پتانسیل انرژی خورشیدی در ایران

از انرژی حرارتی خورشید می‌توان علاوه بر تولید برق از طریق تولید بخار آب، در کاربردی‌هایی همچون اجاق خورشیدی، خشک‌کن خورشید، آب گرمکن خورشیدی و غیره، استفاده کرد

به گزارش پایگاه خبری تاسیسات نیوز، انرژی به عنوان موتور محرک فعالیت‌های بشری شناخته می‌شود.

توسعه صنایع و افزایش استاندارهای زندگی منجر به افزایش نیاز به انرژی در جهان شده است.

منابع اصلی انرژی را می‌توان به سه دسته اصلی انرژی فسیلی (شامل نفت، گازطبیعی و ذغال سنگ)، انرژی هسته‌ای و انرژی‌های تجدیدپذیر (شامل انرژی خورشیدی، انرژی بادی و …) تقسیم‌بندی کرد.

انرژی‌های تجدیدپذیر مشکلات همراه با انرژی‌های فسیلی و هسته‌ای همچون آلودگی محیط‌زیست را تا حد زیادی کاهش می‌دهند.

از این رو است که در سال‌های اخیر و در طی پیمان‌ها و قرارداهای بین‌المللی بکارگیری این منابع انرژی مورد تاکید و الزام قرار گرفته است.

انرژی خورشیدی یکی از بهترین منابع انرژی‌های تجدیدپذیر است که در بسیاری از کشورها سیاست‌ها و مشوق‌های گوناگونی جهت قراردادن این انرژی در سبد انرژی آن کشور و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی در نظر گرفته‌ شده است.

انرژی خورشیدی را می‌توان به دو دسته اصلی انرژی نورانی خورشید و انرژی حرارتی خورشید تقسیم‌بندی کرد.

امروزه، با استفاده از تکنولوژی‌های گوناگون می‌توان انرژی خورشیدی را به‌طور مستقیم و غیر مستقیم به الکتریسیته تبدیل کرد.

سیستم‌های خورشیدی فتوولتاییک قادراند انرژی نورانی خورشید را به‌طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل کنند.

این سیستم‌ها در دو دسته متصل به شبکه و منفصل از شبکه طراحی می‌شوند.

از انرژی حرارتی خورشید نیز می‌توان علاوه بر تولید برق از طریق تولید بخار آب، در کاربردی‌هایی همچون اجاق خورشیدی، خشک‌کن خورشید، آب گرمکن خورشیدی و غیره، استفاده کرد.

کشور ایران علاوه‌بر آنکه دارای ذخائر عظیم نفت و گاز است با قرارگیری بین عرض‌های جغرافیایی ۲۵ تا ۴۰ درجه شمالی در یکی از مناطق کره زمین با تابش مناسب خورشید قرار گرفته است.

میزان شدت تابش خورشید در ایران به‌طور متوسط از میانگین جهانی بالاتر است و بیش از ۲۸۰ روز آفتابی در بیش ۹۰% کشور ایران ثبت شده است.

شکل ۱ پتانسیل برق فتوولتاییک در کشور ایران و آلمان را نشان می‌دهد.

واضح است که هم از لحاظ پتانسیل انرژی خورشیدی و هم از لحاظ پراکندگی این انرژی در سراسر کشور، ایران نسبت به کشور آلمان شرایط بسیار مناسب‌تری را تجربه می‌کند.

این در حالی است که کشور آلمان دارای بیش از ۴۲ گیگاوات توان برق خورشیدی است.

طبق آخرین آمار موسسه فرانهوفر آلمان (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE) سهم برق خورشیدی در این کشور بیش از ۷% برق مصرفی کشور آلمان است.

(آمار میزان تولید برق خورشیدی فتوولتاییک در ایران در ادامه این مطلب ارائه شده است.)

شکل ۱: پتانسیل تولید برق فتوولتاییک در کشور ایران (سمت چپ) و کشور آلمان (سمت راست)

شکل ۲: درصد هریک از منابع انرژی تجدیدپذیر در سبد مصرف برق کشور آلمان

تولید برق خورشیدی متصل به شبکه در ایران

در سیستم‌های متصل به شبکه (on-grid)، برق تولیدی نیروگاه به شبکه سراسری برق وصل می‌شود.

اجزا اصلی این سیستم‌ها، پنل‌ فتوولتاییک، مبدل قدرت (اینورتر)، سازه است. باتوجه به قرارداد خرید تضمینی برق توسط وزارت نیرو، در سال‌های اخیر احداث نیروگاه‌های خورشیدی متصل به شبکه در مقیاس‌های کوچک و بزرگ پیشرفت چشمگیری داشته است.

