اهمیت تولید برق با فناوری‌نوین انرژی خورشیدی

اهمیت تولید برق

تولید برق یکی از ارکان اساسی توسعه صنعتی و رفاه جامعه است. در سال‌های اخیر، گذار به سمت فناوری‌های نوین در تولید برق، به‌ویژه بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند خورشید و باد، شتاب گرفته است. آمارهای جهانی نشان می‌دهد که در سال ۲۰۲۳ حدود ۸۶٪ ظرفیت نیروگاهی جدید جهان از منابع تجدیدپذیر تأمین شده که نزدیک به سه‌چهارم این رشد مربوط به انرژی خورشیدی (افزایش رکوردشکن ۳۴۶ گیگاواتی) بوده است. این روند چشمگیر جهانی حاکی از اهمیت روزافزون برق خورشیدی در سبد انرژی کشورهاست و ایران نیز به‌عنوان کشوری با پتانسیل عظیم تابشی، می‌تواند بهره‌برداری گسترده‌تری از این منبع پاک داشته باشد.

انرژی‌های تجدیدپذیر و نقش برق خورشیدی

انرژی‌های تجدیدپذیر به دلایل متعددی برای آینده صنعت برق حائز اهمیت‌اند. این منابع نه تنها آلایندگی زیست‌محیطی بسیار کمتری نسبت به سوخت‌های فسیلی دارند، بلکه مزایای اقتصادی و اجتماعی گسترده‌ای ایجاد می‌کنند. برای کشورهایی مانند ایران که دارای ذخایر عظیم نفت و گاز هستند، توسعه تجدیدپذیرها می‌تواند به آزادسازی سوخت‌های فسیلی جهت صادرات، ایجاد اشتغال باکیفیت، تنوع‌بخشی اقتصادی، ارتقای امنیت انرژی و کاهش یارانه‌های سنگین سوخت منجر شود. افزون بر این، استفاده از انرژی‌های پاک راهکاری کلیدی برای کاهش آلودگی هوا در شهرهای بزرگ و نیز کاستن از انتشار گازهای گلخانه‌ای و مخاطرات تغییر اقلیم است. از این رو، سرمایه‌گذاری بر فناوری‌هایی نظیر نیروگاه‌های خورشیدی و بادی در اسناد بالادستی بسیاری از کشورها مورد تأکید قرار گرفته و به عنوان محور توسعه پایدار شناخته می‌شود.

در میان انواع انرژی‌های نو، انرژی خورشیدی جایگاهی ویژه دارد. ایران با قرارگیری در کمربند خورشیدی کره زمین، از تابش خورشیدی قابل‌توجهی برخوردار است. به‌طور متوسط بسیاری از مناطق ایران روزانه ۴٫۵ تا ۵٫۵ کیلووات‌ساعت بر مترمربع انرژی خورشیدی دریافت می‌کنند و در دو سوم مساحت کشور حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال وجود دارد. این شرایط اقلیمی موجب شده است که میانگین تابش سالانه در ایران به حدود ۲۲۰۰ کیلووات‌ساعت بر مترمربع برسد که رقمی چشمگیر در سطح جهانی محسوب می‌شود. به بیان دیگر، بخش‌های وسیعی از کشور از راندمان بالقوه بالایی برای تولید برق خورشیدی برخوردارند. بهره‌گیری از این پتانسیل می‌تواند تأثیر چشمگیری بر تأمین انرژی پاک و پایدار در کشور داشته باشد.

