انرژی‌های تجدیدپذیر در واقع نوعی از انرژی می‌باشند که طبیعت در تولید آن‌ها نقش بسزایی داشته و پس از مصرف این نوع انرژی‌ها، طبیعت در مدت زمان کوتاهی بلافاصله قادر است آن را باز تولید کند. به طورکلی، انواع انرژی‌های تجدیدپذیر عبارتند از:
۱ـ برق‌آبی 2ـ انرژی باد 3ـ انرژی خورشید،
۴ـ انرژی زمین‌گرمایی 5 ـ انرژی زیست توده 6ـ انرژی امواج.
انرژی‌های تجدید پذیر دارای مزایای فراوانی هستند که مهمترین این مزایا عبارتند از:
۱ـ رایگان بودن
۲ـ پایان ناپذیری
۳ـ سود سرشار اقتصادی: نیروگاه‌های تجدیدپذیر پس از مستهلک شدن سرمایه‌گذاری اولیه، به لحاظ اقتصادی ارزشمند‌تر می‌شوند. طبق گزارش پژوهشکده هواخورشید دانشگاه فردوسی مشهد، در صورت نصب یک دستگاه توربین بادی ۱۰۰ کیلو واتی، سرمایه گذاری اولیه پس از پنج سال باز می‌گردد و پس از آن می‌توان از سود سرشار اقتصادی بهره برد.
۴ـ عدم نیاز به شبکه توزیع
۵ـ اتلاف نشدن انرژی
در حال حاضر حداقل ۱۵ درصد از برق تولیدی، در شبکه توزیع تلف میشود که در صورت استفاده از نیروگاه‌های برق تجدید پذیر پراکنده و متعدد، نیازی به شبکه توزیع نیست و مستقیم در محل مصرف، برق تولید و از اتلاف آن نیز جلوگیری میشود.
۶ـ عدم آلودگی محیط زیست
با نصب ۱۰۰۰ مگا وات پنل خورشیدی، سالانه از مصرف ۵۰۰ میلیون لیتر گازوئیل جلوگیری میشود که این موضوع می‌تواند میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای و سمی در ایران را تا بیش از ۶/۱ میلیون تن در سال کاهش دهد.
۷ـ هزینه تعمیرات کم.
انرژی خورشیدی، انرژی تجدید پذیراست. انرژی خورشیدی بزرگترین منبع انرژی در جهان محسوب میشود. این انرژی، پاک، ارزان و عاری از آثار مخرب زیست محیطی است که به روش‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقدار متوسط انرژی خورشیدی که به جو زمین می‌رسد حدود ۱/۳۵۳ کیلو وات بر هر مترمربع است. ایران در نیمه جنوبی منطقه معتدل شمالی، بین مدارهای ʹ۳۰ ˚۲۵ تا ʹ ۴۷ ˚۳۹ شمالی و ʹ ۵ ˚۴۵ تا ʹ ۱۸˚ ۶۳ شرقی ( نسبت به نصف‌النهار گرینویچ ) قرار دارد و بدلیل قرار گرفتن در شرایط خاص جغرافیای طبیعی، میزان ساعات آفتابی و در نتیجه میزان تابش دریافتی در اکثر مناطق ایران نسبت به سایر مناطق جهان بسیار بالا است. قسمت اعظم مناطق بياباني ايران بطور متوسط بین ۵/۴ تا ۲/۵ كيلو وات ساعت بر متر مربع در سطوح عمود بر تابش خورشيد، انرژي خورشيدي دريافت ميكند. درايران بطور متوسط و در طول سال، بيش از ۲۸۰ روز آفتابي گزارش شده است كه رقم بسيار قابل توجهی است.
امروزه در اکثر کشورهای درحال توسعه جهان، طرح های بهره برداری از انرژی خورشیدی، از جنبه های گوناگونی مانند،گسترش خدمات ارتباطی، تأمین روشنایی معابر، سرمايش و گرمايش فضاهاي مسكوني و تجاري، گرمايش آب، تامین آب شرب، تأمین برق روستایی، پمپاژ آب و … مورد توجه قرار گرفته است.
