نیروگاه خورشیدی1

با توجه به رشد روز افزون مصرف انرژی در جهان رو به اتمام بودن سوختهای فسیلی و افزایش انتشار گازهای گلخانه ای که منجر به آلودگی بیش از پیش محیط زیست و خسارات جبران ناپذیر برای منابع حیاتی میشود. امروزه تلاشهای علمی بسیاری برای تولید و بهبود عملکرد انرژیهای تجدید پذیر صورت گرفته است.

از جمله تلاش برای تولید انرژی الکتریکی با استفاده از نور خورشید که با استفاده از خاصیت ذاتی نیمه رساناها انجام شده است.

در میان انواع انرژی های تجدیدپذیر تولید انرژی الکتریکی با استفاده از نور خورشید که با استفاده از خاصیت ذاتی نیمه رساناها می باشد. با توجه به ویژگیهای مناسبی که دارد مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است

و از زمانی که دولتهای سراسر جهان خود را نسبت به کاهش گازهای گلخانه ای متعهد دانسته اند تلاش شده تا با انتخاب سلولهای خورشیدی به عنوان طلایه دار عرصه فناوریهای پاک انتشار گازهای گلخانه ای در بخش انرژی کاهش یابد

گسترش جمعیت جهان تاثیر مستقیمی بر افزایش تصاعدی تقاضای انرژی دارد از طرفی تامین انرژی از طریق انرژیهای تجدید پذیر نیازمند زمین وسیع می باشد

که استفاده از زمینهای موجود برای احداث نیروگاههای تجدید پذیر باعث کاهش زمینهای زراعی و پرورش دام میگردد که امنیت غذایی جامع را به چالش میکشد .

و در بسیاری از کشورها منابع زمینی محدود هستند و نمیتوان سیستم های فوتوولتائیک خورشیدی را در مقیاس های بزرگ به کار گرفت علاوه بر آن پشت بام ساختمانهای مسکونی تجاری و صنعتی کاربرد قابل توجهی برای نصب پنل های خورشیدی ندارند.

از این رو تلاشها برای پیدا کردن راهکارهایی جهت حل مشکل نیاز به زمین وسیع در نیروگاههای خورشیدی در جهان آغاز شده است که یکی از پیشنهادات احداث نیروگاههای خورشیدی بر روی مزارع کشاورزی می باشد.

تاثیر شرایط آب و هوایی بر نیروگاه خورشیدی

توجه به شرایط آب و هوایی و خشک شدن بسیاری از آبهای سطحی استفاده از چاههای آب در مزارع کشاورزی در حال افزایش است.

بهره برداری از این چاه به منظور تامین آب مورد نیاز کشاورزی نیاز به تأمین انرژی برای پمپهای چاه آب دارد. تامین انرژی برای چاه های آب مزارع میتواند با استفاده از سیستمهای فتوولتائیک باشد که در این پژوهش به آن می پردازیم.

بسیاری از بخشها برای تولید محصول به انرژی به عنوان ورودی متکی هستند اگر چه انرژی مصرفی در بخش کشاورزی به اندازه سایر بخشها زیاد نیست اما در کشور ما بخش بزرگی از تلفات انرژی در این بخش رخ میدهد.

دهه هاست که بخش کشاورزی یکی از ارکان مهم اقتصادی و امنیت غذایی در ایران است و نقش خود را به عنوان ابزاری برای توسعه مناطق دور افتاده و روستایی ایفا می کند

کشاورزی امنیت غذایی را برای جامعه در حال رشد افزایش می دهد و از وابستگی به مواد غذایی وارداتی می کاهد و در عین حال از طریق صادرات به نوعی منبع درآمد ملی تبدیل می شود.

بیشتر کشورهای در حال توسعه سهم فزاینده بخش کشاورزی را در رشد اقتصادی تجربه میکنند زیرا تمرکز آنها بر بهبود عملکرد بخشهای تولیدی و خدماتی به عنوان اصلی ترین عامل در توسعه اقتصادی می باشد .

بخش کشاورزی جهت تولید به انرژی نیاز دارد کشاورزی برای بهره برداری از ماشین آلات تجهیزات گرم کردن یا خنک کردن ساختمانها روشنایی در مزرعه و غیره از انرژی استفاده می کند .

سهم انرژی در تولید کشاورزی با توجه به نوع فعالیت ها، شیوه های تولید اعمال شده موقعیت جغرافیایی منطقه تولید و شرایط محیطی مانند عوامل خاک و اقلیم متفاوت است .

در ایران به دلیل اقلیم بیابانی و نیمه بیابانی در بخش بزرگی از کشور مقدار زیادی از مصرف انرژی در بخش کشاورزی برای تامین انرژی چاه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

که این بخش از انرژی به دلیل استفاده از سیستم با بازده کم با میزان زیادی هدر رفت انرژی پایان مییابد بخش کشاورزی یکی از بخشهای مهم تولیدی و مصرف کننده انرژی در هر کشور است.

کشاورزی و نیروگاه خورشیدی

بخش کشاورزی در ایران سهم زیادی از مصرف انرژی الکتریکی کشور را در خود اختصاص داده است. به طوری که مصرف کلی انرژی در بخش کشاورزی برابر 7/6 درصد مصرف کل انرژی در کشور است کشور آمریکا که کشاورزی بسیار خوبی دارد. میزان مصرف انرژی بخش کشاورزی کمتر از 2 درصد است .

همچنین پیک مصرف این انرژی در فصل تابستان اتفاق می افتد که پیک مصرف انرژی بخش خانگی و کلی کشوری نیز در همان زمان اتفاق می افتد

و سبب ایجاد فشار روی شبکه برق و بروز مشکلات فراوان میشود در سال 1396 39 درصد از مصرف انرژی در بخش کشاورزی از طریق برق و 37 درصد از طریق فرآورده های نفتی و 24 درصد توسط گاز طبیعی تامین شده است.

در میان انواع مختلف انرژیهای تجدید پذیر منبع فتوولتائیک  PVخورشیدی سرعت رشد بیشتری را نسبت به سایر منابع انرژی تجدید پذیر برای تولید توان الکتریکی داشته است.

مجموع ظرفیت نصب شده PV خورشیدی در پایان سال 2020 به 710 گیگاوات در سطح جهان رسیده است که حدود 125 گیگاوات ظرفیت PV خورشیدی جدید در سال 2020 اضافه شده است

که بزرگترین ظرفیت اضافه شده در بین هر منبع انرژی تجدید پذیر می باشد

این منابع با میانگین جهانی 2 170W/m بالاترین چگالی توان را نیز در میان تمام منابع انرژی تجدیدپذیر دارند و پس از انرژیهای تجدیدپذیر آب و باد  PVهای خورشیدی سومین منبع تجدیدپذیر بزرگ توان الکتریکی در سراسر جهان هستند.

از جمله مزایا و عواملی که سبب میشود  PVهای خورشیدی به عنوان یک جایگزین مناسب برای سوختهای فسیلی در نظر گرفته شود. در زیر فهرست شده اند.

قیمت سوختهای فسیلی رو به افزایش است و ممکن است این سوختها پایان یابند. در حالی که منبع ‏PV های خورشیدی رایگان است و تمام نخواهد شد.

نیروگاه های تولید توان الکتریکی که از سوخت فسیلی استفاده میکنند سبب گرم شدن کره زمین می شوند. در حالی که PV های خورشیدی مشکل ایجاد گرما برای محیط زیست را کاهش می دهند.

نیروگاه های تولید توان الکتریکی که از سوخت فسیلی استفاده میکنند محیط زیست را آلوده می کنند. در حالی که PV های خورشیدی هیچ آلودگی را منتشر نمی کنند و به عنوان انرژی پاک از آنها یاد می شود.

با توجه به مزایای گفته شده PV های خورشیدی به یکی از پرکاربردترین منابع انرژی تجدیدپذیر تبدیل شده اند و میزان استفاده از آنها روز به روز در حال افزایش است.

سیستمهای PV را میتوان بر روی زمین سقف، دیوار ساختمان ها مجتمع ساختمانی PV یا BIPV ها  پشت بام و یا در حیاط نصب روی کانال نصب در ساحل و مدل شناور در دریا نصب کرد [41]. امروزه سیستمهای PV نصب شده بر روی مزارع نیز در حال توسعه هستند.

همچنین PV های خورشیدی میتوانند به عنوان نیروگاههای بزرگ یا واحدهای تولید توان الکتریکی کوچکتر مورد استفاده قرار گیرند که بیشتر برق خورشیدی توسط واحدهای تولید کوچکتر خورشیدی تولید می شود.

در ادامه این مقاله ابتدا به بررسی عوامل تاثیر گذار بر روی نیروگاه خورشیدی میپردازیم سپس نصب پنل های خورشیدی بر روی مزارع کشاورزی را بررسی می کنیم و به بررسی مزایا و معایب آن می پردازیم.

نیروگاه خورشیدی/نیروگاه خورشیدی/نیروگاه خورشیدی/نیروگاه خورشیدی/نیروگاه خورشیدی