منابع آب-هواشناسی-انرژی های تجدید پذیر

انرژی خورشیدی در ایران

انرژی عامل مهمی در توسعه اقتصادی است و پیامدهای زیست‌محیطی مصرف سوخت‌های فسیلی را برجسته می‌کند.

انرژی‌های تجدیدپذیر به‌دلیل پاک بودن و کمترین اثرات زیست‌محیطی در مقایسه با سوخت‌های فسیلی، به عنوان جایگزین مناسب معرفی کرد.

بر افزایش تقاضای جهانی برای انرژی خورشیدی و پتانسیل بالای ایران در این زمینه اشاره می‌کنیم.
 

انرژی خورشیدی در ایران

•انرژی خورشیدی در اکثر مناطق ایران، به خصوص در مناطق مرکزی و جنوبی، فراوان است.
•پوشش تنها 1% از بیابان‌های ایران با جمع‌آورنده‌های خورشیدی می‌تواند پنج برابر تولید سالانه برق کشور را تأمین کند.
•ایران به عنوان یک کشور بزرگ و پرجمعیت، با افزایش تقاضای برق روبرو است.
•تولید برق در ایران عمدتاً بر پایه سوخت‌های فسیلی است.
•ایران دارای چهارمین ذخایر نفت و دومین ذخایر گاز طبیعی جهان است.
•نیاز به 15 تا 20 هزار مگاوات ظرفیت جدید برای برآورده کردن تقاضای برق وجود دارد.
برای دستیابی به ظرفیت 5 مگاوات، حدود 24,391 پنل با مساحت حدود 28,737 متر مربع مورد نیاز است.
 

برای مساحت 27,000 متر مربع، تقریباً به 22,915 پنل خورشیدی نیاز است.

تولید برق تخمینی برای این تعداد پنل حدوداً 4/7 مگاوات خواهد بود.

توجه: این محاسبات بر اساس یک نسبت ساده انجام شده‌اند و ممکن است در عمل به دلیل عوامل مختلفی مانند راندمان پنل‌ها، شرایط آب و هوایی، و زاویه نصب پنل‌ها، مقادیر دقیق کمی متفاوت باشند.

برای تخمین تعداد خانواری که می‌توان با 4/7 مگاوات برق تامین کرد، باید چند عامل را در نظر بگیریم:

مصرف متوسط برق خانوار: میزان مصرف برق خانوارها در مناطق مختلف و بر اساس سبک زندگی متفاوت است. با این حال، یک میانگین مصرف برای خانوارهای مسکونی وجود دارد.

زمان تولید برق: پنل‌های خورشیدی فقط در طول روز و زمانی که نور خورشید وجود دارد برق تولید می‌کنند. بنابراین، باید متوسط تولید برق در طول یک روز و تاثیر شب و روز را در نظر بگیریم.

محاسبه تعداد خانوار:

تولید کل برق روزانه: اگر 4/7 مگاوات به صورت مداوم در 24 ساعت شبانه‌روز تولید شود، در یک روز معادل 4700 کیلووات * 24 ساعت = 112800 کیلووات ساعت برق تولید می‌کند. با این حال، پنل های خورشیدی فقط در طول روز برق تولید میکنند. بنابراین، میزان تولید متوسط برق در روز را حدود 6 ساعت در روز فرض می کنیم، که این میزان می شود 4.7 مگاوات * 6 ساعت = 28.2 مگاوات ساعت (28200 کیلووات ساعت) در روز.

تعداد خانوار قابل پوشش: با تقسیم میزان تولید برق روزانه بر میزان مصرف متوسط یک خانوار در روز، تعداد خانوارها به دست می‌آید:

28200 کیلووات ساعت / 8 کیلووات ساعت در روز = 3525 خانوار

•این محاسبات یک تخمین تقریبی است و مصرف واقعی هر خانوار می‌تواند متفاوت باشد.
•در نظر گرفتن مصرف برق در فصول مختلف (به خصوص تابستان که مصرف بالاست) و مناطق جغرافیایی (مناطق گرمسیر مصرف بیشتری دارند) می‌تواند به تخمین دقیق‌تری منجر شود.
•عواملی مانند راندمان سیستم برق، میزان ذخیره انرژی (در صورت استفاده از باتری) و تلفات انتقال برق نیز باید در محاسبات دقیق‌تر لحاظ شود.
•علاوه بر مصارف خانگی، ممکن است بخشی از برق تولید شده برای مصارف تجاری و صنعتی نیز استفاده شود، که در این صورت تعداد خانوار قابل پوشش کمتر خواهد بود.

