معادل چند پنل خورشیدی است یک نیروگاه زغال سنگ؟

تینا مزدکی_محاسبه تعداد پنل‌های خورشیدی لازم برای جایگزینی یک نیروگاه زغال‌سنگ، مشابه بررسی تعداد پنل‌هایی است که برای تأمین انرژی یک منزل مسکونی ضروری است، اما در مقیاسی به مراتب وسیع‌تر و با پیچیدگی‌های بیشتر. تصوری غلط در بین برخی افراد وجود دارد که نیروگاه‌های خورشیدی تنها در زمان‌هایی که خورشید تابیده می‌شود، قادر به تولید برق هستند، در حالی که این باور به‌طور عمده نادرست است و نیاز به بازنگری دارد.

نیروگاه‌های زغال‌سنگی و دیگر واحدهای سوخت فسیلی نیز دچار اختلال‌هایی مشابه می‌شوند و به‌طور متوسط در حدود ۱۲ درصد زمان فعال نیستند.

با این حال، برای ارائه پاسخ دقیق‌تر به این پرسش، بهتر است یک نیروگاه زغال‌سنگ با ظرفیت مشخص را مد نظر قرار دهیم. برای نمونه، یک نیروگاه زغال‌سنگی با ظرفیت ۵۰۰ مگاواتی که به عنوان یک نیروگاه متوسط در آمریکا شناخته می‌شود.

اگر به سادگی ظرفیت اسمی نیروگاه را با ظرفیت پنل‌ها سنجیده و فرض کنیم که از پنل‌های خورشیدی مدرن با توان ۵۰۰ وات استفاده می‌نماییم، برای تحقق ظرفیت ۵۰۰ مگاوات در آن واحد، حدود یک میلیون پنل خورشیدی نیاز خواهد بود. این مرحله، بخش نسبتاً ساده محاسبه به شمار می‌رود.

مشکل اصلی زمانی مشخص می‌شود که بخواهیم میزان واقعی برق تولیدی توسط نیروگاه را در طول یکسال محاسبه کنیم. یک نیروگاه زغال‌سنگ توانایی فعالیت با ضریب بهره‌برداری بسیار بالاتری نسبت به یک نیروگاه خورشیدی دارد.

ضریب ظرفیت چه تاثیری دارد؟

برای ارائه مقایسه‌ای واقعی‌تر، باید به مفهوم ضریب ظرفیت توجه داشته باشیم. ضریب ظرفیت، میزان انرژی تولیدی یک نیروگاه را با مقدار انرژی‌ای که همان نیروگاه در صورت کار با ۱۰۰ درصد ظرفیت خود می‌توانست تولید کند، مورد سنجش قرار می‌دهد.

بر اساس اطلاعات منتشرشده در این گزارش، نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ مقیاس در آمریکا در سال‌های اخیر به‌طور میانگین ضریب ظرفیتی در حدود ۲۰ درصد داشته‌اند.

در مقابل، نیروگاه‌های زغال‌سنگی آمریکا در سال ۲۰۲۳ با ضریب ظرفیت ۴۳ درصد فعالیت داشتند.

بنابراین، اگر هدف این باشد که همان مقدار برق سالانه تولیدشده توسط یک نیروگاه زغال‌سنگ ۵۰۰ مگاواتی را از طریق انرژی خورشیدی تأمین کنیم، به ظرفیتی به‌مراتب بیشتر از ظرفیت اسمی مشخص‌شده در محاسبات اولیه نیاز خواهیم داشت.

به عبارت دیگر، داشتن یک میلیون پنل ۵۰۰ واتی به معنی این نیست که نیروگاه خورشیدی می‌تواند در طول سال همان مقداری برق را تولید کند که نیروگاه زغال‌سنگ ۵۰۰ مگاواتی قادر به تولید آن است.

ابعاد تولید برق، موضوع زمین را نیز دخیل می‌کند

این تفاوت در ابعاد تولید برق، مساحت زمین لازم را نیز به مسئله‌ای مهم تبدیل می‌کند.

پروژه‌های خورشیدی بزرگ معمولاً به چندین هکتار زمین برای هر مگاوات ظرفیت تولید نیاز دارند. بنابراین، جایگزینی یک نیروگاه زغال‌سنگ با انرژی خورشیدی ممکن است به ایجاد مجموعه‌ای وسیع از پنل‌ها در یک منطقه بسیار بزرگ نیاز داشته باشد.

حتی اگر یک نیروگاه خورشیدی فرضی بتواند به لحاظ فنی همان مقدار برق را تولید کند که یک نیروگاه زغال‌سنگی دارد، ممکن است برای جبران نوسانات تولید انرژی به سیستم‌های ذخیره‌سازی یا بهبود شبکه برق نیاز باشد.

این مسئله به‌خصوص در زمان‌هایی که نور خورشید در دسترس نیست، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

از این رو، در صنعت برق، واژه «جایگزینی» معمولاً به معنای تعویض یک نیروگاه با نیروی دیگری به شکل یک‌به‌یک نیست.

جایگزینی زغال‌سنگ با خورشیدی نیازمند یک مجموعه انرژی پاک است

نگاه واقع‌بینانه‌تر به این موضوع این است که نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند با تأمین برق لازم، به جایگزینی انرژی یک نیروگاه زغال‌سنگ کمک کنند، اما این جایگزینی لزوماً با همان سطح مساحت، شیوه توزیع برق و زیرساخت انجام نمی‌شود.

نمونه‌هایی از تبدیل نیروگاه‌های زغال‌سنگ به پروژه‌های خورشیدی نشان می‌دهد که این انتقال معمولاً به ترکیبی از انرژی خورشیدی، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی و برنامه‌ریزی برای زمین، خطوط انتقال و قابلیت اطمینان شبکه نیاز دارد.

بنابراین، تعداد دقیق پنل‌های موردنیاز بستگی به اندازه نیروگاه زغال‌سنگ و توان هر پنل خورشیدی دارد، اما نتیجه کلی روشن است: جایگزینی یک نیروگاه زغال‌سنگ با انرژی خورشیدی به یک مجموعه بسیار بزرگ از پنل‌ها احتیاج دارد و در بسیاری از موارد، صرفاً نصب پنل‌های خورشیدی کافی نیست و باید مجموعه‌ای وسیع‌تر از فناوری‌های انرژی پاک و زیرساخت‌های شبکه نیز مد نظر قرار گیرد.

۵۸۳۲۳