نیروگاه‌های خورشیدی شناور, راه حلی جدید برای مشکلی قدیمی

به گزارش ایران اکونومیست  به نقل از بی‌بی‌سی، خروج آمریکا از پیمان تغییرات اقلیمی پاریس اگرچه ابتدا نگرانی‌هایی را در کشورهای مختلف بین علاقمندان به محیط زیست در مورد آینده این توافق بوجود آورد اما پاسخ فوری و حمایت قاطع و بی‌قید و شرط کشورهایی چون چین، هند و فرانسه از این پیمان بار دیگر نشان داد که حرکت جهانی برای کاهش گازهای گلخانه‌ای، تولید انرژی پاک و توسعه پایدار توقف ناپذیر است.

جالب آنکه در خود آمریکا نیز صنایع عمده اجرای توافق پاریس را در راستای منافعشان می‌دانند و به پایبندی به آن تاکید دارند. به‌عنوان مثال "الون ماسک"(Elon Musk) سرمایه‌گذار پیشرو در زمینه فناوری که بنیان‌گذار شرکت‌های عظیم "اسپیس ایکس"(SpaceX)، "سولارسیتی"(SolarCity) و "تسلا"(Tesla) است اعلام کرد که عضویت در گروه مشاوران ترامپ را رها می‌کند؛ زیرا تصمیم او را برخلاف منافع آمریکا و جهان می‌داند.

ایالت‌های تاثیرگذار آمریکا همچون نیویورک، کالیفرنیا و واشنگتن هم اعلام کردند که به‌دنبال تشکیل ائتلافی با عنوان اتحاد اقلیم ایالات‌متحده هستند، حرکتی که بر پیگیری تعهد ایالت‌های آمریکا طبق توافق پاریس تاکید می‌کند.

حقیقت این است که انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری‌های آن در حال شکوفایی هستند و انتظار این است که چنین روندی در دهه‌های پیش‌رو ادامه داشته باشد. انرژی‌های نو و مبارزه با گرمایش زمین، فرصت‌های اقتصادی بی‌نظیری هستند که علاوه بر توسعه پایدار، به کشورها کمک می‌کنند مشکلات زیست محیطی خود را نیز کاهش دهند.

آخرین مورد این تلاش‌ها ساخت بزرگترین نیروگاه شناور خورشیدی جهان در چین است؛ نیروگاهی که اوایل ماه گذشته میلادی‌(ژوئن ۲۰۱۷) با ظرفیت ۴۰ مگاوات در شهر هواینان در استان آنهویی در شرق این کشور افتتاح شد. این نیروگاه شناور خورشیدی قادر به تامین برق یک شهر کوچک و نیاز حدود پانزده هزار خانوار است.

این نیروگاه بر یک معدن ذغال‌سنگ بنا شده که متروکه شده و زیر آب رفته بود از این رو به طرزی نمادین یادآور پایان دوران زغال سنگ و آغاز فصل جدید انرژی‌های نو در این کشور است. برنامه ریزی لازم برای احداث یک نیروگاه شناور خورشیدی با ظرفیت ۱۵۰ مگاوات نیز در کنار نیروگاه فعلی صورت گرفته است.

نیروگاه شناور خورشیدی اخیر اگرچه آخرین مورد از رکوردشکنی‌های چین در عرصه جهانی است اما اولین نمونه این نیروگاه‌ها نیست.

سال گذشته یکی از مهمترین مخازن اصلی آب در لندن نیز شاهد این نوآوری بود. بیست و سه هزار پنل خورشیدی کنارهم گذاشته شدند تا نیروگاهی را با ظرفیت بیش از شش مگاوات تشکیل دهند. این نیروگاه که روی یک مخزن آب قرار گرفته به اسم ملکه الیزابت دوم نامگذاری شده و در نزدیکی فرودگاه هیترو در حومه لندن قرار دارد.

برق تولیدی این نیروگاه تا دهه‌ها تامین‌ کننده بخش قبل توجهی از برق مورد نیاز برای تصفیه آب لندن خواهد بود.

دلیل ساختن این نیروگاه شناور روی یکی از مهمترین مخازن آب لندن، سیاست انگلستان است برای استفاده هر چه بیشتر از انرژی‌های نو بادر نظر گرفتن کمبود زمین برای تاسیس نیروگاه خورشیدی.

با این حال مزایای چنین نیروگاه‍هایی بسیار فراتر از این موارد است.

قرار گرفتن نیروگاه‌های شناور خورشیدی بر بستری از آب، همچون دریاچه پشت سدها نه تنها احتمال قرار گرفتن صفحات خورشیدی در معرض آلاینده های هوا همچون گرد و غبار را کمتر می‌کند بلکه هزینه تمیز کردن این صفحات را نیز کاهش می‌دهد.

زمان لازم برای نیروگاه‌های شناور خورشیدی در مقایسه با سایر نیروگاه‌ها قابل کم است. در این روش از صفحات استاندارد فتوولتائیک (خورشیدی) استفاده می‌شود و به این ترتیب می‌توان صفحات خورشیدی را روی انواع مخازن طبیعی یا مصنوعی آب قرار داد؛ از جمله مخازن آب شرب، دریاچه‌ها، مخازن آب کشاورزی و دریاچه پشت سدها.

