشارات بسیار کمی از آلاینده‌هایی چون دی‌اکسید سولفور، دی‌اکسید نیروژن، مونواکسید کربن، ترکیبات آلی فرار و
گازهای گلخانه‌ای چون دی‌اکسید کربن تولید می‌کنند. علاوه بر آن ساخت نیروگاههای خورشیدی به ایجاد مشاغل مستقیم و
غیرمستقیم بسیاری در مناطق روستایی منجر می‌شود. با این حال این نیروگاه‌ها هم اثرات مخربی بر جا می‌گذارند. اثرات مخرب این نیروگاه‌ها را می‌توان در مراحل ساخت، بهرهبرداری و از رده خارج سازی این نیروگاه‌ها جستجو کرد. فهرست زیر به طور خلاصه این اثرات را بررسی می‌کند
تاثیر بر منابع آبی، خاکی و هوایی
ساخت
تاسیسات نیروگاههای خورشیدی در
زمین‌های بزرگ
نیازمند پاک سازی
زمین، فشرده‌سازی خاک، تغییر کانال‌های زه‌کش، افزایش روان‌آب‌ها و افزایش فرسایش است. در سیستمهای متداول از برج‌های مرکزی و تشکیلات سهموی برای تولید برق استفاده می‌شود. این تاسیسات از آب خنک کننده استفاده می‌کنند. اگر این تاسیسات در مناطق خشک و نیمه خشک ساخته شوند شاید با افزایش مصرف آب منابع آبی را با خطر مواجه کنند. استفاده از مواد شیمیایی در تاسیسات خورشیدی برای مثلا پاک سازی پنل‌ها یا استفاده از سیالات دی‌الکتریک می‌تواند به آلودگی آبهای زیرزمینی منجر شود.
دیگر تاثیرات مخرب
حضور کارگران در منطقه ساخت نیروگاههای خورشیدی هم می‌تواند اثرات مفیدی برای درآمد منطقه داشته و هم می‌تواند همزمان تاثیرات اجتماعی مخرب از جمله کاهش درآمد افراد کم‌درآمد را به همراه داشته باشد. از سویی پنل‌های خورشیدی حاوی مواد سمی بسیاری هستند که برای محیط زیست مخرب محسوب می‌شوند. سیستمهای برق خورشیدی متمرکز حاوی مواد روغنی و نمک مذاب، سیالات مختلف، خنک کننده‌ها و روان‌کننده‌ها هستند که هر کدام در صورت نشت اثرات مخرب بسیاری برای محیط زیست خواهد داشت. حتی نیروگاههای خورشیدی متمرکز با بازتابش نور ممکن است بر پروازهای هواپیماها در منطقه تاثیر منفی بگذارد. از سویی دمای بالای ایجاد شده توسط آینه‌ها به ویژه در سیستمهای متمرکز ممکن است خطراتی به همراه داشته باشد. آلودگی محیط زیست ناشی از عملیات‌های معدن‌کاری برای تولید مواد اولیه لازم برای تولید پنل‌های خورشیدی مورد دیگری از آلودگی ایجاد شده برای محیط زیست محسوب می شود .
با این حال به نظر می‌رسد با وجود تمام این خطرات جایگزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های پاک نیاز فوری و ضروری دنیای امروز ماست. چرا که برای مقابله با خطر بزرگتری به نام گرمایش جهانی، بشر باید به فکر استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر باشد. آژانس بین المللی انرژی می‌گوید برای به صفر رساندن تولید گازهای گلخانه‌ای تا سال 2050 و از دست نرفتن فرصت جلوگیری از عواقب خطرناک گرمایش زمین، باید سرمایه گذاری در
کلیه پروژه‌های آینده سوخت فسیلی متوقف شود. این آژانس معتقد است افزایش سالانه ظرفیت تولید برق خورشیدی و بادی باید تا 2030 به ترتیب به 630 و 390 گیگاوات برسد آژانس بین‌المللی انرژی می‌گوید زمان توقف سرمایه‌گذاری جدید در حوزه استخراج نفت، گاز و زغال سنگ «از همین امروز» است.