فناوری پنل‌های خورشیدی و بهبود راندمان

پنل‌های فتوولتائیک در سال‌های گذشته پیشرفت فنی قابل‌توجهی داشته‌اند. نخستین سلول‌های خورشیدی در اواخر قرن نوزدهم بازدهی کمتر از ۲٪ داشتند، در حالی که سلول‌های سیلیکونی مدرن به‌طور متوسط حدود ۲۰٪ الی ۲۲٪ از انرژی تابشی را به برق تبدیل می‌کنند. این بهبود بازدهی باعث می‌شود هر پنل خورشیدی حجم بیشتری برق تولید کند و هزینه‌های واحد تولید کاهش یابد. نوآوری‌های نوینی مانند سلول‌های پرُوسکایتی نیز در دست توسعه‌اند که می‌توانند تحول بزرگی در راندمان ایجاد کنند. برای مثال، در پژوهشی یک سلول ترکیبی پرُوسکایت-سیلیکون توانست به بازده ۳۳٫۹٪ دست یابد که رکورد جدیدی برای این فناوری محسوب می‌شود. این پیشرفت‌ها نویدبخش آینده‌ای است که در آن نیروگاه‌های خورشیدی با مساحت کمتر و هزینه پایین‌تر، برق بیشتری تولید خواهند کرد. همچنین فناوری‌هایی نظیر پنل‌های دووجهی (بای‌فیشیال) که از هر دو سمت جذب نور می‌کنند و سامانه‌های ردیاب خورشیدی (solar tracker) برای دنبال‌کردن حرکت خورشید، از دیگر دستاوردهایی هستند که راندمان عملی نیروگاه‌های خورشیدی را افزایش می‌دهند. متخصصان برق و کنترل با بهره‌گیری از این فناوری‌ها می‌توانند طرح‌های بهینه‌تری برای نیروگاه‌های خورشیدی آینده پیاده‌سازی کنند.

وضعیت کنونی و برنامه‌های توسعه برق خورشیدی در ایران

علیرغم پتانسیل بالای یادشده، سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در ترکیب برق ایران تاکنون اندک بوده است. به همین دلیل آموزشگاه فوق تخصصی رادمان بر آن شد تا رسالت آموزشی خود را ایفا کند و دپارتمان انرژی های تجدید پذیر را راه اندازی کند و در این دپارتمان به آموزش طراحی، نصب و راه اندازی پنل خورشیدی بپردازد.  بر اساس یک مطالعه، در دو دهه گذشته به طور میانگین تنها ۱٫۵٪ از برق تولیدی کشور از منابع تجدیدپذیر تامین شده است. این در حالی است که برآوردها نشان می‌دهد ایران تا سال 2024 ظرفیت بالقوه‌ای حدود ۴۲٬۰۰۰ مگاوات در حوزه تجدیدپذیرها داشته، اما کل ظرفیت نصب‌شده نیروگاه‌های تجدیدپذیر تنها حدود ۸۰۰ مگاوات بوده است. این شکاف عظیم بیانگر استفاده‌نشدهٔ منابع تجدیدپذیر در کشور است. با این حال در سال‌های اخیر روند توسعه شتاب گرفته و ظرفیت نصب‌شده روبه‌افزایش است. تا پایان سال ۱۴۰3 (۲۰۲4 میلادی)، مجموع ظرفیت نیروگاه‌های تجدیدپذیر ایران به حدود ۱۳۱۷ مگاوات رسید که نزدیک به ۶۰٪ آن مربوط به نیروگاه‌های خورشیدی (حدود ۶۰۸ مگاوات) است. همچنین دولت سیزدهم برنامه‌های گسترده‌ای برای جهش در این حوزه دارد. بر اساس اهداف اعلام‌شده در برنامه هفتم توسعه، ایران قصد دارد تا سال ۱۴۰۶ (۲۰۲۸ میلادی) ظرفیت انرژی‌های تجدیدپذیر را به ۱۲٬۰۰۰ مگاوات برساند و تولید سالانه برق تجدیدپذیر را به ۲۱ میلیارد کیلووات‌ساعت افزایش دهد. چشم‌انداز سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر (ساتبا) برای ۱۴۱۰ نیز رسیدن به ۳۰٬۰۰۰ مگاوات ظرفیت تجدیدپذیر است. تحقق این اهداف بلندپروازانه، مستلزم مشارکت گسترده بخش خصوصی و رفع موانع سرمایه‌گذاری است. خوشبختانه در سال‌های اخیر اقدامات حمایتی مانند تنوع‌بخشی به مدل‌های تامین مالی، افزایش نرخ خرید تضمینی برق پاک، امکان مبادله برق سبز در بورس انرژی و حتی فراهم‌سازی زمینه صادرات برق تجدیدپذیر آغاز شده است که می‌تواند انگیزه سرمایه‌گذاری در این بخش را تقویت کند.

استان خراسان و فرصت‌های انرژی خورشیدی

استان‌های خراسان (شامل خراسان رضوی، شمالی و جنوبی) به دلایل اقلیمی و جغرافیایی از مستعدترین مناطق کشور برای توسعه نیروگاه‌های خورشیدی به شمار می‌روند. بسیاری از نواحی این منطقه دارای تابش شدید و آسمان صاف در اغلب ایام سال هستند. به عنوان نمونه، در پژوهشی که پتانسیل انرژی پاک خراسان رضوی را بررسی کرده، منطقه خواف به عنوان یکی از بهترین نقاط شناسایی شده است. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد متوسط تابش سالانه خورشید در خواف حدود ۲۰۴۶ کیلووات‌ساعت بر مترمربع است که ظرفیت بالقوه عظیمی برای تولید برق خورشیدی فراهم می‌کند. بهره‌گیری از چنین پتانسیلی می‌تواند وابستگی استان به سوخت‌های فسیلی را کاهش داده و پایداری انرژی را ارتقا بخشد.

در سال‌های اخیر گام‌های عملی مهمی نیز برای بهره‌برداری از انرژی خورشیدی در خراسان برداشته شده است. به‌تازگی وزیر نیرو اعلام کرد یک نیروگاه خورشیدی به ظرفیت چشمگیر ۱۰۰۰ مگاوات در استان خراسان شمالی احداث خواهد شد که با سرمایه‌گذاری بخش خصوصی اجرا می‌شود. این پروژه عظیم که از آن به عنوان یکی از بزرگ‌ترین طرح‌های خورشیدی کشور یاد می‌شود، نشان‌دهنده توجه ویژه به خراسان به عنوان قطب آینده انرژی خورشیدی است. اجرای این طرح نه تنها مصرف سوخت‌های فسیلی را در منطقه به‌طور محسوسی کاهش می‌دهد، بلکه اشتغال‌زایی محلی و رونق اقتصادی را نیز به دنبال خواهد داشت. استان خراسان رضوی نیز پیشتر پروژه‌های خورشیدی کوچک‌تری را آغاز کرده بود (برای مثال نصب پنل‌ها روی پشت‌بام ادارات در مشهد) و اکنون با توجه به ظرفیت تابشی بالا، آماده جذب سرمایه‌گذاری‌های بزرگ‌تر در مقیاس صنعتی است. همچنین استان خراسان جنوبی با داشتن زمین‌های گسترده کویری و آفتاب فراوان، می‌تواند میزبان پارک‌های خورشیدی عظیم در آینده نزدیک باشد. مجموع این عوامل، خراسان را در کانون نقشه راه انرژی خورشیدی ایران قرار داده است.

چالش‌ها و چشم‌انداز آینده

گسترش انرژی خورشیدی در ایران با همه مزایا، با چالش‌هایی نیز رو‌به‌رو است. یکی از موانع عمده، وجود سوخت‌های فسیلی یارانه‌ای و ارزان در بازار داخلی است که از لحاظ اقتصادی رقابت با برق پاک را دشوار می‌کند. تا زمانی که قیمت‌گذاری سوخت و برق واقعی نشود، بخش خصوصی انگیزه کمتری برای سرمایه‌گذاری در نیروگاه‌های خورشیدی خواهد داشت. چالش دیگر، تحریم‌های خارجی است که دسترسی به فناوری‌های روز، تجهیزات مدرن و سرمایه‌گذاری خارجی را محدود کرده و پیشبرد پروژه‌های بزرگ مقیاس را سخت‌تر می‌کند. علاوه بر این، ماهیت متناوب انرژی خورشیدی نیازمند بکارگیری راهکارهای فنی برای ذخیره‌سازی انرژی و مدیریت هوشمند شبکه است تا عرضه برق در شب‌ها و روزهای ابری پایدار بماند. تجربه جهانی نشان می‌دهد کشورهایی که برنامه توسعه گسترده خورشیدی دارند (نظیر عربستان سعودی)، به صورت موازی در ارتقای شبکه برق و سامانه‌های ذخیره‌ساز سرمایه‌گذاری می‌کنند تا چالش نوسانات تولید را برطرف کنند.
با این وجود، آینده انرژی خورشیدی در ایران روشن ارزیابی می‌شود. کاهش مداوم هزینه پنل‌های خورشیدی در بازار جهانی، به‌صرفه‌تر شدن تدریجی این فناوری را نوید می‌دهد. سرمایه‌گذاری در پژوهش و بومی‌سازی فناوری نیز می‌تواند ایران را در بلندمدت به تولیدکننده تجهیزات خورشیدی تبدیل کند. از منظر اقتصادی نیز توسعه برق خورشیدی به معنای تنوع‌بخشی به منابع درآمدی (از طریق صادرات برق یا تکنولوژی)، کاهش شدت انرژی در اقتصاد و مقاوم‌سازی در برابر نوسانات بازار سوخت‌های فسیلی است. به لحاظ زیست‌محیطی هم هر مگاوات ظرفیت خورشیدی که جایگزین نیروگاه فسیلی شود، سالانه از انتشار هزاران تن CO₂ و دیگر آلاینده‌ها جلوگیری خواهد کرد.

برای متخصصان برق، کنترل و ابزار دقیق، ورود گسترده فناوری خورشیدی به شبکه برق ایران فرصت‌های تازه‌ای به همراه دارد. طراحی سیستم‌های کنترلی پیشرفته برای مدیریت نیروگاه‌های خورشیدی، توسعه اینورترهای کارآمدتر، پیاده‌سازی ریزشبکه‌ها (microgrids) در مناطق دوردست با تکیه بر خورشید، و ترکیب انرژی خورشیدی با سایر منابع پاک (مثل باد یا ذخیره‌سازها) از جمله حوزه‌هایی است که در سال‌های آتی مورد توجه ویژه خواهند بود. در مجموع می‌توان گفت سرمایه‌گذاری هدفمند و برنامه‌ریزی‌شده در برق خورشیدی، ضمن تأمین امنیت انرژی کشور، دستاوردهای ارزشمند اقتصادی و زیست‌محیطی به همراه خواهد داشت و استان‌هایی نظیر خراسان می‌توانند پیشتاز این حرکت ملی به سوی آینده‌ای سبزتر و پایدارتر باشند.

نتیجه‌گیری کلی در مورد برق خورشیدی

توسعه تولید برق بر پایه فناوری‌های نوین و انرژی‌های تجدیدپذیر یک ضرورت غیرقابل چشم‌پوشی برای ایران امروز است. انرژی خورشیدی به عنوان در دسترس‌ترین منبع تجدیدپذیر کشور، نقشی کلیدی در این تحول ایفا خواهد کرد. شواهد بین‌المللی و ظرفیت‌های ملی نشان می‌دهد که گذار به برق خورشیدی نه تنها از منظر فنی امکان‌پذیر و اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است، بلکه از دیدگاه محیط‌زیست و سلامت جامعه نیز یک الزام راهبردی به شمار می‌آید. با سیاست‌گذاری صحیح، حمایت از نوآوری‌های بومی و جلب مشارکت بخش خصوصی، می‌توان چشم‌انداز ترسیم‌شده (افزایش چندگیگاواتی ظرفیت خورشیدی طی دهه آینده) را محقق ساخت. استان خراسان و سایر مناطق آفتاب‌خیز ایران می‌توانند کانون جهش در این عرصه باشند و کشور را به سمت تحقق اهداف توسعه پایدار سوق دهند. در نهایت، برخورداری از صنعت برق مدرن و متکی بر منابع پاک، میراثی ارزشمند برای نسل‌های آینده ایران خواهد بود که ثمرات اقتصادی و زیست‌محیطی آن برای دهه‌ها پایدار می‌ماند.