بایگانی برچسب برای: انرژی تجدیدپذیر

گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی : یک چشم انداز جامع با اشاره به تاثیرپذیری ایران

فهرست:

معرفی

درک گرمایش جهانی

علل گرم شدن کره زمین

گازهای گلخانه ای و تاثیر آنها

فعالیت های انسانی که در گرم شدن زمین نقش دارند.

پیامدهای گرمایش جهانی

افزایش دما و اثرات آن

ذوب شدن یخ ها و افزایش سطح دریا.

تاثیر بر اکوسیستم ها و تنوع زیستی

تغییر اقلیم و الگوهای آب و هوا

تغییر در الگوهای آب و هوایی

حوادث آب و هوایی شدید

تغییرات آب و هوایی غیر قابل پیش بینی

آب و تغییر اقلیم

اثرات گرمایش زمین بر منابع آب.

تغییر در الگوی بارش

تاثیر بر دسترسی و کیفیت آب

نقش رفتار انسان

اهمیت شیوه های پایدار

کاهش ردپای کربن.

اتخاذ عادات دوستدار محیط زیست

تلاش های بین المللی برای مبارزه با تغییرات اقلیمی

مروری بر ابتکارات جهانی

موافقت نامه ها و پروتکل ها

تلاش های مشترک برای آینده ای پایدار.

راه حل های تکنولوژیکی

نوآوری برای کاهش تغییرات آب و هوا

منابع انرژی تجدیدپذیر.

فناوری های پایدار

استراتژی های سازگاری

مکانیسم های مقابله ای برای جوامع

ایجاد تاب آوری.

برنامه ریزی شهری پایدار.

آگاهی آموزشی

اهمیت آموزش محیط زیست

گسترش آگاهی در مورد تغییرات آب و هوا.

تشویق شیوه های پایدار

سیاست ها و مقررات دولتی

نقش دولت ها در مقابله با تغییرات اقلیمی

اجرای سیاست های زیست محیطی.

همکاری بین المللی برای توسعه سیاست های حمایتی

تغییرات در شیوه های کشاورزی

بازده محصول و امنیت غذایی

روش های کشاورزی پایدار

حفاظت از تنوع زیستی

حفاظت از گونه های در معرض خطر

حفظ اکوسیستم ها

نقش تنوع زیستی در تنظیم اقلیم

مشارکت عمومی

تاثیر گرمایش جهانی در ایران

نتیجه

فراخوان اقدام برای آینده ای پایدار

معرفی

گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی امروزه یکی از مسائل حیاتی جهانی است که تاثیرات جدی بر زندگی هر انسان و هر جانوری دارد. این مقاله به بررسی علل گرمایش جهانی، پیامدهای آن بر تغییرات اقلیمی، تأثیرات بر آب و هوا، و راهکارهای مختلف جهانی و فناورانه برای مقابله با این چالش پرداخته و سعی داریم تا آگاهی عمومی را در این زمینه افزایش دهیم.

درک گرمایش جهانی

گرمایش جهانی پدیده‌ای است که زمین را تغییر می‌دهد و تأثیرات جدی بر زمین و محیط زیست دارد. این پدیده به افزایش دما در سطح زمین اشاره دارد که ناشی از عوامل مختلفی می‌شود. برای بهترین درک از این پدیده، نیاز است تا به جزئیات علل و تأثیرات گرمایش جهانی پرداخت.

علل گرمایش جهانی

گازهای گلخانه‌ای

یکی از عوامل اصلی گرمایش جهانی، وجود گازهای گلخانه‌ای است. این گازها شامل دی‌اکسید کربن، متان، نیتروز اکسید  و گازهای دیگر هستند. زمانی که این گازها در جو آزاد می‌شوند، تابش‌های خورشیدی که به زمین می‌رسد را در جو زمین نگه میدارد ( مانع از خروج انرژی خورشیدی بازتابنده از سطح زمین میشود). گازهای گلخانه‌ای این انرژی را به شکل حرارت به زمین باز می‌گردانند که باعث افزایش دمای زمین می‌شود.

فعالیت‌های انسانی

انسان‌ها نیز نقش بسزایی در گرمایش جهانی دارند. افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای از جمله نتایج فعالیت‌های انسانی است. احتراق سوخت‌های فسیلی مانند نفت و گاز، انجام فعالیت‌های کشاورزی و دامپروری و از بین بردن جنگل‌ها، همگی به افزایش این گازها کمک می‌کنند. ایجاد عادات پایدار و کاهش اثرات زیست‌محیطی از اهمیت بسیاری برخوردار است.

تأثیرات گرمایش جهانی

افزایش دما

یکی از تأثیرات بارز گرمایش جهانی، افزایش دماها در سطح زمین است. این افزایش می‌تواند منجر به تغییرات آب و هوایی، گرمایش اقیانوس‌ها، و افت سطح یخچال‌ها در قطب های زمین شود.

تغییر اقلیم و الگوهای هواشناسی

گرمایش جهانی تأثیرات مستقیمی بر الگوهای هواشناسی دارد. افزایش بارش در برخی مناطق و کمبود آب در دیگر مناطق از جمله تغییرات مشهود هستند. تغییرات اقلیمی منجر به تغییرات در الگوهای هواشناسی با تداوم هوای نامنظم و حوادث آب و هوایی شدید شده است. تغییرات آب و هوایی نیز بر منابع آبی تأثیر می‌گذارد. الگوهای بارش و کیفیت آب دچار تغییراتی می‌شوند که بر دسترسی و کیفیت آب اثر گذاشته اند.

تغییرات در اکوسیستم‌ها

تغییرات در اکوسیستم‌ها یکی از ابعاد مهم و ناشی از گرمایش جهانی است که به شدت تأثیرات جامعه زیستی زمین را تحت تأثیر قرار داده است. انتظار می‌رود که گرمایش جهانی تغییرات جدی در اکوسیستم‌ها ایجاد کند، از جمله انتقال گونه‌ها به مناطق دیگر و از بین رفتن برخی گونه‌های روی زمین.

1. تغییر در توزیع گونه‌ها

یکی از نتایج بارز گرمایش جهانی، تغییر در توزیع جغرافیایی گونه‌ها است. گونه‌ها که به تغییرات دمایی عادت ندارند، به دنبال مناطق با شرایط جدید مهاجرت می‌کنند. این تغییرات ممکن است منجر به اختلافات در جامعه‌های جانوری و گیاهی شوند.

2. افت سطح یخچال‌ها و افزایش سطح دریا

یکی از تأثیرات بزرگ گرمایش جهانی، ذوب یخچال‌ها و افزایش سطح دریا است. این تغییرات باعث تغییر در محیط‌های ساحلی می‌شوند و مناطق ساحلی را تحت فشار قرار می‌دهند. حتی تغییرات کوچک در سطح آب دریا می‌توانند تأثیرات عظیمی بر اکوسیستم‌های ساحلی داشته باشند.

3. تأثیر بر گیاهان و جانوران

گرمایش جهانی می‌تواند تأثیرات زیادی بر گیاهان و جانوران داشته باشد. تغییرات در الگوهای بارش ممکن است مناطق خشک را گسترش دهد یا به اختلافات بزرگ در توزیع گیاهان و جانوران منجر شود. برخی گونه‌ها ممکن است به شرایط جدید عادت کنند، در حالی که برخی دیگر ممکن است با مشکلات اکولوژیکی مواجه شوند.

