ضرورت توسعه انرژی پاک و روش‌های استفاده از آن- بخش نخست

افق روشن استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در روزهای آفتابی کشور

کد خبر: ۲۷۱۷۲۴

تاریخ: ۰۱ شهريور ۱۴۰۲ - ۲۰:۰۴

امیرحسین بسطامی

انرژی پاک چیست؟ در تعریف این نوع انرژی باید بگوییم، به هر نوع انرژی که از آب، باد و یا نور خورشید تولید می‌شود، انرژی پاک یا انرژی سبز می‌گویند. البته باید بگوییم که بین انرژی سبز و پاک تفاوت مختصری وجود دارد که در این گزارش قابل ‌بحث نیست. این نوع انرژی را انرژی تجدیدپذیر هم می‌نامند. همان‌طور که می‌دانید در بسیاری از کشورهای جهان و کشور خودمان ایران از منابع انرژی تجدیدناپذیر مثل نفت، گاز که جزو سوخت‌های فسیلی هستند استفاده می‌شود. به این منابع تجدیدناپذیر می‌گویند، زیرا محدود به مقادیری هستند که امکان استخراج آن از زمین فراهم است. انرژی پاک، به انرژی‌ای گفته می‌شود که تولید آن آلودگی و تولید گاز گلخانه‌ای در پی ندارد.

به دلیل رو به ‌اتمام بودن نفت و گاز و سوخت‌های فسیلی، گرایش کشورها به سمت انرژی‌های پاک روزبه‌روز گسترش می‌یابد. یکی از مزایای استفاده از انرژی پاک، حفظ محیط‌زیست است. گاز طبیعی، زغال‌سنگ و نفت که هزاران سال از بقایای دفن شده گیاهان و حیوانات دریایی و باستانی به‌وجود می‌آیند، از جمله منابع تجدیدناپذیر به شمار می‌روند. به این نوع سوخت‌ها سوخت‌های فسیلی نیز گفته می‌شود. حتی انرژی هسته‌ای که از اورانیوم به دست می‌آید، یک منبع انرژی پاک است. در انرژی هسته‌ای اتم‌ها را از طریق فرایندی به نام شکافت هسته‌ای برای ایجاد گرما و در نهایت الکتریسیته به کار می‌گیرند.  دیدگاه دانشمندان این است که اورانیوم میلیاردها سال پیش در زمان شکل‌گیری ستارگان ایجاد شده است. اورانیوم در سرتاسر پوسته زمین یافت می‌شود، اما استخراج و تبدیل آن به سوخت نیروگاه‌های هسته‌ای بسیار دشوار یا بسیار گران است.

انواع انرژی‌های تجدیدپذیر

امین رشیدی کوچی یک شهروند شیرازی و صاحب سه فرزند درباره ضرورت بهره‌گیری از انرژی پاک به گزارشگر کیهان می‌گوید: «باید از انرژی پاک که همان  تجدیدپذیر هستند، بیشتر استفاده شود و جایگزین سایر انرژی‌ها گردد. کشور ما که آب‌وهوای خشک و نیمه‌بیابانی دارد، باید قدرِ نور خورشید را زیاد بدانیم و استفاده بیشینه کنیم. به فرزندان خود یاد دهیم که نفت و گاز روزی تمام می‌شود و باید از انرژی پاک استفاده شود.»

پنج منبع اصلی انرژی پاک در جهان وجود دارد که به انرژی‌های تجدیدپذیر معروف هستند شامل: گرمای زیر پوسته زمین، خورشید، آب جاری، زیست‌توده و باد.

این منابع را منابع تجدیدپذیر می‌نامند و انرژی حاصل از آن به انرژی پاک معروف است، زیرا به طور طبیعی این منابع خود را احیا می‌کنند. به عبارتی دیگر، نور از نور خورشید می‌آید، گیاهان رشد می‌کنند، باد همواره می‌وزد و رودخانه‌ها همواره جریان دارند.

علیرضا زالی‌زاده کارشناس ارشد زمین‌شناسی شاخه محیط‌زیست برایمان درباره انواع انرژی‌های پاک توضیح می‌دهد: «یکی از انواع انرژی پاک انرژی خورشیدی است. انرژی خورشیدی در واقع به کمک سلول‌های فتوولتائیک تولید می‌شود. این سلول‌ها نور خورشید را جذب کرده و در نهایت آن را تبدیل به برق می‌کنند. از انرژی خورشیدی می‌توان به‌ منظور گرم‌ کردن ساختمان‌ها و برای آب گرم و پخت‌وپز و حتی روشنایی استفاده کرد.

