پایین آوردن هزینه های باد و تولید بیشتر انرژی خورشیدی

انرژی های تجدیدپذیر از بزرگترین منابع در تولید برق در سالی که گذشت، بوده اند. بر اساس گزارش منتشر شده محیط زیست سازمان ملل متحد، مرکز مالی انرژی های نو فرانکفورت و بلومبرگ، انرژی پاک 55 درصد از تمام ظرفیت های جدید اضافه شده در سراسر جهان که تا به حال به بهره برداری رسیده است را فراهم کرده است و سرمایه گذاری کل، حدودا دو برابر سرمایه گذاری های ژنراتور هایی که با سوخت های فسیلی کار می کنند است. از سال 2015 سرمایه گذاری در بخش انرژی پاک حدود 23 درصد کاهش پیدا کرده است، این مهم به این معنی است که قیمت ظرفیت های جدید نصب شده پایین تر آمده است. بررسی ها نشان داد که هزینه های سرمایه گذاری به طور متوسط، حدود 10 درصد برای هر مگاوات انرژی بادی و خورشیدی، کاهش یافت و این موارد از ارزانترین منابع برق در برخی کشورها هستند. به لحاظ رقابت منابع تجدید پذیر هم اکنون بیش از انچه که در 5 سال گذشته بوده اند، هستند. مسئول مالی انرژی نو بلومبرگ افزود:" الزامات دولت و مشوق ها در جهت کمک به بهره برداری منابع تجدید پذیر به منظور تبدیل شدن به بخشی بزرگتر از ترکیب انرژی جهانی هستند."

نسبت برق تولید شده بوسیله انرژی پاک در سراسر جهان در سال 2016، از 6.1 به 11.3 افزایش پیدا کرده است. در سال گذشته انرژی خورشیدی تقریبا نیمی از تمام سرمایه گذاری های انرژی های تجدید پذیر را به خود اختصاص داد در حالی که در سال 2015 این مقدار کمتر از 34 درصد بود. از اغاز سال 2010، قیمت پنل خورشیدی بیش از 80 درصد و نیروی باد نیز بیش از 35 درصد کاهش یافته است. سرمایه گذاری ها در چین 32 درصد، )به 837 میلیارد( و در ژاپن 56 درصد،)به 14.4 میلیارد( سقوط کردند. این ارقام در ایالات متحده با 10 درصد کاهش، به 46.4 میلیارد سقوط کرد. میشل لیبریچ، بنیانگذار جدید منابع مالی انرژی در بیانیه ای اعلام کرد: این یک دنیای کاملا جدید است، حتی اگر سرمایه گذاری پایین است، نصب و راه اندازی سالانه هنوز هم بالا می باشد. . 

نگاهی بر پنل خورشیدی شناور و نحوه عملکرد آن

در سال های اخیر افزایش گسترده ی بهره بری از تاسیسات بادی منجر به کاهش فوق العاده  هزینه های تولید برق از منابع انرژی های تجدیدپذیر شده است. همچنین مزارع بادی مستقر بر روی دریا نیز در بخش های مختلف جهان رواج یافته اند، اما آیا تا به حال مطلب قابل توجهی درباره ی ایستگاه های تولید برق خورشیدی شناور شنیده اید؟  گروهی از مهندسین دانشگاه صنعتی وین در اتریش ایده ی منحصر به فردی را در زمینه ی احداث نیروگاه خورشیدی شناور مشهور به سیستم های  heliofloat مطرح کرده اند. سکوهای heliofloat شناور بر روی دریا ابعادی در حدود 1000 متر دارند که با پنل های خورشیدی پوشیده شده اند. در این جا به بررسی این دسته از سیستم های شناور در جهت تولید برق به واسطه ی پنل های خورشیدی پرداخته شده است . سیستم های شناور heliofloat در حال حاضر در مرحله ی تحقیقات به سرپرستی گروه مهندسین دانشگاه وین در اتریش قرار دارند. این سکوهای عظیم خورشیدی به واسطه ی شناورهای مستحکم و منعطف بر روی سطح دریا قرار می گیرند.انرژی خورشیدی بزرگ ترین منبع انرژی تجدیدپذیر به منظور حل مشکل تامین انرژی در جهان مطرح است اما در عمل بهره بری از آن با مشکلات بسیاری از قبیل دسترسی به فضای مناسب و کافی برای تامین انرژی مورد نظر مواجه است.