4. تغییر در الگوی مهاجرت حیات وحش

حیات وحش نیز تحت تأثیر گرمایش جهانی قرار گرفته‌اند. الگوهای مهاجرت و تعداد حیواناتی که به مناطق خاص مهاجرت می‌کنند، ممکن است به شدت تغییر کند. این تغییرات ممکن است به افت یا افزایش جمعیت برخی از گونه‌ها منجر شود و به تعادل طبیعت ضربه بزند.

تغییرات در اکوسیستم‌ها به عنوان یکی از نتایج گرمایش جهانی، می‌تواند موجب اختلال در زنجیره غذایی، کاهش تنوع زیستی و تغییرات جمعیتی گونه‌ها شود. این چالش ها نیازمند تدابیر فوری و هماهنگی جهانی برای محافظت از تعادل طبیعت و حفظ اکوسیستم‌های زمین هستند.

تلاش های بین المللی برای مبارزه با تغییرات اقلیمی

تغییرات اقلیمی یک چالش جهانی است و نیازمند هماهنگی و تعامل بین کشورها برای مقابله با آن است. تلاش‌های جهانی برای مقابله با تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی از طریق توافقات و اقدامات مشترک معرفی می‌شوند. تعدادی از تلاش‌های بین‌المللی برای مبارزه با این چالش عظیم عبارتند از:

توافق پاریس:

توافق پاریس یکی از مهم‌ترین تلاش‌های بین‌المللی برای مبارزه با تغییرات اقلیمی است. این توافق در سال 2015 توسط ۱۹۶ کشور به امضاء رسید و هدف اصلی آن تعهد کشورها به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و محافظت از محیط زیست برای جلوگیری از افزایش دما بود. کشورها تعهد کردند تا حدود سال ۲۱۰۰ دما را کاهش دهند و تلاش کنند تا حداقل سطح دریا را تضمین کنند.

سازمان ملل متحد: اهداف توسعه پایدار

سازمان ملل متحد (UN) اهداف توسعه پایدار (SDGs) را اعلام کرده است که در بین آن‌ها اهداف مرتبط با تغییرات اقلیمی نیز جای دارد. این اهداف شامل کاهش اثرات نامطلوب تغییرات اقلیمی، حفاظت از آب و خاک، و تشویق به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر است. تلاش‌های هماهنگ و جهانی در راستای این اهداف، به کاهش تأثیرات منفی تغییرات اقلیمی کمک می‌کند.

اتحادیه اروپا و اهداف فیت پاور ۲۰۵۰

اتحادیه اروپا به عنوان یک نمونه برجسته در تلاش‌های بین‌المللی برای مبارزه با تغییرات اقلیمی شناخته می‌شود. اتحادیه اروپا اهداف “فیت پاور ۲۰۵۰” را اعلام کرده است که به دنبال تبدیل به یک منطقه با انرژی پایدار و کاهش اثرات گازهای گلخانه‌ ای است. این اهداف شامل کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر است.

تعهدات اقتصادی برای توسعه پایدار

تعدادی از بزرگترین کشورهای جهان نیز تعهدات خود را به منظور توسعه پایدار اعلام کرده‌اند. چین، به عنوان یکی از بزرگترین تولیدکنندگان گازهای گلخانه‌ای، تعهد کرده است که از سال ۲۰۳۰ در این مسیر به کمترین میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای برسد. این تعهدات نه تنها به کاهش اثرات منفی تغییرات اقلیمی کمک می‌کنند بلکه به ایجاد مدل‌های پایدار برای سایر کشورها نیز الهام می‌بخشند.

تلاش‌های بین‌المللی برای مبارزه با تغییرات اقلیمی نشان از تعهد جهانی به حفظ محیط زیست دارند. این تلاش‌ها نه تنها به بهبود وضعیت اقلیم جهانی کمک می‌کنند بلکه نمونه‌های مثبتی برای همکاری بین‌المللی و ارتقاء توسعه پایدار فراهم می‌کنند.

راه‌حل‌های تکنولوژیکی برای مقابله با تغییرات اقلیمی

استفاده از فناوری‌های نوین و منابع انرژی تجدیدپذیر به عنوان راه‌حل‌ی مؤثر در مقابله با این چالش‌های جهانی معرفی شده است.

تکنولوژی‌ها در مقابله با تغییرات اقلیمی می‌توانند نقش موثری ایفا کنند. راه‌حل‌های تکنولوژیکی که برای مقابله با تغییرات اقلیمی ارائه شده‌اند، شامل ابتکارات در زمینه‌های انرژی، حفاظت از محیط زیست، و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شوند.

۱. انرژی تجدیدپذیر

استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، باد، هیدروپاور، و انرژی دریایی به عنوان منابع انرژی پایدار، یکی از مهم‌ترین راه‌حل‌های تکنولوژیکی برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است. با توجه به دسترس پذیری انرژی خورشیدی توسعه نیروگاه های خورشیدی از زمان توافق پاریس به میزان قابل توجهی افزایش داشته است و کشورهایی مثل ایران با توجه به روزهای آفتابی 300 روز در سال و نرخ تولید بالا در نیروگاه خورشیدی امکان این را دارند با بهره برداری از نیروگاه های خورشیدی هم در تامین برق و افزایش قابلیت اطمینان صنعت برق کشور و هم در مسیر همکاری های بین المللی در زمینه صفر خالص و سیاست های تغییرات اقلیمی گام های موثری بردارند.

۲. انرژی هسته‌ای

استفاده از انرژی هسته‌ای به عنوان یک منبع انرژی کم‌انتشار و پایدار می‌تواند در تولید برق برای جلوگیری از افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای موثر باشد. البته، باید به مسائل امنیتی و مدیریت پسماند هسته‌ای توجه شود.

۳. ذخیره‌سازی انرژی

توسعه تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی انرژی، مانند سیستم‌ باتری های پیشرفته و ذخیره‌سازی حرارتی، به عنوان یک راه‌حل موثر برای استفاده بهینه از انرژی تجدیدپذیر و تسهیل انعطاف‌پذیری شبکه انرژی است.

۴. کاهش آلودگی هوا

تکنولوژی‌های کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه‌ای، مانند فیلترهای خودروها، تصفیه دودهای صنعتی، و سیستم‌های تصفیه هوا در نیروگاه‌ها، می‌توانند به کاهش اثرات منفی بر آب و هوا کمک کنند.

۵. کاهش ضایعات غذایی

استفاده از تکنولوژی در مدیریت زنجیره تأمین غذا، ساماندهی کشاورزی هوشمند، و توسعه فناوری‌های نوین برای حفظ و نگهداری بهتر مواد غذایی، می‌تواند به کاهش ضایعات غذایی و کاهش اثرات زیست‌محیطی مرتبط با تولید غذا کمک کند.

راه‌حل‌های تکنولوژیکی در مقابله با تغییرات اقلیمی نه تنها به بهینه‌سازی استفاده از منابع انرژی مانند انرژی تجدیدپذیر کمک می‌کنند بلکه در سایر زمینه‌های زیست محیطی و اقتصادی نیز اثرگذار هستند. استفاده هوشمندانه از تکنولوژی‌ها در مسیری سازگار با محیط زیست، از اهمیت فراوانی برخوردار است.

استراتژی‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی

تغییرات اقلیمی نه تنها نیازمند اقدامات پیش گیرانه بلکه نیارمند استراتژی‌های سازگاری نیز می‌باشد. استراتژی‌های سازگاری به منظور کاهش آسیب‌پذیری جوامع و محیط زیست در برابر تغییرات اقلیمی و تأثیرات آن طراحی شده‌اند. در ادامه، به توضیح برخی از این استراتژی‌ها پرداخته می‌شود:

۱. تنظیم الگوهای کشاورزی

تغییر الگوهای کشاورزی با توجه به شرایط آب و هوایی جدید، از جمله استراتژی‌های سازگاری است. این شامل استفاده از بذرها و نهال‌های مقاوم به دما و بارندگی متغیر، توسعه کشت انواع مقاوم به خشکسالی، و بهینه‌سازی زمان برداشت محصولات می‌شود.

