چند پنل خورشیدی توان یک سد بزرگ را تأمین میکنند؟
تینا مزدکی_سدهای تولید برق آبی به عنوان یکی از منابع حیاتی برای تولید انرژی در آمریکا شناخته میشوند. این ساختارهای بزرگ نه تنها انرژی تولید میکنند، بلکه تأثیرات زیستمحیطی و کارکردهای اضافی مانند کنترل سیلاب و تأمین آب را نیز فراهم میآورند. بر اساس یک محاسبه علمی، بهطور تئوریک میتوان بخش عمدهای از برق تولیدی از نیروگاههای برق آبی را با انرژی خورشیدی عوض کرد، اما اجرایی کردن این ایده به سادگی میسر نیست.
- سد گرند کولی نزدیک به ۲۱ میلیارد کیلوواتساعت برق در هر سال تولید میکند.
- برای جایگزینی این میزان تولید برق، تقریبا به ۲۳ میلیون پنل خورشیدی تجاری نیاز است.
- در این محاسبات، ظرفیت هر پنل تجاری معادل ۵۰۰ وات بهعنوان مرجع در نظر گرفته شده است.
- بهطور متوسط، هر پنل در سال حدود ۵۰۰ تا ۹۰۰ کیلوواتساعت برق تولید میکند.
- نیروگاههای برق آبی در آمریکا حدود ۶ درصد از برق مورد نیاز کشور را تأمین میکنند.
- مطالعات نشان دادهاند که تئوریکاً امکان جایگزینی برق تمام سدهای برق آبی آمریکا با پنلهای خورشیدی وجود دارد.
- مساحت لازم برای نصب پنلهای خورشیدی تقریباً ۱۳ درصد از مساحت مخازن کنونی سدها خواهد بود.
- این محاسبات به معنای امکانپذیری عملی حذف تمامی سدها نیست، زیرا آنها وظایف مهمتری فراتر از تولید برق دارند.
۲۳ میلیون پنل خورشیدی برای تأمین برق یک سد
یکی از نکات جالب در این محاسبه به سد گرند کولی، بزرگترین تأسیسات برقآبی در آمریکا مربوط میشود.
این سد سالانه تقریباً ۲۱ میلیارد کیلوواتساعت برق تولید میکند. در این بین، یک پنل خورشیدی تجاری معمولی با ظرفیت ۵۰۰ وات برابر با ۰.۵ کیلووات در این محاسبات مشخص شده است.
با این حال، تنها ظرفیت اسمی پنلها مسئله نیست. پنل خورشیدی همانند نیروگاههای آبی نمیتواند بهصورت مداوم برق تولید کند و میزان تولید آن مستقیماً به تابش نور خورشید بستگی دارد. با توجه به اینکه هر پنل معمولاً سالانه بین ۵۰۰ تا ۹۰۰ کیلوواتساعت برق تولید میکند، برای تأمین برق در حجم مشابه گرند کولی به حداقل ۲۳ میلیون پنل احتیاج خواهد بود.
آیا امکان جایگزینی تمامی سدهای آمریکا با پنلهای خورشیدی وجود دارد؟
تحقیقات نظری به بررسی این موضوع پرداختهاند که آیا انرژی خورشیدی میتواند جایگزین برق تولیدی توسط سدهای برق آبی آمریکا شود.
پژوهشگران از دانشگاه سیتی نیویورک با بررسی اطلاعات مربوط به سدهای برق آبی دریافتند که چنین جایگزینی از نظر انرژی بهطور تئوریک امکانپذیر است.
محاسبات نشان میدهند که پنلهای خورشیدی مورد نیاز برای تولید برق مشابه میتوانند تنها ۱۳ درصد از مساحت مخازن فعلی سدها را اشغال کنند. این مساحت به تقریباً ۵۲۹ هزار و ۸۸۵ هکتار یا حدود ۱.۳ میلیون جریب میرسد، که تقریباً هماندازه ایالت دلاور است.
چالش تنها تولید برق نیست
با توجه به این اعداد، نمیتوان حذف سدهای برق آبی و جایگزینی آنها با مزارع خورشیدی را بهعنوان یک مسأله ساده انرژی تلقی کرد.
بسیاری از سدهای جاری در آمریکا علاوه بر تولید برق، کارکردهای دیگری همچون تأمین آب شرب، کنترل سیلاب، ذخیرهسازی آب، کشتیرانی و فعالیتهای تفریحی دارند. بنابراین اگر یک سد از مدار خارج شود، پنلهای خورشیدی صرفاً جایگزینی برای برق تولیدی فراهم میکنند و سایر امکانات نیازمند توجه به راهحلهای جدید خواهند بود.
علاوه بر این، تولید برق از طریق پنلهای خورشیدی در مقایسه با برق آبی جنبهای متناوب دارد. این در حالی است که پنلها در شب که عملاً برق تولید نمیکنند، همچنین در روزهای ابری یا کمنور نیز تولید برق آنها کاهش مییابد. در مطالعه اشارهشده، ذخیرهسازی انرژی با باتری بهعنوان یکی از گزینههایی مطرح شده که میتواند بخش کوچکی از انعطافپذیری شبکه را تأمین کند، اما تأکید شده که برای ارزیابی دقیقتر این موضوع به تحقیقات بیشتری نیاز است.
تأثیر سدها بر اکوسیستم رودخانهها چیست؟
مسئله جایگزینی انرژی آبی با خورشیدی تنها به هزینه و حجم تولید برق معطوف نمیباشد. تأثیرات سدها بر اکوسیستم رودخانهها یکی از دلایلی است که مطالعه این سناریو را توجیه میکند.
سدها میتوانند مسیر حرکت ماهیها را مختل کرده، رسوبات را در خود نگهدارند و دمای آب را تغییر دهند. علاوه بر این، وجود سدها میتواند بازسازی دشتهای سیلابی طبیعی را دشوار کند؛ مکانهایی که در مدیریت آب باران و کاهش آثار سیلاب بسیار مؤثر هستند.
البته، مزارع خورشیدی نیز بدون عوارض زیستمحیطی نیستند. نصب گسترده پنلها ممکن است زیستگاهها را تکهتکه کرده و بر تنوع زیستی در برخی مناطق تأثیرگذار باشد. بنابراین، جایگزینی یک منبع انرژی با دیگری بهخودیخود به معنای عدم وجود پیامدهای زیستمحیطی نیست.
چرایی عدم حذف کامل سدها
محاسبات انجامشده صرفاً یک «آزمایش فکری» هستند و به معنای پیشنهادی عملی برای حذف تمامی سدهای آب در آمریکا تلقی نمیشوند.
در حقیقت، برخی سدها بهعنوان جزء حیاتی زیرساختهای آب و انرژی شناخته میشوند و حذف آنها میتواند عواقب گستردهای بهدنبال داشته باشد. در همین تحقیق، نیز تأکید شده است که پیادهسازی این سناریو برای تمامی سدها امکانپذیر نخواهد بود.
علاوه بر این، تحقیقات جدیدتری در آمریکا به دنبال کشف روشهایی برای بازسازی سدهایی هستند که بهطور کنونی دارای تأسیسات تولید برق نیستند. آزمایشگاه ملی اوک ریج در سال ۲۰۲۶ اعلام کرده است که بررسی بیش از ۲۶۰۰ سد خالی از نیروگاه میتواند حداکثر ۴ گیگاوات ظرفیت بالقوه تولید برق را نشان دهد.
آیا انرژی خورشیدی جایگزین انرژی آبی خواهد شد یا مکمل آن؟
در نهایت، موضوع تنها به انتخاب یکی از این دو گزینه فناوری محدود نمیشود. پیشنهادهایی در تحقیقات وجود دارد که بر ادغام منابع مختلف انرژی تأکید دارند.
پنلهای خورشیدی میتوانند نزدیک مخازن سدها یا حتی بر روی سطح آب نصب شوند و این امکان وجود دارد که بدون حذف نیروگاههای برق آبی، ظرفیت تولید انرژی را تقویت کنند. چنین نگرشی میتواند از زیرساختهای موجود برای انتقال برق نیز بهره ببرد.
بنابراین، عدد ۲۳ میلیون پنل برای سد گرند کولی یا برآورد ۱۳ درصد مساحت مخازن برای جایگزینی برق تولیدی توسط انرژی آبی در آمریکا، بیشتر بهعنوان نگاهی به مقیاس وسیع پتانسیل انرژی خورشیدی مطرح است. این محاسبات مؤید این نکته هستند که خورشید میتواند نقش بزرگی در کاهش وابستگی به برق آبی ایفا کند، اما موضوعاتی از قبیل مدیریت آب، کنترل سیلاب، اکوسیستم رودخانهها و پایایی شبکه همچنان مسائلی هستند که صرف نصب پنلهای خورشیدی بهتنهایی حل نمیشوند.
منبع: Slashgear
۲۲۷۳۲۳