نوع دیگری از انرژی‌های پاک از گرمای زمین تولید می‌شوند. گرمایی که در زیر پوسته زمین ذخیره شده و برای دسترسی به آن نیاز به حفاری  است. هزاران سال است که بشر از این انرژی به طور طبیعی استفاده می‌کند. برای مثال چشمه‌های آب گرم طبیعی یکی از این نمونه‌های رایج به شمار می‌رود که در بسیاری از شهرهای کشور ما ایران به طور طبیعی یافت می‌شوند.

از انرژی باد در ارتفاعات و مکان‌های ساحلی می‌توان بهره‌برداری کرد. به کمک انرژی باد می‌توان توربین‌های بادی را به حرکت در آورد و از این طریق برق تولید کرد.»

وی در ادامه می‌افزاید: «نیروگاه‌های زیست توده از ضایعات چوب، خاک‌اره و زباله‌های قابل ‌احتراق به ‌منظور تولید انرژی استفاده می‌کنند.

انرژی آبی را که نیروی برقی آبی نیز می‌نامند از جریان آب رودخانه‌ها، سدها و نهرها برای تولید انرژی برق استفاده می‌کند. جالب است بدانید که حتی می‌توان از جزر و مد در اقیانوس‌ها برق تولید کرد. در این روش از انرژی جزر و مد آب و همچنین انرژی امواج آب برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شود.»

این کارشناس ارشد زمین‌شناسی شاخه محیط‌زیست در پایان صحبت‌هایش می‌گوید: «کشورهای مختلف با توجه ‌به پتانسیل و موقعیت جغرافیای خود از انرژی‌های پاک استفاده می‌کنند. کشور آمریکا در استفاده از انرژی بادی و کشور چین در استفاده از انرژی خورشیدی رتبه نخست در جهان را دارند. در ایران تمایل به استفاده از انرژی‌های پاک در سال‌های اخیر افزایش پیدا کرده است. نیروگاه‌های خورشیدی و نیروگاه‌های بادی و همچنین انرژی برق‌آبی رایج‌ترین انرژی‌های تجدیدپذیر در ایران هستند.»

آینده انرژی‌های پاک

با توجه ‌به پیشرفت دانش بشری در زمینه‌های مختلف مخصوصاً مدیریت و بهره‌گیری از طبیعت به‌منظور تولید انرژی می‌توان تصور کرد انرژی پاک در ایران آینده روشنی دارد.  برای توسعه اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی می‌توان از این نوع انرژی نیز کمک گرفت. استفاده از این نوع انرژی باعث خواهد شد که وابستگی به انرژی‌های فسیلی کاهش یابد. در کشور ما ایران برنامه‌های خوبی برای بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر توسط دولت تدارک‌ دیده‌ شده است. موقعیت اقلیمی و جغرافیایی کشور ایران به‌گونه‌ای است که می‌توان از انواع مختلف انرژی تجدیدپذیر استفاده کرد؛ بنابراین آینده انرژی پاک در ایران بسیار امیدوارکننده است. امروزه 26 درصد از برق جهان به کمک این نوع انرژی تأمین می‌شود. طبق گزارش‌های آژانس بین‌المللی انرژی، انتظار می‌رود که سهم آن تا سال 2024 به بیش از 30 درصد برسد. به‌ طورکلی می‌توان آینده روشنی برای انرژی‌های پاک در کل جهان متصور شد. پیش‌بینی می‌شود که تا سال 2024 ظرفیت انرژی خورشیدی در جهان به میزان 600 گیگاوات افزایش داشته باشد. به‌ طور کلی، پیش‌بینی می‌شود که برق تجدیدپذیر تا سال 2024 به میزان 1200 گیگاوات افزایش یابد که معادل کل ظرفیت برق ایالات متحده است.

به‌صرفه ‌بودن انرژی تجدید‌پذیر

واقعیت این است که یک روزی منابع فسیلی به پایان می‌رسند. در نتیجه هزینه این نوع انرژی افزایش خواهد یافت، اما هزینه تولید و استفاده از این نوع انرژی با توجه‌ به پیشرفت‌هایی که در تکنولوژی و ابزارهای لازم برای تولید آن صورت‌گرفته روزبه‌روز کاهش پیدا خواهد کرد.