هم‌اکنون. میزان ظرفیت نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک بزرگ مقیاس نصب شده در کشور در سال ۱۳۹۷ (تا پایان آذر ماه) بیش از ۶۷ مگاوات بوده است که مجموع ظرفیت نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک مقیاس بزرگ نصب شده در کشور را به حدود ۲۲۲ مگاوات رسانده است (شکل ۳).

شکل ۳: ظرفیت نصب شده نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک مقیاس بزرگ در کشور تا پایان آذرماه ۱۳۹۷

اکثر این نیروگاه‌ها با سرمایه‌گذاری خارجی احداث شده‌اند.

برای نمونه، نیروگاه ۲۰ مگاواتی مکران (شکل ۳) که در مجاورت شهر ماهان در استان کرمان راه‌اندازی شده است با سرمایه‌گذاری ۱۰۰% سوئیسی و با میزان سرمایه ۲۷ میلیون دلار احداث شده است.

جذابیت احداث نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک در ایران برای سرمایه‌گذاران خارجی به نحوی بوده است که در دو سال اخیر بیش از ۱۰۰ میلیون دلار در این حوزه در ایران سرمایه‌گذاری شده است.

متاسفانه به دلیل پرداخت‌های دیر هنگام وزارت نیرو به صاحبان نیروگاه‌های بزرگ مقیاس در سال ۱۳۹۶ و همچنین تحریم‌های آمریکا، سرمایه‌گذاری خارجی در این حوزه در سال ۱۳۹۷ کاهش یافته است.

شکل ۳ میزان ظرفیت نصب شده نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک مقیاس بزرگ در کشور را در سال‌های اخیر نشان می‌دهد.

شکل ۴: نمایی زیبا از نیروگاه ۲۰ مگاواتی شرکت سولار انرژی مکران در کرمان

علاوه‌بر نیروگاه‌های مقیاس بزرگ، در سال‌های اخیر نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک کوچک مقیاس فراوانی توسط مشترکین برق به بهره‌برداری رسیده است. طبق آمار سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق (ساتبا)، مجموع ظرفیت این نیروگاه‌ها به بیش از ۲۰ مگاوات رسیده است.

راه‌اندازی نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک کوچک مقیاس علاوه بر تولید برق پراکنده کمک شایانی به ایجاد اشتغال برای جوانان و حتی مددجویان کمیته امداد کرده است.

اخیرا دکتر صادق‌زاده ریاست ساتبا در گردهمایی بسیجیان صنعت آب و برق در محل نیروگاه برق طرشت تهران بیان داشته است که ۳ هزار نیروگاه خورشیدی برای ۳ هزار خانواده در مناطق محروم ۹ استان که به‌دلیل خشکسالی درآمد آنها به خطر افتاده، احداث خواهد شد.

وی بیان داشته است که براساس تفاهم‌نامه همکاری مبادله شده بین سازمان بسیج مستضعفین، سازمان بسیج کشور و وزارت نیرو، ۱۰ میلیون تومان به‌عنوان کمک بلاعوض و مبلغ ۱۵ میلیون تومان به صورت تسهیلات وام در اختیار خانواده‌ها قرار خواهد گرفت که از طریق فروش برق پنل‌های خورشیدی می توانند مبلغ وام را مستهلک کنند.

در مجموع تاکنون بیش از ۲۶۰ مگاوات نیروگاه برق خورشیدی فتوولتاییک در ایران به بهره‌برداری رسیده است که بیش از ۴۱% از تولید برق تجدیدپذیر کشور را به خود اختصاص می‌دهد. مجموع برق تولید شده از منابع انرژی‌های تجدیدپذیر کمتر از ۱% کل انرژی الکتریکی مصرفی کشور است.

تولید برق خورشیدی منفصل از شبکه در ایران

زمانی که محل نیاز به الکتریسیته دور از شبکه برق باشد و یا امکان برق‌رسانی به آن مناطق هزینه‌بر و یا حتی غیرممکن باشد، سیستم‌های منفصل از شبکه خورشیدی فتوولتاییک (off-grid) در بسیاری از نقاط کشور راهگشا خواهند بود.

در این سیستم‌ها از باتری‌های قابل شارژ به همراه دستگاه کنترل‌کننده شارژ، استفاده می‌شود. در ایران استفاده از سیستم‌های برق خورشیدی منفصل از شبکه در سال‌های اخیر رونق پیدا کرده است.

تامین برق روستاهای دور افتاده و ویلاها، پمپ‌های آب کشاورزی، ایستگاه‌های انتقال دیتا و روشنایی برخی معابر از کاربردهای اصلی این سیستم‌ها در ایران بوده است.

نکته مهم در سیستم‌های منفصل از شبکه طراحی دقیق هر یک از اجزا سیستم با توجه به پروفیل بار مورد نیاز است.

گفتنی است که سیستم‌های منفصل از شبکه قابل یکپارچه شدن (هیبرید شدن) با دیگر منابع تولید انرژی الکتریکی همچون دیزل ژنراتورها، توربین‌های بادی هستند.

استفاده از سیستم‌های هیبریدی منجر به افزایش قابلیت اطمینان سیستم و کوچک‌تر شدن سایز سیستم ذخیره‌سازی انرژی می‌شود. برای نمونه، در برخی قسمت‌های شمالی کشور ایران که پتانسیل انرژی خورشیدی کمتر از دیگر نقاط کشور است، پتانسیل انرژی بادی مناسب است.

لذا یک سیستم هیبریدی پنل فتوولتاییک، توربین بادی و ذخیره‌سازی باتری می‌تواند مناسب باشد.

شکل ۵: یک نمونه سیستم خورشیدی فتوولتاییک مستقل از شبکه هیبریدی

قیمت انرژی خورشیدی در ایران

به دلیل سیاست‌های حمایتی کشورهای جهان از توسعه تکنولوژیکی انرژی‌های خورشیدی، قیمت تجهیزات نیروگاه‌های فتوولتاییک در سال‌های اخیر به شدت کاهش پیدا کرده است.

در نیروگاه‌های خورشیدی اصلی‌ترین هزینه مربوط به پنل‌های فتوولتاییک است.

با توجه به شکل۶ (سمت چپ)، قیمت تکنولوژی‌های مختلف پنل‌های خورشیدی فتوولتاییک از سال ۲۰۱۰ تا سال ۲۰۱۷ روند نزولی داشته است.

در شکل ۶ (سمت راست)، هزینه تولید پنل در کشورهای مختلف در سال ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ را نشان می‌دهد.

کشورهای چین و هند ارزان‌ترین پنل‌ها را با قیمتی کمتر از ۴۵ سنت به ازای هر وات، عرضه می‌کنند.

این در حالی است که پنل‌های خورشیدی ساخت کشورهای ژاپن و آمریکا دارای بالاترین قیمت می‌باشند.

شکل ۶: روند کاهشی قیمت انواع فناوری‌های پنل‌های خورشیدی فتوولتاییک (سمت چپ)، و قیمت پنل‌های خورشیدی تولیدی در کشورهای مختلف (سمت راست)

هم‌اکنون با توجه به افزایش نرخ ارز، احداث هرکیلووات نیروگاه خورشیدی فتوولتاییک مقیاس کوچک متصل به شبکه در ایران باتوجه به کیفیت و برند تجهیزات و محل احداث نیروگاه، بین ۷ تا ۱۰ میلیون تومان هزینه خواهد داشت (هزینه احداث نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک منفصل از شبکه نسبت به نوع متصل به شبکه، به دلیل وجود سیستم ذخیره‌سازی باتری گران‌تر است. همچنین هزینه تعمیر و نگهداری این نیروگاه‌ها نیز بیشتر خواهد بود).

باتوجه به افزایش نرخ ارز، ساتبا وعده داده است تا با افزایش حدود ۳۰% نرخ پایه خرید تضمینی برق، اثر این افزایش قیمت بر روی بازگشت سرمایه نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک را کاهش دهد.

در حال حاضر، نرخ پایه خرید تضمینی برق از نیروگاه‌های برق خورشیدی توسط وزارت نیرو باتوجه به ظرفیت نامی نیروگاه از ۸۰۰۰ ریال به ازای هرکیلوات ساعت برای نیروگاه‌های خورشیدی با ظرفیت حداکثر ۲۰ کیلووات تا ۳۴۰۰ ریال بر کیلووات ساعت برای مزرعه‌های خورشیدی بیش از ۵۰ مگاووات، متغیر می‌باشد.

باتوجه به پتانسیل انرژی خورشیدی و مزایای بکارگیری آن در توسعه اقتصادی، اجتماعی و سیاسی کشور، حمایت از توسعه انرژی خورشیدی می‌تواند به توسعه پایدار ایران کمک شایانی نماید.

شکل ۷: آسمان آبی، زمین پاک با انرژی خورشیدی