نیروگاه خورشیدی شناور

توسط | مرداد 9, 1400 | مقالات | 0 دیدگاه

نیروگاه خورشیدی شناور چه نیروگاهی است؟

نیروگاه خورشیدی شناور یک ایده مبتکرانه و  خلاقانه در استفاده از انرژی خورشیدی است که با توجه به انرژی بدون محدودیت خورشید و تابش مداوم آن در طول روز در مناطقی که قابلیت اجرا داشته باشد یکی از بهترین امکانات برای استفاده از انرژی تجدید پذیر و پاک خورشیدی است. در این مقاله قصد داریم به بررسی این سبک از نیروگاه‌های خورشیدی بپردازیم.

 

نیروگاه خورشیدی شناور در آب

این سبک استفاده از نیروی تجدید پذیر و پاک خورشید برای نخستین بار توسط یک شرکت نروژی فعال در حوزه انرژی خورشیدی مطرح شده است. این طرح مبتکرانه و نوآورانه کمک می کند تا روش‌های قدیمی استفاده از پنل‌های خورشیدی که عموماً در مناطق جغرافیایی خاصی قابلیت احداث دارند به شکل بهینه‌تری مورد استفاده قرار گیرند.

پنل‌های خورشیدی قدیمی برای عملکرد مناسب و ذخیره انرژی خورشیدی نیاز به آب و هوای مناسب و تابش زیاد نور خورشید در بخش عمده ای از شبانه روز بودند، به همین دلیل استفاده از این نوع سازه ها فقط در مناطق کویری یا مناطقی که شرایط لازم را داشته باشند محدود می‌شد، اما این نوآوری جدید که Ocean sun نام دارد، بخش‌های بسیاری از این محدودیت ها را رفع می‌کند.

این شرکت نوروژی، با مطالعه روی طرح استفاده از نیروگاه خورشیدی شناور روی آب توانست تجاری‌سازی موفقی روی این طرح اعمال کرده و استفاده از آن را برای کشورها در شرایط متفاوت‌تری نسبت به مدل‌های قدیمی امکان‌پذیر سازد.

چرا استفاده از نیروگاه خورشیدی شناور روی آب اهمیت زیادی پیدا کرده است؟

می دانیم که معضل آلودگی‌های محیط زیستی ناشی از سوخت های فسیلی از مهمترین چالش‌های پیش روی بشر امروز در زمینه انرژی است، استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر یکی از مهمترین راهکارها برای جبران خسارات ناشی از انرژی های سوختی و آلوده کننده است، به همین دلیل است که در حال حاضر اولویت مهم اکثر سیاست گذاران دنیا، مخترعین و شرکت‌های فناوری پرداختن به این موضوع است. انرژی خورشیدی یکی از انرژی های پاک و تجدید پذیر است که به شکل مساوی همه کشورها از آن بهره‌مند هستند و در صورت مهیا بودن شرایط جغرافیایی و زاویه و مدت زمان مناسب نور خورشید می توان به شکل نامحدود از آن بهره‌برداری کرد.

از انرژی خورشیدی با فناوری‌های جدید برای ساخت  نسل جدید کاشی‌های خورشیدی تسلا که امکان ساخت سریع سقف‌های خورشیدی را فراهم می‌سازد، تأمین آب آشامیدنی سالم از طریق پنل‌های خورشیدی و ایده شارژ خورشیدی تبلت حتی بدون نیاز به نور خورشید، می‌توان استفاده کرد و این موضوعات فناوری های جدید در این زمینه هستند.  سازه‌های خورشیدی شناور در آب مهمترین نوآوری بشر در این زمینه در عصر کنونی محسوب می شود. امکان استفاده از تکنولوژی نیروگاه خورشیدی شناور، شرایط بهره‌مندی از انرژی پاک خورشیدی را در بسیاری از کشورهای دنیا از جمله ایران فراهم می‌سازد.