این سیستم راهکاری ساده، قابل‌اتکا و کم‌هزینه را بجای نیروگاه‌های خورشیدی نصب شده روی زمین عرضه می‌کند که بخصوص برای صنایع و مناطقی کاربرد دارد که مشکل کمبود آب و انرژی دارند. عمر مفید یک نیروگاه شناور ۲۵ سال است. این روش با هر نوع زیرساخت و هر شبکه برقی سازگار است و می‌توان بدون از بین بردن یا تغییر اجزای اولیه، بتدریج آن را از مقیاس کوچک و آزمایشی به مقیاس بزرگ ارتقا داد؛ به عبارت دیگر اجزای تشکیل‌دهنده اولیه می‌توانند براحتی بخشی از یک سیستم بزرگتر شوند.

با کاهش تابش مستقیم خورشید، رشد جلبک‌ها (Algae) کاهش می‌یابد و کیفیت آب مخازن آب شرب بهتر شده و به این دلیل که نیاز به حفاری ندارد، اثر زیست‌محیطی مخربی نداشته و آزمایش‌ها نشان می‌دهد که بر کیفیت آب مخزن هم بی‌تاثیر است. در مخازن آبی وسیع، امواج آب روی آن موجب خوردگی یا صدمه به ساختار مخزن می‌شود اما با استفاده از این روش، شدت امواج و خوردگی کاهش پیدا می‌کند.

مزیت استراتژیک برای ایران

در کنار همه مزایای فوق، نیروگاه‌های شناور خورشیدی مزیتی استراتژیک برای ایران دارند. اگر کشورهایی مثل چین برای تولید انرژی پاک یا انگلستان به دلیل کمبود زمین به استفاده از نیروگاه‌های شناور خورشیدی روی آورده‌اند، چنین نیروگاه‌هایی راهکاری مفید برای بخشی از مشکلات بحران آب هستند.

ایران یکی از بیشترین پرتوهای خورشیدی را در جهان دریافت می‌کند؛ ۲۲۰۰ کیلووات ساعت در مترمربع در سال. چنین منطقه جغرافیایی که معمولا ۳۰۰ روز کاملا آفتابی در طول سال دارد؛ کشور را با چالش عمده تبخیر آب مواجه می‌کند اما ایران را به یکی از مستعدترین و با صرفه‌ترین مناطق دنیا هم برای به کار بردن انرژی خورشیدی تبدیل کرده است.

اگرچه در ایران برخلاف بسیاری از کشورها مانند ژاپن و انگلستان زمین کافی برای نیروگاه‌های خورشیدی وجود دارد اما اگر این نیروگاه‌های خورشید روی سطح مخازن باز آب نصب شوند، نه تنها میزان قابل‌توجهی انرژی پاک تولید و از تولید گازهای گلخانه‌ای جلوگیری می‌شود؛ بلکه جلوی تبخیر مقادیر متنابهی آب گرفته شده و حداقل بخشی از تهدید، به فرصت تبدیل خواهد شد.

مطالعات نشان می‌دهند که نیروگاه‌های شناور خورشیدی -چه در مقیاس‌ نسبتا کوچک در ژاپن چه در مقیاس صنعتی در انگلستان و چین- تبخیر از سطوحی که شناورسازها و صفحات خورشیدی پوشانده تا حدود ۸۰ درصد کاهش می یابد.

علاوه بر این، گرمای هوا بخصوص در فصل تابستان باعث افت کارآیی تمام نیروگاههای خورشیدی می‌شود اما این نیروگاه‌ها به علت وجود آب و اثر خنک کنندگی آن با این مشکل مواجه نیستند یا بسیار کمتر مواجهند.

در مورد ایران اثر خنک کنندگی آب بر افزایش بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی شناور -در مقایسه با نیروگاه‌های خورشیدی معمولی- نزدیک به بیست درصد تخمین زده می‌شود.

در کنار همه این مسائل بخش بزرگی از ایران با معضل گرد و غبار مواجه است. قرار گرفتن نیروگاه‌های شناور خورشیدی بر بستری از آب، همچون دریاچه پشت سدها نه تنها احتمال قرار گرفتن صفحات خورشیدی در معرض آلاینده های هوا همچون گرد و غبار را کمتر می کند بلکه هزینه تمیز کردن این صفحات را نیز کاهش می دهد.

تعهد ایران به پیمان پاریس برای کاهش گازهای گلخانه‌ای، ۳۰۰ روز کاملا آفتابی در سال، کاهش ۸۰ درصدی تبخیر آب از سطح نیروگاه های خورشیدی شناور و مشوق‌های فراوان برای حرکت به سمت انرژی‌های پاک، چنین نیروگاه‌هایی را به گزینه‌ای ایده‌آل برای ایران تبدیل کرده است.

این فناوری اکنون در کشورهایی مثل ژاپن و انگستان که دارای بالاترین استانداردهای زیست محیطی هستند با موفقیت به کار گرفته شده و ایران نیز می‌تواند با بکار پیشتاز استفاده از این فناوری در منطقه باشد.

اخیرا در ایران نیز بخش‌های مدیریتی مرتبط با انتقال فناوری و همچنین آب و نیرو، در بکار بستن چنین نوآوریهایی پیشگام شده و با استفاده از تجارب کشورهای پیشرو می‌توانند مدیریت منابع آب و انرژی را بهینه‌سازی کنند.

همچون هر پروژه‌ای، گام‌های آغازین و برنامه ریزی قابل اتکاء برای استفاده از فناوری نیروگاه‌های شناور خورشیدی (که علیرغم ظاهری ساده از ظرایف فنی خاص خود برخوردار است) اهمیتی بنیادین دارد. تدوین پروتکل‌های زیست محیطی برای چنین سازه‌هایی در کشور, شناسایی مستعدترین مناطق برای احداث نیروگاه‌های شناور خورشیدی و تدوین تعرفه‌های متناسب برای خرید برق از چنین نیروگاه‌هایی از جمله این اقدامات است.