۲. توسعه زیرساخت‌های مقاوم

تقویت زیرساخت‌های شهری و روستایی به منظور مقاومت در برابر حوادث مرتبط با تغییرات اقلیمی، از جمله سیلاب، سونامی، و تغییرات هواشناسی است. ساخت سد‌ها، بهینه‌سازی شبکه آبیاری، و توسعه زیرساخت‌های مقاوم به افزایش سطح دریا نمونه‌هایی از این استراتژی‌ها هستند.

۳. حفاظت از مناطق ساحلی

حفاظت از مناطق ساحلی در برابر افزایش سطح دریا و فوران طوفان‌ها از دیگر اقدامات سازگاری است. ساخت موج‌شکن‌ها، برپا کردن پله‌های مهندسی برای جلوگیری از سیلاب در سواحل، و احداث ساختمان‌های مقاوم به طوفان این استراتژی‌ها را تشکیل می‌دهد.

۴. ترویج کشاورزی پایدار

کشاورزی پایدار با کاهش مصرف آب، استفاده از کودهای ارگانیک، و استفاده از روش‌های کشاورزی مدبرانه به منظور حفظ خاک، به عنوان یک استراتژی سازگاری در برابر تغییرات اقلیمی شناخته می‌شود.

۵. تنظیم الگوهای شهرسازی

تغییر الگوهای شهرسازی با هدف کاهش گرمای شهری، افزایش سبزی‌ها، و بهبود تردد انرژی، نیز از جمله استراتژی‌های موثر در مقابله با تغییرات اقلیمی می‌باشد.

استراتژی‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی نه تنها به حفاظت از انسان‌ها و محیط زیست کمک می‌کنند بلکه به تحقق توسعه پایدار و ایجاد جوامع مقاوم‌تر نیز کمک می‌نمایند. تلفیق استراتژی‌های سازگاری و جلوگیری، اساسی‌ترین مقابله با چالش‌های تغییرات اقلیمی می‌باشد.

افزایش ارتفاع خلیج‌فارس و دریای عمان؛ چه بر سر جزایر کشورمان می‌آید؟

سیاست‌ها و مقررات دولتی در مقابله با تغییرات اقلیمی

تغییرات اقلیمی نیازمند اقدامات گسترده دولتی و تدابیر سیاستی جهت حفاظت از محیط زیست و کاهش تأثیرات زیان‌بار آن می‌باشد. در ادامه، به برخی از سیاست‌ها و مقررات دولتی در این زمینه پرداخته خواهد شد:

۱. تعهدات بین‌المللی

دولت‌ها برای مقابله با تغییرات اقلیمی در چارچوب تعهدات بین‌المللی مشارکت دارند. این تعهدات شامل توافق‌نامه‌هایی همچون توافق پاریس است که کشورها را به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و اجرای استراتژی‌های سازگار با تغییرات اقلیمی تشویق می‌کند.

۲. استانداردها برای صنایع

تعیین استانداردها و مقررات برای صنایع با هدف کاهش آلودگی هوا، بهینه‌سازی مصرف انرژی، و استفاده از فناوری‌های تمیز، جزء سیاست‌های دولتی می‌باشد. این اقدامات به تحقق اهداف زیست محیطی و کاهش اثرات منفی صنایع بر تغییرات اقلیمی کمک می‌کند.

۳. تشویق به انرژی تجدیدپذیر

تشویق به توسعه و استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر از جمله سیاست‌های دولتی موثر در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است. تخصیص اعتبارات و تسهیلات مالی به پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر و تخصیص امتیازات مالیاتی مثبت نیز از جمله این تشویقات می‌باشد.

۴. مدیریت زیست محیطی

تدابیر مدیریت زیست محیطی، مانند حفاظت از جنگل‌ها، حفظ تنوع زیستی، و مدیریت پسماند، به عنوان سیاست‌های اساسی در جهت کاهش اثرات منفی تغییرات اقلیمی در نظر گرفته می‌شوند. دولت‌ها موظف به اجرای قوانین حفاظت از محیط زیست و ترویج اقدامات زیست محیطی هستند.

۵. تحقیقات و توسعه

استفاده از تحقیقات و توسعه فناوری‌های نوین برای مقابله با تغییرات اقلیمی از اهمیت بالایی برخوردار است. دولت‌ها باید سیاست‌هایی را تدوین و پیاده کنند که به تحقیقات زیرساخت‌های نوآورانه برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای تشویق کنند.

6. نظارت و اجرای قوانین

تعیین نظرات و اجرای قوانین زیست محیطی برای کسب‌وکارها و صنایع از جمله وظایف دولت می‌باشد. نظارت دقیق بر پیشرفت اجرای سیاست‌ها و پیشگیری از تخلفات زیست محیطی، بر اثربخشی این سیاست‌ها تأثیرگذار است.

ترکیب صحیح سیاست‌ها و مقررات دولتی در حوزه تغییرات اقلیمی با همکاری بین‌المللی و تعامل با بخش خصوصی می‌تواند به بهبود وضعیت محیط زیست و مقاومت در برابر تغییرات اقلیمی منجر شود.

افزایش دما در ایران؛دو برابر کره زمین

تاثیر گرمایش جهانی در ایران

ایران، کشوری با تنوع آب و هوایی و اقلیمی نیز ، تحت‌تأثیر این تغییرات آب و هوایی قرار گرفته و تغییرات زیادی در محیط زیست و اقتصاد خود شاهد است. در ادامه به بررسی تاثیر گرمایش جهانی در ایران می‌پردازیم.

1. تغییرات در الگوی بارش:

یکی از تأثیرات گرمایش جهانی در ایران، تغییرات در الگوی بارش است. برخی مناطق ممکن است با کاهش بارش و خشکسالی مواجه شده و در عین حال، برخی دیگر با بارش‌های شدید و سیلاب روبرو شوند. این موضوع می‌تواند به تأثیرات جدی بر کشاورزی و منابع آب مناطق مختلف ایران داشته باشد.

شکل فوق شیب تغییرات خطی بارش از سال 1977 تا 2012 را نشان می‌دهد

2. افزایش دما و گرم‌شدن زمستان‌ها:

در دهه‌های اخیر، افزایش دما و گرم‌شدن زمستان‌ها در ایران به وضوح قابل مشاهده است. این تغییرات می‌تواند به کاهش برف و یخ در مناطق کوهستانی و تغییر در چرخه زندگی گیاهان و جانوران منطقه منجر شود.

3. تأثیر بر کشاورزی:

گرمایش جهانی می‌تواند بر کشاورزی ایران تأثیر بگذارد. افزایش دما و تغییرات در الگوی بارش می‌تواند باعث کاهش تولید محصولات کشاورزی، افزایش تبخیر و نیاز به آب بیشتر گیاهان شود.

4. تغییرات در جغرافیای گیاهان و جانوران:

تغییر در اقلیم و دما به تغییرات در جغرافیای گیاهان و جانوران مناطق مختلف ایران منجر شده است. برخی گونه‌ها به مناطق جدید مهاجرت کرده یا از دست رفته اند که این پدیده تعادل بیولوژیکی را به خطر انداخته است.