حمیدرضا صباغیان آنالیست آزمایشگاه و ساکن قزوین به گزارشگر کیهان می‌گوید: «در اطراف منجیل و رودبار سطح زمین هموار است و همیشه باد فراوانی می‌وزد. در دهه 1370 یک نیروگاه بادی در این محل ساخته شده است. این نیروگاه انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. آسیاب‌های بادی تعبیه شده در این مکان انرژیِ باد را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. در منجیل ۸۷ درصد روزهای سال، باد وجود دارد که در کل ۸۷ مگاوات ساعت برای یک توربین می‌تواند به دست آورد. این نیروگاه دارای ۱۷۱ توربین است. توربین‌ها از سه پره به طول تقریبی ۱۷ الی ۲۳ متر (قطر روتور 35 الی ۴۷ متر) ساخته شده‌اند و انرژی جنبشی باد را توسط ژنراتورهایی که در پشت پره‌ها قرار دارد، به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. در شرایطی که وزش باد مناسب باشد، چرخش مجموعه این پره‌ها منظره‌های زیبا و دیدنی را به‌وجود می‌آورد که توجه هر بیننده‌ای را به خود جلب می‌کند.»

پنل خورشیدی چقدر برق تولید می‌کند؟

پنل‌های خورشیدی در ابعاد و اندازه‌های مختلفی و با توجه ‌به خروجی مورد نیاز ساخته می‌شوند، اما پنل‌هایی که به طور معمول در ساخت نیروگاه‌های خورشیدی کوچک و بزرگ استفاده می‌شوند، دارای 60 یا 72 سلول خورشیدی هستند. ابعاد تقریبی پنل‌های دارای 60 سلول 165 در 99 سانتی‌متر و ابعاد تقریبی پنل‌های 72 سلول 195 در 99 سانتی‌متر است. برای مشاهده سایر ابعاد پنل‌های خورشیدی می‌توانید از مشخصات درج شده در صفحه پنل‌های خورشیدی استفاده کنید. سلول‌های خورشیدی با دریافت انرژی خورشیدی، انرژی الکتریکی را تولید و به‌وسیله سایر اجزای یک سیستم خورشیدی در اختیار شما قرار می‌دهند.

میزان انرژی الکتریکی تولیدی توسط یک پنل خورشیدی ارتباط مستقیمی با تعداد سلول‌های قرار گرفته در کنار یکدیگر دارد، به همین خاطر ابعاد پنل‌های خورشیدی از اهمیت بسزایی برخوردار است. ابعاد پنل‌های خورشیدی تقریباً در زمان‌های مختلف ثابت بوده است، اما تولیدکنندگان با استفاده از تکنولوژی‌های جدید توانسته‌اند با ثابت نگه‌ داشتن ابعاد، راندمان پنل‌های خورشیدی را افزایش دهند.

رئوف اسکویی یک کارشناس انرژی پاک ضمن بیان مطالب بالا برایمان توضیح می‌دهد: «راندمان پنل‌های خورشیدی به معنی میزان انرژی الکتریکی تولید شده به‌ وسیله انرژی خورشیدی است. پنل‌های خورشیدی تولید شده در سال 1954 تنها 6 درصد از انرژی خورشیدی دریافتی را به الکتریسیته تبدیل می‌کردند. درصورتی‌که سلول‌های خورشیدی ای با این راندمان را در یک پنل 60 سلولی در کنار یکدیگر قرار دهیم، میزان انرژی الکتریکی تولیدی 20 وات است که این میزان یک و سه دهم انرژی مورد نیاز برای روشن‌سازی یک لامپ 60 وات است. در حال حاضر راندمان پنل‌های خورشیدی با ثابت ماندن ابعاد آنها تا 20 درصد افزایش‌یافته است.»

این کارشناس انرژی درباره نحوه محاسبه توان خروجی پنل‌های خورشیدی توضیح می‌دهد: «با مشاهده اطلاعات درج شده در لیبل پنل‌های خورشیدی می‌توانید توان خروجی آنها را در شرایط استاندارد یا STC به دست آورید. برای به‌دست‌ آوردن توان خروجی در شرایط استاندارد از تاباندن 1000 وات انرژی‌بر 1 مترمربع از سلول‌های خورشیدی استفاده می‌کنند. این میزان انرژی به طور تقریبی باانرژی دریافتی از خورشید در ظهر برابری می‌کند.

برای به‌دست ‌آوردن میزان توان مصرفی دستگاه‌های الکتریکی خود می‌توانید از مشخصات درج شده بر روی لیبل دستگاه استفاده کنید که آن را بر حسب وات یا آمپر می‌توان مشاهده کرد و یا از فروشنده مشخصات فنی را دریافت کنید.»

چگونه و چه زمانی پنل خورشیدی باید تمیز شود؟

بسیاری فکر می‌کنند که به دلیل بارش باران و یا زاویه نصب پنل‌ها دیگر احتیاجی به تمیز کردن پنل نیست! زمان تمیزکردن پنل‌های خورشیدی متناسب با شرایط آب‌وهوایی هر منطقه است. در مناطقی که بارندگی‌های فراوانی دارند، نیاز کمتری به تمیزکردن پنل‌ها است؛ اما در مناطقی که دارای گردوغبار فراوان بوده و یا دارای بارش باران کمی است، تمیز کردن پنل‌ها یک ضرورت به‌حساب می‌آید.  سؤالی که در اینجا مطرح می‌شود، میزان تأثیر گردوغبار بر خروجی پنل‌های خورشیدی است. درصورتی‌که منطقه شما دارای گردوغبار کمی بوده میزان تأثیر غبار بر خروجی پنل‌های خورشیدی حداکثر پنج درصد است و به‌ صورت کلی نیازی به‌ صرف هزینه برای تمیز نگه ‌داشتن سیستم نیست، اما اگر منطقه شما دارای گردوغبار زیادی بوده باید توجه داشته باشید که با پوشیده شدن پنل‌ها با گردوغبار میزان تابش خورشید بر پنل‌ها کاهش‌ یافته و این امر می‌تواند تا مقدار زیادی از راندمان سیستم شما را کاهش دهد.

از مهدی درخشانی یک تکنیسین پنل‌های خورشیدی سؤال می‌کنم: «نحوه تمیز کردن پنل‌های خورشیدی چگونه است؟» وی پاسخ می‌دهد: «در صورت تمایل به تمیز کردن سولار پنل‌های سیستم خود  می‌توانید از افراد متخصص کمک گرفته و یا خود به این کار اقدام کنید. در صورت تمایل می‌توانید این کار را خودتان نیز انجام دهید. برای این کار به مواد شوینده (مانند صابون‌های مایع) و آب نیاز خواهید داشت.  درصورتی ‌که بارش باران در منطقه شما کم است، انجام این کار به ‌صورت دوره‌ای امری ضروری خواهد بود. برای بررسی زمان تمیز کردن پنل‌ها می‌توانید از دو روش استفاده کنید. در اولین روش می‌توانید با انجام بازرسی‌های دوره‌ای از تمیز بودن پنل‌ها اطمینان حاصل کنید و یا در صورت نیاز آنها را تمیز کنید. در روش دوم می‌توانید از سیستم‌های مانیتورینگ استفاده کرده و در صورت مشاهده افت راندمان سیستم اقدام به تمیز کردن پنل‌ها کنید.»

وی در تکمیل صحبت‌هایش می‌گوید: «درصورتی‌ که خود تمایل به تمیز کردن پنل‌ها دارید، باید توجه داشته باشید که استفاده از دستگاه‌هایی مانند کارواش می‌تواند باعث آسیب‌دیدگی پنل‌ها و یا حتی شکستگی سطح آنها گردد. درصورتی‌که از اسفنج یا پارچه برای تمیز کردن سطح پنل‌ها استفاده می‌کنید، در نظر داشته باشید که جسمی خارجی (مانند سنگ‌های ریز) در اسفنج یا دستمال نبوده و باعث آسیب‌دیدگی پنل‌ها نشود. همچنین یک روز به نسبت ابری را برای تمیز کردن پنل‌ها انتخاب کنید. توجه داشته باشید انعکاس آفتاب بر روی پوست می‌تواند باعث سوختگی گردد. در پایان توجه داشته باشید که تمیز کردن پنل‌های خورشیدی در مناطقی که دارای بارش‌های فصلی هستند و یا مقدار گردوغبار در آن مناطق کم بوده از اهمیت بالایی برخوردار نیست و پرداخت هزینه‌های بالا برای بستن قراردادهای نظافت امری توجیه‌پذیر نخواهد بود.»