نیروگاه خورشیدی شناور چیست و چرا برای ایران مهم است؟

نیروگاه خورشیدی شناور یا Floating PV نوعی نیروگاه خورشیدی است که پنل‌های آن به‌جای زمین، روی سازه‌هایی شناور در سطح آب نصب می‌شوند. این سازه‌ها معمولاً روی مخازن سدها، آب‌بندان‌ها، استخرهای ذخیره آب، حوضچه‌های صنعتی و دیگر پهنه‌های آبی مصنوعی قرار می‌گیرند.

در این روش، پنل‌های خورشیدی تقریباً همان پنل‌هایی هستند که در نیروگاه‌های زمینی استفاده می‌شوند، اما به‌جای استراکچر فلزی روی زمین، روی پایه‌ها و شناورهای مخصوص قرار می‌گیرند. این مجموعه با سیستم مهار و لنگر در محل ثابت نگه داشته می‌شود تا باد، موج و تغییر سطح آب باعث جابه‌جایی آن نشود. اما چرا باید نیروگاه خورشیدی را روی آب نصب کرد و این فناوری برای ایران چه اهمیتی دارد؟ در ادامه به این پرسش‌ها پاسخ می‌دهیم.

نیروگاه خورشیدی شناور چگونه کار می‌کند؟

عملکرد این نیروگاه از نظر تولید برق تفاوت زیادی با نیروگاه خورشیدی معمولی ندارد. نور خورشید به پنل‌ها می‌رسد و پنل‌ها برق مستقیم یا DC تولید می‌کنند. سپس برق از طریق کابل به اینورتر منتقل شده و به برق AC قابل استفاده تبدیل می‌شود.

تفاوت اصلی در بخش سازه است. پنل‌ها روی مجموعه‌ای از شناورهای مقاوم قرار می‌گیرند. این شناورها باید در برابر تابش خورشید، رطوبت، تغییرات دما و شرایط محیطی دوام کافی داشته باشند. مجموعه نیروگاه نیز توسط کابل، طناب یا سیستم‌های مهاربندی تخصصی به ساحل یا کف مخزن متصل می‌شود.

چرا نیروگاه خورشیدی را روی آب نصب می‌کنند؟

مهم‌ترین دلیل استفاده از Floating PV این است که برای ساخت نیروگاه خورشیدی به زمین جدید نیاز نیست. در مناطقی که زمین ارزش بالایی دارد یا باید برای فعالیت دیگری مانند کشاورزی و صنعت استفاده شود، سطح مخزن آب یک گزینه جایگزین است.

مزیت دیگر این است که پوشش بخشی از سطح آب می‌تواند تابش مستقیم خورشید به سطح مخزن را کاهش دهد و در بعضی شرایط به کاهش تبخیر کمک کند. این موضوع برای کشوری مانند ایران که با محدودیت منابع آب روبه‌روست اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

همچنین محیط آبی می‌تواند در برخی شرایط باعث شود دمای پنل‌ها نسبت به نیروگاه‌های زمینی کمتر باشد. پنل خورشیدی در دمای پایین‌تر معمولاً عملکرد بهتری دارد، بنابراین وجود آب در اطراف آرایه می‌تواند از نظر عملکرد نیز مزیت ایجاد کند.

در سدهایی که از قبل نیروگاه برق‌آبی یا پست و خطوط انتقال برق دارند، یک مزیت مهم دیگر نیز وجود دارد: بخشی از زیرساخت شبکه در همان محل حاضر است. در نتیجه می‌توان نیروگاه خورشیدی شناور را در کنار نیروگاه برق‌آبی توسعه داد و یک سامانه ترکیبی ایجاد کرد.

آیا هر سد و دریاچه‌ای برای Floating PV مناسب است؟

خیر. یکی از اشتباهات رایج این است که تصور کنیم هر مخزنی که سطح آب بزرگی دارد، برای نیروگاه خورشیدی شناور مناسب است.

اولین مسئله، پایداری سطح آب است. اگر سطح مخزن در طول سال بسیار زیاد تغییر کند یا در دوره‌های خشکسالی بخش زیادی از آن خشک شود، طراحی سازه و مهاربندی سخت‌تر خواهد شد.

باد و موج نیز اهمیت زیادی دارند. نیروگاه شناور باید بتواند شرایط جوی شدید را تحمل کند؛ بنابراین سرعت باد، ارتفاع موج، عمق آب و شکل ساحل باید قبل از طراحی بررسی شوند.

دسترسی به شبکه برق نیز بسیار مهم است. ممکن است یک مخزن از نظر تابش خورشیدی عالی باشد، اما اگر از پست و خطوط انتقال فاصله زیادی داشته باشد، هزینه اتصال پروژه افزایش پیدا می‌کند.

در نهایت، مسائل محیط‌زیستی باید از همان ابتدا بررسی شوند. تالاب‌های طبیعی و زیستگاه‌های حساس معمولاً گزینه‌های مناسبی برای شروع توسعه Floating PV نیستند. تمرکز اولیه بهتر است روی مخازن مصنوعی، سدها، آب‌بندان‌ها و حوضچه‌های صنعتی باشد.

وضعیت نیروگاه خورشیدی شناور در ایران

فناوری Floating PV هنوز در ایران در مقایسه با کشورهای پیشرو بازار بزرگی ندارد، اما فعالیت‌های اولیه و پروژه‌های نمونه نشان می‌دهند که این فناوری وارد مرحله عملی شده است.

یکی از نمونه‌های شناخته‌شده، نیروگاه خورشیدی شناور مجتمع پتروشیمی مهاباد است. اهمیت این پروژه بیشتر از اندازه آن، در این است که نشان داده اجرای عملی سامانه خورشیدی روی آب در شرایط ایران امکان‌پذیر است.

در شمال کشور نیز پروژه‌ها و برنامه‌هایی برای استفاده از آب‌بندان‌ها و مخازن موجود برای احداث نیروگاه خورشیدی شناور مطرح شده‌اند. استان‌های شمالی به دلیل وجود آب‌بندان‌های متعدد کشاورزی، یکی از حوزه‌های مناسب برای بررسی این فناوری باشند؛ البته سطح آب، شرایط محیط‌زیستی و نوع بهره‌برداری هر مخزن باید جداگانه بررسی شود.

در کنار پروژه‌های اجرایی، مطالعات دانشگاهی متعددی نیز روی مخازن سدهای ایران انجام شده است. این مطالعات نشان می‌دهند که تعدادی از سدهای بزرگ کشور، به‌خصوص در مناطق جنوبی و مرکزی، می‌توانند از نظر تابش خورشیدی و سطح مخزن گزینه‌های مناسبی برای بررسی دقیق‌تر باشند.

تجهیزات اصلی نیروگاه خورشیدی شناور

در یک پروژه Floating PV، پنل خورشیدی فقط یکی از اجزای سیستم است. بخش مهم دیگر، سازه شناور است. شناورها معمولاً از مواد پلیمری مقاوم در برابر شرایط محیطی ساخته می‌شوند و باید بتوانند برای سال‌های طولانی وزن پنل و تجهیزات را تحمل کنند.

سیستم مهار یا Mooring نیز وظیفه دارد نیروگاه را در موقعیت تعیین‌شده نگه دارد. این بخش باید بر اساس شرایط واقعی مخزن طراحی شود و نمی‌توان یک طراحی یکسان را برای همه پروژه‌ها استفاده کرد.

اینورتر، کابل‌های برق، تابلوهای حفاظتی، ترانسفورماتور و تجهیزات اتصال به شبکه نیز مشابه نیروگاه‌های خورشیدی متداول هستند، با این تفاوت که در Floating PV باید شرایط محیط مرطوب و مسیر انتقال کابل از روی آب نیز در نظر گرفته شود.

Floating PV برای ایران چه فرصتی ایجاد می‌کند؟

ارزش این فناوری برای ایران فقط تولید برق نیست. Floating PV می‌تواند هم‌زمان به استفاده بهتر از سطح مخازن، توسعه انرژی تجدیدپذیر و در برخی شرایط به کاهش تبخیر آب کمک کند.

از طرف دیگر، اجرای این پروژه‌ها می‌تواند یک زنجیره تأمین داخلی جدید ایجاد کند: تولید شناورهای پلیمری، طراحی سیستم مهار، ساخت تجهیزات جانبی، نصب، بهره‌برداری و نگهداری همگی بخش‌هایی هستند که می‌توانند در داخل کشور توسعه پیدا کنند.

برای شروع، منطقی‌تر است پروژه‌ها در مقیاس پایلوت روی مخازنی اجرا شوند که شرایط فنی روشن و دسترسی مناسبی دارند. پس از جمع‌آوری تجربه عملی، می‌توان پروژه‌ها را در مقیاس‌های بزرگ‌تر توسعه داد.

در سدهای دارای نیروگاه برق‌آبی، حتی امکان ایجاد سیستم Hybrid Hydro-FPV وجود دارد؛ یعنی برق خورشیدی و برق‌آبی در یک محل و با استفاده از زیرساخت مشترک به شبکه تزریق شوند.

جمع‌بندی

نیروگاه خورشیدی شناور یک فناوری نسبتاً جدید اما کاربردی است که می‌تواند در کنار نیروگاه‌های خورشیدی زمینی بخشی از توسعه انرژی پاک را بر عهده بگیرد.

ایران به دلیل وجود تعداد زیادی مخزن مصنوعی، سد، آب‌بندان و شرایط مناسب تابش خورشیدی در بخش بزرگی از کشور، ظرفیت مناسبی برای بررسی این فناوری دارد. با این حال، انتخاب سایت باید با دقت انجام شود و مسائلی مانند پایداری سطح آب، باد و موج، اتصال به شبکه، شرایط محیط‌زیستی و سیستم مهار قبل از سرمایه‌گذاری بررسی شوند.

بهترین مسیر برای ایران، شروع از پروژه‌های محدود و قابل کنترل، کسب تجربه اجرایی و سپس توسعه پروژه‌های بزرگ‌تر است. اگر این روند به‌درستی انجام شود، Floating PV می‌تواند در سال‌های آینده به یکی از بخش‌های جذاب صنعت انرژی خورشیدی کشور تبدیل شود.

برای مشاوره تخصصی درباره احداث نیروگاه خورشیدی و بررسی فنی پروژه‌های خورشیدی، کارشناسان بیستون انرژی پارس در کنار شما هستند.

مطالب مرتبط

پیشنهاد می‌کنیم مطلب خانه هوشمند خورشیدی چیست؟ آشنایی با Smart Home و اصطلاحات مهم آن را نیز بخوانید.