پنلهای خورشیدی شناور؛ راهکاری نوین برای برق 100 میلیون خانه
بازتاب– یک مطالعه جدید منتشر شده توسط محققان وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) به‌طور چشمگیری نشان می‌دهد که مخازن فدرال آب این کشور، پتانسیل تولید انرژی بیشتری دارند از آنچه که تاکنون تصور می‌شد. طبق این تحقیق، نصب پنلهای خورشیدی شناور بر روی این مخازن می‌تواند به تأمین برق سالانه حدود ۱۰۰ میلیون خانه کمک کند، که معادل تأمین برق برای بخش وسیعی از جمعیت ایالات متحده است.
پتانسیل عظیم انرژی خورشیدی شناور در مخازن فدرال
این مطالعه، که در نشریه Solar Energy منتشر شده، توسط ایوان روزن‌لیب و مری ریورز، دو محقق برجسته در زمینه علوم جغرافیایی در آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر ایالات متحده (NREL)، به همراه آرون لوین، تحلیلگر ارشد حقوقی و مقررات این آزمایشگاه، انجام شده است. هدف اصلی این تحقیق، ارزیابی دقیق پتانسیل انرژی خورشیدی شناور در مخازن فدرال و بررسی امکان استفاده از این منابع برای کمک به تأمین انرژی پاک در ایالات متحده بوده است.
این پژوهش نخستین بار به‌طور جامع به ارزیابی این موضوع پرداخته که چه مقدار انرژی می‌توان از نصب سیستم‌های پنل خورشیدی شناور بر روی مخازن فدرال یا مخازن تحت نظارت فدرال به‌دست آورد. طبق نتایج این تحقیق، نصب پنلهای خورشیدی شناور در این مخازن می‌تواند تا ۱۴۷۶ تراوات ساعت برق تولید کند که این میزان انرژی می‌تواند برق ۱۰۰ میلیون خانه را به‌طور سالانه تأمین نماید.
ایوان روزن‌لیب، یکی از محققان این پروژه، توضیح داد که این میزان تولید انرژی، یک «پتانسیل فنی» است، به این معنا که این بیشترین میزان انرژی است که می‌توان از این مخازن در صورت نصب کامل سیستم‌های پنل خورشیدی شناور برداشت. وی افزود: «ما می‌دانیم که نمی‌توانیم همه این پتانسیل را به‌طور کامل به واقعیت تبدیل کنیم، اما حتی اگر فقط ۱۰ درصد از این میزان را توسعه دهیم، قدم بزرگی در جهت تأمین انرژی پاک و تجدیدپذیر برداشته‌ایم.»
مزایای پنلهای خورشیدی شناور
پنلهای خورشیدی شناور، که به طور فنی به نام Floating PV شناخته می‌شوند، نه تنها به تولید انرژی کمک می‌کنند، بلکه مزایای دیگری نیز دارند. مهم‌ترین مزیت این است که این نیروگاه‌های شناور بدون استفاده از زمین‌های محدود و پرهزینه می‌توانند برق تولید کنند. در واقع، این پنل‌ها روی سطح آب قرار می‌گیرند و این موضوع باعث می‌شود که زمین‌هایی که می‌توانند برای کشاورزی، شهرسازی یا دیگر مقاصد استفاده شوند، آزاد بمانند.
علاوه بر این، پنلهای خورشیدی شناور می‌توانند آب‌های سطحی را سایه‌دار کنند که این کار موجب کاهش تبخیر آب و حفظ منابع آبی می‌شود. در برخی مناطق، کمبود آب به یک بحران جدی تبدیل شده و بنابراین استفاده از انرژی خورشیدی شناور می‌تواند به حفظ منابع آب نیز کمک کند.
محققان این پروژه معتقدند که این سیستم‌ها می‌توانند به عنوان یک راهکار مکمل برای نیروگاه‌های برق‌آبی نیز عمل کنند. به عنوان مثال، در فصول خشک سال که مخازن نیروگاه‌های برق‌آبی کاهش می‌یابند، پنلهای خورشیدی شناور می‌توانند به تولید انرژی ادامه دهند تا زمانی که سطح آب به میزان مطلوب برسد.
چالش‌ها و ملاحظات برای توسعه بیشتر
اگرچه پتانسیل این پروژه عظیم به‌نظر می‌رسد، اما چالش‌هایی نیز وجود دارد که باید پیش از توسعه گسترده این فناوری در نظر گرفته شود. آرون لوین، تحلیلگر ارشد حقوقی و مقررات در NREL، به این نکته اشاره کرد که تاکنون هیچ پروژه‌ای در مقیاس بزرگ برای نصب پنلهای خورشیدی شناور در ایالات متحده مشاهده نشده است. وی گفت: «در حال حاضر هیچ‌یک از پروژه‌های خورشیدی شناور در کشور ایالات متحده بزرگتر از ۱۰ مگاوات نبوده‌اند.»
برخی از این چالش‌ها به ویژگی‌های خاص مخازن و ویژگی‌های جغرافیایی آنها برمی‌گردد. به عنوان مثال، در برخی مخازن، ترافیک کشتی‌ها و امواج ایجاد شده می‌تواند به زیرساخت‌های شناور آسیب وارد کند. همچنین، برخی مخازن ممکن است عمق کافی نداشته باشند یا کف آنها به اندازه‌ای شیب‌دار باشد که پنلهای خورشیدی شناور نتوانند به‌طور مؤثر در آنجا نصب شوند.
انتخاب مکان‌های مناسب برای نصب پنلهای خورشیدی شناور
یکی از نکات برجسته این تحقیق، ارزیابی شرایط مناسب برای نصب پنلهای خورشیدی شناور بر روی مخازن مختلف بود. لوین و روزن‌لیب اولین کسانی هستند که به‌طور تخصصی به شناسایی مخازن آب با شرایط مناسب برای نصب پنلهای خورشیدی شناور پرداخته‌اند. آنها به این نتیجه رسیدند که برخی از مخازن نیروگاه‌های برق‌آبی می‌توانند مکان‌های بسیار مناسبی برای نصب این پنل‌ها باشند.
یک راهکار جالب این است که در صورت نیاز به افزایش ظرفیت تولید انرژی در شرایطی که یک نیروگاه برق‌آبی با کاهش سطح آب مواجه می‌شود، پنلهای خورشیدی شناور می‌توانند به تولید انرژی ادامه دهند. به همین دلیل، توسعه یک سیستم هیبریدی که از هر دو انرژی خورشیدی و برق‌آبی استفاده کند، می‌تواند به شبکه برق ایالات متحده کمک کند تا بیشتر انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر تغییرات آب و هوایی شود.
چشم‌انداز آینده و اقدامات بعدی
پژوهشگران در نظر دارند که در تحقیقات آینده خود، به شناسایی مکان‌های نزدیک به خطوط انتقال برق یا مناطقی با تقاضای بالای انرژی بپردازند. همچنین، هزینه‌های توسعه پروژه‌های خورشیدی شناور در مخازن مختلف را بررسی خواهند کرد و ارزیابی خواهند کرد که کدام مناطق باید به دلیل حفاظت از محیط زیست از توسعه این فناوری محروم شوند.
لوین و روزن‌لیب همچنین قصد دارند به بررسی بیشتر سایر مکان‌های بالقوه برای نصب پنلهای خورشیدی شناور بپردازند. این مکان‌ها شامل مخازن کوچک‌تر(که ممکن است به اندازه مخازن بزرگ نباشند اما همچنان پتانسیل تولید انرژی دارند)، مصب‌ها(مناطقی که رودخانه‌ها به دریا می‌ریزند و معمولاً آب شیرین و شور در آنجا با هم ترکیب می‌شوند) و حتی مناطق دریایی (که به آنها سایت‌های دریایی گفته می‌شود) می‌شود که در صورت شرایط مناسب، می‌توانند نقش قابل توجهی در تأمین انرژی کشور ایفا کنند.
تحقیق اخیر در مورد پتانسیل پنلهای خورشیدی شناور بر روی مخازن فدرال ایالات متحده، فرصتی عظیم برای تأمین انرژی پاک و تجدیدپذیر به‌ویژه در نواحی کم‌برق و پرتقاضا ایجاد می‌کند. به ویژه در شرایط کنونی که جهان به دنبال کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و انتقال به انرژی‌های تجدیدپذیر است، این پروژه می‌تواند نقطه عطفی در تغییر الگوی تولید انرژی در ایالات متحده باشد.
محققان در آینده به بررسی دقیق‌تر شرایط خاص هر مخزن، نیازهای زیست‌محیطی و مقررات قانونی خواهند پرداخت تا بتوانند بهترین راهکارها را برای توسعه این فناوری در سطح گسترده ارائه دهند.
منبع scitechdaily
