انرژی خورشید، یکی از منابع تأمین انرژی رایگان، پاک و عاری از آثار 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 تا با مسائل مربوط به انرژی، برخوردی متفاوت داشته باشند.
جایگزینی انرژیهای فسیلی با انرژیهای تجدیدپذیر و از جمله انرژی خورشیدی برای کاهش و صرفهجویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی و کاهش انتشار گازهای آلاینده با استقبال فراوانی روبرو شده است.
از کل انرژی منتشر شده از خورشید، فقط چیزی در حدود 47 درصد به سطح زمین میرسد. این به آن معنی است که زمین در هر ساعت، تابشی در حدود 60 میلیون Btu دریافت میکند.
یعنی انرژی ناشی از سه روز تابش خورشید به زمین برابر با همه انرژی ناشی از احتراق کل سوختهای فسیلی در دل زمین است. در نتیجه بر اثر تابش خورشید به مدت چهل روز، میتوان انرژی موردنیاز یک قرن را ذخیره کرد.
بنابراین با به کارگیری کلکتورهای خورشیدی میتوان تا حدودی از این منبع انرژی بیپایان، پاک و رایگان استفاده و تا حد زیادی در مصرف سوختهای فسیلی صرفهجویی کرد.
موقعیت ایران
ایران با عرض جغرافیایی 25 تا 45 شمالی در منطقه مناسبی برای دریافت انرژی خورشیدی قرار دارد. میزان انرژی که زمین در یک ساعت از خورشید دریافت میکند، بیش از انرژی مصرفی جهان در طول یکسال است.
انرژی خورشیدی با بهرهگیری از روشها و وسایل ویژه به تولید برق با استفاده از حرارت خورشید میپردازد که حرارت نیز پس از گذر از یک یا چند مرحله به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.
پاک بودن این سیستم، توجه بسیاری از کشورها و دولتهای جهان را به خود معطوف کرده، تا آنجا که انگلستان با الزامی کردن استفاده از صفحات خورشیدی در ساختمانهای در حال ساخت، گامی بلند و مؤثر در بهینهسازی مصرف انرژی برداشته است.
از هنگامی که منابع هیدروکربن و زغالسنگ چرخه تولید انرژی را در دست گرفت، به دلیل ارزان و در دسترس بودن آن از توجه به انرژی کاسته شد. ارزانی و فراوانی بیش از حد هیدروکربن در ایران، سبب شده است تا به انرژی خورشیدی توجه کمتری شود.
فنآوری ساده، کاهش آلودگی هوا و حفظ محیطزیست و از همه مهمتر ذخیره سوختهای فسیلی برای آینده با تبدیل آنها به مواد پردازش با استفاده از تکنیک پتروشیمی، از دلایل لزوم استفاده از انرژی خورشیدی در کشور است.
با افزایش قیمت نفت در سال 1973 میلادی، کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند، به استفاده از انرژیهای جانشین بیندیشند.
کشورهای صنعتی به این نتیجه رسیدند که با بهینهسازی مصرف انرژی در صنایع و ساختمانها، مصرف انرژی را میتوان 30 تا 40 درصد کاهش داد.
بررسیهای بانک جهانی حاکی است، اگر کشورهای در حال توسعه، سیاستهای بهینهسازی مصرف انرژی را به کار میگرفتند، تا سال 1990 میلادی میتوانستند 4 میلیون بشکه در روز صرفهجویی کنند.
کارشناسان معتقدند با اعمال سیاستهای بهینهسازی مصرف انرژی، علاوه بر کاهش مصرف انرژی منافعی مانند کاهش آلودگی هوا به ویژه در شهرهای بزرگ، صرفهجویی در سرمایهگذاری در ساخت نیروگاهها، پالایشگاهها و سیستم گازرسانی به میزان میلیاردها دلار در سال، طولانی شدن عمر ذخایر نفتی، ایجاد اشتغال در کشور و هزینه کم و نگهداری آسان، عاید کشور خواهد شد.
میزان تابش خورشید در ایران، بین 1800 تا 2200 کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده میشود که این میزان بالاتر از حد متوسط جهانی است.
البته در ایران به طور متوسط، سالانه بیش از 280 روز آفتابی گزارش شده که بسیار قابل توجه است.
از جمله ویژگیهای انرژی خورشید، پاک و بدون آلودگی (حذف انتشار گازهای گلخانهای از جمله دیاکسیدکربن)، بیپایانی، رایگانی و در دسترس بودن آن است.
کاهش مصرف سوختهای فسیلی، ایمنی و بیخطر بودن از دیگر مزایای انرژی خورشید است که آن را به یک منبع استثنایی تبدیل کرده است.
کاربردها
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای اهداف مختلف به زمان ماقبل تاریخ و دوران سفالگری بازمیگردد. در آن هنگام، روحانیون معابد به کمک جامهای صیقلی بزرگ و طلایی، آتشدانهای محرابها را با اشعه خورشید روشن میکردند.
یکی از فراعنه مصر، معبدی ساخته بود که درهای آن با طلوع خورشید، باز و با غروب خورشید، بسته میشد.
اما مهمترین روایتی که درباره استفاده از انرژی خورشید نقل شده، داستان ارشمیدس (دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم) است که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید. گفته میشود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آینه کوچک و به شکل مربع در کنار یکدیگر ـ که روی یک پایه متحرک قرار گرفته بود ـ اشعه خورشید را از راه دور، روی کشتیهای رومیان متمرکز کرده و با این روش، کشتیهای آنان را به آتش کشیده است.
معماری سنتی ایرانیان باستان نیز نشاندهنده توجه خاص آنان در استفاده درست و مؤثر از انرژی خورشید در زمانهای قدیم است.
با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود، ولی بالا بودن هزینههای اولیه نصب چنین سیستمهایی، از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر، سد راه پیشرفت و توسعه در بکارگیری این سیستمها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال 1973 میلادی موجب شد، کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شوند به موضوع تولید انرژی از راههایی به غیر از استفاده سوختهای فسیلی، توجه جدیتری نشان دهند.
موارد استفاده از انرژی خورشید به طور کلی در این اشکال، دستهبندی میشود:
ـ تأمین روشنایی از انرژی خورشیدی.
ـ تأمین انرژی الکتریسیته.
ـ تولید برق با استفاده از فوتوولتاییکها.
ـ تولید برق با استفاده از گرمایش خورشیدی.
ـ سرمایش و گرمایش هوا.
ـ روشن کردن اجاقها.
ـ راهاندازی دستگاههای آب شیرین کن.
ـ گرمایش آب.
-محصولات الکتریکی استفاده کننده از انرژی خورشیدی
موارد یاد شده، فقط بخشی از کاربردهای انرژی خورشید در زندگی انسان است.
جایگزین سوختهای فسیلی
دکتر مهدی بهادرینژاد، استاد مکانیک درباره اهمیت توجه به انرژیهای تجدیدپذیر و ضرورت سرمایهگذاری در این بخش، میگوید: «نیاز به انرژی و تولید آن، روز به روز در حال افزایش است.
با افزایش جمعیت و بهبود وضع معیشت مردم، مصرف سرانه انرژی بالا میرود. منبع اصلی انرژی تا به حال، نفت و گاز (سوختهای فسیلی) بوده و تا چند سال و چند دهه آینده هم همینطور خواهد بود. امروزه همه جهان از آلودگیهایی که مصرف سوختهای فسیلی به بار میآورد، آگاه است.»
او، درباره زیانهای زیستمحیطی استفاده از سوختهای فسیلی، میگوید: «آلودگی آب، هوا و زمین، گرم شدن اتمسفر زمین بر اثر تولید گاز دیاکسیدکربن و دیگر گازهای گلخانهای، وقوع سیلهای ویرانگر و خشکسالیهای بیسابقه بر اثر گرم شدن اتمسفر زمین پدید آمده است.
بنابراین باید به سمت منابعی برویم که با استفاده از آنها، تولید گاز دیاکسیدکربن کمتر شود. در این باره، دو منبع مناسب وجود دارد؛ انرژی اتمی و انرژی خورشیدی.»
این استاد دانشگاه درباره برتریهای استفاده از انرژی اتمی نسبت به انرژی خورشیدی، میگوید: «انرژی اتمی، آلودگیهای خاص خود را دارد. درست است که با استفاده از این انرژی، گاز دیاکسیدکربن تولید نمیشود، ولی دانشمندان و محققان جهانی، هنوز هم نمیدانند که با زبالههای اتمی چه کنند. همچنین خطراتی که ممکن است، نیروگاههای اتمی به وجود آورند، مانند حادثه چرنوبیل، جبرانناپذیر است. به این ترتیب، باید انرژی خورشیدی (انرژی تجدیدپذیر) را تنها راه جلوگیری از انهدام محیطزیست دانست. اگر به سراغ انرژی خورشیدی نرویم و از سوختهای فسیلی یا انرژی اتمی استفاده کنیم، محیطزیست نابود خواهد شد.»
دکتر بهادرینژاد درباره سهم انرژی خورشیدی در سبد انرژی کشور، میگوید: «کشور ایران در هر روز به طور متوسط حدود 18 مگاژول بر مترمربع از ازخورشید انرژی دریافت میکند. کل انرژی خورشیدی دریافتی سالانه کشورمان حدود 3 هزار برابر مصرف سالانه انرژی کشور است.
اگر بتوان از این انرژی با بازده 10 درصد بهره گرفت، با استفاده از حدود 3 دهم درصد از سطح کشور، میتوان کل انرژی ایران را تأمین کرد. تکنولوژی استفاده از انرژی خورشیدی نیز چندان پیچیده نیست.»
او میافزاید: «برای حمل و نقل نیز میتوان از انرژی خورشیدی بهره گرفت. به این ترتیب که با استفاده از انرژی خورشیدی برق تولید کنیم و برق حاصل را در تولید هیدروژن بکار گیریم و از هیدروژن تولیدی در پیلهای سوختی بهره بگیریم.
بازده پیلهای سوختی حدود 85 درصد و خروجی آنها، آب است که هیچ اثر مخربی بر محیطزیست ندارد.
همچنین برای مصارف خانگی انرژی نیز میتوان از پیل سوختی در تولید برق استفاده کرد.»
این استاد دانشگاه به نتایج تحقیقات خود در زمینه استفاده از انرژی خورشیدی اشاره میکند و میگوید: «برآورد کرده بودم که اگر دولت به جای یارانهای که برای سوخت میدهد، به هر خانواده یک آبگرمکن خورشیدی بدهد، قیمت سوختی که به مدت 20 سال صرفهجویی میشود، برابر قیمت آبگرمکنهای توزیع شده خواهد بود.
البته برای شهر تهران نمیتوان انتظار داشت که از آبگرمکنهای خورشیدی استفاده شود، ولی در سایر شهرها و روستاهای کشور میتوان از آن بهره گرفت. همچنین با به کارگیری طرحهای جدید در ساختمانها میتوان از آفتاب، در گرمایش خانهها کمک گرفت.»
او درباره میزان تابش آفتاب در نقاط مختلف ایران، میگوید: «به غیر از استانهای گیلان و مازندران به دلیل ابری بودن و بارش زیاد باران و سیستان و بلوچستان به خاطر بادهای طوفانی و شنزای آن، تقریباً در سایر نقاط ایران تابش خوب است. در حال حاضر یک پروژه کارشناسی ارشد در حال انجام است که هدف آن تهیه نقشهای از تابش آفتاب در نقاط مختلف ایران است.»
دکتر بهادرینژاد، تأکید میکند: «مسئولان و سیاستگذاران کشور باید نیاز به استفاده از انرژی خورشیدی را احساس کنند. اکنون در ایران، منابع نفتی زیادی وجود دارد و گاز طبیعی نیز تقریباً به همه شهرها رسیده است، شبکه سراسری برق هم داریم؛ بنابراین میشود گفت که نیازی به انرژی خورشیدی نیست. اما همان طور که گفته شد، انرژی خورشیدی تنها راه جلوگیری از نابودی محیطزیست است. انتظار این است که مسئولان و به ویژه دو وزارتخانه نفت و نیرو توجه بسیار جدی به تحقیقات درباره انرژی خورشیدی نشان دهند. دولت باید با این هدف که بتوانیم 10 سال دیگر حدود 5 درصد انرژی کشور را از آفتاب بگیریم، بودجه بیشتری در اختیار پژوهشگران حوزه انرژی خورشیدی قرار دهد. وزارت نیرو نیز باید برای تولید برق از انرژی خورشیدی اقدام کند،طوری که در شهرهای کوچک و روستاها، هر ساختمانی به طور مجزا برق موردنیاز خود را تأمین کند.
سرمایهگذاری طولانی مدت
دکتر محمود یعقوبی نیز درباره اهمیت موضوع انرژیهای پاک و تجدیدپذیر، میگوید: «با توجه به پایانپذیری سوختهای فسیلی، تنوع بخشیدن به منابع انرژی، از مهمترین اهداف سیاستگذاران انرژی در دنیاست. در نشست رؤسای کشورها در ژوهانسبورگ بر توسعه پایدار تأکید شد و محور اصلی بحث، توسعه پایدار انرژی بود.
کاهش تلفات انرژی، حفظ منابع پایانپذیر، استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و آلوده نشدن محیط زیست از مهمترین پارامترهای توسعه پایدار در حوزه انرژی به شمار میآیند. بنابراین، موضوع انرژی تأثیر مستقیم روی توسعه پایدار کشورها خواهد داشت و از اینجا میتوان به اهمیت آن پی برد.»
این استاد دانشگاه در ارزیابی خود از وضع انرژی در ایران، میگوید: «در ایران با توجه به فراوانی منابع سوخت فسیلی و قیمت پایین آن، به دیگر بخشهای انرژی، توجه چندانی نمیشود. ما در استفاده از انرژیهای فسیلی بسیار بیبرنامه عمل میکنیم و بخش زیادی از آن را هدر میدهیم. ایران بالاترین نرخ سرانه مصرف انرژی را داراست و مردم با کمترین هزینه، سوختهای فسیلی را مصرف میکنند. این عوامل موجب میشود به انرژیهای تجدیدپذیر توجه چندانی نشود.»
او درباره توجیه اقتصادی استفاده از سیستمهای خورشیدی، میگوید: «هر چند هزینه استفاده از انرژی خورشیدی بسیار بالاست، ولی امروزه در سیاستگذاریها فقط هزینه نصب و راهاندازی سیستمهای خورشیدی در نظر گرفته نمیشود، بلکه فواید حاصل از به کارگیری آنها، مانند کاهش آلودگی محیطزیست، مد نظر قرار میگیرد. اگرچه در ظاهر برای یک شهروند استفاده از انرژی خورشید مقرون به صرفه نیست، ولی با وجود مسائلی که مطرح میشود، هنوز مناطقی از کشور را میتوان یافت که استفاده از انرژی خورشیدی در آنها توجیه اقتصادی دارد. به عنوان نمونه، استفاده از سلولهای خورشیدی در مناطق دوردست را میتوان در مدت چند سال به قیمت روز رساند. با توجه به تکنولوژیهای موجود و وسعت استفاده از انرژی خورشیدی در جهان، به نظر میرسد که در بخشهایی مانند گرمایش ساختمانها، تولید آب گرم، طبخ غذا و در استفاده از خشک کنها و آب شیرینکنها، انرژی خورشیدی با انرژیهای رایج رقابت میکند.»
دکتر یعقوبی درباره مشکلات همگانی کردن استفاده از انرژی خورشیدی، میافزاید: «صنایع خورشیدی در آغاز کار، سرمایه بر است.
بنابراین، مشکل سرمایهگذاری از اساسیترین موانع در راه همگانی کردن استفاده از انرژی خورشیدی، به حساب میآید. راهحلی که در این باره به نظر میرسد، پرداخت یارانه از سوی دولت است.
علاوه بر این، فرهنگسازی در استفاده همگانی از انرژی خورشیدی و شناساندن نقش آن در حفاظت از محیطزیست و مصرف بهینه سایر منابع، از اهمیت خاصی برخوردار است. نخستین کاری که دولت باید انجام دهد، پرداخت یارانه مناسب در این زمینه است.
به عنوان مثال یک بررسی درباره عایقسازی ساختمانها نشان میدهد که اگر در بعضی مناطق، دولت هزینه عایقکاری ساختمانها را بپردازد، در کمتر از پنج سال، سرمایهای که از بابت کاهش مصرف سوخت فسیلی عاید کشور میشود، برابر با قیمت عایقهای به کار رفته در ساختمانها خواهد بود.
منبع : روزنامه اطلاعات ، سایت خبری روابط عمومی توانیر