•در نهایت، با در نظر گرفتن این موارد، می‌توان گفت که 4/7 مگاوات برق خورشیدی می‌تواند به صورت متوسط برق حدود 3525 خانوار را تامین کند.

•پتانسیل بهره‌برداری از تابش خورشیدی در ایران در 5 حالت مختلف ارزیابی شده‌اند:

.1تابش کل بر روی سطوح ثابت رو به جنوب با زاویه مایل به عرض جغرافیایی.
.2تابش کل بر روی سطوح با ردیابی شرقی-غربی.
.3تابش کل بر روی سطوح با ردیابی از منظر قطب نما.
.4تابش مستقیم بر روی سطوح افقی با ردیابی شرقی-غربی.
.5تابش مستقیم با ردیابی دو محور.

 

استان‌های با بالاترین تابش خورشیدی:

استان‌های کهگیلویه و بویراحمد، خوزستان، سیستان و بلوچستان و کرمان نشان‌دهنده میانگین سالانه تابش خورشیدی بالاتر از 478 تا 498 ²W/m در این استان‌ها است.

این استان‌ها به دلیل موقعیت جغرافیایی خاص، شرایط آب و هوایی مناسب و کم بودن میزان ابر در طول سال، از پتانسیل بالایی برای تولید انرژی خورشیدی برخوردارند.

استان‌های با پایین‌ترین تابش خورشیدی:

استان‌های اردبیل، گلستان و مازندران 

این استان‌ها به دلیل قرار گرفتن در مناطق مرتفع و شرایط آب و هوایی خاص، تابش خورشیدی کمتری دریافت می‌کنند.

توزیع جغرافیایی تابش:

تابش خورشیدی در ایران به طور یکنواخت توزیع نشده است و متأثر از عوامل مختلفی مانند جغرافیا، ارتفاع، شرایط آب و هوایی و پوشش ابر است.

مناطق جنوبی و شرقی ایران به طور کلی تابش خورشیدی بیشتری نسبت به مناطق شمالی و غربی دریافت می‌کنند.

 

نقشه توزیع تابش خورشیدی سالانه در ایران:

این نقشه‌ها میزان تابش خورشیدی را در مناطق مختلف ایران به صورت بصری نشان می‌دهد.

این نقشه به خوبی نشان می‌دهد که استان‌های جنوب شرقی و جنوبی ایران دارای پتانسیل بالایی برای بهره‌برداری از انرژی خورشیدی هستند و سرمایه‌گذاری در این مناطق برای احداث نیروگاه‌های خورشیدی توجیه اقتصادی دارد.
  
 

استان‌های با تابش زیاد:

مکان‌یابی برای نیروگاه‌های خورشیدی:

•شناسایی استان‌هایی مانند سیستان و بلوچستان و خوزستان به عنوان بهترین گزینه‌ها برای ساخت نیروگاه‌های خورشیدی.

 

نیروگاه خورشیدی مکانی است که در آن با استفاده از انرژی خورشید، برق تولید می‌شود. در این نیروگاه، از پنل‌های خورشیدی که شامل سلول‌های خورشیدی است استفاده می‌کنند. سلول‌های خورشیدی در پنل‌ها نور خورشید را دریافت کرده و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.

نیروگاه‌های خورشیدی در ایران به عنوان یک منبع تولید برق پاک، به حفظ محیط زیست و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کنند. همچنین، ایجاد این نیروگاه‌ها امکان اشتغال زایی و توسعه اقتصادی در مناطق محل نصب را فراهم می‌کند.

 

برخی از نیروگاه‌های خورشیدی در ایران

نیروگاه خورشیدی تایباد

نیروگاه خورشیدی مردوخی

ظرفیت ۲۰۰ مگاوات

نیروگاه خورشیدی مشهد

ظرفیت ۱ مگاوات

نیروگاه خورشیدی کاشان

ظرفیت ۷۶۰ کیلووات

نیروگاه خورشیدی یزد

ظرفیت ۵۰۰ کیلووات

نیروگاه خورشیدی زنجان

ظرفیت ۲۰ مگاوات
•به نقل از مدیرعامل شرکت توزیع نیروی برق سیستان و بلوچستان: سه هزار و ۵۲۸ نیروگاه خورشیدی کوچک مقیاس در این استان تاکنون نصب و به بهره برداری رسیده است.
•مجموع انرژی تولید شده این نیروگاه‌ها از ابتدای سال 1403 تا پایان آبان ماه، حدود ۱۸ میلیون کیلو وات ساعت بوده است.

•با توجه به کاهش منابع انرژی تجدیدناپذیر، استفاده از انرژی خورشیدی به‌عنوان یک منبع پاک و تجدیدپذیر ضروری است.
•توسعه سیستم‌های خورشیدی می‌تواند به کاهش هزینه‌های انرژی و کنترل مصرف کمک کند.
•استان سیستان و بلوچستان به‌عنوان یک مدل موفق برای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر در ایران می‌تواند مد نظر قرار گیرد.
•استان سیستان و بلوچستان به دلیل موقعیت جغرافیایی خاص و قرارگیری در عرض‌های پایین، از پتانسیل بسیار بالایی برای بهره‌برداری از انرژی خورشیدی برخوردار است.
•این استان دارای میانگین ساعات آفتابی بالایی در طول سال است (میانگین 3254.68 ساعت در سال)، که آن را به مکانی مناسب برای تولید انرژی خورشیدی تبدیل می‌کند.
•میانگین ساعات آفتابی سالانه در کشور 3112 ساعت است که سیستان و بلوچستان سهم قابل توجهی از آن را به خود اختصاص داده است.
امکان‌سنجی اقلیمی استان سیستان و بلوچستان
توزیع ساعات آفتابی
•مجموع ساعات آفتابی ماهانه یا سالانه مهم‌ترین فراسنج اقلیمی است که میزان انرژی دریافتی از خورشید را نشان می‌دهد. عواملی چند بر میزان ساعات آفتابی تاثیر می‌گذارند که از جمله می‌توان به عرض جغرافیایی اشاره کرد که به‌طور مستقیم بر روی این فراسنج اثرگذار است. از عوامل دیگر می‌توان ابرناکی آسمان و غبارآلودگی هوا را نام برد که بر روی ساعات آفتابی تأثیر منفی می‌گذارند.
•میانگین ساعات آفتابی استان 3254/68 ساعت در سال می‌باشد که حاکی از استعداد زیاد جهت بهره‌برداری از انرژی خورشیدی می‌باشد.

توزیع روزهای ابری
•ابرها باعث کاهش تابش خورشید و در نهایت کاهش تابش موثر می‌شوند. ابرها به‌طور متوسط 21 درصد انرژی طول موج کوتاه خورشید را برمی‌گردانند. در مواقعی که هوا آفتابی بوده و هیچ ابری در آسمان وجود ندارد، قسمت اعظم انرژی خورشید به زمین میرسد.
• از این رو مهم‌ترین عامل کنترل انرژی تابشی خورشید ابرناکی آسمان می‌باشد. ایستگاه سراوان با 12/7 کم‌ترین روز ابری در سال و ایستگاه زاهدان با 27/2 بیشترین روز ابری در سال را دارا می‌باشد.

توزیع روزهای بارانی
روزهای بارانی هم از نظر اینکه مانعی جهت رسیدن تابش خورشیدی به زمین هستند و هم از نظر اثرات مخربی که باران بر روی تاسیسات نیروگاه‌های خورشیدی و همچنین کثیف شدن سطح پنل‌ها دارد عاملی منفی جهت استقرار پنل‌ها می‌باشد. بیشترین روز بارانی مربوط به ایستگاه ایرانشهر با 23/5 روز بارانی در سال و کمترین روز بارانی متعلق به ایستگاه نیکشهر با 11 روز بارانی در سال می‌باشد.

توزیع روزهای گرد و غبار
•ذرات گرد و غبار یا هواویزها از ترکیبات مهم اتمسفر در نزدیکی سطح زمین می‌باشند. هواویزها باعث جذب تابش موثر و تابش برگشتی می‌شوند و افزایش آن‌ها باعث کاهش مقدار تابش کوتاه خورشید می‌شود. بنابراین مناطقی حائز اهمیت‌اند که کمترین روزهای همراه با توفان گرد و غبار داشته باشند.
بیشترین روزهای همراه با گرد و غبار متعلق به ایستگاه زابل با 166/7 روز در سال و کمترین آن متعلق به ایستگاه چابهار با 31 روز در سال می‌باشد.

