توسعه نیروگاه‌های خورشیدی شناور ، افزایش بهره‌وری و صرفه جویی در اراضی

مدت زمانی است که در کشور عبارتی تحت عنوان ناترازی انرژی مصطلح شده است که معنای آن عدم تعادل بین تولید و مصرف نهاده های مختلف انرژی است .

مدت زمانی است که در کشور عبارتی تحت عنوان ناترازی انرژی مصطلح شده است که معنای آن عدم تعادل بین تولید و مصرف نهاده های مختلف انرژی است .

این موضوع نوعا به معنای کمبود تولید انرژی نیست ، بلکه دلایل اصلی آن به مصرف بیش ازحد انرژی مربوط می‌شود که آن نیز علل متعددی دارد.

از آنجا که معمولا بهره‌وری و اصلاح مصرف انرژی پیچیده تر و سخت تر از افزایش تولید است ، لذا جهت گیری کشور به سمت افزایش تولید انرژی بویژه انرژی برق تمایل یافته است.

تولید برق راههای مختلفی دارد که معمول‌ترین آن نیروگاه‌های حرارتی با استفاده از سوخت‌های فسیلی است که بنا به دلایل متعدد از جمله معاهده نامه های بین المللی اقبال کمتری به توسعه آنها وجود دارد و تولید انرژی پاک از جمله تولید برق با استفاده از نور خورشید، اخیرا در حال توسعه است و هدفگذاری اعلام شده در کشور، ایجاد میزان حداقل ۳۰ هزار مگاوات نیروگاه می باشد و در حال حاضر، پروژه‌های نیروگاه های تجدیدپذیر با ظرفیت ۷۰۰۰ مگاوات در کشور در حال اجراست.

حسب اعلام استاندار محترم گلستان ، هدفگذاری توسعه نیروگاه خورشیدی در استان گلستان ۲۵۰۰ مگاوات است .

محل نصب تجهیزات تولید برق خورشیدی به دو بخش تقسیم شده است ، یکی بام منازل مسکونی و بناهای اداری و تولیدی و آموزشی و دیگری اراضی بایر یا مراتع ضعیف استان که عمدتا در شمال استان قرار دارند.

هر ۱ کیلووات نیروگاه خورشیدی به حدود ۱۵ تا ۲۰ متر مربع زمین نیاز دارد. نیروگاه ۱ مگاواتی به حدود ۲ هکتار و نیروگاهی با توان تولید ۲۵۰۰ مگاوات به حدود ۵ هزار هکتار زمین نیاز دارد.

از سویی توسعه نیروگاه‌های خورشیدی برای استان و کشور ضروری بوده و فوریت دارد و از سوی دیگر ، مراتع استان گلستان ، هر چند ضعیف ، ولی بهر حال تولید کننده بخشی از علوفه دام هستند و ایجاد نیروگاه های خورشیدی عملا کاربری آنها را تغییر داده و بنظر میرسد که این موضوع به صلاح استان نباشد ، لذا لازم است راه سومی را یافت که هر دو ضرورت را تامین کند.

در استان گلستان که چالش‌هایی مانند کمبود زمین و بحران انرژی از دغدغه‌های اصلی هستند ، صنعت انرژی خورشیدی به دنبال راهکارهای نوآورانه برای توسعه خود است. یکی از بهترین این راهکارها، احداث نیروگاه خورشیدی شناور است. این تکنولوژی، پنل‌های خورشیدی را از خشکی به سطح آب‌ منتقل می‌کند و از حلقه های موثر زنجیره #مدیریت_یکپارچه_منابع_آب به شمار میرود.

در نیروگاه خورشیدی شناور ، پنل‌ها بر روی سازه‌های پلاستیکی (معمولاً از جنس پلی‌اتیلن با چگالی بالا) نصب می‌شوند که قابلیت شناوری دارند. این سازه‌ها به هم متصل شده و یک پلتفرم بزرگ برای پنلهای خورشیدی ایجاد می‌کنند. کل سیستم شناور توسط کابل‌ها و لنگرهای متصل به کف مخزن یا سواحل، در جای خود ثابت و مهار می‌شود تا در برابر باد و امواج مقاوم باشد.  برق تولیدی توسط پنل‌ها از طریق کابل‌های مقاوم در برابر آب و فرسایش، به اینورترهای نصب شده بر روی خشکی و سپس به پست و شبکه منتقل می‌شود.

نصب پنل‌های خورشیدی روی آب دارای مزایایی است که به چند مورد از آنها اشاره می‌شود:

۱. صرفه‌جویی در زمین مهم‌ترین مزیت این نوع نیروگاه است و در مناطقی مانند استان گلستان که با کمبود زمین بایر برای احداث نیروگاه خورشیدی مواجه‌اند، استفاده از سطح آب به معنی حفظ اراضی ارزشمند است.

۲. افزایش راندمان : آب نسبت به خشکی، دمای پایین‌تری دارد. این امر باعث خنک ماندن پنل‌های خورشیدی شناور می‌شود. از آنجایی که راندمان پنل‌ها با افزایش دما کاهش می‌یابد، خنک‌کنندگی طبیعی توسط آب راندمان تولید برق را ۳ تا ۱۵ درصد نسبت به نیروگاه‌های زمینی مشابه افزایش میدهد.

۳. کاهش تبخیر آب: تبخیر آب از سطح سدها و مخازن یک چالش است. پوشش سطح آب توسط پنل‌های خورشیدی می‌تواند بخشی از تبخیر آب را کاهش و به بیان دیگر منابع آب در دسترس را افزایش دهد. همچنین با کاهش تابش آفتاب، تولید جلبک نیز در آب‌ها کاهش و کیفیت آب افزایش پیدا می کند.

۴. کاهش هزینه‌های آماده‌سازی زمین: نیاز به تسطیح ، خاک‌برداری یا آماده‌سازی‌های پیچیده زمین وجود ندارد و می‌تواند هزینه‌های اولیه پروژه را کاهش دهد.

۵. تمیز ماندن نسبی پنل‌ها: در محیط‌های آبی، میزان گرد و غبار روی پنل‌ها کمتر از خشکی است که به تمیز ماندن نسبی و کاهش نیاز به تمیزکاری‌های مکرر کمک می‌کند.

از سوی دیگر نیروگاه خورشیدی شناور چالش‌ها و ملاحظات حیاتی نیز دارند از جمله :

۱. هزینه اولیه احداث نیروگاه خورشیدی شناور کمی بالاتر از نیروگاه‌های زمینی مشابه است. این هزینه اضافی مربوط به سازه‌های شناور، سیستم‌های لنگراندازی و کابل‌کشی مقاوم در برابر آب است. ذکر این نکته ضروری است که با پیشرفت تکنولوژی ، این اختلاف در حال کاهش است.

۲. طراحی و نصب سیستم لنگراندازی و مهار باید بسیار دقیق باشد تا در برابر بادهای شدید و امواج مقاوم باشد.

۳. تمامی اجزا، به‌ویژه کابل‌ها، اتصالات الکتریکی و سازه‌های فلزی، باید از مواد مقاوم در برابر رطوبت و خوردگی ساخته شوند. عمر پنل‌ها مشابه نیروگاه‌های زمینی (۲۵ تا ۳۰ سال) است و سازه‌های شناور و سیستم‌های مهار نیز برای طول عمر طولانی طراحی می‌شوند.

۴. نگهداری و دسترسی: دسترسی به پنل‌ها برای تمیزکاری، بازرسی و تعمیرات ممکن است پیچیده‌تر و نیازمند تجهیزات خاص (قایق یا سکوهای متحرک) باشد.

به طور کلی، هزینه اولیه نیروگاه‌های شناور کمی بالاتر است ، اما مزایایی مانند راندمان بالاتر، کاهش تبخیر آب و عدم نیاز به خرید زمین می‌تواند هزینه تراز شده انرژی آن را در بلندمدت رقابتی سازد.

تکنولوژی نیروگاه‌های خورشیدی شناور در سال‌های اخیر در جهان رشد سریعی داشته است.در کشورهای سوئد و انگلستان راه‌اندازی نیروگاه خورشیدی شناور عملی بسیار منطقی و اصولی به شمار می‌ رود . چین پیشگام در این حوزه با بزرگترین نیروگاه‌های خورشیدی شناور جهان است. ژاپن و کره جنوبی به دلیل محدودیت زمین، سرمایه‌گذاری قابل توجهی در این تکنولوژی کرده‌اند. هند، ویتنام و تایلند نیز در حال توسعه پروژه‌های بزرگ شناور بر روی سدها و مخازن آب هستند.

با وجود چالش‌های فنی و هزینه اولیه نسبتاً بالاتر ، مزایای بلندمدت آن، به‌ویژه در مناطقی مانند گلستان که با کمبود زمین مواجه هستند، بسیار قابل توجه است و لازم است استان گلستان با داشتن چالش‌های جدی کمبود زمین و بحران انرژی ، بیشترین بهره را از تکنولوژی نیروگاه خورشیدی شناور ببرد.

پتانسیل‌های اصلی در گلستان که بخشی از سطح مخازن انها میتواند محل استقرار نیروگاه های خورشیدی شناور باشد ، عبارتند از:

۱ - مخازن سدهای بزرگ : در استان گلستان ۱۴ سد بزرگ مخزنی شامل کوثر، شهید چمران، بوستان، گلستان، شهید ایمری، شهید قربانی، نگارستان ، وشمگیر، شهید دستغیب، کرند، دانشمند، اینجه‌برون، تالاب - سد آلماگل و تالاب - سد آلاگل با مجموع سطح مخزن بیش از ۵ هزار هکتار احداث شده و در دست بهره‌برداری است. مخازن سدهای در دست‌ساخت نرماب ، آقدکش ، مختومقلی فراغی(چایلی) و میرداماد و سد در دست مطالعه بهارستان (رامیان) نیز می توانند از ظرفیت‌های بالقوه احداث نیروگاه‌های خورشیدی شناور باشند.

۲ - سدهای کوچک مخزنی و آببندانها : در استان کلستان بیش از ۵۰۰ قطعه سد کوچک مخزنی و آببندان احداث شده که بخشی متعلق به دولت و بخشی در مالكيت بخش خصوصی است که جمع سطح مخزن آنها بیش از ۴ هزار هکتار است.

۳ - استخرهای کوچک ذخیره آب در مزارع کشاورزی و واحدهای صنعتی نیز می‌توانند میزبان نیروگاه‌های شناور کوچک مقیاس باشند که هم به تأمین برق در محل کمک می‌کنند و هم تبخیر آب را کاهش می‌دهند.

۴ - شبکه های آبیاری و زهکشی موجود در پایاب سدهای بزرگ مخزنی استان از دیگر از پتانسیل های نصب پنل های شناور است.

نظر به اینکه سدهای بزرگ و کوچک مخزنی معمولا در اطراف ، مجاورت و نزدیکی خود دارای زیربناهایی مانند جاده و خطوط انتقال برق هستند ، لذا صرفه جویی دیگری در این بخش به عمل می آید.

نکته پایانی اینکه برای احداث هر پروژه نیروگاهی خورشیدی شناور در مخازن آبی باید مطالعات مجزا انجام شود.

امید است با همت تصمیم گیران و سرمایه گذاران و استقرار بخشی از نیروگاه‌های خورشیدی استان بر روی سطح مخازن آبی، شاهد بهروری بیشتر و حلقه ای موثر در #مدیریت_یکپارچه_منابع_آب در استان گلستان باشیم.

سید محسن حسینی "برساووش"
کارشناس مسائل آب