کدام کشور نخستین بار از طرح پنل خورشیدی شناور روی آب استفاده کرد

نروژ، از جمله کشورهایی است که در محاصره دریاها قرار دارد و دارای دسترسی به آبراه‌های بین‌المللی است و همین مناطق ساحلی وسیع باعث شد تا یک شرکت نروژی برای اولین بار به فکر استفاده از این موقعیت برای تولید برق به وسیله پنل های خورشیدی باشد. این فناوری جدید متشکل از ماژول‌های سیلیکونی اصلاح شده است که بر روی یک غشای انعطاف‌پذیر هیدروالاستیک نصب می‌شوند. این سیستم بسیار پیشرفته بوده و برای استفاده در آب‌های ساحلی و همچنین مخازن و محیط‌های آبی دست‌ساز انسان همچون  مزارع پرورش ماهی قابل استفاده است و ارزش تجاری بالایی دارد.

ساخت زیرساخت های نیروگاه خورشیدی شناور در ایران

شرکت ساحل اتحاد در سال 1398 موفق به ساخت و تولید مجموعه کامل قطعات پلاستیکی لازم جهت شناور سازی پنل های خورشیدی بر روی آب شد.  با تلاش فراوان مهندسین ایرانی محصول شناور پنل های خورشیدی توانست تست های اولیه مقاومت کششی و مقاومت فیزیکی و شیمیایی و مقاومت در مقابل اشعه یو وی را با موفقیت پشت سر بگذارد و به عنوان اولین و تنها تولید کننده شناور های نیروگاه خورشیدی در ایران مطرح شود. شما میتوانید با مراجعه به صفحه اصلی این محصول مشخصات کامل تری از نحوه مونتاژ و اجرای محصول به دست آورید.

مزایای استفاده از نیروگاه خورشیدی شناور

استفاده از این طرح جدید با استقبال زیادی از سوی صنایع فعال در این زمینه در سراسر دنیا همراه بود، این طرح نسبت به طرح های سنتی استفاده از پنل های خورشیدی که امکان استفاده از آنها را تنها در مناطق گرم و خشک مهیا می‌ساخت از انعطاف بیشتری جهت انتخاب موقعیت جغرافیایی نصب پنل ها برخوردار است و مزایای بیشتری نسبت به آن دارد. در این بخش به برخی از مزایای طرح نیروگاه خورشیدی شناور در آب می‌پردازیم.

کاهش هزینه‌ها در زمینه استفاده از پنل‌های خورشیدی

این نیروگاه های شناور روی آب قرار می‌گیرند بنابراین استفاده از آنها در دریاچه پشت سدها یا دریاها را فراهم می سازد، چنین مکانی احتمال قرار گرفتن صفحات خورشیدی در معرض آلاینده‌های هوا همچون گرد و غبار را کاهش می‌دهد و بنابراین زینه تمیز کردن این صفحات نیز کاهش چشمگیری خواهد یافت.

نصب سریع و آسان

زمان لازم برای برپایی چنین نیروگاهی نسبت به سایر نیروگاه ها بسیار کم است،  در این روش از صفحات استاندارد فتوولتائیک (خورشیدی) استفاده می‌کنند و این امکان وجود دارد که صفحات خورشیدی را روی انواع مخازن طبیعی یا مصنوعی آب قرار داد، از جمله مکان‌های مناسب برای استفاده از این نیروگاه‌های شناور می توان به  مخازن آب شرب، دریاچه‌ها، مخازن آب کشاورزی و دریاچه پشت سدها اشاره کرد.

امکان استفاده در مناطق مختلف

سیستم نیروگاه خورشیدی شناور روی آب راهکاری ساده، قابل‌اتکا و کم‌هزینه به جای مدل‌های مشابه نیروگاه‌های خورشیدی نصب شده روی زمین ارائه می دهد که به ویژه  برای صنایع و مناطقی که مشکل کمبود آب و انرژی دارند بسیار کاربردی به نظر می‌رسد. عمر مفید یک نیروگاه شناور حدود 25 سال است.

قابلیت ساخت به مرور زمان

از جمله ویژگی های این روش تامین انرژی آن آست که با هر نوع زیرساخت و هر شبکه برقی سازگار است و می‌توان بدون از بین بردن یا تغییر اجزای اولیه، به تدریج آن را از مقیاس کوچک و آزمایشی به مقیاس های بزرگ ارتقا و توسعه داد؛ به عبارت دیگر اجزای تشکیل‌دهنده اولیه می‌توانند به مرور توسعه یافته و یک سیستم بزرگتر را تشکیل دهند.

دوستدار محیط زیست

وقتی از پنل‌های شناور روی آب استفاده می شود به واسطه کاهش تابش مستقیم نور خورشید که از این طریق اتفاق می‌افتد  رشد جلبک‌ها (Algae) کاهش می‌یابد و در نتیجه کیفیت آب مخازن آب شرب بهبود یافته و به این دلیل که نیاز به حفاری ندارد، اثر زیست‌محیطی مخربی نیز بر محیط زیست ندارد و پژوهش‌ها  نشان می‌دهد که بر کیفیت آب مخازن سد نیز تاثیری ندارد.

کاهش آسیب به بدنه سدها

یکی دیگر از خدماتی که پنل خورشیدی شناور روی آب به بشر ارائه می کند کاهش صدمه دیدن بدن سدها است.  در مخازن آبی بزرگ ، امواج آب روی آن موجب خوردگی یا صدمه به ساختار مخزن می‌شود اما با استفاده از این پنل‌های خورشیدی شناور، شدت امواج و خوردگی کاهش پیدا می‌کند.

کاهش هزینه های نگهداری

در حال حاضر نیروگاه‌های خورشیدی رایج نیاز به سرمایه‌گذاری بسیاری در بخش طراحی، تامین مصالح و نگهداری دارند به این دلیل که آینه‌ها باید به طور مداوم تمیز باشند و همچنین نصب تجهیزات تنظیم پیوسته آینه‌ها در مقابل خورشید هزینه ساخت را دو چندان می‌کند بنابر این شرکت‌های دولتی و بخش خصوصی تمایلی به سرمایه‌گذاری در این حوزه ندارند. اما مشکل پنل‌های شناور در آب در این زمینه کمتر است.

تولید برق

صفحات شناور در دریا که توسط محققان موسسه فناوری ماساچوست تولید شده قادر به تامین حرارت برای جوشیدن آب در نور طبیعی خورشید هستند، بنابر این جریان بخار حاصل از جوشش آب در مجموعه صفحات می‌تواند صرف تولید برق شود.

عملکرد صفحات شناور خورشیدی روی آب چگونه است؟

قسمت میانی صفحات خورشیدی شناور از لایه نازک مس در میان ترکیب مواد سرامیکی ساخته شده تا با کارایی بسیار بالا حرارت انرژی خورشید را جذب و به آب منتقل کند. همچنین لایه پایینی صفحات خورشیدی برای کمک به شناور ماندن از فوم بسیار سبک ساخته شده است. بنابراین می توان به راحتی و با صرف هزینه‌ای کمتر نسبت به سایر منابع تامین انرژی از این سیستم برای تولید برق نیز بهره برد.

هزینه ساخت کم

محققان برای جذب بیشتر سرمایه‌گذاران به منظور تولید صفحات جدید خورشیدی مواد ارزانی برای ساخت این پنل‌های خورشیدی استفاده می کنند که باعث می‌شود استفاده از این سیستم به لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه باشد. در حال حاضر هزینه  ساخت یک متر مربع از این صفحات تقریبا به 6 دلار است و این در حالی است که برای ساخت نیروگاه حرارتی- خورشیدی معمولی که نور خورشید را متمرکز و منعکس می‌کند حداقل 200 دلار در متر مربع سرمایه‌ اولیه لازم است.

موقعیت استراتژیک ایران برای استفاده از پنل‌های خورشیدی شناور

می‌دانیم که ایران یکی از مناطقی است که بیشترین پرتوهای خورشیدی را در جهان دریافت می‌کند، این حجم مقداری معادل 2200 کیلووات ساعت در متر مربع در هر سال است، ضمن این که ایران به طور میانگین حدود 300 روز کاملا آفتابی در طول سال دارد، این مسئله می تواند باعث ایجاد چالش بزرگ تبخیر آب در کشور باشد. به همین دلیل هم ایران یکی از مستعدترین و با صرفه‌ترین مناطق دنیا برای استفاده از سیستم های انرژی خورشیدی به ویژه طرح پنل‌های شناور خورشیدی روی سطح آب است.

یک بازبینی سطحی نشان می‌دهد در حال حاضر اکثرا کشورهایی که مساحت خاکی کمی دارند مثل ژاپن یا انگلستان از این طرح بسیار استقبال کرده اند، این در حالی است که کشوری مثل ایران با توجه به گستره وسیع مساحتی هم پتانسیل استفاده از نیروگاه های خورشیدی روی زمین را دارد و هم با استفاده از نیروگاه‌های خورشیدی شناور روی سطح مخازن باز آب می‌تواند از میزان قابل توجه انرژی پاک و تجدید پذیر استفاده کند و هم از تبخیر مقادیر بسیار زیاد آب در فصول گرم سال جلوگیری کند، به این ترتیب بسیاری از تهدیدها در کشور به فرصت تبدیل خواهند شد.

مطالعات در این زمینه نشان می‌دهند که نیروگاه‌های شناور خورشیدی -چه در مقیاس‌ نسبتا کوچک – مثل آنچه در ژاپن  می بینیم چه در مقیاس صنعتی همانند این طرح انگلستان و چین- تبخیر از سطوحی که شناورسازها و صفحات خورشیدی آن را  پوشانده تا حدود 80 درصد کاهش پیدا می‌کند.

از جمله مزایای بهره‌مندی از این طرح در ایران آن است که گرمای هوا به ویژه  در فصل تابستان باعث افت کارآیی تمام نیروگاههای خورشیدی می‌شود اما این نیروگاه‌های شناور روی سطح آب  به علت وجود آب و اثر خنک کنندگی آن با این مشکل مواجه نخواهند بود. طبق مطالعات 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.

یکی دیگر از مسائلی که استفاده از نیروگاه خورشیدی شناور روی آب را برای ایران یک طرح مفید و توجیه پذیر می سازد، آن است که ایران با معضل گرد و غبار مواجه است. و قرار گرفتن نیروگاه‌های شناور خورشیدی بر روی سطح آب، به طور مثال در دریاچه پشت سدها نه تنها احتمال قرار گرفتن صفحات خورشیدی در معرض آلاینده های هوا همچون گرد و غبار را کاهش می‌دهد بلکه هزینه تمیز کردن این صفحات را نیز به شکل قابل توجهی کمتر خواهد بود.

 

اولین نیروگاه خورشیدی شناور در ایران

با توجه به اهمیت تولید برق و جلوگیری از تبخیر آب در منطقا آذربایجان اولین نیروگاه خورشیدی شناور در ایران در شرکت پترو شیمی مهاباد با ظرفیت 100 کیلووات شروع به بهره برداری در 5 فاز مونتاژی شده است در این پروژه که با همکاری هر دو شرکت صورت پذیرفت شرکت ساحل اتحاد توانست تمامی سازه مورد نیاز جهت ساخت نیروگاه شناور خورشیدی را تامین و بدون مشکل در محل پروژه شرکت پتروشیبمی مهاباد مونتاژ نماید که تصاویر آن را در صفحه شناور های خورشیدی میتوانید ملاحضه بفرمایید.

نیروگاه شناور

 

0 دیدگاه

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *