امروزه انرژی های نو با شتاب درحال گسترش و نفوذ در سطح جهان است، به طوریکه در آمارها به عنوان یکی از منابع مهم انرژی مورد توجه قرار می گیرد و آثار جبران ناپذیر ناشی از بکار نبردن این نوع انرژی بر همگان آشکار شده است. انرژی های خورشیدی، بادی، آبی، بیوماس، بیوگاز و انرژی زمین گرمایی از عمده ترین منابع انرژی های پاک هستند و وقوع تحولاتی نظیر تغییرات آب و هوایی بر اثر انباشت گازهای گلخانه ای در جو، افزایش تقاضای مصرف انرژی در سراسر جهان و گشوده شدن چشم اندازی روشن در مورد انرژی های تجدیدپذیر، سبب ایجاد نقطه عطفی در توسعه کاربرد این دسته از انرژیها شده است.

با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران که منجر به بهره مندی کشورمان از سطح مطلوبی از انرژی خورشیدی به عنوان یکی از انواع انرژی های تجدیدپذیر می شود، در این زمینه با علی نوروزی منش، سرپرست کاربرد انرژی های تجدیدپذیر شرکت بهینه سازی مصرف سوخت به گفتگو نشسته ایم که ماحصل آن را در ادامه می خوانید:

انرژی خورشیدی در بین انواع انرژی های تجدیدپذیر از چه جایگاهی برخوردار است؟

انرژی خورشیدی منحصر به ‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین است، چراکه می تواند به صورت مستقیم و یا غیرمستقیم  به اشکال دیگر انرژی تبدیل شود. اهمیت این نوع انرژی تا جایی افزایش یافته است که بسیاری از کشورها نسبت به سرمایه گذاری های سنگین در این حوزه اقدام کرده اند. به طور مثال عربستان سعودی با اختصاص بودجه 109 میلیارد دلاری در حوزه انرژی خورشیدی، برای تامین 30 درصد انرژی الکتریکی مورد نیاز کشورش از نور خورشید تا سال 2032 برنامه ریزی کرده است. امارات متحده عربی نیز در این راستا برنامه های زیربنایی متعددی را تدارک دیده است.

جالب است که کشورهای صاحب منابع عظیم نفتی در این حوزه سرمایه گذاری می کنند. 

دقیقا همینطور است. تا سال 2010 بزرگترین سایت خورشیدی حرارتی جهان با سطح 19 هزار و 875 متر مربع در دانمارک بود که در همین سال با به بهره برداری رسیدن سایت خورشیدی در دانشگاه "شاهزاده نورا بنت عبدالله" در ریاض با سطح کلکتور 36 هزار و 305 متر مربع و ظرفیت خورشیدی حرارتی 25 مگاوات حرارتی، عملا عربستان سعودی بهره برداری از بزرگتری سیستم خورشیدی حرارتی جهان را آغاز کرد. بنابراین لازم است با مدنظر قرار دادن این موارد، بیش از پیش به انرژی حرارتی خورشیدی و برنامه ریزی برای رشد، گسترش، بومی سازی، ارتقای تکنولوژی و کاربرد آن در کشور توجه شود.

هم اکنون چه کشورهایی بیشترین سهم را در استفاده از انرژی خورشیدی دارند؟

طبق آمارهای منتشر شده، تا پایان سال 2010 میلادی ظرفیت سیستمهای خورشیدی حرارتی نصب شده  به میزان 196 گیگاوات حرارتی در قالب 280 میلیون متر مربع کلکتور بوده که در این میان، سهم کشورها به این قرار است: چین 58.9 درصد، اتحادیه اروپا 18.9درصد و دیگر کشورها شامل، آمریکا، استرالیا، آمریکای مرکزی و جنوبی، آسیا و آفریقا مجموعا 22.2 درصد. همچنین کلکتورهای لوله ای تحت خلا با 56 درصد، بیشترین سهم (عمدتا در چین) و سیستمهای صفحه تخت با 31.9 درصد (اروپا، ترکیه و ژاپن) و سیستمهای بدون شیشه با 11.4 درصد (آمریکا و استرالیا ) رده های بعدی را به خود اختصاص داده اند.

به جز مصارف خانگی، چه موارد دیگری را برای مصرف انرژی خورشیدی می توان برشمرد؟

انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی استفاده می شود و از دید کلان ملی به دلیل ایجاد فرصت و کاهش مصرف سوختهای فسیلی و نیز توجه به لزوم کاهش آلاینده های زیست محیطی مورد توجه است. همانطور که می دانید تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌ شود، نیروگاه حرارتی خورشیدی نام دارد که این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌ شوند: نیروگاه هایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند؛ نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه‌ های بزرگی به نام هلیوستات به آن منعکس می ‌شود و نیروگاه ‌هایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) است.
 
کاربردهای غیر نیروگاهی چطور؟

کابردهای غیرنیروگاهی انرژی حرارتی خورشید شامل، موارد متعددی است که آبگرمکن و حمام خورشیدی، سرمایش و گرمایش خورشیدی، آب شیرین کن خورشیدی، خشک کن خورشیدی، اجاق خورشیدی، کوره‌های خورشیدی و خانه ‌های خورشیدی از اهم این موارد است.  به طور نمونه، آبگرمکن خورشیدی دستگاهی است که با جذب انرژی خورشیدی، آب مورد نیاز را گرم می‌کند. استفاده از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب به دلیل رایگان بودن این منبع عظیم انرژی، از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است و این سیستمها تقسیم بندی‌های مختلفی شامل ترموسیفون، پمپ دار تحت فشار و نوع برگشت ثقلی دارند.

این مدلها چه تفاوتهایی با هم دارند؟

 ترموسیفون ها فاقد هرگونه پمپ برای جابجایی آب هستند و با استفاده از گرمای آفتاب عمل می‌کنند. البته مشکل عمده این سیستم، پدیده یخ زدگی در فصلهای سرد سال است. در مدل پمپ دار تحت فشار، برای جابجایی سیال از پمپ و برای جلوگیری از یخ زدگی از ضد یخ استفاده می‌شود. این سیستم در مناطقی که اختلاف دمای زیادی را تجربه می‌کند، کارایی کمتری دارد. سیستمهای برگشت ثقلی نیز عموماً جزء سیستمهای غیرمستقیم گرمایش آب است که در آن آب در یک سیکل بسته، حرارت خورشید را از کلکتور دریافت کرده و به وسیله یک مبدل حرارتی آب داخل مخزن را گرم می کند.این  سیستم تا زمانی که انرژی خورشید به میزان کافی موجود باشد، کار می‌کند؛ در غیر اینصورت پمپ از کار افتاده و سیال داخل کلکتور در اثر نیروی گرانشی به داخل مخزن تخلیه می‌شود. این سیستم‌ها برای مناطقی که اختلاف دمای زیادی را تجربه می‌کنند بسیار مناسب است و به دلیل عدم استفاده از ضد یخ، نسبت به سیستم‌های ترموسیفون و تحت فشار دارای مزیت است.

‎ایران برای بهره مندی از انرژی خورشیدی، چه قابلیتهایی دارد؟

ایران با آنکه یکی از کشورهای نفت خیز جهان و دارای منابع عظیم گاز طبیعی است، اما به دلیل شدت تابش خورشید در بیشتر نقاط می تواند با بهره مندی از انرژی خورشیدی، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف سوخت های فسیلی داشته باشد. فناوری نه چندان پیچیده ، کاهش آلودگی هوا و محیط زیست و از همه مهمتر کاهش مصرف سوختهای فسیلی برای آینده یا امکان صادرات و فراورش و تبدیل آنها به مواد پتروشیمی، از دلایل لزوم استفاده از انرژیهای پاک و تجدید پذیر و به ویژه انرژی خورشیدی در کشورمان است. با افزایش قیمت نفت در سالهای اخیر،کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به استفاده از انرژیهای جانشین جدی تر بیندیشند و این نگرش در دهه اخیر در ایران نیز، وسعت بیشتری یافته است. کشور ما با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان به شمار می رود و  با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران و پراکندگی روستایی در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد.

می توانید مقایسه ای آماری از میانگین انرژی تابشی خورشید ایران در مقایسه با میانگین جهانی داشته باشید.

ببینید با توجه به استانداردهای بین‌المللی، اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳.۵ کیلووات ساعت در مترمربع (۳۵۰۰ وات/ساعت) باشد، استفاده از مدلهای انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک، اقتصادی و مقرون به صرفه است.  در بسیاری از قسمتهای ایران، انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی است و در برخی از  نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلو وات ساعت بر مترمربع اندازه گیری شده است اما بطور متوسط، انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴.۵ کیلووات ساعت بر مترمربع است.

شرکت بهینه سازی مصرف سوخت برای بهره مندی کشور از انرژی خورشیدی، چه اقدامهایی انجام داده است؟

تاکنون با توجه به موقعیت جغرافیایی و پتانسیلهای ایران، بالغ بر 20 هزار آب گرمکن خورشیدی خانگی متشکل از دو کلکتور 2 متر مربعی و یک مخزن 200 لیتری و معادل یکهزار و 100 دستگاه آبگرمکن خورشیدی عمومی متشکل از حدود 50 کلکتور 2 متر مربعی و مخزن ذخیره به حجم 6 هزار لیتر در نقاط مختلف کشور توسط شرکت بهینه سازی مصرف سوخت و با بکارگیری ظرفبت های تولید کنندگان داخلی نصب و راه اندازی شده‌است. با توجه به میزان تابش متوسط در کشور، صرفه جویی حداقلی هر سیستم آبگرمکن خورشیدی خانگی و عمومی به ترتیب 400 و 10 هزار متر مکعب در سال است.

و سخن آخر؟

استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و به ویژه انرژی خورشیدی، با توجه به افق افزایش قیمت حاملهای انرژی در قالب اجرایی شدن فازهای بعدی قانون هدفمندی یارانه ها از دیدگاه مصرف کننده نیز جذاب خواهد بود. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه حمل و ‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه است.