5. تأثیر بر منابع آب:

گرمایش جهانی توانسته بر منابع آب ایران تأثیر بگذارد. افزایش تبخیر و کاهش بارش در برخی مناطق باعث کاهش منابع آبی شده است و مشکلات آبی را تشدید کرده است.

تاثیرات گرمایش جهانی در ایران بسیار گسترده و دوچندان است و نیاز به برنامه‌ریزی دقیق و اقدامات سازگار با این تغییرات دارد. حفاظت از محیط زیست، افزایش اطلاعات عمومی و همکاری بین‌المللی می‌تواند در کاهش اثرات منفی گرمایش جهانی در ایران مؤثر باشد. در پاسخ به این سوال که تا امروز دولت های ایران چه تلاشی در تحقق اقدامات پیشگیرانه تغییرات اقلیمی داشتند باید با تاسف بسیار پاسخ داد که جز هدف گذاری، اقدام موثری مطابق با برنامه های توسعه ای شکل نگرفته و رویکردهای اجرایی نیز در تضاد با سیاست های زیست محیطی بوده است. برخی از این اقدامات شامل عدم حمایت های دولتی از احداث نیروگاه های تجدیدپذیر میباشد و اینکه امروز چرا در ایران نیروگاه خورشیدی نداریم میتواند ناشی از عدم حمایت های واقعی دولتی باشد، اینکه حمایت های صرفا تعرفه ای و عقد قراردادهای تضمینی بدون پشتوانه اجرایی نمیتواند اثربخش باشد و نتیجه آن تا امروز بهره برداری کمتر از  1 گیگاوات نیروگاه های تجدیدپذیر بوده، حال آنکه مطابق با برنامه های توسعه ای میبایست تا امروز بیش از 10 گیگاوات نیروگاه تجدیدپذیر از جمله نیروگاه خورشیدی در ایران احداث میگردید.

نتیجه

با توجه به تاثیرات وسیع گرمایش جهانی، لازم است که اقدامات فوری و جدی برای مقابله با این چالش بزرگ انجام شود. هر فرد و جامعه به عنوان یک بخش از جهان مسئولیت دارند تا به حفظ محیط زیست و مبارزه با گرمایش جهانی کمک کنند. مشارکت عمومی و حرکات مردمی به عنوان یکی از عوامل کلیدی در مقابله با گرمایش جهانی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

نویسنده: مهدی پارساوند

.

مقدمه – توضیح وضعیت فعلی محیط زیست و نیاز به منابع انرژی پایدار – مروری کوتاه بر نقش خورشیدی نیروگاه ها در پرداختن به این مسائل

II.

مزایای نیروگاه های خورشیدی – کاهش انتشار گازهای گلخانه ای – کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی – افزایش استقلال انرژی – پتانسیل ایجاد اشتغال و رشد اقتصادی

III.

نحوه کار نیروگاه های خورشیدی – توضیح اصول اولیه تولید انرژی خورشیدی – بحث در مورد انواع نیروگاه های خورشیدی و ویژگی های منحصر به فرد آنها

نیروگاه های خورشیدی و محیط زیست – بحث در مورد اثرات زیست محیطی نیروگاه های خورشیدی، از جمله نگرانی های کاربری زمین و حیات وحش – توضیح چگونگی طراحی نیروگاه های خورشیدی برای به حداقل رساندن اثرات منفی و ارتقای تنوع زیستی

V.

مطالعات موردی: نیروگاه های خورشیدی موفق – بحث درباره نیروگاه های خورشیدی موفق در سراسر جهان، از جمله تأثیر آنها بر محیط زیست و جوامع محلی – به عنوان مثال می توان به پروژه انرژی خورشیدی کاموتی در هند، مزرعه خورشیدی توپاز در کالیفرنیا و نیروگاه خورشیدی نور ابوظبی در امارات متحده عربی اشاره کرد.

VI.

چالش ها و راه حل ها – بحث در مورد چالش های پیش روی توسعه نیروگاه خورشیدی، از جمله موانع هزینه و نظارتی – توضیح راه حل های بالقوه، مانند مشوق های دولتی و پیشرفت های تکنولوژیکی

VII.

نتیجه گیری – خلاصه ای از نقش نیروگاه های خورشیدی در بازسازی زمین – تشویق به حمایت از توسعه انرژی پایدار و پذیرش پتانسیل نیروگاه های خورشیدی برای ایجاد سیاره ای پاک تر و سالم تر.

وضعیت کنونی محیط زیست با تغییرات آب و هوا، آلودگی هوا و سایر مسائل زیست محیطی که بر روی سیاره تأثیر می گذارد، باعث نگرانی است. نیاز به منابع انرژی پایدار به طور فزاینده ای ضروری شده است زیرا ما به دنبال کاهش وابستگی خود به سوخت های فسیلی و کاهش تأثیر تغییرات آب و هوایی هستیم. نیروگاه های خورشیدی با ارائه یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر نقش مهمی در رسیدگی به این مسائل ایفا می کنند. نیروگاه های خورشیدی با بهره گیری از نیروی خورشید که یک منبع انرژی بی حد و حصر است، الکتریسیته تولید می کنند. برخلاف سوخت‌های فسیلی، انرژی خورشیدی باعث انتشار گازهای گلخانه‌ای نمی‌شود که به تغییرات اقلیمی و آلودگی هوا کمک می‌کند. نیروگاه‌های خورشیدی علاوه بر کاهش ردپای کربن، می‌توانند به افزایش استقلال انرژی و رشد اقتصادی کمک کنند. با سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی، کشورها می توانند وابستگی خود به سوخت های فسیلی وارداتی را کاهش دهند و مشاغل جدیدی در بخش انرژی های تجدیدپذیر ایجاد کنند. به طور کلی، نیروگاه های خورشیدی بخش مهمی از راه حل برای چالش های زیست محیطی هستند که امروزه با آن روبرو هستیم. با استقبال از منابع انرژی پایدار مانند انرژی خورشیدی، می‌توانیم در مسیر سیاره‌ای پاک‌تر و سالم‌تر برای نسل‌های آینده تلاش کنیم.

بله، اینها برخی از مزایای کلیدی نیروگاه های خورشیدی هستند. در اینجا جزئیات بیشتری در مورد هر یک از این مزایا وجود دارد:

1. کاهش انتشار گازهای گلخانه ای: نیروگاه های خورشیدی بدون تولید گازهای گلخانه ای برق تولید می کنند. این بدان معنی است که آنها می توانند به کاهش میزان دی اکسید کربن و سایر آلاینده های منتشر شده در جو کمک کنند، که می تواند به کاهش اثرات تغییرات آب و هوایی کمک کند.

2. کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی: نیروگاه های خورشیدی برای تولید برق به هیچ گونه سوخت فسیلی نیاز ندارند. این بدان معنی است که آنها می توانند به کاهش وابستگی ما به منابع تجدید ناپذیر مانند زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی کمک کنند که محدود هستند و به تغییرات آب و هوایی کمک می کنند.

3. افزایش استقلال انرژی: نیروگاه های خورشیدی می توانند با تولید برق محلی به افزایش استقلال انرژی کمک کنند. این بدان معناست که جوامع و کشورها می توانند کمتر به منابع انرژی وارداتی تکیه کنند و کنترل بیشتری بر تامین انرژی خود داشته باشند.

4. پتانسیل ایجاد اشتغال و رشد اقتصادی: توسعه و بهره برداری از نیروگاه های خورشیدی می تواند باعث ایجاد اشتغال و تحریک رشد اقتصادی شود. این به این دلیل است که نیروگاه های خورشیدی به طیف وسیعی از کارگران ماهر، از مهندس و تکنسین گرفته تا کارگران ساختمانی و مدیران پروژه، نیاز دارند. علاوه بر این، نیروگاه های خورشیدی می توانند سرمایه گذاری را جذب کرده و از طریق مالیات و سایر جریان های درآمدی به اقتصاد محلی کمک کنند.

چکیده

امروزه مشکلات محیط زیستی قابل توجه سوخت های فسیلی موجب شده است که توجه بسیاری از جوامع بشری به سمت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر معطوف شود. در میان منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده از انرژی خورشیدی و فناوری فتوولتائیک در سالهای اخیر رشد چشمگیری داشته است. استفاده از فناوری فتوولتائیک نیازمند مساحت زمین زیادی است و این امر موجب شده است که کشورهایی مانند چین به دلیل عدم وجود زمین کافی به استفاده از سیستمهای فتوولتائیک شناور روی بیاورند.  سیستمهای فتوولتائیک شناور مزایای متعددی از جمله بازده تولید انرژی الکتریکی بالاتر، کاهش تبخیر آب، بهبود کیفیت آب با جلوگیری از رشد جلبکها و نیاز به تمیزکاری کمتر را دارا میباشند. در این تحقیق به بررسی سیستمهای خورشیدی شناور به خصوص در ایران پرداخته شده است.  نتایج این بررسی نشان میدهد که راندمان تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی در سیستمهای فتوولتائیک شناور 10 الی 15 درصد بیشتر از سیستمهای روی زمین است.  همچنین بسته به میزان پوشش سطح آب توسط پنلهای خورشیدی شناور، استفاده از سیستمهای فتوولتائیک شناور میتواند موجب کاهش تبخیر آب تا 80 درصد شود.  از دیدگاه اکولوژیکی، در استفاده از پنلهای خورشیدی شناور باید میزان پوشش سطح آب مقداری بهینه باشد تا هم از رشد بی رویه جلبکها جلوگیری شود و هم جمعیت قابل قبولی از جلبکها که برای اکوسیستم آب ضروری است تأمین گردد . همچنین بررسی حاصل از مطالعات اقتصادی نشان میدهد که هزینه سرمایه گذاری نیروگاه های خورشیدی شناور تقریبا 25 درصد بیشتر از نیروگاه های خورشیدی روی زمین میباشد. در پایان، نتایج حاصل از این تحقیق نشان میدهد که استفاده از سیستم فتوولتائیک شناور در کشور ایران و به خصوص در مناطق جنوب کشور ارزشمند خواهد بود.

مقدمه

امروزه بیش از 81 درصد کل انرژی مصرفی جهان و بیش از 95 درصد انرژی مصرفی در ایران را سوخت فسیلی تأمین میکند. با این حال انرژی های فسیلی، بخصوص نفت و زغال سنگ، باعث ایجاد چالشهای گسترده زیست محیطی و اقتصادی برای کشورها و بطور کلی جوامع بشری شده اند . به عنوان نمونه مشکلاتی نظیر گرمایش زمین، آلودگی هوا و تغییرات آب و هوایی، ناشی از مصرف زیاد سوختهای فسیلی است. از طرفی مشکل آلودگی هوا نیز از طریق تأثیر بر سلامتی انسان و بسیاری از فعالیتها مانند کشاورزی میتواند هزینه های زیادی را به دولتها تحمیل کند.  با توجه به مشکلات مذکور سوختهای فسیلی، رشد تقاضای انرژی، استفاده بی رویه از منابع انرژی فسیلی و همچنین پایان پذیر بودن منابع نفتی و گازی کشور، میبایست از هم اکنون به فکر انرژیهای جایگزین بود. در حال حاضر مهمترین انرژیهای تجدیدپذیر دردسترس انرژی های باد، برق آبی، بایو مس و خورشیدی میباشند که در میان این منابع جایگزین، انرژی خورشیدی در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است و با توجه به موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی ایران از پتاسیل بسیار بالایی جهت بومی سازی در کشور نیز برخوردار است. تبدیل تابش مستقیم خورشید به شکلی از انرژی که قابل استفاده باشد، به چندین روش قابل انجام است که یکی از مهمترین این روشها استفاده از سیستمهای فتوولتائیک می باشد.

رایگان و پایان ناپذیر بودن منبع انرژی خورشیدی، قابلیت استفاده در ظرفیتهای بالا، ذخیره سازی آسان، هزینه نگهداری و عملیاتی پایین و بی خطر بودن از نظر محیط زیستی موجب شده که در سالهای اخیر توجه ویژه ای به این سیستم های فتوولتائیک در جهان شود.  با وجود مزایای فراوان سیستمهای فتوولتائیک، استفاده از این سیستمها در کشورهایی که دارای زمین کافی برای احداث نیروگاه خورشیدی نمیباشند کمی چالش برانگیز است.  به طور کلی بازده پنل های خورشیدی نسبتا پایین و در حد 18 تا 21 درصد میباشد این بدین معنی است که برای یک نیروگاه 1 مگاواتی به زمینی به مساحت حداقل 15000 متر مربع نیاز است که این موضوع به خصوص برای کشورهای صنعتی و توسعه یافته شاید از نظر اقتصادی قابل قبول نباشد،  زیرا از زمین مورد نظر میتوان برای مصارف دیگر مانند کشاورزی استفاده کرد. یکی از راه حلهای موجود برای برطرف کردن این مشکل استفاده از سیستمهای فتوولتائیک شناور (FPV)بر روی سطح آب میباشد که در سالهای گذشته مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. در این روش از پنلهای خورشیدی بر روی سطح مخازن آب، تصفیه خانه ها، تالاب ها، دریاچه ها و … استفاده میشود.  استفاده از سیستمهای فتوولتائیک شناور دارای مزایایی مانند بازده بالاتر تبدیل انرژی خورشیدی نسبت به پنلهای روی زمین، کاهش تبخیر آب و کاهش رشد جلبک ها میباشد.  همچنین میتوان از سیستمهای خورشیدی شناور در ترکیب با نیروگاه های برق آبی استفاده کرد و از مزایای آن بهره برد. در این تحقیق به بررسی فنی و اقتصادی سیستم فتوولتائیک شناور و اثرات مثبت و منفی این سیستم بر محیط زیست پرداخته میشود.

سیستمهای فتوولتائیک شناور

به طور کلی سیستمهای فتوولتائیک از نظر مکان احداث به سه دسته تقسیم میشوند:

1. سیستم های فتوولتائیک روی زمین
2. سیستم های فتوولتائیک روی پشت بام
3. سیستمهای فتوولتائیک شناور که در این میان سیستمهای خورشیدی شناور از دو مورد دیگر فناوری جدیدتری میباشد . تکنولوژی پنل های شناور برای اولین بار در سال  2007 با احداث یک نیروگاه 20 کیلوواتی در آیچی ژاپن مطرح شد و پس از گذشت تنها دو سال ظرفیت تولیدی این فناوری در جهان به 1 مگاوات رسید . آمار نشان میدهد که در سال 2015 ظرفیت تولید سیستمهای فتوولتائیک شناور 65 مگاوات بوده است و این مقدار در سال 2017 و 2018 به ترتیب به 585 و 1100 مگاوات رسیده است که حاکی از رشد سریع این فناوری در سالهای اخیر میباشد.

همانطور که در شکل 1 مشاهده میشود پراکندگی فناوری سیستمهای خورشیدی شناور در جهان تا سال 2017 نشان میدهد که در این زمینه کشور چین پیشقدم بوده و 76 % از ظرفیت تولید موجود را به خود اختصاص داده است. پس از چین، ژاپن و آسیای شرقی )به ویژه کره جنوبی( عملکرد خوبی در این زمینه داشته اند.  اخیرا کشورهایی مانند هند و کشورهای نواحی استوایی نیز در این بخش سرمایه گذاری زیادی داشته اند. بزرگترین نیروگاه پنل های خورشیدی شناور در دنیا در سال 2017 با ظرفیت 40 مگاوات در شهر هواینان در کشور چین افتتاح شد )شکل . ( 2  این نیروگاه از 160 هزار پنل خورشیدی که به یکدیگر متصل شده اند تشکیل شده است و مساحتی معادل 800 هزار متر مربع از سطح یک دریاچه مصنوعی را پوشش میدهد و قادر به تأمین برق یک شهر کوچک و نیاز حدود 15000 خانوار میباشد . در ایران نیز کاربرد سیستمهای خورشیدی شناور شامل موارد محدودی میباشد. یکی از این موارد نیروگاه خورشیدی شناور در مجتمع پتروشیمی مهاباد میباشد.  ظرفیت این نیروگاه روزانه 200 کیلو وات ساعت است، که در صورت تکمیل طرح و اجرای فاز دوم، این ظرفیت به نیم مگاوات برق هم میرسد.  از مزایای این طرح علاوه بر جلوگیری از تبخیر آب، بهبود 15 درصدی خنک کاری در سطح آب است.  همچنین این نیروگاه خورشیدی قرار است در فاز دوم برق مورد نیاز 400 خانوار روستایی را تأمین کند )”شبکه اطلاع رسانی نفت و انرژی شانا,” 1399 (. این پروژه نشان میدهد که در صورت توسعه نیروگاه های خورشیدی شناور در کشور میتوان از ظرفیت آنها برای تولید برق مورد نیاز مجتعهای صنعتی کشور نیز استفاده کرد.

شکل 1 : پراکندگی فناوری سیستم های خورشیدی شناور در جهان

شکل 2 : بزرگترین نیروگاه خورشیدی شناور در چین

شکل 3 پراکندگی نیروگاه های خورشیدی شناور را بر اساس ظرفیت نیروگاه نشان میدهد که مشاهده میشود بخش اعظم ظرفیت تولیدی موجود مربوط به نیروگاه های دارای ظرفیت بالای 15 مگاوات میباشد که این امر بیان کننده قابلیت استفاده از این فناوری در مقیاس های بزرگ است.

شکل 3 : توزیع نیروگاه های خورشیدی شناور در دنیا بر اساس ظرفیت نیروگاه

استفاده از پنلهای شناور فقط محدود به دریاچه ها نمیشود بلکه در هر جایی که آب موجود باشد مانند تصفیه خانه های آب و پساب، مخازن آب، کانال ها و … میتوان از این سیستم استفاده کرد. با توجه به امکان خنک سازی پنلها توسط آب موجود، بازده پنلهای شناور میتواند 10 تا 12 درصد از پنلهای زمینی بالاتر هم برود. این مورد در تحقیق ساکرامنتو و همکاران نیز تأیید شده است، نتایج این تحقیق نشان میدهد که استفاده از پنل های شناور به طور میانگین موجب افزایش 5 / 12 درصدی بازده تبدیل انرژی خورشیدی میگردد ( do Sacramento et al., 2015 ). سیستمهای خورشیدی شناور با پوشش سطح آب از تبخیر آب نیز جلوگیری میکنند. از نظر تمیزکاری نیز از آن جایی که پنلهای شناور از خشکی دور هستند مشکل نشستن گرد و خاک بر آنها را بر خلاف پنل های زمینی نخواهیم داشت و به همین دلیل تمیزکاری کمتری نیاز خواهند داشت _ _Gorjian et al., 2021 در کنار تمام مزایایی که پنلهای شناور دارند، این سیستمها دارای معایبی نیز میباشند. برای مثال املاح موجود در آب میتواند بر اجزای سازنده و عملکرد پنل خورشیدی اثر منفی داشته باشد و موجب خوردگی شود، تمیزکاری و سرویس پنلهای شناور ممکن است سخت تر باشد و همچنین انتقال ایمن انرژی تولیدی از سیستم های شناور به زمین چالش برانگیز خواهد بود. در استفاده از پنلهای شناور در دریا و آب های آزاد باید به این نکته توجه کرد امواج دریا و جذر و مد میتواند اثرات مخرب بر عملکرد سیستم داشته باشد و در نتیجه نیازمند هزینه ها و نظارت بیشتر خواهد بود.

3 – آثار زیستی و محیط زیستی سیستم های فتوولتائیک شناور

 1-3 – تبخیر آب

طبق آمارها، متوسط میزان بارندگی سالانه جهان حدود 850 میلیمتر و این مقدار در ایران 250 میلیمتر و چیزی کمتر از یک

سوم متوسط میزان بارندگی سالانه جهان است. این در حالی است که متوسط ظرفیت تبخیر سالانه در جهان 700 میلیمتر و

در ایران برابر با 2100 میلیمتر است و این موضوع نشان میدهد که تبخیر سالانه در ایران سه برابر متوسط تبخیر سالانه جهانی است لذا محدودیت و کمبود منابع آبی در ایران نسبت به جهان بسیار حاد و جدی تر است )”بحران تبخیر و هدر رفت آب در ایران و راهکارهای مقابله با آن “(. با توجه به مشکل کمبود آب در کشور میتوان گفت که مهمترین مزیت سیستم های خورشیدی شناور برای کشور ما جلوگیری از تبخیر آب در اثر پوشش سطح آب توسط پنل ها میباشد که به حفظ منابع آب کشور )از جمله مخازن سدها( کمک بسیاری میکند. استفاده از پنل های شناور موجب میشود سرعت باد روی سطح آب به شدت کاهش پیدا کند علاوه بر این میزان انرژی دریافتی توسط آب به دلیل جذب توسط پنل ها بسیار کم میشود از طرفی تابش فروسرخ ناشی از گرم شدن پنل بیشتر از سطح روی آن که به رنگ سیاه است منتشر میشود تا سطح پشتی سفید.  همه این عوامل روی هم رفته موجب میگردد که تبخیر آب کاهش پیدا کند و این به حفظ منابع آب کمک بسیاری مینماید.  نتایج تحقیقات گذشته نشان میدهد که با پوشش سطح 80 تا 95 درصد، تبخیر آب به اندازه 50 تا 80 درصد کاهش پیدا میکند.( P. Rosa-Clot, 2020)

بر اساس مطالعات انجام شده توسط اسکاوو و همکاران، تنها پوشاندن 30 درصد از سطح حوضچه ها به کمک پنلهای خورشیدی میتواند تا 49 درصد از تبخیر آب جلوگیری کند  (Scavo, Tina, Gagliano, & Nižetić, 2020). همچنین در تحقیق دیگری که در استرالیا انجام شده است، به کمک مدل Penman-Monteith کاهش 90 درصدی تبخیر آب به واسطه پوشش سطح آب توسط پنلهای شناور تخمین زده شده است .

2-3 – اثر گلخانه ای

به طور کلی میتوان گفت پنلهای خورشیدی 95 تا 97 درصد تابش خورشید )مستقیم و پخشی( را جذب میکنند، این موضوع

تبعاتی را برای موازنه انرژی کره زمین دارد زیرا میزان جذب انرژی توسط پنلهای خورشیدی بیشتر از سطح زمین می باشد. از

تمام انرژی ای که پنلها دریافت میکنند تنها 10 تا 20 درصد آن تبدیل به الکتریسیته میگردد و بخش اعظم آن 90 – 80

درصد صرف گرم کردن پنل میشود که این انرژی در نهایت به صورت تابش فروسرخ ) گرما(  منتشر شده و جذب این تابش

توسط گازهای گلخانه ای موجب افزایش گرمایش زمین میگردد.  علی رغم اینکه استفاده از انرژی خورشیدی و کاهش مصرف

سوخت های فسیلی خود تأثیر بسزایی در کاهش گرمایش زمین دارد، اما باید به موضوعِ اثر گلخانه ای سیستم های معمول

فتوولتائیک نیز توجه کرد. چراکه اگر چه در حال حاضر سهم آن در گرمایش جهانی ناچیز میباشد اما با توجه به توسعه روزافزون استفاده از پنلهای خورشیدی و سرمایه گذاری های زیاد در این زمینه احتمال افزایش سهم این تکنولوژی در گرمایش جهانی وجود دارد. یکی از بهترین راه حلها برای برطرف کردن این مشکل استفاده از پنلهای شناور است زیرا درصد بازتاب نور آب، پایین و تقریبا هم اندازه پنل های خورشیدی میباشد. در نتیجه استفاده از این پنلها بر روی سطح آب تغییر قابل توجهی در موازنه انرژی جهانی ایجاد نمیکند( P. Rosa-Clot, 2020 .)

3-3 – بررسی آثار سیستم فتوولتائیک بر اکولوژی آب

در استفاده از سیستمهای خورشیدی شناور، اکولوژی آب موضوعی است که حتما باید به آن توجه شود. یکی از مشکلاتی زیستی که مخازن آب و دریاچه سدها با آن روبه رو هستند رشد جلبکها است.  به طور کلی جلبکها برای رشد خود نیاز به CO2، نور و مواد مغذی )عمدتا فسفر و نیتروژن( دارند . لذا میتوان گفت که تحت تابش خورشید رشد آنها بیشتر نیز میشود. جلبکها از طریق تولید اکسیژن به بهبود کیفیت آب کمک میکنند اما رشد و افزایش جمعیت بیش از حد آنها مشکلاتی را نیز ایجاد میکند . به طور کلی جلبکها عمر کوتاهی دارند و پس از مرگ توسط میکروارگانیزم های موجود در آب تجزیه میشوند، طی فرایند تجزیه جلبکها اکسیژن آب مصرف شده و در نتیجه شرایط بی اکسیژنی ایجاد میشود. تجزیه جلبکها علاوه بر رها کردن مواد سمی مشکلاتی از جمله کاهش تنوع زیستی آب، مرگ برخی از آبزیان، ایجاد رنگ و بوی نامطبوع و نیاز به تصفیه آب را با خود به همراه دارد،. استفاده از پنلهای شناور مشکل جلبکها را به طور کامل حل نمیکند اما تا حدی میتواند این اثر را با جلوگیری از رسیدن نور خورشید کاهش دهد. البته از طرفی وجود مقدار قابل قبولی از جلبکها و میکروارگانیزم ها برای اکوسیستم آب ضروری است و این میکروارگانیزم ها برای فعالیت و ادامه حیات خود نیازمند دریافت نور خورشید هستند. لذا سطحی از آب که تحت پوشش پنلهای خورشیدی قرار میگیرد باید مقداری بهینه داشته باشد تا هم از کمبود اکسیژن و پیامدهای آن جلوگیری شود و هم سطح مناسبی از جلبک را تأمین کند . درصد پوشش پیشنهادی سطح مخازن سدها توسط پنلها میتواند چیزی در حدود 40 تا 60 درصد باشد که غلظت قابل قبولی از جلبکها را تأمین میکند و هم از هدر رفت انرژی جلوگیری میکند ( Gorjian et al., 2021; P. Rosa-Clot, 2020 .)

4-3 – بررسی سازگاری مواد مورد استفاده در سازه شناور با محیط زیست

علاوه بر توجه به موادی مانند کادمیوم، کروم و سرب که در ساخت پنلهای خورشیدی استفاده میشوند و دارای پتانسیل

آلایندگی و اثرات مخرب زیست محیطی میباشند، در استفاده از پنل های شناور حتی در مواردی که پوشش سطح آب کم باشد باید به موادی که از آنها برای ساخت سازه شناور زیرین نیز استفاده میشود توجه کرد و کیفیت آب را همواره به طور دقیق کنترل نمود . سه ماده اصلی که برای ساخت این سازه ها استفاده میشوند عبارتند از: پلی اتیلن دانسیته بالا  HDPE ، فولاد گالوانیزه و آلومینیوم.  در واقع تماس مستقیم با آب عمدتا از طریق لوله های HDPE که به عنوان سازه شناور عمل میکنند و سازگاری خوبی با محیط زیست دارند، اتفاق می افتد و آهن گالوانیزه )یا آلومینیوم( در تماس مستقیم با آب نیست، اما به چندین دلیل مانند باران یا امواج، قطعات فلزی و پنلها توسط آب مرطوب شده و میتوانند مقادیر کمی از مواد محلول در آب را آزاد کنند. آهن گالوانیزه برای جلوگیری از خوردگی توسط لایهای از زینک پوشش داده میشود. مقداری از این لایه زینک در اثر تماس با آب سال به سال در آب حل میشود که البته مقدار آن ناچیز بوده و مقادیر استانداردی از آن برای بدن انسان لازم است در نتیجه به نظر نمیرسد مشکلی ایجاد کند اما با این وجود نیاز به نظارت بر آن وجود دارد .

4 – ترکیب نیروگاههای برق آبی با سیستم های خورشیدی شناور

امکان ترکیب سیستم های خورشیدی شناور با نیروگاه های برق آبی میتواند بسیار جذاب باشد زیرا خشکسالی و نوسانات الگوی بارندگی تأثیر زیادی بر ظرفیت تولید نیروگاههای برقآبی دارد. یکی از راه حلهای پیشنهادی برای برطرف کردن این مشکل ترکیب نیروگاههای برقآبی با سیستمهای خورشیدی شناور که بخشی از دریاچه سد را پوشش میدهند، میباشد. در فصل تابستان در کشور ما نیز نیروگاههای برقآبی کشور به دلیل میزان تبخیر بالای آب دچار مشکلاتی میشوند لذا نصب پنلهای خورشیدی شناور بر روی دریاچه سد میتواند یک راهکار مناسب برای برطرف کردن مشکلات نیروگاه ها باشد، زیرا پوشش سطح آب مخزن سد با پنلها موجب میشود که تا حد زیادی از تبخیر آب جلوگیری شود. از طرف دیگر، بهره برداری از تولید الکتریسیته توسط سیستم های خورشیدی موجب میشود که در مصرف آب نیز صرفه جویی شود چرا که میتوان ظرفیت تولید نیروگاه و در نتیجه مصرف آب را در زمان فعالیت سیستم های خورشیدی کاهش داد . در تحقیقی که توسط کازانیگا و همکاران انجام شده است عملکرد 20 نیروگاه برق آبی و اثر ترکیب آنها با پنل های شناور بررسی شده است.  نتایج این تحقیق نشان میدهد که پوشش 10 درصد از سطح مخازن نیروگاه های برق آبی موجب افزایش ظرفیت تولیدی به میزان حداقل 65 درصد میشود، همچنین میزان تبخیر نیز بالای 18 درصد کاهش پیدا میکند . در پژوهش دیگری نیز که توسط سیلوِریو  و همکاران انجام شده است، نشان داده شده است که با پوشش 6 / 2 درصد از سطح مخزن یک نیروگاه برق آبی در برزیل بوسیله پنل های شناور میزان 4 / 18 مگاوات در سال به ظرفیت تولیدی نیروگاه اضافه میشود . مزیت دیگری که احداث سیستم خورشیدی بر روی مخازن سدها دارد این است که ساختار پنلهای شناور موجب کاهش تشکیل امواج شده و در نتیجه فرسایش دیواره های مخزن سد را کاهش میدهد. البته این اثر محدود به سطح پوشیده شده است که به طور معمول درصد کمی از سطح مخزن است، اما از اهمیت ویژه ای برخوردار است چرا که پنلها باید در فاصله ای نه چندان دور از سازه سد واقع شوند، جایی که احتمال فرسایش مخزن بیشتر است.

5 – بررسی اقتصادی

ظرفیت تولید نیروگاه های خورشیدی شناور به سبب داشتن خاصیت خنک کنندگی آب و تأثیر آن بر روی تعدیل دمای سطح

پنل های خورشیدی، میتواند تا 15 درصد بیشتر از نیروگاه های عادی و مرسوم باشد و این خود به تنهایی میتواند دوره بازگشت سرمایه را کوتاه تر نماید.  به دلیل وجود بسیاری از زیرساخت های لازم در سدها و نیروگاه های برق آبی هزینه سرمایه گذاری برای احداث سیستم خورشیدی شناور تا حد زیادی کاهش پیدا میکند . همچنین استفاده از پنل های شناور

نه تنها احتمال قرار گرفتن صفحات خورشیدی در معرض آلاینده های هوا همچون گرد و غبار را کمتر میکند بلکه هزینه تمیز

کردن این صفحات را نیز تا حدودی کاهش میدهد. اما به طور کلی هزینه سرمایه گذاری سیستم های خورشیدی شناور بیشتر از سیستم های زمینی است زیرا سیستم های شناور علاوه بر تهیه پنل ها نیازمند صرف هزینه هایی برای نصب سازه شناور، سیستم نگهدارنده ، کابل ها و متصل کننده ها و دیگر تجهیزات الکتریکی مانند اینورترها و باتری میباشد و با توجه به اینکه کابل ها و متصل کننده هایی که در آب قرار میگیرند باید خاصیت ضد آب داشته باشند، این مورد میتواند هزینه بیشتری را نسبت به پنل ها ی زمینی تحمیل کند . در پژوهشی که در سال 2020 انجام شده است، گزارش شده است که هزینه سرمایه گذاری ثابت سیستم های خورشیدی شناور 25 درصد بیشتر از سیستم های زمینی میباشد که این افزایش هزینه ها عمدتا ناشی نصب سازه های شناور و نگهدارنده میباشد . همچنین در گزارشی که در سال 2019 منتشر شده است عنوان گردیده است که هزینه سرمایه گذاری سیستم های خورشیدی شناور بسته به موقعیت مکانی پروژه، عمق منبع آب و تغییرات عمق متغیر بوده و در بازه 2 / 1 – 8 / 0 دلار به ازای هر وات میباشد. شکل 4 میزان سرمایه گذاری کشورهای مختلف را در پروژه های متفاوت در سالهای 2018 -2014 نشان میدهد.

شکل 4 : میزان سرمایهگذاری در پروژههای نیروگاههای خورشیدی شناور در کشورهای مختلف دنیا

همانطور که در شکل 4 مشاهده میکنیم با این که ظرفیت تولیدی نیروگاه های ژاپن کمتر از چین میباشد، اما هزینه

سرمایه گذاری آنها خیلی بیشتر از کشور چین است.  این امر نشان میدهد که موقعیت مکانی نیروگاه های ژاپن سرمایه گذاری بیشتری را می طلبد در حالی که چین به دلیل داشتن موقعیت مکانی و جغرافیایی بهتر متحمل هزینه های کمتری میشود . لذا جهت برآورد هزینه های سرمایه گذاری، منطقه مطالعاتی مورد نظر باید به طور دقیق بررسی و ارزیابی شود .

 6 – نتیجه گیری

توسعه روزافزون استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و وجود مشوق های فراوان در راستای استفاده از انرژی پاک موجب شده است که توجه بسیاری از جوامع بشری به سمت از استفاده از انرژی خورشیدی و فناوری فتوولتائیک جلب شود . در این میان نیروگاه های خورشیدی شناور فرصت تازه ای را برای افزایش ظرفیت تولیدی فناوری فتوولتائیک فراهم نموده است. در این پژوهش سیستم های خورشیدی شناور از دیدگاه فنی، اقتصادی و محیط زیستی بررسی شدند.  مطالعات فنی و محیط زیستی نشان می دهد که بازده تولیدی سیستم های خورشیدی شناور به دلیل خاصیت خنک سازی آب موجود در حدود 10 تا 15 درصد بالاتر از سیستم های مستقر روی زمین میباشد . همچنین پنل های خورشیدی شناور کمک فراوانی به کاهش تبخیر آب میکنند به صورتی که گزارش ها حاکی از کاهش 50 تا 80 درصدی تبخیر آب میباشد که این مورد برای ایران که با مشکل کم آبی مواجه است بسیار حائز اهمیت میباشد.  پوشش سطح آب توسط پنل های خورشیدی و عدم نفوذ نور به درون آب موجب کاهش رشد جلبکها شده و از اثرات مخرب آنها بر کیفیت آب جلوگیری میکند اما باید توجه کرد که حضور جمعیت قابل قبولی از جلبک ها و میکروارگانیزم ها برای اکوسیستم آب ضروری است لذا باید درصد بهینه ای از سطح مخزن آب توسط پنلها پوشش داده شود تا نور کافی به درون آب برسد؛ این مقدار برای مخازن سدها در حدود 40 تا 60 درصد سطح دریاچه میباشد.

مواد مورد استفاده در سازه های شناور عمدتا از ترکیباتی میباشند که مشکلات زیست محیطی قابل توجهی ایجاد نمیکنند اما با این وجود نیاز به نظارت بر کیفیت آب به علت در تماس بودن با این مواد وجود دارد . امکان استفاده از پنلهای خورشیدی شناور در نیروگاه های برق آبی از دیگر مزایای قابل توجه این فناوری است که موجب صرفه جویی در مصرف آب نیروگاه و افزایش ظرفیت تولیدی میگردد به طوری که پوشش سطح تنها 10 درصد از مخازن نیروگاه های برق آبی منجر به افزایش 65 درصدی ظرفیت تولیدی میگردد. بررسی های اقتصادی نشان میدهد که هزینه سرمایه گذاری سیستم های خورشیدی شناور با توجه به موقعیت مکانی پروژه، عمق منبع آب و تغییرات عمق متغیر و در محدوده 8 / 0 تا 2 / 1 دلار به ازای هر وات تولیدی می باشد اما میتوان گفت که به طور کلی هزینه سرمایه گذاری نیروگاه خورشیدی شناور در حدود 25 درصد بیشتر از نیروگاه خورشیدی زمینی میباشد.  با توجه به نتایج حاصل از مطالعات صورت گرفته باید گفت که به دلیل مزایای ویژه سیستم های فتوولتائیک شناور برای کشور ما یعنی کاهش تبخیر و افزایش ظرفیت تولیدی برق کشور، این فناوری نیازمند توجه بیشتری در کشور میباشد و امید است این پژوهش در این زمینه مفید واقع شود.

تهیه و تنظیم مقاله

مهندس حامد شوهانیان
بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

دکتر مهرزاد فیلی زاده
استادیار، بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسیشیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

مهندس سعید حیدری کوچکی
بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

مهندس فرید عطار
بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران