وابستگى شدید جوامع صنعتى به منابع انرژى، به ویژه سوخت هاى نفتى و به کارگیرى و مصرف بى رویه آنها سبب شده، این منابع که در قرن هاى متمادى در زیر لایه هاى زیرین زمین تشکیل شده، تخلیه شود.انرژى هاى فسیلى مانند نفت و زغال سنگ پایان پذیر و تجدیدناپذیر هستند، اما انرژى هاى نو یا جانشین از جمله باد، آب و خورشید چنین نیستند. خورشید یکى از منابع مهم تجدیدناپذیر انرژى است که به فناورى هاى پیشرفته و پرهزینه نیاز ندارد و مى تواند به عنوان یک منبع مفید و تامین کننده انرژى در بیشتر نقاط جهان به کار گرفته شود. استفاده از این انرژى برخلاف انرژى هسته اى، خطرى ندارد و براى کشورهاى فاقد منابع انرژى زیرزمینى، مناسب ترین راه براى دستیابى به نیرو و رشد و توسعه اقتصادى است. هم اکنون از انرژى خورشیدى به وسیله سیستم هاى مختلف و براى اهداف گوناگون استفاده و بهره گیرى مى شود که مهمترین آنها سیستم هاى فتوبیولوژیک، شیمى خورشیدى (Helio Chemical)، گرماى خورشیدى (Helio Thermal)، برق خورشیدى (Helio Electrical)، سیستم هاى فتوشیمیایى، سیستم هاى فتوولتاییک، سیستم هاى حرارتى و برودتى هستند.

انرژى خورشید به کمک آیندگان مى شتابد

نیروگاه هاى خورشیدى که انرژى خورشید را به برق تبدیل مى کنند، در آینده با مزیت هایى که در برابر نیروگاه هاى فسیلى دارند، مشکل برق و تا حدودى مشکل کم آبى را به ویژه در دوران تمام شدن نفت و گاز حل خواهند کرد و به طور مسلم تاسیس و به کارگیرى برج هاى نیرو، زمینه لازم را براى خودکفایى و قطع وابستگى کشور فراهم خواهد کرد.

تولید برق بدون مصرف سوخت، نیاز نداشتن به آب فراوان، آلوده نکردن محیط زیست، استهلاک کم و عمر زیاد از مزیت هاى بارز برج هاى نیرو و نیروگاه هاى خورشیدى نسبت به نیروگاه هاى فسیلى و اتمى است.

لزوم استفاده از انرژى خورشیدى

ایران با آن که یکى از کشورهاى نفت خیز جهان و داراى منابع عظیم گاز طبیعى است، به دلیل شدت تابش خورشید در بیشتر نقاط کشور، مى تواند صرفه جویى مهمى در مصرف سوخت هاى فسیلى داشته باشد. فناورى ساده، کاهش آلودگى هوا و محیط زیست و از همه مهمتر ذخیره شدن سوخت هاى فسیلى براى آینده یا تبدیل آنها به مواد پردازش با استفاده از تکنیک پتروشیمى، از دلایل لزوم استفاده از انرژى خورشیدى در کشور هستند.با افزایش قیمت نفت در سال 1973 کشورهاى پیشرفته صنعتى مجبور شدند، به استفاده از انرژى هاى جانشین جدى تر بیندیشند و این نگرش پس از انقلاب اسلامى ایران، وسعت بیشترى یافت. کشورهاى صنعتى به این نتیجه رسیده اند که با بهینه سازى مصرف انرژى در صنایع و ساختمان ها، مصرف انرژى را مى توان 30 تا 40 درصد کاهش داد.ایران یکى از پنج کشور مصرف کننده بالاى مواد نفتى در جهان و در میان کشورهاى اوپک، بزرگ ترین مصرف کننده فرآورده هاى نفتى است. با توجه به رشد مصرف انرژى بالاى 5 درصدى در ایران مى توان گفت که هر 10 سال مصرف انرژى کشور دو برابر مى شود. با این روند و با توجه به افت فشار چاه هاى نفت و مشکلات حفارى، استخراج و سرمایه گذارى، نمى توان امیدوار بود که پس از دو دهه نیازهاى موجود کشور بر طرف شود. با این اوصاف این سئوال مطرح مى شود که آیا تولید انرژى، پاسخ گوى نیازها خواهد بود؟ و اگر هم باشد مازادى براى صدور نفت و به دست آوردن ارز خواهیم داشت؟بررسى هاى بانک جهانى حاکى است که اگر کشورهاى در حال توسعه، سیاست هاى بهینه سازى مصرف انرژى را به کار مى گرفتند، تا سال 1990 مى توانستند 4 میلیون بشکه در روز صرفه جویى کنند. کارشناسان معتقدند با استفاده از سیاست هاى بهینه سازى مصرف انرژى، ضمن کاهش مصرف انرژى منافعى مانند: کاهش آلودگى هوا به ویژه در شهرهاى بزرگ، صرفه جویى در سرمایه گذارى در ساخت نیروگاه ها، پالایشگاه ها و سیستم گازرسانى به میزان میلیاردها دلار در سال، طولانى شدن عمر ذخایر نفتى، ایجاد اشتغال در کشور، کم هزینه بودن و نگهدارى آسان، عاید کشور خواهد شد. ناگفته نماند با احتساب مصرف بیش از یک میلیون بشکه معادل نفت در روز، بیش از یک میلیارد دلار درآمد ارزى در سال نصیب کشور خواهد شد.

ایران با عرض جغرافیایى 25 تا 45 شمالى در منطقه مناسبى براى دریافت انرژى خورشیدى قرار دارد. میزان انرژى اى که زمین در یک ساعت از خورشید دریافت مى کند، بیش از انرژى مصرفى جهان در یک سال است. انرژى خورشیدى با بهره گیرى از روش ها و وسایل ویژه به تولید برق با استفاده از حرارت خورشید مى پردازد که حرارت نیز پس از گذار از یک یا چند مرحله به انرژى الکتریکى تبدیل مى شود. پاک بودن این سیستم، توجه بسیارى از کشورها و دولت هاى جهان را به خود معطوف کرده تا آنجا که انگلستان اخیراً با الزامى کردن استفاده از صفحات خورشیدى در ساختمان هاى در حال ساخت، گامى بلند و موثر در بهینه سازى مصرف انرژى برداشته است. از هنگامى که منابع هیدروکربور و زغال سنگ چرخه تولید انرژى را در دست گرفت، به واسطه ارزان و در دسترس بودن آن از توجه به انرژى کاسته شد. در ایران، ارزانى و فراوانى بیش از حد هیدروکربور سبب شده تا به انرژى خورشیدى توجه کمتر مبذول شود.با پیش آمدن بحران شدید نفتى در سال 1973 و لجام گسیختگى بازار و پیش آمدن شرایطى که به تهدید صنعت جهان مى انجامید، ناگهان توجه دوباره به انرژى هاى تجدیدپذیر و انرژى خورشید معطوف شد.مهندس زارعى، مدیر گروه انرژى خورشیدى معاونت انرژى هاى وزارت نیرو در این باره مى گوید: هم اینک چند نیروگاه با بهره بردارى از نیروى خورشید انرژى تولید مى کنند و در دست ساخت و بهره بردارى هستند که به واسطه این طرح ها ایران در زمره معدود کشورهاى داراى فناورى ساخت نیروگاه هاى خورشیدى قرار گرفته است.