توزیع رطوبت نسبی
 

هوای خشک در طبیعت وجود ندارد و حتی در هوای ظاهرا خشک بیابان‌ها هم مقداری رطوبت موجود است. در شرایط معمولی، میزان بخار آب جو در ماه‌های گرم از 1/3 درصد و در ماه‌های سرد از 0/4 درصد تجاوز نمی‌کند. حالت غالب رطوبت در جو بخار آب است. بخار آب جو در بیلان انرژی جو و زمین نقش عمده‌ای دارد. مثلا انرژی موج کوتاه خورشیدی را باز می‌تاباند و انرژی موج بلند زمینی را جذب میکند.

مناطق با رطوبت نسبی بالا به‌دلیل بازتاباندن انرژی موج کوتاه خورشید مستعد احداث نیروگاه‌های خورشیدی نمی‌باشند. بیشترین رطوبت نسبی در استان متعلق به ایستگاه چابهار با میانگین سالانه 72 درصد و کم‌ترین رطوبت متعلق به ایستگاه سراوان به میزان 28 درصد می‌باشد.

توزیع میزان ارتفاع
 

ارتفاع با ضخامت اتمسفر رابطه معکوس دارد. به این معنی که با افزایش ارتفاع از ضخامت جو کاسته می‌شود. از دیگرسو هرچه ضخامت جو بیشتر باشد حاکی از غلظت بالاتر عناصر جذبی و انعکاسی می‌باشد.

 از آنجا که مواد درشت‌تر و غلیظ‌تر در طبقات پایین اتمسفر جمع می‌شوند، پس هرچه ارتفاع منطقه بیشتر باشد ترکیبات جو رقیق‌تر و ضخامت جو کمتر است و انرژی طول موج کوتاه خورشید ورودی بیشتر خواهد بود. در نتیجه مناطق مرتفع‌تر پتانسیل بیشتری جهت احداث نیروگاه‌های خورشیدی دارند.

میانگین سالانه بارش

بارش زمانی اتفاق می‌افتد که هوای مرطوب و عامل صعود، هر دو با هم در منطقه‌ای وجود داشته باشند. پس مناطق پرباران حکایت از بالا بودن رطوبت دارند که از عوامل مهم بازتاب انرژی طول موج کوتاه خورشید می‌باشد. از طرف دیگر از آنجا که برای تشکیل باران نیاز به هسته‌های تراکم می‌باشد، بارش زیاد نشان دهنده وجود ذرات معلق زیاد در جو می‌باشد که در جذب و انعکاس تابش موج کوتاه نقش دارد. همچنین بارش باران اثرات نامطلوبی را، از اشکالات فنی گرفته تا کثیف شدن سطح صفحات فتوولتاییک سبب می‌شود. میانگین بارش استان 92/61 میلی‌متر می‌باشد که ایستگاه خاش با 150/5میلی‌متر بیشترین میزان بارش و ایستگاه زهک با 53 میلی‌متر کم‌ترین میزان بارش را به خود اختصاص داده است.

تلفیق

پس از اعمال درصد تأثیر، لایه‌های مجموع ساعات آفتابی سالانه، تعداد روزهای ابری در سال، تعداد روزهای بارانی در سال، تعداد روزهای گرد و غباری در سال، میانگین سالانه رطوبت نسبی، ارتفاع و مجموع بارندگی سالانه از طریق مدل همپوشانی وزنی با هم تلفیق شده و لایه پهنه‌های مناسب جهت استقرار پنل‌های خورشیدی در استان سیستان و بلوچستان تهیه گردید.
شهرستان‌های سراوان و سیب سوران به عنوان بهترین مکان‌ها برای بهره‌برداری از انرژی خورشیدی شناخته شده‌اند. پس از آن شهرهای خاش، ایرانشهر، و بخش‌هایی از زهک نیز در رده‌های بعدی قرار دارند.

 

نیروگاه خورشیدی در منطقه بلوچستان جنوبی
احداث نیروگاه خورشیدی در منطقه بلوچستان جنوبی به دلیل ویژگی‌های طبیعی و جغرافیایی این منطقه، گزینه‌ای بسیار مناسب است.
شرایط این منطقه برای تاسیس نیروگاه خورشیدی:
 

1. پتانسیل بالای انرژی خورشیدی

ساعات آفتابی فراوان

سیستان و بلوچستان حدود 3254.68 ساعت است که این میزان بیشتر از میانگین کشوری (3112 ساعت) است و نشان‌دهنده پتانسیل بالای منطقه برای تولید انرژی خورشیدی است

2. عوامل اقلیمی مؤثر بر مکانیابی

•مجموع ساعات آفتابی سالانه: این عامل با 30 درصد اهمیت، مهم‌ترین معیار در انتخاب مکان مناسب برای احداث نیروگاه خورشیدی است.
•تعداد روزهای ابری: با 20 درصد اهمیت، کم بودن تعداد روزهای ابری در منطقه، از مزیت‌های مهم محسوب می‌شود.
•تعداد روزهای بارانی: با 16 درصد اهمیت، کم بودن روزهای بارانی از دیگر عوامل مثبت در این منطقه است.
•گرد و غبار، رطوبت نسبی و ارتفاع: این عوامل نیز به ترتیب با 10، 10 و 8 درصد اهمیت، در مکانیابی تأثیرگذارند.

3. مکانیابی و پهنه‌بندی

برای تعیین بهترین مکان‌ها، از مدل همپوشانی وزنی بر روی داده‌های اقلیمی استفاده شده است.

•نتایج مکانیابی:
•14.23% از مساحت استان در محدوده “بسیار مطلوب”
•28.79% در محدوده “مطلوب”
•27.86% در محدوده “متوسط”
•29.10% در محدوده “نامطلوب و بسیار نامطلوب” قرار دارند.

مناطق برتر: شهرستان‌های سراوان و سیب سوران بهترین مناطق برای احداث نیروگاه‌های خورشیدی در استان هستند. همچنین، شهرستان‌های خاش، ایرانشهر و نیکشهر نیز پتانسیل خوبی دارند.
 

چالش‌ها و ملاحظات

•تأثیر گرد و غبار: 
•توفان‌های گرد و غبار می‌توانند بر کارایی پنل‌های خورشیدی تأثیر منفی بگذارند.
•بارندگی و رطوبت: بارندگی زیاد و رطوبت نسبی بالا می‌تواند موجب کاهش عملکرد پنل‌ها شود. (البته در مقایسه با مناطق دیگر این مناطق نسبتا خشک هستند)
•نیاز به تجزیه و تحلیل دوره‌ای: برای به‌روزرسانی مکان‌های مناسب و مدیریت بهینه منابع انرژی، نیاز به تجزیه و تحلیل دوره‌ای داده‌های اقلیمی وجود دارد.

پسشنهادات و نتیجه‌گیری

•سرمایه‌گذاری: با توجه به پتانسیل بالای انرژی خورشیدی، سرمایه‌گذاری در این بخش ضروری است.
•سیاست‌های حمایتی: دولت و بخش خصوصی باید با تدوین سیاست‌های حمایتی، به توسعه این صنعت کمک کنند.
•توسعه پایدار: احداث نیروگاه‌های خورشیدی می‌تواند به توسعه پایدار، کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و ایجاد اشتغال در منطقه کمک کند.

تاثیرات زیست‌محیطی

انرژی خورشیدی یک منبع پاک و تجدیدپذیر است و استفاده از آن می‌تواند به کاهش آلودگی و حفظ محیط زیست کمک کند.

منطقه بلوچستان جنوبی و مکران با داشتن پتانسیل بالای انرژی خورشیدی و عوامل اقلیمی مناسب، فرصت‌های بسیار خوبی برای احداث نیروگاه‌های خورشیدی دارد. با در نظر گرفتن چالش‌ها و انجام برنامه‌ریزی مناسب، می‌توان از این پتانسیل به طور کامل بهره‌برداری کرد و به توسعه منطقه کمک نمود.
سلول‌های خورشیدی شناور

سلول‌های خورشیدی شناور نوعی فناوری است که در آن پنل‌های خورشیدی بر روی سطح آب نصب می‌شوند. این سیستم‌ها به‌طور خاص براس استفاده از منابع آبی مانند سدها، مخازن آب، دریاچه‌ها یا رودخانه‌ها طراحی شده‌اند.
مزایای سلول‌های خورشیدی شناور:
 

استفاده بهینه از فضا:

نصب پنل‌های خورشیدی بر روی آب، فضاهای زمینی ارزشمند را برای سایر کاربری‌ها آزاد نگه می‌دارد.

کاهش تبخیر آب:

سایه ایجاد شده توسط پنل‌ها باعث کاهش تبخیر آب در مخازن و سدها می‌شود که در مناطق خشک و کم آب اهمیت زیادی دارد.

بهره‌وری بیشتر پنل‌ها

آب به خنک‌سازی طبیعی پنل‌ها کمک می‌کند و دمای پنل‌ها را کاهش می‌دهد. این اکر باعث افزایش راندمان تولید برق می‌شود.

