جغرافیدانان معتقدند خورشید اصلی‌ترین منبع انرژی زمین است که حیات چندمیلیون ساله آن به این غول سرخ بستگی داشته و دارد. ستاره‌ای که در هر میزان تابش دریافتی ۳۴۰ وات بر مترمربع انرژی به سطحی‌ترین لایه زمین می‌رساند؛ اما براساس متغیرهایی چون شیب و پوشش سطحی زمین، عرض جغرافیایی و چند متغیر دیگر میزان انرژی دریافتی در هر نقطه از زمینه متفاوت است و برخی مناطق به‌دلیل قرارگیری در کمربند تابشی کره زمین که زاویه تابش در آنجا مستقیم‌تر است، انرژی خورشیدی بیشتری دریافت می‌کنند. خوشبختانه کشور ما جزو مناطق پرتابش کره زمین است که همین امر شرایط را برای بهره‌برداری از این انرژی نامیرا مهیا کرده است. مطالعات نشان می‌دهد استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران دارای مزیت است و می‌توان بخشی از انرژی موردنیاز کشور را از این طریق تامین کرد، اما دست‌اندازهای مسیر بهره‌برداری از این انرژی در کشور به‌قدری زیاد است که چشم‌انداز روشنی برای بهره‌برداری حداکثری از این ظرفیت پیش‌بینی نمی‌شود، زیرا به‌گفته کارشناسان ارزان بودن انرژی‌های فسیلی در کشور اجازه بهره‌وری از انرژی‌های تجدید‌پذیر را نمی‌دهد و آن را از صرفه اقتصادی می‌اندازد. این در حالی است که بلندپروازی‌های زیست‌محیطی و اقلیمی کشورهای حاشیه خلیج‌فارس این بار با افتتاح بزرگ‌ترین نیروگاه خورشیدی جهان در کشور امارات، روز به روز رنگ واقعیت به خود می‌گیرد؛ کشورهایی که انتشار درصد زیادی از گازهای گلخانه‌ای را در کارنامه دارند، اما با درآمدهای حاصل از فروش نفت در تلاشند چهره و ژست محیط‌زیست‌دوستی بگیرند.صمت باتوجه به اهمیت رشد انرژی‌های تجدیدپذیر در جهان به بررسی چالش‌های رشد و توسعه این نوع از انرژی در ایران پرداخت.

خورشید رقیب نفت نیست

عبدالرزاق کعبی‌نژاد، رئیس انجمن علمی مهندسی حرارتی و برودتی ایران: میزان انرژی دریافتی از خورشید به‌ازای هر مترمربع یک کیلووات است، اما این میزان انرژی ثابت نیست و ممکن است در یک اقلیم معتدل ۴ یا ۵ بار در طول یک سال این میزان انرژی دریافت شود. در واقع متغیرهای زیادی در میزان انرژی دریافتی از خورشید تاثیر دارند. برای مثال در ساعات اوج تابش که ظهر است انرژی بیشتری به زمین می‌رسد؛ البته این میزان با زاویه تابش مستقیم بیشتر هم می‌شود. بنابراین مولفه‌های زیادی در بهره‌برداری از انرژی خورشیدی دخالت دارند. نکته مهمی که باید درباره کشورمان بدانیم این است که دانسیته انرژی خورشیدی در ایران ضعیف است، در نتیجه بهره‌برداری از این انرژی به‌منظور تامین برق نیازمند تجهیزات پیشرفته‌تر و هزینه‌های بیشتری است. به همین دلیل است که به‌صرف قرارگیری در کمربند تابشی کره زمین نمی‌توان به‌راحتی از این انرژی در تامین برق مصرفی بهره گرفت.

هنوز انرژی خورشیدی وارد گود رقابت با سوخت‌های فسیلی نشده که دلیل آن علاوه بر کمبود تجهیزات فنی و هزینه‌های بالا به گنجایش حرارتی بالای سوخت‌های فسیلی هم برمی‌گردد. همین امر موجب می‌شود سوخت‌های فسیلی راندمان بالایی داشته باشند و هزینه کمتری را در چرخه انرژی بطلبند، اما چون میزان انرژی خورشیدی ثابت و غیر‌قابل‌تغییر است، برای افزایش راندمان نیازمند تجهیزات بسیار پیشرفته و صرف هزینه‌های بالا است، همچنین باید فضای بیشتری را به اشغال پنل‌ها در بیاوریم. اینکه در بیشترین حالت بهره‌برداری از انرژی خورشیدی به ۲۰ درصد کل آن هم نمی‌رسد، انرژی خورشیدی را به یک انرژی گران نرخ تبدیل کرده و این ظرفیت تقریبا در کشور بی‌استفاده است. گفتنی است انرژی خورشیدی در بیشترین حالت ۱۶ تا ۱۸ درصد یک کیلووات بر مترمربع مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد که در بیشتر ایام سال به‌دلایل گفته شده این یک کیلووات هم دریافت نمی‌شود.