نیروگاه هاى خورشیدى داراى انواع گوناگون و تفکیک پذیر هستند: نیروگاه هایى که مستقیم با دریافت انرژى خورشید آن را به انرژى الکتریکى تبدیل مى کنند و نیروگاه هایى که پس از دریافت انرژى خورشید آن را به گرما و پس از گذشت یک روند خاص، به الکتریسیته تبدیل مى کند.سیستم هایى که از انرژى خورشید بهره مى برند، شامل سیستم فتوولتایى (PV) و سیستم هاى گرما شیمیایى، تولید هیدروژن از انرژى خورشید است. در سیستم فتوولتایى که در اصل براى کاربردهاى فضایى ابداع و تکمیل شده بودند، انرژى نورى را مستقیم به انرژى الکتریکى تبدیل مى کنند. این فناورى براساس این نظریه «اثر فتوالکتریک» اینشتین شکل گرفته که نور سبب مى شود الکترون ها از هم جدا شوند. توسعه PV براى کاربردهاى زمینى در هنگام نخستین بحران نفت در دو زمینه بسیار متفاوت آغاز شد: یکى در زمینه فناورى هاى تمرکزى است که در آن کاهش هزینه ها با استفاده از جانشینى سطح PV به وسیله سطح عدسى صورت مى گیرد و دیگرى براى کاهش هزینه هاى مدول هاى PV با استفاده از ساخت صنعتى با حجم زیاد است. در سیستم هاى گرماشیمیایى و نورشیمیایى نیز از انرژى خورشید براى القاى واکنش هاى شیمیایى استفاده مى کنند تا کیفیت محصولات موجود را افزایش دهند یا محصولات کاملاً جدیدى را بسازند. گرما شیمیایى به استفاده از گرما براى رانش واکنش ها اطلاق مى شود و نور شیمیایى به استفاده مستقیم فوتون ها مانند بخش ماوراى بنفش طیف خورشید اطلاق مى شود. تولید هیدروژن از انرژى خورشید نیز به توجه ویژه نیاز دارد، زیرا هیدروژن سوخت تمام نشدنى و سازگار با محیط است.

دستیابى به پیچیده ترین نوع نیروگاه خورشیدى؛ افتخار بزرگ ایرانیان

خورشید منبع تمام انرژى ها است. هم اکنون در دنیا تحقیق روى فناورى استفاده از انرژى خورشیدى به سرعت در حال رشد است. استفاده از این نوع انرژى را به طور محدود مى توان در آبگرمکن هاى خورشیدى مشاهده کرد که اکنون در ایران نیز رواج یافته است. اگرچه قیمت این نوع آبگرمکن ها بسیار بالاست، اما به نظر مى رسد با تولید انبوه آن بتوان مقدارى از هزینه هاى تولید را کاست و این کالا را با قیمت ارزان ترى به دست مصرف کننده رساند. انواع دیگر استفاده از انرژى خورشیدى وجود دارد که اکنون به وفور یافت مى شوند مانند ماشین حساب هاى خورشیدى و... اما مهم ترین نوع استفاده از انرژى خورشیدى به صورت گسترده در نیروگاه هاى خورشیدى است که در دو نوع سهموى خطى و فتوولتاییک هستند. گذشته از ویژگى و تفاوت هاى این نوع نیروگاه ها، باید گفت در حال حاضر تولید برق از انرژى خورشیدى با قیمتى در حدود 300 دلار به ازاى هر کیلووات ساعت تمام مى شود. تاکنون در دنیا کشورهاى آمریکا، آلمان، اسپانیا و اخیراً نیز ایران به فناورى طراحى و ساخت پیچیده ترین نوع نیروگاه خورشیدى دست یافته اند. قرار گرفتن ایران در میان این کشورها خود افتخار بزرگى است که نصیب متخصصان کشور شده است.

انرژى خورشیدى؛ نیازها و محدودیت ها

برخى انرژى هاى تجدیدپذیر را تنها امید بقاى کره زمین دانسته اند، در حالى که عده اى آن را منبعى حاشیه اى با ظرفیت محدود به حساب مى آورند. از سویى منابع سوخت فسیلى پایان پذیر و تجدیدناپذیر است و باید از انرژى هاى تجدید پذیر که به رغم منابع فسیلى، منافع زیست محیطى فراوانى در بردارد بیشتر بهره جست. انرژى خورشیدى، نتیجه فرآیند پیوسته هم جوش هسته اى در خورشید است و هم اکنون کل منبع انرژى خورشیدى 10 هزار برابر مصرف انرژى کنونى بشر است اما اندک بودن شدت این توان و تنوع زمانى و جغرافیایى آن، مشکلات عمده اى را فراهم کرده که سهم این انرژى را در برابر کل انرژى محدود مى کند.

با این حال، در کشورهایى که هزینه انرژى معمولى به دلیل مالیات زیاد است و دولت تلاش زیادى براى ترغیب مردم به استفاده از انرژى خورشیدى مى کند، بازار براى سیستم هاى حرارتى خورشیدى کم دما رونق دارد. با آن که کل منبع انرژى خورشیدى این امکان بالقوه را دارد که سهم عمده اى در تامین انرژى جهانى در آینده داشته باشد، دلایل زیادى وجود دارد که سهم استفاده از آن را در 20 سال آینده بسیار محدود مى کند. اهمیت این محدودیت، همراه با الگوهاى مصرف و اولویت هاى ملى تغییر مى یابد. یکى از محدودیت هاى عمده در استفاده از انرژى خورشیدى، عدم کارآیى اقتصادى سیستم هاى خورشیدى اولیه در برابر سیستم هاى تکامل یافته با سوخت فسیلى است که با افزایش قیمت سوخت هاى معمولى و اقتصادى تر کردن دستگاه هاى خورشیدى با حجم تولید بیشتر، گرایش به استفاده از این گونه انرژى را مى توان شتاب بخشید. در کنار محدودیت هاى اقتصادى لازم است انرژى خورشیدى و مزیت هاى استفاده از آن را با آموزش در محتواى فرهنگى زندگى مردم و به منظور ارتقاى سطح آگاهى آنان وارد ساخت که به سرمایه گذارى و توجه دولت به بخش خصوصى نیاز دارد. محور دیگر معادله اجتماعى انرژى خورشیدى، توسعه مهارت هاى فنى در میان طراحان، نصابان و تعمیرکاران بسیارى از دستگاه هایى است که به طور وسیع در سراسر جهان توزیع مى شوند. با توجه به دورنماى فراگیرى انرژى خورشیدى و با توجه به کل سرمایه در دسترس براى سرمایه گذارى در انرژى خورشیدى که در 30 سال آینده به 10 درصد کل سهام انرژى جهان محدود خواهد شد، به این نتیجه مى توان رسید که انرژى خورشیدى دست کم زودتر از سال 2020 نمى تواند جانشین اصلى انرژى سوخت هاى فسیلى شود.کشورها نیز در زمینه سرمایه گذارى در این بخش با محدودیت روبه رو هستند و روشى که براى کاهش این محدودیت ها مى توان به آن اشاره کرد، جذب سرمایه بخش خصوصى و استفاده از آن بخش از بودجه دولتى است که براى سرمایه گذارى در انرژى خورشیدى اختصاص داده شده است که بسیارى از کشورها با کاربست این روش به موفقیت هایى دست یافته اند و در کشور ما نیز باید شرایط حضور بخش خصوصى فراهم و اقدام هاى لازم براى جذب بخش خصوصى انجام شود. آلمان که با پیامدهاى افزایش شدید بهاى نفت دست به گریبان بوده و برنامه تولید انرژى هسته اى خود را نیز کنار گذارده است، هم اکنون درصدد گسترش دادن نیروگاه هاى بسیار بزرگ است. اخیراً بزرگ ترین نیروگاه خورشیدى در این کشور گشایش یافت. این نیروگاه که در جنوب شهر لایپزیک و در شرق این کشور قراردارد با 33هزار و 500پانل فتوولتاییک حدود 5 مگاوات ساعت برق تولید مى کند. این نیروگاه قادر است برق 1800 خانوار را تامین کند. براساس ارزیابى سازمان انرژى خورشیدى آلمان، مجموع ظرفیت تولید آماده در سال جارى به 300 مگاوات رسیده که دو برابر ظرفیت تولید پیشین در این کشور است.

هم اکنون نگرانى هاى فراوانى در زمینه توانایى کشورها در یافتن منابع سرمایه اى به منظور تامین نیازهاى مالى توسعه استفاده از این نوع انرژى در دهه هاى آینده وجود دارد که این معضل در کشورهاى در حال توسعه شدیدتر است. اما به نظر مى رسد با ایجاد سرمایه گذارى هاى کلان و سریع در این زمینه، مشارکت بخش خصوصى در این گونه طرح ها و مهم تر از همه ارتقاى سطح فرهنگى کشور براى استفاده از انرژى هاى جانشین (تجدیدپذیر) تا چند سال آینده، دستیابى به این هدف مهم چندان دور نباشد.