کاهش رشد جلبک‌ها

کاهش تابش نور خورشید به سطح آب می‌تواند از رشد جلبک‌ها جلوگیری کند و کیفیت آب را بهبود دهد.
 

منبع انرژی تجدیدپذیر و پایدار
این فناوری با استفاده از انرژی خورشیدی بدون تولید آلودگی و گازهای گلخانه‌ای برق تولید

چالش‌ها و محدودیت‌ها:
 

هزینه اولیه بالا:

سیستمهای شناور نیاز به سازه‌ها و تجهیزات تخصصی داند که هزینه اولیه پروژه را افزایش می‌دهد.

نگهداری و تعمیرات دشوارتر:

تعمیر و نگهداری پنل‌ها بر روی آب ممکن است پیچیده‌تر از سیستم‌های زمینی باشد.

اثرات زیست‌محیطی:

پوشاندن سطح آب می‌تواند بر اکوسیستم آبی تاثیر بگذارد از جمله تغییر دما یا کاهش نور مورد نیاز موجودات آبزی.

نیاز به پایداری سازه‌ها:

پنل‌های شناور باید در برابر باد، امواج و جریان‌های آب مقاوم باشند.

کاربردها:

سدها و مخازن آب شیرین:

نصب پنل‌ها بر روی سدها و مخازن آب شرب یا کشاورزی.

آب‌های راکد یا دریاچه‌ها:

استفاده از مناطق با آب‌های راکد برای تولید انرژی.

تصفیه‌خانه‌های آب:

ترکیب تولید انرژی خورشیدی با فرایند تصفیه آب.

 

اجزای سیستم خورشیدی شناور

سیستم خورشیدی شناور را می­توان روی حجم­‌های مختلفی از آب نصب کرد؛ مثل درياچه‌­ها، برکه‌ها، درياچه پشت سدها، مخازن آب، حوض­های پرورش ماهی، کانال­ها و... . بنابراين، اين تکنولوژی می‌تواند با امکانات ديگری مثل تجهیزات نیروگاه­های آبی، آبیاری، نیروگاه‌های حرارتی، تجهیزات تصفیه آب و … ادغام گردد.

سیستم شناور

یک جسم شناور، شامل سازه و یخش شناور کننده که امکان نصب ماژول فتوولتائیک را فراهم می‌کند.

سیستم موریتگ

می‌تواند در عین حال که موقعیت سیستم را در جهت رو به جنوب حفظ کند، با افت و خیزهای سطح آب نیز هماهنگ شود.

کابل های زير آب

توان تولید شده را از سیستم فتوولتائیک به زمین منتقل می‌کنند.

سیستم فتوولتائیک

شامل ماژول‌های نصب شده روی سیستم شناور، اينورتر، ايستگاه فرعی و شبکه توزيع.

عوامل موثر در آسیب‌پذیری پنل‌های خورشیدی
 

یکی از نگرانی‌های اصلی، دوام پنل‌ها و مقاومت آن‌ها در برابر شرایط جوی نامساعد، به ویژه تگرگ است.

پنل‌های خورشیدی به طور کلی برای مقاومت در برابر تگرگ‌های کوچک تا متوسط طراحی شده‌اند. اما تگرگ‌های بزرگ می‌توانند باعث آسیب دیدگی، ایجاد ترک‌های ریز و کاهش تدریجی راندمان شوند.

تگرگ می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های ریز بر روی سطح کریستال‌های سیلیکونی پنل شود. این ترک‌ها ممکن است در طول زمان باعث کاهش بازدهی پنل شوند.

تگرگ‌های بزرگ‌تر می‌توانند به شیشه محافظ پنل آسیب برسانند و حتی باعث شکستگی آن شوند.

  

مقایسه انواع روش‌های نصب نیروگاه‌های خورشیدی

سلول‌های خورشیدی شناور در دیگر کشورها

سلول‌های خورشیدی شناور در کشور هندوستان

نیروگاه خورشیدی شناور در دریاچه سد اومکارشوار (Omkareshwar) در ایالت مادیا پرادش کشور هند:
این نیروگاه به عنوان بزرگترین نیروگاه خورشیدی شناور هند در حال ساخت است و ظرفیت تولید برق آن به 600 مگاوات میرسد و هزینه این پروژه 646 کرور است.

پیش‌بینی می‌شود که 196/5 میلیون واحد برق در سال اولیه فعالیت خود و مجموعاً 4629.3 میلیون واحد طی 25 سال تولید کند.

ویژگی‌های برجسته پروژه:

ظرفیت تولید:

600 مگاوات برق پاک و تجدیدپذیر.

