از غارنشینی تا استفاده از انرژی خورشیدی

 انرژی خورشیدی یکی از انواع انرژی های تجدید پذیر است و در کنار انرژی باد و انرژی زیست توده(زباله و ضایعات کشاورزی) قرار دارد.

با توجه به افزایش تمایل برخی کشورهای دنیا برای استفاده از انرژی پاک و تقریبا بدون آلایندگی انرژی خورشیدی، عصر ایران با نایب رئیس کمیته انرژی های تجدیدپذیر سندیکای صنعت برق ایران گفت و گو کرد و مزیت توجه به انرژی خورشیدی مورد کند و کاو قرار گرفت.

کاوه خدامه که نایب رئیس کمیته انرژی های تجدید پذیر است لیسانس مهندسی صنایع دارد و اولین شرکت فعال در این حوزه را در دهه 1370 در ایران ایجاد کرد و در سال 2012 فوق لیسانس انرژی های تجدید پذیر از دانشگاه صنعتی دِلفت هلند(Delft ) دریافت کرده است.

گفت و گوی عصر ایران با مهندس خدامه را می خوانید.

***

*در زمان اوج مصرف برق که در تابستان امسال بود 55 هزار مگاوات مصرف برق لحظه ای در کشور داشتیم. مقداری از برق تولیدی مربوط به حوزه انرژی خورشیدی است.

طبق اطلاعاتی که منتشر شده اولین نیروگاه خورشیدی در سال 1388 افتتاح شده و با ظرفیت 250 کیلووات. اولین نیروگاه مگاواتی در اراک تاسیس شده با ظرفیت یک مگاوات در سال 1395. آمار دقیقی دارید که مجموعا چقدر ما تولید انرژی خورشیدی در کشورمان داریم؟

-تا قبل از سال 1392 ما بیش تر به سمت تولید برق توسط انرژی خورشیدی و مستقل از شبکه برق کشور حرکت می کردیم. در سایت ها و پاسگاه ها یعنی در جاهایی که امکان برق رساندن نبود این کار انجام می شد و همچنین در روستاهای فاقد برق.

ما فعالان این صنعت، نیروگاه های کیلوواتی در مقیاس کم و مثلا نهایتا 5 کیلووات و 10 کیلووات و مستقل از شبکه برق نصب می کردیم و استفاده می شد. پس از الزامات بودجه ای سال 1392 تغییراتی اتفاق افتاد.

در الزامات بودجه ای به انرژی های تجدید پذیر اشاره شد که یکی از آنها انرژی خورشیدی است. در ایران پتانسیل استفاده از نیروگاه های برق بادی را هم داریم. در کارهای تحقیقاتی حتی فکر می کنم از طریق بیوماس(زباله و ضایعات کشاورزی/Bio Mass ) و ژئوترمال(زمین گرمایی) در مقیاس کوچک استفاده شده.

اما عمده صحبت می تواند در رابطه با انرژی بادی و خورشیدی باشد. در ارتباط با انرژی خورشیدی، قبل از سال 1388 مجموعه ظرفیت نصب شده به مراتب بیش از این بود. به دلیل ضعف اطلاع رسانی، این موضوع مطرح نشده و فاقد اطلاعات هستیم.

در پیک مصرف برق در سال جاری ، گفته شد نیروگاه های خورشیدی مگاواتی که در استان همدان نصب شده است، بسیار به کار آمده بودند. البته ظرفیت نصب شده نیروگاه های خورشیدی همدان 7 مگاوات است.

یک نیروگاه 10 مگاواتی نیز در اصفهان تاسیس شده است. دو نیروگاه 10 مگاواتی در کرمان وجود دارد که یک نیروگاه آن قطعا افتتاح شده.

*حداکثر در حد 50 مگاوات تولید برق داریم از طریق انرژی خورشیدی؟

-در حال حاضر بله. در این پروژه ها، بحث فاینانس مهم است. مصوب شده که تا پایان برنامه پنج ساله ششم توسعه یعنی سال 1400 شمسی، هزار مگاوات نیروگاه خورشیدی نصب شود اما منوط به وجود فاینانسرها(تامین کننده مالی/Financier ) است.

این نیروگاه های خورشیدی هم که نصب شده عمدتا فاینانسر خارجی داشته است. سرمایه گذاران خارجی، منتظر هستند یک کم فضا آرام تر شود که استفاده کنند. چند صد قرارداد امضا شده ولی خیلی از آنها عملا اجرا نشده. اگر اجرایی شود چند برابر این رقمی که شما گفتید خواهد بود.

*سطح خورشید دمای 5600 درجه سانتیگراد دارد. گفته شده در سطح زمین برای تولید برق خورشیدی باید میانگین انرژی تابشی بالاتر از 3.5 کیلوات ساعت در متر مربع باشد. در ایران متوسط انرژی تابشی 4.5 کیلووات را اعلام کرده اند و گفته شده در بعضی جاهای ایران تا 7 کیلووات هم می رسد.

با این اعداد و ارقام می شود نتیجه گرفت که ایران محیط مناسبی دارد برای این که از انرژی خورشیدی برق بیشتری تولید شود؟

-اصلا صحبت حرارت نیست. اگر چه در نیروگاه های حرارتی خورشیدی با استفاده از آینه و سیستم هایی که وجود دارد نور را متمرکز می کنند. شما حتما تجربه استفاده یک عدسی برای سوزاندن یک قطعه کاغذ داشته اید. بنابراین می توان نور را متمرکز کرد.

فکر می کنم یک نیروگاه حرارتی خورشیدی در شیراز در حد کیلووات راه اندازی شده بود. قرار بود در یزد هم انجام بشود که فکر نمی کنم اجرایی شده باشد.

اما سیستم های فتوولتائیک(Photovoltaic/PV ) که همان پنل های خورشیدی است با حرارت سر و کار ندارند. اتفاقا حرارت برای آنها یک نقطه منفی است. یعنی حرارت باعث می شود یک مقدار ولتاژ افت کند و این باعث می شود عملکرد سیستم به طور کلی پایین بیاید.

*در جاهایی که اعلام شده در ایران انرژی خورشیدی بالاتر از 7 کیلووات ساعت بر متر مربع است، این انرژی بیش تر از حد لازم است؟

-اطلس انرژی خورشیدی ایران را باید بررسی کرد. میزان تابش و دریافت انرژی در نقاط مختلف ایران، متفاوت است. برای مثال در استان کرمان، دریافت بهتری داریم تا استان پُر بارش گیلان.

همان طور که ما در مورد انرژی فسیلی در موقعیت ایده آلی قرار داریم، در مورد استفاده از منابع خورشیدی هم این اتفاق افتاده است و کشور ما روی کمربندی قرار دارد که بیش ترین مقدار تابش خورشیدی و در واقع دریافت انرژی تابشی را دارد.

در ایران به طور متوسط انرژی تابشی خورشید 5 کیلوات ساعت است. در کشورهای حاشیه جنوب خلیج فارس، حدود 5.5 کیلووات ساعت است و در بیابان های مرکزی استرالیا 6 کیلووات ساعت است. این رقم 6 یعنی 6 کیلووات ساعت بر متر مربع در روز است.

*برق به دو صورت از انرژی خورشیدی تولید می شود که یکی نیروگاه حرارتی است و یکی هم فتوولتائیک که این پنل های خورشیدی است. با توجه به این که راندمان نیروگاه های حرارتی بالاتر است چرا در ایران تاکید و توجه بیشتری به سلول های خورشیدی می شود؟

-راندمان نیروگاه های حرارتی خورشیدی نمی تواند بالاتر باشد. ما ضریبی به نام ضریب اشتغال داریم. فکر نکنید که یک نیروگاه برق گازی ضریب اشتغال 100 درصد دارد. یک نیروگاه 1000 مگاواتی اگر داشته باشیم دائما کار نمی کند.

مدیر عامل شرکت مپنا که توربین های کلاس اف و با ظرفیت 250 یا 300 مگاواتی را تولید می کند، می گفتند بازدهی 35 درصد.

ما برای نیروگاه های خورشیدی در ایران، ضریب اشتغال حول و حوش 20 درصد را می توانیم طراحی کنیم. البته نمی خواهم بگویم راندمان نیروگاه حرارتی از فتوولتائیک کمتر است.

در نیروگاه های حرارتی، چند جا تبدیل داریم و وقتی چند جا تبدیل انرژی داشته باشیم و انرژی را به گرما و گرما را به انرژی تبدیل کنیم این خودش باعث می شود تلفات داشته باشیم.

تلفات برق باعث می شود ضریب اشتغال نیروگاه های حرارتی پایین بیاید. نیروگاه حرارتی خورشیدی، کمتر از یک نیروگاه بخار معمولی بسیار قدیمی، می تواند برق تولید کند ولی نیروگاه فتوولتائیک(پنل خورشیدی)، تلفات کمتری دارد. چون مستقیما نور به الکتریسیته تبدیل می شود.

*اتفاقا گفته شده که اتلاف انرژی در سلول های خورشیدی بیش تر است تا نیروگاه های حرارتی.

-باید با درصد در این زمینه صحبت کرد که صحبت ها متکی به بررسی های دقیقی باشد.

*تولید برق با استفاده از نیروگاه های حرارتی آیا تکنولوژی بالاتری می خواهد؟

-خیر. در تولید سلول خورشیدی از سیلیکون استفاده می کنند. در حالت عادی، عنصر سیلیکون برق تولید نمی کند ولی با تکنولوژی می تواند برق تولید کند. ساخت سلول خورشیدی، تکنولوژی بالایی دارد.

البته در زمینه ساخت آینه ها که در نیروگاه حرارتی خورشیدی کاربرد دارد این تکنولوژی باید باشد که انرژی و تابش خورشید را منعکس کند مثل ذره بین. این کار باید به گونه ای باشد که مخزن سیّال را حرارت بدهد.

ما چند عامل داریم که روی کاهش راندمان یک نیروگاه خورشیدی چه فتوولتائیک و چه حرارتی، تاثیر دارد. یک عامل، غبار محلی است. ما الان آلودگی هوا داریم ولی در قدیم می گفتند تهران غبار محلی دارد.

نیروگاه حرارتی در این مورد حساس تر هستند. چون چند روز یک بار باید سطح آنها با ماده خاصی شُسته شود بدون این که لک بشود. این لکه ها باعث می شود تابش کم شود.

*آلمان در سال 2014 میلادی مقدار 38 هزار مگاوات تولید برق از طریق انرژی خورشیدی داشته و رتبه اول دنیا را در این زمینه کسب کرده و چین در رتبه دوم بوده با 28 هزار مگاوات.

اما الان مقامات چینی اعلام کرده اند که 77 هزار مگاوات تولید برق داشته اند از طریق همین انرژی.

-بسیار در این زمینه کار می کنند چه چینی ها و چه هندی ها.

*آیا ممکن است که میزان تولید برق به سرعت و ظرف 3 سال از 28 هزار مگاوات به 77 هزار مگاوات رسیده باشد؟

-بله. این جمله ای که می خواهم نقل کنم یکی از بزرگان گفته. دوره اقامت بشر در غار، به دلیل کمبود غار تمام نشد. به دلیل نیاز بشر بود که از غار بیرون آمدند و جوامع روستایی را ساختند.

انتقال از دوره اسب به ماشین، از ضرورت بود و نه این که اسب ها تمام شده باشند. انتقال بشر از سوخت های فسیلی هم یک ضرورت است. هر روز در مورد توفان های مهیب و تغییرات بسیار شدید آب و هوایی اخباری منتشر می شود. این تغییرات اقلیمی به دلیل افزایش حجم گاز دی اکسید کربن یا گاز  کربنیک(Co2 ) در فضای جو است و از بین نمی رود.

این گاز ناشی از استفاده بسیار زیاد از سوخت های فسیلی توسط بشر است. قطعا انسان راهی ندارد به غیر از این که حرکت کند به سمت منابعی که کمتر سوخت فسیلی مصرف شود.

چند کارخانه تولید پنل خورشیدی در دنیا وجود دارد که با ظرفیت گیگاوات(هزار مگاوات) تولید می کنند. یعنی چند کارخانه هستند که ظرفیت تولیدشان 5 گیگاوات است. این واحدها هر کدام 5 هزار مگاوات پنل خورشیدی در سال تولید می کنند.

برای مثال 20 سال پیش کشور چین در این زمینه مطرح نبود. اما الان سرمایه گذاری کرده اند. سرمایه گذاری شده و آنها هم به این سمت رفته اند. متاسفانه به دلیل عدم سرمایه گذاری، فعلا ایران توجیه اقتصادی ندارد و روی آن سرمایه گذاری کمی انجام شده.

*این که برخی اعتقاد دارند در ایران گرد و غبار وجود دارد و آنچنان که باید و شاید، نمی شود دریافت انرژی از خورشید و تولید برق داشت تا چه حد صحت دارد و عملا تاثیر منفی می گذارد؟

-آن طور هم سیاه نیست. اگر چه ما گرد و غبار را داریم بدون شک ولی تاثیر چندانی ندارد.

*گرد و غبار یا ریزگرد احتمالا چقدر تولید میزان برق را کاهش می دهد؟

-بحث این نیست که ما تجهیزاتی را نصب کنیم و به امان خدا بگذاریم. گرد و غبار باعث می شود فواصل دوره های نگهداری و پاکسازی را کمتر کنیم. اما اگر در یک منطقه با آلودگی کم، نیروگاه خورشیدی احداث کنیم فرق می کند.

آلمان از سال 2004 حرکت خودش را در زمینه انرژی خورشیدی شروع کرده است. یک شبه به این نقطه نرسیده است. باعث شدند در چین سرمایه گذاری های کلان انجام شود و قیمت سلول های خورشیدی را از واتی 7 یا 8 دلار به واتی 50 سنت رساندند.

*در استان هایی مثل یزد و کرمان بهتر می شود دریافت انرژی خورشیدی داشت و تولید برق را انجام داد؟

-این استان ها تابش بیش تر و بارندگی کمتری دارند. روزهای ابری در یزد، خیلی کم است. شاید حدود 15 یا 20 سال است که یزد در دوره خشکسالی است. کرمان هم، همین طور. این وضع و همین طور ارتفاعی که نسبت به سطح دریاها دارند باعث می شود پتانسیل بهتری در یزد و کرمان داشته باشیم.

این طور نیست که نشود در بقیه ایران کار کرد. شما الان می بینید در همدان برای ساخت نیروگاه، سرمایه گذاری شده.

برقی که تولید می شود مثل هر کالای دیگر است. این برق توسط شبکه برق به مصرف کننده منتقل می شود. قیمت خریدی که دولت ایران از سال 1393 برای جذب سرمایه گذار و فاینانسر به این صنعت پیشنهاد داد، بسیار قیمت جذابی است. تقریبا 14 سنت است.

وقتی با خارجی ها قرار می بندند پول فروش را با دلار می گیرند. دولت ایران هم، بازگشت سرمایه آنها را تضمین می کند. همان موقع که در همدان فعال شد در دوبی که اقدام شد کیلوواتی کمتر از 4 سنت بود و دقیقا 3.9 سنت بود. یک شرکت اسپانیایی در آنجا سرمایه گذاری کرد.

قیمت خرید دولت ایران 14 سنت است. سرمایه گذار به دوره بازگشت سرمایه فکر می کند. یک دوره 4 ساله یا 5 ساله برای بازگشت سرمایه، بسیار معقول است.

*در خصوص برخی از مناطقی از جنوب کشورمان گفته شده که حتی 330 روز هوای آفتابی داریم. یک شرکت آلمانی در استان همدان دو نیروگاه خورشیدی 7 مگاواتی جمعا به مبلغ 15 میلیون یورو معادل 90 میلیارد تومان تاسیس کرده است.

این شرکت آلمانی چطور به این نتیجه رسیده و ترجیح داده که دو نیروگاه خورشیدی در استان همدان که روزهای آفتابی کمتری دارد ایجاد کند؟

- رابط فاینانسر در ایران و شریک ایرانی اش، همدانی بود. دوم این که در همدان شرکت توزیع برق همدان، تجربه بسیار موفقی در این مورد داشت و مدیر عامل شرکت توزیع همدان به همین دلیل جایزه گرفت.

یعنی سابقه ای در این زمینه داشتند و علاقه مند هم بودند. ضمنا همدان از سوی مجمع جهانی شهرهای اسلامی به عنوان پایلوت «شهر سبز پایدار» شناخته شده. در این چارچوب استفاده از فناوری های نوین سازگار با محیط زیست در نظر گرفته می شود. تمامی نهادهای شهر همدان، در این زمینه همکاری می کنند که روند اداری تسهیل شود.

*در سال 2014 آلمان از طریق انرژی خورشیدی 38 هزار مگاوات تولید برق داشته داشته است. این رقم در همان سال هم رقم بالایی است. آن شرکت آلمانی دو نیروگاه در همدان ساخته که نیروگاه خلیج فارس و نیروگاه امیر کبیر نامگذاری شده اند.

با وجود این که آلمان تکنولوژی های این حوزه را دارد دارد چرا در ایران به ساخت دو نیروگاه های 7 مگاواتی اکتفا کرده اند و نیروگاه های بزرگتر نساخته اند؟

-در اصفهان نیروگاه 10 مگاواتی ساخته شده. در کرمان و در منطقه ماهان نیروگاه 10 مگاواتی ساخته شده و نمی دانم کار دومین نیروگاه آنجا به کجا کشیده شده. این نیروگاه ها در ایران اضافه شده.

اولا سرمایه گذار باید انتخاب کند. چون ایران برای بالای 30 مگاوات و 50 مگاوات هم قیمت در نظر گرفته است. اما قیمت 7 مگاوات بهتر است.

در ضمن بحث نیروگاه های خورشیدی، صرفا تولید برق نیست. باید توان شبکه برق را نیز در نظر گرفت. از همین شبکه موجود استفاده می شود. نیروگاه های خورشیدی در روز برق تولید می کنند. وزارت نیرو هم هنوز شبکه برق را گسترش نداده است. فشاری که ایجاد می شود شبکه باید تحمل کند.

*هر کدام از نیروگاه های 7 مگاواتی همدان در 10 هکتار زمین ایجاد شده اند. سولار استار که بزرگترین نیروگاه خورشیدی جهان است در ایالت کالیفرنیا قرار دارد. این نیروگاه 1300 هکتار وسعت دارد و برای تولید 579 مگاوات برق در نظر گرفته شده بود و در سال 2015 افتتاح شد. میزان زمین برای این نوع نیروگاه ها به چه عواملی بستگی دارد؟

-بحث نصب پنل خورشیدی به محل نصب ارتباط دارد و این که چگونه چیده شود. چیدمان هم اهمیت دارد. آیا سازه، نصب ثابت دارد یا این که تعقیب کننده خورشیدی دارد که اینها هم خودشان دو نوع هستند.

فواصل هر ردیف پنل های خورشیدی را باید محاسبه کرد و از این طریق سطح مورد نیاز ما مشخص می شود. ما در نیمکره شمالی هستیم پس در مورد نیمکره شمالی صحبت می کنم.

هر چه به خط استوا نزدیکتر شویم فاصله بین دو ردیف متوالی کمتر می شود و سطح کمتری را نیاز دارد. فاصله پنل های خورشیدی در همدان در حد حداقل بود. شاید حتی یک درصدی سایه هم از ردیف جلو به ردیف عقب منتقل می شد که البته طبق قواعد جهانی تا چند درصد ایراد ندارد.

*در یکی از نیروگاه های آلمان پنل های خورشیدی خیلی نزدیک هم قرار گرفته اند ولی در ایران فاصله ها نسبتا بیشتر است. چطور است که در آلمان تا این حد نزدیک به هم و در ایران اینقدر فاصله دارند؟

-ما باید نقشه را ملاحظه کنیم. در ایران ارتفاع پایه ای که پنل های فتوولتائیک یا ماژول های برق خورشدی روی آنها نصب می شود 3 متر است. این پنل های خورشیدی، کوچک نیستند. این پنل ها، دو متر طول و یک متر عرض دارند.

*ایرادی که به نیروگاه های خورشیدی از نوع پنل خورشیدی وارد می شود این است که مساحت و زمین زیادی را اِشغال می کنند.

نیروگاهی که در همدان ساخته شده در کنار جاده است. آیا این پنل ها باید مثل همین همدان الزاما در کنار جاده باشد یا می شود در بیابان هایی که برای کشاورزی قابل استفاده نیستند نیروگاه ساخته شود که زمین های مسطح و مطلوب را اشغال نکنند؟

-طبیعی است که سرمایه گذار می خواهد کمترین سرمایه گذاری را انجام بدهد و بیش ترین سود را ببرد. در ایران نزدیکترین نقطه به پُست های برق که می شود به آنها برق تزریق کرد انتخاب می کنند.

به هر حال باید برق را منتقل کرد. اگر در جای دوری باشد باید یک شبکه اختصاصی ایجاد کنند که به برق سراسری وصل شود. هر چه این فاصله دورتر باشد برای سرمایه گذار، جذابیت اش کمتر می شود و البته تلفات انرژی هم، بیش تر خواهد شد. چون در انتقال برق با سیم و کابل، تلفات انرژی داریم.

این تلفات باعث می شود درآمد سرمایه گذار کم شود. در حال حاضر چون در ایران تعداد زیادی نیروگاه تاسیس نشده است، زمین هایی که نزدیک پُست های برق هستند دریافت می کنند. اگر تعداد نیروگاه های خورشیدی زیاد شود زمین در جوار پُست های برق نمی ماند و باید در بیابان ها نیروگاه تاسیس کنند.

*جذابیت از این جهت است برای شرکت های خارجی که نزدیک همین پست های برق زمین دریافت کنند؟

-بله. چون تلفات انرژی کمتر می شود. هزینه انتقال برق هم کمتر می شود. البته باید زمین کشاورزی را اجاره کنند. با توجه به این که عمده کشت آن مناطق، دیم است به راحتی می شود این کار را انجام داد. برای دوره 20 ساله هم اجاره می کنند که در طول 20 سال مشکلی نداشته باشند.