آلمان و اسپانیا کشورهای پیشتاز در امر بهره‌گیری از انرژی خورشیدی هستند. بيش از ۵۶% نيروگاه هاي فتو ولتائيك اروپا در آلمان قرار دارد، همچنين ۲۵% بازار جهاني تجهيزات فتو ولتائيك به كشور آلمان تعلق دارد. شاید بیش از۲۰ شرکت و مؤسسه آلمانی برای ورود به این عرصه برای سرمایه‌گذاری در خارج از آلمان اعلام آمادگی کرده‌اند. شرکتهایی مانند زیمنس، دویچه بانک و بانک مونیخ مشتاق در سرمایه‌گذاری معادل ۴۰۱۰ میلیون یورو در این عرصه هستند. بر اساس برنامه‌ریزی‌های صورت گرفته، اروپا و برخی دیگر از کشورهای جهان تلاش می‌کنند تا سال ۲۰۲۰ سهم تولید انرژی از منابع تجدید پذیر را به ۲۰% افزایش دهند که سهم قابل توجهی
است و در معادلات اقتصادی و سیاسی ایفای نقش خواهد کرد.
سلول خورشیدی، یک قطعه ی الکترونیکی حالت جامد است که انرژی نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می کند. به پدیده ی تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به الکتریسیته « پدیده ی فتو ولتائیک » گفته می شود. امروزه مؤثرترين و ارزانترين سلول هاي خورشيدي، از ماده اي به نام سيليسيم ساخته می شود. ماسه يكي از منابع مهم سيليسيم است.
سلول هاي خورشيدي قادرند انرژي تابشی خورشيدي را با بازدهي معادل ۵ تا ۲۰ درصد مستقيماً به الكتريسته تبديل كنند. نسل جدید سلول های خورشیدی، قابلیت بازدهی بالا و قیمت تمام شده پائین دارند.
شکل بالا ساختار اولیه سلول خورشیدی لایه نازک را به منظور معرفی قسمت های مختلف آن نمایش می دهد. جریان الکتریکی حاصل از صفحات فتو ولتائیک از نوع جریان مستقیم(D.C) است. ولتاژ این صفحات براساس دمای ثابت و تابش متغیر و نیز تابش ثابت و دمای متغیر متفاوت است. طول عمر مفید صفحات فتو ولتائیک شامل سلولهای خورشیدی، ۲۰ الی ۳۰ سال است. سلولهای خورشیدی در سه نوع منوکریستال، پلی کریستال و آمورف موجودند.
هزينه ساخت و اتصالات داخلي سلولها بالا است، غشاي سيليكون چندكريستالي، داراي دانههای درشت (یعنی كريستال پيوسته دراز) با بازده بيش از ۱۰ درصد، با تكنيكهايی بصورت انبوه قابل توليد هستند. اگر چه اين دستگاهها تولید آلودگي نميكنند، اما برای تولید زیاد انرژی، فضاي زيادي را اشغال ميكنند. تخمين زده شده است كه براي توليد انرژی kwh ۱۰۱۲ در هر سال، (حدود ۶۵ درصد توليد US در سال ۱۹۷۰)، سلولهاي لازم حدود ۱/۰ درصد مساحت زمين آمریکا را اشغال ميكند.( در سال ۱۹۷۵ بزرگراهها ۵/۱ درصد مساحت آمریکا را اشغال ميكردند). بازده ۱۰ درصد در نظر گرفته شده است. گسترش توليد سلول با دستگاههای اتوماتيك، كاهش هزينه ۵۰۰ دلار به ازاي هر کیلو وات را بدنبال داشته است.
تأسيساتي که با استفاده از آن، انرژي تابشی و حرارتی خورشيد، به الکتريسيته تبديل می شود را
« نيروگاه خورشيدي » می نامند. معمولاً اين سيستم ها از يک سري آئينه هاي قابل تنظيم (هليواستات) و يا متمرکز کننده هايي با درجات حرارت بالا و يک دريافت کننده مرکزي، منبع ذخيره و مبدل هاي حرارتي و توربو ژنراتور تشکيل شده اند. نیروگاه‌های فتو ولتائیک ایران، در مجموع با ظرفیت ۶۹ کیلو وات، دراستان‌های تهران، البرز و تبریز واقع شده‌اند.
مزاياي نيروگاه هاي خورشيدي:
۱ـ توليد برق بدون مصرف سوخت
۲ـ عدم احتياج به آب زياد
۳ـ عدم آلودگي محيط زيست
۴ـ امکان تأمين شبکه هاي کوچک و منطقه ای
۵ـ استهلاک کم و عمر زياد
۶ـ عدم احتياج به متخصص
۷ـ احتياج کم به لوازم يدکي
منابع:
۱ـ مقاله کاربرد انرژی خورشیدی در تامین و انتقال آب، عاطفه پرورش ریزی، حسين احمدي و آرزو برومندنيا
۲ـ مسعود زارع
تدوین : مجتبی یعقوبی، کارشناس ارشد مهندسی هسته ای دانشگاه صنعتی امیرکبیر