   از این رو احداث پنل های متحرک در ابعاد بزرگ و دور از ساحل کمک بسزایی به تامین انرژی مورد نیاز می کند، اما با توجه به شرایط جوی ناپایدار در دریاها و اقیانوس ها، احداث سکوهای عظیم دشوار به نظر می رسد. حتی در نواحی نسبتا آرام با وقوع امواج طوفانی، امکان تخریب ناگهانی سکوی شناور در دقایق بسیار کوتاهی وجود دارد. لذا احداث این سکوهای شناور و سرمایه گذاری در این بخش با چالش ها و خطرات بسیاری روبه رو است. تیم پروژه ی دانشگاه وین مدعی آن شده است که این سیستم های طراحی شده حتی در دریاهای عمیق نیز پایدار هستند، از این رو محل مناسبی برای نصب و راه اندازی پنل های فتوولتاییک می باشند. برای ساخت این سیستم شناور، سیلندرهای انعطاف پذیر جایگزین شناورهای متداول شده است. انتهای این سیلندرها باز می باشد که موج به جای جذب انرژی مکانیکی، آن را تعدیل نموده و به محیط باز می گرداند. شناورهای معمول سازه هایی بسته و پر از هوا دارند که سکوها بر روی آن نصب می شوند. این سکوها به منظور تحمل شدت نیروی وارده، اغلب ساختارهای سنگین وزن و مستحکمی دارند.

شناورهای heliofloat بر خلاف شناورهای رایج، از مواد نرم، سبک و انعطاف پذیر ساخته شده اند که قسمت بالای آن ها هوا را محبوس می کند. در واقع در این سیستم هوا با آب به طور مستقیم در ارتباط است. لذا درون شناورها سیلندری از هوا ساخته شده است که مشابه ضربه گیر عمل می کند. این سیلندرها در مواجه با امواج آب درون شناور بالا و پایین می روند ودر نتیجه منجر به پایداری سکو خواهندشد. در عمل و به بیان ساده تر سکوهای heliofloat متکی بر روی بشکه هایی متشکل از مواد نرم و انعطاف پذیرند که مشابه وزنه های تعادل در زیردریایی و ناوها عمل می کنند. هوا در بالای بشکه محبوس شده و با فشار آب فشرده می شود که ضربه های واردشده از سوی امواج را کنترل کند، در عین حال به دلیل خاصیت انعطاف پذیری بشکه ها به هنگام برخورد امواج، کناره های بشکه خم شده و در نتیجه ی آن انرژی کمتری جذب می شود. این طراحی همچنین منجر به حفظ تعادل و پایداری سکوهای شناور بر سطح دریا در شرایط نامساعد می گردد. نمونه ی اولیه ی این سیستم در نمایشگاه تجاری hannover messe رونمایی شده است. 

کاهش قیمت در سیستم فوتوولتائیک انرژی خورشیدی

به دنبال پیشرفت های فنی و تکنولوژی در ماژول های فوتوولتائیک انرژی خورشیدی، پیشرفت تولید، صرفه ی ابعاد و کاهش در قیمت های BOS ،  میانگین جهانی قیمت نصب فوتوولتائیک هایی با مقیاس های بهره بر، می تواند تا 57 درصد بین سال های 2015 تا 2025 سقوط داشته باشد.بیشترین کاهش قیمت ، زمانی محتمل تر است که شتاب بهبود سطح قیمت های BOS افزایش یابد. بیش از نیمی از وزن متوسط جهانی قیمت نصب سیستم های خورشیدی در سیستم های فوتوولتاییک در سطح صنعتی می تواند طی 10 سال آینده با وجود پیشرفت های فنی پیوسته، فشارهای رقابتی و اقتصاد در مقیاس و همچنین با همگرایی BOS به سمت بهترین سطح هزینه ی عمل، کاهش یابد. بخش زیادی از این کاهش قیمت (حدودا 70درصد) از هزینه های BOS پایین تر (شکل1) حاصل می شود که منعکس کننده ی سطح متوسط بالای هزینه های BOS امروز نسبت به سطح بهترین عملکرد است. انتظار می رود که هزینه ی ماژول ها نیز تا سال 2025 تا حدود 42 درصد سقوط داشته باشند. تجزیه و تحلیل مبتنی بر تکنولوژی پایین به بالای فن آوری های کریستالی نشان می دهد که هزینه های ماژول ها تا سال 2025 تا 0.3 تا 0.4 وات بر دلار سقوط خواهند داشت. با این حال با نگاه به گذشته می توان دریافت که هزینه های مربوط به ماژول می‌تواند فراتر از انتظار و پیش بینی های صنعت کاهش یابد. (با کاهش هزینه ی ماژول ها به میزان 0.28 تا 0.46 دلار بر وات تا سال 2025)

که این پدیده می تواند تکرار تجربه ی سال های 2009 تا 2013 نشان دهد که در آن صنعت فوتوولتائیک خورشیدی با کاهش هزینه ی ماده مورد نیاز برای تولید و توسعه ی فرآیندهای تولید، قدم هایی در راستای نوآوری برای تولید ماژول هایی با بازدهی غیرقابل پیش بینی برداشت. بیشترین کاهش قیمت ماژول ها به دلیل کاهش قیمت زنجیره های سلیکونی خواهد بود. تولید پلی سیلسکون های ارزان تر، قیمت پلی سیلسکون ها را تا سال 2025در هر وات به نصف میزان کاهش خواهد داد که یک سوم کل پتانسیل کاهش قیمت ماژول به حساب می آید. این کاهش قیمت همراه با افزایش ظرفیت راکتورها، صرفه جویی در مصرف برق و نیز درک تفاوت متدهای تولید با متدهای پردازش کلاسیک زیمنس اتفاق خواهد افتاد.  پتانسیل بزرگ  بعدی برای کاهش قیمت از تبدیل و تولید سلول به ماژول به بار می آید. در این مورد انتظار می رود که قیمت تا حدود یک سوم برای تکنولوژی های کریستالی کاهش یابد و به دیگر پتانسیل های کاهش قیمت نیز کمک بشود. با توجه به اینکه رنج متوسط قیمت ماژول کشور در حال حاضر بین 0،52 تا 0،72 دلار می باشد، کاهش هزینه ی مطلق ماژول ها نسبتا متوسط خواهد بود. به عنوان یک نتیجه از سهم بالای هزینه های امروزی BOS بر روی مقدار میانگین در سطح جهانی، تمامی پتانسیل کاهش هزینه ی نصب سیستم های فوتوولتائیک خورشیدی در یک دهه ی آینده، به دنبال کاهش پیوسته ی هزینه های BOS پیش خواهد آمد. با این حال با بکار گیری سیاست های مناسب از جمله؛ اشتراک سیاست‌گذاری ها، بکار گیری بهترین شیوه های نظارتی و سیاست های رشد پایدار برای بازارهای جدید، حتی می توان به مقادیر بالاتری از کاهش BOS دست یافت. این کاهش می تواند با نرخ اضافه ی 0،16 تا 0،63 دلار بر وات در میانگین وزنی هزینه نصب جهانی فوتوولتائیک هایی با مقیاس مصرف خانگی یا همان برق خورشیدی خانگی باشد. 

نگاهی به پنج نیروگاه خورشیدی بزرگ در جهان

با وجود رکود اقتصادی در آمریکا ، تقاضای انرژی خورشیدی در این کشور به صورت فزاینده است. به لطف مشوق های مالیاتی، کمک های مالی و آگاه سازی عمومی برای حرکت به سمت انرژی خورشیدی همچنان ادامه دارد.

اگر چه بزرگ ترین نیروگاه های خورشیدی جهان در خارج از آمریکا قرار دارد ولی دو نیروگاه بزرگ در ایالت های کالیفورنیا و نیومکزیکو در دست احداث است که تسلط نیروگاه های خورشیدی جهان در اروپا را تحث تاثیر خود قرار خواهد داد.

بزرگ ترین نیروگاه های خورشیدی جهان به شرح زیر می باشند.

1-      پارک خورشیدی Olmedilla     در اسپانیا

پارک خورشیدی Olmedilla     شامل 162000 پنل خورشیدی مسطح است که قادر به تولید 60 مگاوات برق در یک روز آفتابی است. کل این نیروگاه خورشیدی در 15 ماه و با هزینه ی 530 میلیون دلار ساخته شده است که جنس پنل های استفاده شده از سلیکون های گران قیمت و سنگین بوده است.

  2-  پارک خورشیدی Puertollano   در اسپانیا

پارک خورشیدی Puertollano در Puertollano در رئال سوسیداد واقع شده است که ظرفیتی معادل 50 مگاوات دارد که برق تولیدی در این نیروگاه خورشیدی معادل برق مورد نیاز 39000 خانوار است. که کاهش انتشار آلودگی معادل 84000 تن co2  در سال دارد که در طول 25 سال معادل 201 ملیون تن کاهش انتشار co2  را به همراه دارد.

3-    نیروگاه خورشیدی خورشیدی مورا در پرتغال

نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک مورا در شهرداری مورا، در Alentejo در کشور پرتغال واقع شده است که یکی از پر آفتاب ترین و اقتصادی ترین مکان های در اروپا شناخته می شود.

ساخت و ساز آن شامل 2 مرحله بوده است که مرحله ی اول آن در 13 ماه در سال 2008 به پایان رسید و مرحله ی دوم آن در سال 2010 به پایان رسید.

هزینه ی سرمایه گذاری این نیروگاه خورشیدی به 250 میلیون یورو بر آورد می شود.

نیروگاه خورشیدی فوق توانی معادل 46 مگاوات را داراست، که در مجموع شامل 376000 پنل خورشیدی است.تقریبا 190 هزار پنل از نیروگاه خورشیدی به صورت ثابت(32 مگاوات) و 52 هزار پنل (10 مگاوات) با ترکر تک محوره می باشد و 20 مگاولت از این نیروگاه خورشیدی در فاز بعدی به سیستم اضافه خواهد شد.

مساحت این نیروگاه خورشیدی معادل 320 جریب یا 130 هکتار است. که میتواند 88 گیگاوات ساعت انرژی الکتریکی در سال تولید کند.

4-     پارک خورشیدی Waldpolenz در آلمان

پارک خورشیدی Waldpolenz به عنوان بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی خورشیدی فیلم نازک جهان شناخته شده است. این نیروگاه خورشیدی در یک پایگاه نظامی در شرق لاپیزیک آلمان واقع شده است. این نیروگاه خورشیدی بزرگ ترین به عنوان نیروگاه خورشیدی جهان که به عنوان یک سیستم انرژی 40 مگاواتی، که از تکنولوژی فیلم نازک خورشیدی که تاکنون ساخته شده است شناخته می شود.

این نیروگاه خورشیدی شامل 5500000 فیلم نازک خورشیدی با قابلیت تامین انرژی 40000 مگاوات ساعت انرژی خورشیدی در سال است و هزینه ی ساخت این نیروگاه خورشیدی به طور تقریبی 130 میلیون یورو تخمین زده شده است.

5 -     نیروگاه خورشیدی آرندو در اسپانیا

این نیروگاه خورشیدی با انرژی تولیدی 34 گیگاوات ساعت در سال قادر به تامین انرژی 12000 خانوار و کاهش میزان انتشار co2 به میزان 375000 تن می باشد.

این مرکز میزان 70 هکتار زمین را شامل شده است که 172000 پنل خورشیدی را شامل می شود، هزینه این پروژه مبلغی بالغ بر 180,000,000 یورو بوده است.

و با استفاده از این نیروگاه خورشیدی، لاریوخا که به خاطر شراب خود بسیار معروف است میزان 62 درصد انرژی خود را از انرژی های تجدیدپذیر تامین میکند.

نیروگاه های در حال احداث در آمریکا

1-     مزرعه خورشیدی رانچو سیلو آمریکا

مزرعه خورشیدی رانچو سیلو بزرگ ترین مزرعه خورشیدی آمریکا است، که رد یک شهرک صنعتی در بلن در نیونکزیکو واقع شده است که با نام رانچو سیلو شناخته می شود که انتظار میرود بخش عظیمی از انرژی مورد نیاز را تامین کند، هزینه این نیروگاه خورشیدی 840 ملیون دلار است و توانی معادل 600 مگاوات دارد ، مساحتی معادل 700 جریب (280 هکتار) را شامل می شود، پنل های مورد نظر برای این نیرگاه به صورت فیلم نازک سلیکون خواهد بود که به صورت محلی ساخته خواهد شد.

2-     مزرعه خورشیدی توپاز

این نیروگاه خورشیدی با هدفی 550 مگاواتی توسط شرکت first solar  (تولید کننده ماژول فیلم سلیکون نازک خورشیدی) در دشت کریزو احداث خواهد شد، که هزینه ای بیش از 1 میلیار دلار برای آن پیش بینی می شود، که در سال 2008 شرکت گاز و برق از توافق خرید تمام برق این نیروگاه خورشیدی سخن گفته است.

هند و راه اندازی بزرگترین نیروگاه خورشیدی جهان

کشور هند در مسیر چهارراه تاریخ و تکنولوژی قرارگرفته است. حدود 1.2 میلیارد نفر جمعیت در این کشور زندگی می­کنند. این کشور برای ساخت جامعه ای مدرن تلاش می‌کند که می­توان برخی تغییرات از نسل فودالیسم را در این کشور مشاهده نمود. یکی از نکات کلیدی تحقق این هدف و شکوفایی اقتصادی، دسترسی به انرژی برق مقرون به صرفه است، بسیاری از کشورهای در حال توسعه برای رسیدن به این هدف، احداث نیروگاه های زغال سنگ را مد نظر خود قرارداده ­اند چرا که این سوخت به عنوان سوختی نسبتا ارزان به وفور یافت می­ شود. با کاهش قیمت انرژی خورشیدی، این منبع به عنوان گزینه ای برای جایگزینی منابع فسیلی از قبیل زغال سنگ در نظر گرفته شد. هند در ابتدا به تقلید از کشور چین(بزرگ ترین اقتصاد جهان در زمینه تولید زغال سنگ در جهت تولید انرژی) مسیر خود را بدین جهت سوق داد. اما چین به زودی کشف کرد که این نیروگاه­ها آلودگی بسیاری تولید کرده و مه دودی آسمان شهرهایی که این نیروگاه‌ها در آن­ها بنا شده­اند را فراگرفته است. کشور هند با مشاهده نگرانی ­های بهداشت جهانی تصمیم­ به تغییر مسیر خود در جهت توقف نیروگاه های زغال سنگ و سرمایه گذاری در مزارع خورشیدی را پیش گرفت. شرکت هندی ادیانی(Adani ) به تازگی اقدام به نصب و راه اندازی بزرگ­ترین نیروگاه خورشیدی جهان پرداخته که این نیروگاه در منطقه کموتهی در ایالت تامیل نادو واقع شده و شامل 2.5 میلیون پنل خورشیدی بوده که فضایی معادل 2500 جریب زمین را به خود اختصاص داده است.Vneet Jaain، مدیر عامل شرکت ادیانی، می­گوید: بزرگ­ترین نیروگاه خورشیدی قبل از ما  در کالیفرنیا در ایالات متحده است که ظرفیتی معادل550  مگاوات دارد و در حدود سه سال تکمیل شده است، حال آنکه هدف ما تولید نیروگاه خورشیدی با ظرفیت 648 مگاوات ظرف کمتر از یک سال بوده است.

مزرعه خورشیدی کموتهی با تولید 648 مگاوات برق به صورت شگفت انگیزی پیش رفته است و این سیستم در 8 ماه به پایان رسید، کاهش قیمت سلول­های خورشیدی م ی­تواند موجب تسریع در نصب و راه اندازی نیروگاه­های خورشیدی گردد. یکی ازعوامل بسیار مهم در کشور هند عدم دسترسی بخش عمده ­ای از ساکنان این کشور به برق قابل اطمینان است. هزینه تولید این نیروگاه 679 میلیون دلار تخمین زده شده که در مقایسه با احداث نیروگاه­ های زغال سنگی و هسته­ا ی به ­صرفه­ تر بوده­ است. در حال حاضر یک نیروگاه هسته­ ای، نیاز به پروسه ای 9 ساله برای طراحی، ساخت و عملیات دارد.Jaain  می­گوید که این شهر مکانی عالی برای احداث نیروگاه ­های خورشیدی است، چرا که یکی از مهم ترین ویژگی ها برای احداث چنین نیروگاه با عظمتی، نیاز به دسترسی به زمین­های بسیار وسیع با میزان تابش سالیانه­ ی بالا می­باشد، از طرفی نزدیکی به بندر برای مقاصد تدارکاتی یکی دیگر از نیاز های این واحدها می­باشد که تمامی این نیازها در کموتهی وجودداشت. هند قصد دارد که تا سال 2022 ، انرژی60 میلیون خانوار را با انرژیخورشیدی تامین­ کند که این عمل می­ تواند کشور هند را پیشگام در حوزه انرژی­های تجدید پذیر کند، که اعتماد به نفس ایجاد شده برای این شرکت، کار را در این مسیر تسهیل می­کند.Jaain می­گوید که این شرکت قصد دارد 11000  مگاوات انرژی خورشیدی را در پنج سال آینده احداث نماید. این شرکت به منظور بهره­وری از انرژی خورشیدی در بالاترین میزان خود و تامین نیازهایی همچون تمیز کردن منظم سلول­ های خورشیدی ایجاد شده و موظف به حذف گرد و خاک و آلاینده های دیگر از سطح آن می­باشد، بدین منظور یک سیستم اتوماتیک برای انجام این فرآیند طراحی شده است که این سیستم از نیروی گرانش برای تمیز کردن گرد و غبار از پانل­ها استفاده می­کند، همچنین برای پاک سازی هر چه بهتر آن از میکروالیاف برای از بین بردن گرد و غبار دور از پانل استفاده می­شود.