به فکر تامین برق از خورشید نباشیم

با این حال یکی از دلایل توجه بسیاری از کشورها به استفاده از انرژی خورشیدی به‌عنوان جایگزین سوخت‌های فسیلی افزایش نرخ نفت و چالش‌های تاریخی عرضه آن بوده است. در واقع به‌دلیل عدم امنیت عرضه انرژی فسیلی ازسوی کشورهای نفت‌خیز، برخی از کشورهای توسعه‌یافته به فکر جایگزین‌هایی افتادند، اما باوجود پیشرفت‌های زیاد همان‌گونه که اشاره شد، تاکنون هم از نظر فناورانه و هم از نظر اقتصادی انرژی خورشیدی قابل‌رقابت با سوخت‌های فسیلی نبوده است. علاوه بر این موارد برای تولید هر ۱۰۰ وات برق خانگی، یک مترمربع فضا اشغال می‌شود، در حالی که مصرف روزانه برق خانگی در کشوری نظیر ایران ۵ کیلووات است؛ بنابراین انرژی خورشیدی فعلا گزینه مناسبی برای تامین برق به‌ویژه برای خانوارها نیست.از طرفی هم فناوری‌هایی که راندمان انرژی تابشی را افزایش می‌دهند، بسیار گران‌قیمت هستند؛ نظیر مونوکریستال‌هایی که در برخی ساختمان‌ها نصب شده‌اند. در کل انرژی خورشیدی قابل‌استفاده است، اما هنوز به مرحله تجاری نرسیده است؛ به همین دلیل در اغلب کشورها از جمله ایران ترجیح داده می‌شود از سوخت‌های فسیلی برای تامین انرژی استفاده شود.

طبیعت‌دوستی یا سیاست‌های پشت پرده

اینکه امارات چند روز پیش بزرگ‌ترین سایت انرژی خورشیدی را تاسیس کرد، به‌اعتقاد من بیشتر جنبه سیاسی دارد. ناگفته نماند که شرکت‌های چینی و فرانسوی در امارات چنین سایتی را ساخته‌اند و این ناشی از درآمد بالای نفتی این کشور بوده است. البته دلیل دیگری هم دارد که آن‌هم هجمه‌های بین‌المللی در زمینه انتشار کربن کشورهای حاشیه خلیج‌فارس است. باتوجه به اینکه قرار است بیست‌وهشتمین کنفرانس بین‌المللی تغییر اقلیم، موسوم به کاپ ۲۸ در این کشور برگزار شود، این اقدام به‌عبارتی سفید کردن سیاهه انتشار کربن امارات است. در واقع هدف اصلی اماراتی‌ها از راه‌اندازی این سایت این بوده که خود را دوستدار محیط‌زیست نشان دهند.

برقراری صلح با تجدیدپذیرها

نکته بسیار مهم در بحث بهره‌برداری از انرژی‌ خورشیدی این است که اغلب کشورها در آینده‌ای دور یا نزدیک به بهره‌برداری از انرژی‌های تجدید‌پذیر توجه زیادی می‌کنند. باتوجه به نقش سوخت‌های فسیلی در افزایش جنگ‌های دو قرن اخیر و کاهش تدریجی امنیت عرضه انرژی در جهان بهتر است با استفاده از انرژی‌های تجدید از این نگرانی‌ها رهایی یافت، زیرا بیشتر کشورها تا حدی از این انرژی برخوردارند. بی‌شک بهره‌برداری حداکثری از انرژی‌های تجدیدپذیر منجر به افزایش صلح در جهان می‌شود. ایران هم باید یک برنامه استراتژیک در زمینه بهره‌برداری حداکثری از انرژی‌های تجدیدپذیر داشته باشد. این در حالی است که تاکنون از دولت‌ها در ایران رفتار یا نگرشی برای تدوین برنامه چندده ساله به‌منظور بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر دیده نشده است.

فقط تولید برق ملاک نیست

ناگفته نماند که فوتوولتاییک یا همان باتری‌های خورشیدی تنها گزینه روی میز استفاده از انرژی‌های خورشیدی نیست و باید ذهنیت‌مان را برای استفاده همه‌جانبه از گرمای خورشید آماده کنی. در واقع هنوز استفاده‌ چندانی از انرژی حرارتی خورشید نشده و نباید فقط به فکر تولید برق باشیم. برای بهره‌برداری حداکثری از انرژی گرمایی خورشید نیازمند تغییر در معماری ساختمان‌ها هستیم، این درحالی است که در ایران توجه کمتری به آن شده است.

چالش‌های انرژی ارزان در ایران

کاملیا رامین افشار، پژوهشگر و فعال دانش‌بنیان در زمینه توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر: باتوجه به تابش ۳۰۰روزه خورشید تقریبا در اغلب نقاط ایران، شرایط برای بهره‌برداری از انرژی خورشیدی در کشور فراهم است، اما مشکل اصلی نرخ انرژی در ایران است که نسبت به دیگر نقاط جهان ارزان‌تر است. همین امر موجب شده سرمایه‌گذاری روی انرژی‌های تجدید‌پذیر، به‌ویژه انرژی خورشیدی صرفه اقتصادی نداشته باشد. بی‌شک توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر منوط به ارزش‌گذاری به‌صرفه آنهاست. در شرایط فعلی یا باید دولت تسهیلات اقناع‌کننده‌ای برای توسعه تجهیزات انرژی‌های تجدیدپذیر و خورشیدی بدهد یا باید به‌قدری انرژی فسیلی گران شود که انرژی‌های تجدیدپذیر به صرفه اقتصادی برسند.

بنابراین با ادامه نرخ فعلی انرژی در کشور نمی‌توان انتظار رشد و توسعه تجدیدپذیرها را داشت، زیرا هیچ گاه محیط‌زیست و هدفی مبنی بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای باعث نشده کشورها به انرژی‌های تجدیدپذیر و خورشیدی روی بیاورند. برای تامین برق یک خانوار از انرژی خورشید ابتدا باید بدانیم مصرف خانوار براساس چه الگویی است؛ در واقع باید بدانیم میزان مصرف برق خانوار چگونه است. این اطلاعات را می‌توان از فیش‌های برق دریافت و با مشخص شدن توان و ساعت مصرف در طول یک شبانه‌روز، تایید کرد که یک خانواده برای تامین برق مصرفی نیازمند چه میزان انرژی با چه تعداد باتری فتوولتاییک است. ناگفته نماند که از انرژی خورشیدی تنها برای تولید برق استفاده نمی‌شود و از این انرژی برای تولید گرما هم استفاده می‌شود؛ برای مثال آبگرمکن‌های خورشیدی که برای تولید آب گرم از گرمای خورشید بهره می‌گیرند. توسعه انرژی خورشیدی در کشور نیازمند تجهیزات فوق‌پیشرفته است و نمی‌توان گفت داشته‌های فناورانه قابل‌قبولی در حوزه تامین انرژی‌های تجدیدپذیر و انرژی خورشیدی داریم. از مشکلات کشورمان در بحث تولید انرژی‌های تجدید‌پذیر تامین مواد اولیه و آزمایشگاهی است.

در کل دنیا سازندگان پنل‌های خورشیدی فقط چند کشور اروپایی و امریکایی و معمولا کشورهای دیگر وارد‌کننده و مونتاژ‌کننده هستند. نسل سوم سلول‌های خورشیدی فناوری ساده‌ و بازدهی بالاتری دارند، اما تنها مشکل‌شان این است که پایداری آنها کمتر از نسل‌های قبلی است، به همین دلیل طرح‌شان در حد آزمایشگاه باقی مانده است.

سخن پایانی

بلندپروازانه‌‌ترین برنامه آژانس بین‌المللی انرژی ( IEA ) برای انرژی‌‌های تجدیدپذیر میزان برق تولیدشده از سلول‌‌های خورشیدی فتوولتاییک را به ۱۶درصد از تولید جهانی در سال ۲۰۵۰ خواهد رساند. با این حال مسئله دست‌کم گرفتن انرژی خورشیدی ازسوی آژانس بین‌المللی انرژی، سابقه‌ای دیرینه دارد. در سال ۲۰۰۰ این آژانس پیش‌‌بینی کرد کل ظرفیت برق خورشیدی جهان در ۱۵سال آتی ۴ برابر خواهد شد، اما در واقعیت، رسیدن به این میزان از افزایش تنها 5 سال زمان برد. سپس در سال ۲۰۰۵ آژانس بین‌المللی انرژی بار دیگر پیش‌‌بینی کرد تا سال ۲۰۱۵ میزان تولید برق خورشیدی از ۵ گیگاوات به ۱۴گیگاوات افزایش یابد و این ‌بار تحقق این میزان افزایش، تنها 3 سال به ‌‌طول انجامید. گذشته از سلول‌‌های فتوولتاییک (سلول‌‌های پی‌‌وی) تمرکز بر استفاده از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب یا روغن و چرخاندن توربین‌‌ها نیز رو به افزایش است. با این حال در مقایسه با ظرفیت تولید برق خورشیدی، این کاربرد انرژی خورشیدی که سالانه در کل جهان یک گیگاوات به آن افزوده می‌شود، ناچیز است. دولف گیلن، مدیر مرکز نوآوری و فناوری آژانس بین‌المللی انرژی‌‌های تجدیدپذیر در شهر بن آلمان می‌گوید انتظار می‌‌رود انرژی خورشیدی در مناطق صحرایی مانند مراکش و افریقای جنوبی رشد گسترده‌ای داشته باشند؛ یعنی در مناطق گرمسیرتر که این منبع انرژی از بازدهی و کارآیی بیشتری برخوردار است.