موقعیت جغرافیایی:

نصب پنل‌های خورشیدی بر روی دریاچه سد اومکارشوار که به استفاده بهینه از فضای آبی و کاهش تبخیر آب کمک می‌کند.

مزایای زیست‌محیطی:

کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و تامین انرژی پاک برای منطقه.

در زمان راه اندازی، 2/3 میلیون تن از انتشار کربن را کاهش می‌دهد و به‌طور قابل توجهی به ماموریت دولت هند برای انتشار خالص کربن صفر تا سال 2070 کمک می‌کند.
 

سلول‌های خورشیدی شناور در کشور چین

پروژه نیروگاه خورشیدی واقع در دریاچه‌ای در شهر «هاینان» در استان «آنهویی» چین یکی از نمونه‌های موفق استفاده از تکنولوژی انرژی تجدیدپذیر است که بر روی آب‌های سطحی نصب شده است. این پروژه به عنوان یکی از بزرگ‌ترین نیروگاه‌های خورشیدی شناور در چین شناخته می‌شود.

ویژگی‌های برجسته پروژه:

مساحت و موقعیت جغرافیایی:

این نیروگاه خورشیدی تقریباً 28 هکتار را دربرمی‌گیرد و بر روی دریاچه‌ای در شهر هاینان واقع شده است. این موقعیت به دلیل وجود آب کافی و عدم نیاز به اشغال زمین‌های زراعی، انتخاب مناسبی برای نصب پنل‌های خورشیدی بوده است.

ظرفیت تولید انرژی:

نیروگاه دارای ظرفیت تولید قابل توجهی از انرژی الکتریکی است که می‌تواند به شبکه برق محلی متصل شود و به تامین انرژی پایدار در منطقه کمک کند.

مزایای زیست‌محیطی:

نصب پنل‌های خورشیدی شناور بر روی آب باعث کاهش تبخیر آب دریاچه و فراهم کردن سایه برای زندگی آبزیان می‌شود. همچنین این نوع نیروگاه‌ها به کاهش آلودگی و اثرات نامطلوب بر محیط زیست کمک می‌کنند.

استفاده از فناوری مدرن:

پروژه از فناوری‌های پیشرفته در تولید و نصب پنل‌های خورشیدی بهره‌برداری می‌کند که شامل پنل‌های با کارایی بالا و سیستم‌های نظارت و مدیریت هوشمند است.

توسعه پایدار و اقتصادی:

این نیروگاه به عنوان بخشی از سیاست‌های چین برای توسعه پایدار و تأمین انرژی تجدیدپذیر، به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و ایجاد شغل‌های جدید در منطقه کمک می‌کند.

سلول‌های خورشیدی شناور در کشور هلند
این پروژه در یک دریاچه یا مخزن آب طراحی شده است که به دلیل کمبود زمین مناسب در کشور هلند، به عنوان یک راه حل هوشمندانه برای استفاده از انرژی خورشیدی، انتخاب شده است

ویژگی‌های برجسته پروژه:

استفاده بهینه از فضا:

با استفاده از نمای آب، زمین‌های کشاورزی و مسکونی بیشتری حفظ می‌شود.

کاهش تبخیر آب:

 سایه‌ای که پنل‌ها ایجاد می‌کنند می‌تواند به کاهش تبخیر آب در دریاچه‌ها کمک کند.

افزایش کارایی پنل‌ها:

 دما در سطح آب معمولاً پایین‌تر از زمین است که می‌تواند کارایی پنل‌های خورشیدی را افزایش دهد.

 

وزارت انرژی امارات متحده تخمین زده است که برای تولید تنها یک گیگاوات برق به 1/887 میلیون پنل خورشیدی نیاز است.

با این حال، نیروگاه 5/2 گیگاواتی ابوظبی احتمالا نزدیک به 10 میلیون پنل برای انجام کار نیاز داشته باشد.

فضای مورد نیاز این تعداد با توجه به نیروگاه خورشیدی الظفره، که در نوامبر 2023 در ابوظبی افتتاح شد، دارای 4 میلیون پنل در 21 کیلومتر مربع نصب شده است.

بنابراین پروژه وزارت انرژی امارات متحده احتمالا 52/44 کیلومتر مربع نیاز دارد و بدون احتساب BESS این فضا تقریبا به اندازه 10 هزار زمین فوتبال است.

انرژی بادی

انرژی بادی، انرژی جنبشی باد رو به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنه. این نوع انرژی یکی از پاک‌ترین و تجدیدپذیرترین منابع انرژی در جهانه و نقش مهمی در کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و مقابله با تغییرات آب و هوایی داره.

اجزای اصلی توربین‌های بادی
 

پره‌ها:

پره‌ها که معمولاً از مواد کامپوزیتی ساخته می‌شن، وظیفه گرفتن انرژی باد رو دارن و با چرخش خودشون، روتور رو به حرکت درمی‌آرن.

گیربکس:

گیربکس سرعت چرخش روتور رو افزایش می‌ده تا برای ژنراتور مناسب بشه.

ژنراتور:

ژنراتور، انرژی مکانیکی چرخشی رو به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنه.

ناسل:

ناسل، محفظه‌ایه که در بالای برج توربین قرار داره و تمام اجزای اصلی توربین مثل گیربکس، ژنراتور و سیستم کنترلی رو در خودش جای داده.

برج:

برج، سازه‌ایه که ناسل و روتور رو نگه می‌داره و ارتفاع مناسب رو برای دسترسی به بادهای قوی‌تر فراهم می‌کنه
 

توربین‌های بادی محور افقی Horizontal-Axis Wind Turbines – HAWT

این نوع توربین‌ها رایج‌ترین نوع توربین‌های بادی هستن که پره‌هاشون به صورت افقی می‌چرخند.

توربین‌های بادی محور عمودی Vertical-Axis Wind Turbines – VAWT

پره‌های این توربین‌ها به صورت عمودی می‌چرخند و مزایایی مثل عملکرد بهتر در بادهای متغیر و نیاز کمتر به سیستم جهت‌یابی دارند.

مزایای انرژی بادی
 

تجدیدپذیر:

 باد یک منبع تجدیدپذیر هست و تموم نمی‌شود.

پاک:

 تولید برق از انرژی بادی هیچ آلودگی هوا یا گاز گلخانه‌ای تولید نمی‌کند.

کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی:

استفاده از انرژی بادی باعث کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و واردات انرژی می‌شود.

اشتغال‌زایی:

 صنعت انرژی بادی باعث ایجاد مشاغل جدید در زمینه‌های تولید، نصب، نگهداری و بهره‌برداری از توربین‌های بادی می‌شود.
چالش‌های انرژی بادی

متغیر بودن باد:

 میزان باد و در نتیجه تولید برق توربین‌های بادی متغیره و به شرایط آب و هوایی بستگی دارد.

نیاز به فضای زیاد:

مزرعه‌های بادی به فضای زیادی نیاز دارند.

تأثیر بر محیط زیست:

 توربین‌های بادی می‌توانند باعث ایجاد صدا، تأثیر بر زندگی پرندگان و خفاش‌ها و تغییر در منظره طبیعی بشوند.

هزینه‌های بالا:

 نصب و راه‌اندازی مزرعه‌های بادی هزینه‌بر است.

مناطق مستعد برای استقرار توربین‌های بادی در ایران

به‌طور کلی، مناطقی که دارای بادهای منظم و با سرعت مناسب هستن، برای استقرار توربین‌های بادی مناسبن. در ایران، این مناطق عمدتاً در موارد زیر قرار دارن:
 

مناطق کوهستانی:

ویژگی‌ها:

بادهای قوی و مداوم، دسترسی سخت‌تر، ارتفاع بالا.

مناطق مثال:

ارتفاعات البرز و زاگرس، به‌ویژه گردنه‌ها و مسیرهای بادگیر.

توضیح:

جریان هوای کوهستانی به دلیل تغییر ارتفاع و اختلاف دما، معمولاً قوی‌تر و پایدارتر از مناطق دشت و همواره است. این موضوع، مناطق کوهستانی را برای نصب توربین‌های بادی بهینه می‌کند. البته چالش‌های نصب و نگهداری در این مناطق بیشتر است

مناطق ساحلی:

ویژگی‌ها:

 بادهای دریایی مداوم، رطوبت بالا، دسترسی نسبتاً آسان‌تر

مناطق مثال:

سواحل دریای خزر و دریای عمان، به‌ویژه مناطق نزدیک به تنگه‌ها و خلیج‌ها.

توضیح:

 بادهای دریایی به دلیل جریان هوای مداوم بر روی سطح آب، نسبتاً پایدار و قوی هستند. همچنین، مناطق ساحلی معمولاً از نظر زیرساختی و دسترسی آسان‌ترند.

دشت‌ها و فلات‌های مرتفع: