راضیه فلاح، خبرنگار:خورشید به‌عنوان عظیم‌ترین منبع انرژی پاک، ارزان و بی‌پایان در جهان امروز شناخته می‌شود که در بیشتر نقاط زمین نیز در دسترس است. ایران به‌عنوان کشوری که در نوار گرم و بیابانی جهان قرار گرفته می‌تواند با یک برنامه هدفمند با تاسیس نیروگاه‌های خورشیدی به‌راحتی برق کشور را تولید و حتی برای صادرات نیز تولید داشته باشد. این روش برای تامین انرژی کشور روشی مطمئن بوده و به محیط زیست نیز آسیبی وارد نمی‌کند. سیستم‌های انرژی خورشیدی، فناوری‌های جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز تجاری و صنعتی به کار می‌روند. برای استفاده از انرژی و جایگزینی آن به‌عنوان انرژی مصرفی کشور باید چالش‌های منطقه‌ای آن را نیز حل کرد. نیروگاه‌های تحقیقاتی با روش‌های درست این چالش‌ها را حل می‌کنند و راهکارهای عملیاتی علمی ارائه می‌دهند. شنبه این هفته بود که نیروگاه خورشیدی تحقیقاتی شهید معمارزاده در دانشگاه آزاد واحد اهواز با حضور محمد علی‌اکبری معاون علوم، مهندسی و کشاورزی این دانشگاه افتتاح و به‌صورت رسمی فعالیت خودش را آغاز کرد. برای اطلاع از جزئیات این طرح با ابراهیم آقاجری، عضو هیات‌علمی واحد برق واحد اهواز و مسئول پروژه تاسیس این نیروگاه تحقیقاتی گفت‌وگویی داشتیم که در ادامه می‌خوانید.
انجام فعالیت‌های تحقیقاتی با تاسیس نیروگاه خورشیدی
ابراهیم آقاجری عضو هیات‌علمی واحد اهواز و مسئول پروژه تاسیس نیروگاه تحقیقاتی برق این واحد درخصوص چگونگی اجرای این طرح عنوان کرد: «تفاهمنامه همکاری در سال 1399 با سازمان کل فنی و حرفه‌ای استان خوزستان و دانشگاه آزاد واحد اهواز منعقد شد که براساس این تفاهمنامه، یک مرکز مهارت‌آموزی در واحد اهواز تاسیس شد. این مرکز که در نتیجه طرح جامع کارورزی سازمان فنی و حرفه‌ای و در ادامه ارتباط‌گیری این سازمان با دانشگاه‌های کشور بوده برای گسترش طرح جامع کارورزی ایجاد شده است. تفاهمنامه مرکز مدیریت برنامه‌ریزی دانشگاه خروجی این اقدامات بود که درنهایت به آزمایشگاه خورشیدی واحد اهواز رسید.»
او در ادامه افزود: «دانشجویان برای آزمایش روی منابع فتوولتانیک مانند سلول‌های خورشیدی در این آزمایشگاه فعالیت می‌کنند. در نتیجه این اقدامات، نیروگاه خورشیدی تحقیقاتی شهید معماری با توان دو کیلووات برق تولیدی، روبه‌روی دانشکده برق واحد تاسیس شده تا فعالیت‌های تحقیقاتی واحد در این نیروگاه انجام شود.»
حل چالش‌های تولید برق خورشیدی در قالب 6 پایان‌نامه
آقاجری با بیان اینکه در این نیروگاه در کنار تولید برق برخی از چالش‌های تولید برق خورشیدی در قالب شش پایان‌نامه نیز پرداخته شده؛ اظهار کرد: «یک توربین بادی نیز در کنار این نیروگاه تحقیقاتی راه‌اندازی شده تا بتوان این طرح را به یک مزرعه یا مدرسه انرژی با خانه انرژی صفر با ماهیت کاملا هوشمند تبدیل کرد. این اقدامات برای بلندمدت فعالیت این نیروگاه برق در نظر گرفته شده و ادامه خواهد داشت.»
مسئول پروژه تاسیس نیروگاه برق تحقیقاتی واحد اهواز با توضیح اینکه بخشی از هزینه تاسیسات این نیروگاه را استادهای دانشکده برق واحد تقبل کرده‌اند؛ بیان کرد: «در تاسیس این نیروگاه دانشگاه هیچ هزینه‌ای نپرداخته و تنها براساس تفاهمنامه‌های همکاری واحد با دیگر موسسات هزینه‌های ساخت و تجهیز آن تامین شده است. این تجهیزات مورد نیاز در نیروگاه خورشیدی که شامل پنل‌های خورشیدی و اینورترهاست سازمان فنی حرفه‌ای تامین کرده است.»
وقتی اساتید برق واحد اهواز پای کار آمدند
او درباره میزان مبلغ ریالی که در تاسیس این نیروگاه هزینه شده؛ گفت: «تا اینجای کار حدود 200 میلیون تومان برای این نیروگاه برق خورشیدی هزینه شده که نصف این میزان از محل تفاهمنامه و نصف دیگر این مبلغ یا 100 میلیون تومان دیگر آن توسط استادان رشته برق واحد اهواز تامین شده است. همچنین از طریق انجام طرح پژوهشی برای اداره کل نوسازی استان خوزستان نیز بخش دیگری از هزینه‌ها تامین شد.»
عضو هیات‌علمی دانشکده برق دانشگاه آزاد واحد اهواز در توضیح مراحل طی‌شده کسب مجوز تاسیس نیروگاه خورشیدی این واحد عنوان کرد: «به علت آنکه این نیروگاه یک نیروگاه تحقیقاتی است و این نوع نیروگاه‌ها در فضای داخلی دانشگاه‌ها تاسیس می‌شوند؛ در نتیجه نیازی به کسب مجوز نیست. اگر یک نیروگاه بخواهد به شبکه برق متصل شود باید برای کسب مجوزهای لازم اقدام کند. به امید خدا روزی که این نیروگاه گسترش پیدا کند و به یک مرزعه تولید برق تبدیل شود برای اخذ مجوز از سازمان‌های مربوطه اقدامات انجام خواهد شد.»
تولید 2 کیلو وات برق در نیروگاه خورشیدی واحد اهواز
آقاجری درخصوص میزان تولید برق تولیدی این نیروگاه درحال حاضر اظهار کرد: «در ابتدای کار دو کیلو وات برق در این نیروگاه تولید می‌شد. اما درحال حاضر با تاسیس توربین‌های بادی که در کنار پنل‌های خورشیدی نصب شده این میزان تا تولید 2.5 کیلو وات ارتقا یافته است.»
نبود منابع مالی سد رسیدن به مرزعه تولید برق است
مسئول پروژه تاسیس نیروگاه تحقیقاتی برق واحد اهواز در پاسخ به سوال زمان افزایش میزان برق تولیدی این نیروگاه، بیان کرد: «برای گسترش فعالیت تولیدات برق نیروگاه تنها نیاز به تهیه پنل‌های بیشتر است که این امر نیز مسلتزم هزینه است. اگر هر پنل هزینه بین 5 تا 7 میلیون تومان داشته باشد برای تاسیس یک مزرعه یا یک نیروگاه بزرگ‌تر نیاز به هزینه قابل‌توجهی داریم. در غیر این صورت برای ارتقای نیروگاه در بخش‌های مختلفی مانند دانش، پیاده‌سازی و نیروی کار دانشگاه می‌تواند به شکل مستقل این کار را انجام دهد. به بیان دیگر بزرگ‌ترین مانع این ارتقا بخش تامین مالی این امر است ولی در دیگر بخش‌ها اقدامات لازم انجام شده است و دانشگاه در زمینه دانش علمی و نیروی متخصص بی‌نیاز است. حتی چالش‌های تولیدی نیز برطرف شده و از این منظر نیز مشکلی مطرح نیست. با تامین مالی برای تهیه پنل‌های خورشیدی بیشتر می‌توان حتی تا ماه دیگر یک مزرعه تولید برق در واحد احداث کرد.»
انجام طرح‌های پژوهشی برون‌دانشگاه برای تامین مالی پروژه
او درباره چگونگی تامین این نیاز مالی افزود: «در این زمینه با سازمان‌های مختلف از جمله شرکت نفت ارتباطاتی برقرار شده و تلاش داریم این ارتباطات منجر به قراردادهای پژوهشی تحت نظر خانه انرژی شود تا از این طریق تامین مالی انجام شود. همچنین طرح‌های پژوهشی از سازمان بسیج سازندگی زیرمجموعه سپاه نیز به واحد پیشنهاد شده که در مرحله رایزنی قراردارد و اگر به انعقاد قرارداد برسد بخشی از تامین مالی ارتقای نیروگاه انجام می‌شود. به بیان دیگر انجام طرح‌های پژوهشی برون‌دانشگاه تنها برنامه‌ای است که برای تامین مالی این پروژه در نظر گرفته شده است.»
تامین 20 کیلووات برق دانشکده فنی واحد اهواز به‌زودی
عضو هیات‌علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز درمورد زمان مورد نیاز برای تامین برق واحد اهواز از طریق این نیروگاه گفت: «نیروگاه خورشیدی تا تبدیل به یک مزرعه خورشیدی نشود به‌طور طبیعی نمی‌تواند برق مصرفی یک اداره یا ساختمان بزرگ را تامین کند. به بیان دیگر امروز واحد اهواز حدود دومگاوات یا دوهزار کیلووات روزانه برق مصرف می‌کند. تامین این میزان برق نیازمند زمان بسیاری است و پشتیبانی مالی وسیعی هم می‌خواهد. در برنامه‌های بلندمدت نیروگاه در مرحله نخست تامین برق دانشکده مهندسی را در نظر داریم که آن‌هم مستلزم تامین مالی برای خرید پنل‌های مورد نیاز است که برای تامین این میزان روشنایی حداقلی حدود 20 کیلووات برق نیاز است و توسعه این نیروگاه تحقیقاتی را تا همین میزان ادامه خواهیم داد. به بیان دیگر اگر 100 پنل دیگر به این نیروگاه اضافه شود؛ می‌توان 20 کیلو وات را تامین و برق دانشکده فنی واحد را تامین کرد.»
حل مشکلات و چالش‌های برق خورشیدی توسط دانشجوها انجام می‌شود
آقاجری با بیان اینکه ارزش ذاتی این نیروگاه در تحقیقاتی بودن آن است، عنوان کرد: «دانشجوهای رشته برق می‌توانند در این نیروگاه با مشکلات و چالش‌های نیروگاه فتوولتائیک آشنا شوند و جای پای خود را در بازار محکم کنند. به لطف خدا دانشجوهای این واحد توانسته‌اند با فراگیری عملی راهکار چالش‌ها از منظر شغلی جایگاه مستحکمی برای خود بسازند و به استخدام سازمان‌ها درآیند و همچنین توانسته‌اند در حوزه فتوولتائیک درآمدزایی نیز داشته باشند.»
قدم اول، حل 4 چالش در نیروگاه تحقیقاتی
مسئول پروژه تاسیس نیروگاه تحقیقاتی خورشیدی واحد اهواز درباره تحقیقاتی که در این نیروگاه انجام شده، اظهار کرد: «در این نیروگاه چهارطرح تحقیقاتی از جمله خنک‌سازی پنل‌های خورشیدی، بازتابش خورشیدی یا منعکس‌کننده‌ها، ردیاب خورشید و زیرگردهای استان به‌صورت ویژه انجام شده است.»
او در توضیح طرح خنک‌سازی پنل‌های خورشیدی بیان کرد: «زمانی که تابش آفتاب روی پنل انجام می‌شود؛ بالطبع باعث گرمای سطح پنل‌ها می‌شود که کارکرد آن را کاهش می‌دهد، برای مثال کارکرد این گرمای سطح پنل کارکرد یک پنل 200 واتی را کاهش می‌دهد و این میزان برای ما کارکرد نخواهد داشت. به‌طور طبیعی گرمای زیر پنل از گرمای روی پنل بیشتر است و اگر بتوانیم این پنل‌ها را به‌روشی خنک کنیم؛ می‌توان بازدهی آن را افزایش داد.»
عضو هیات‌علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز افزود: «گرمای سطحی پنل‌ها یکی از چالش‌های بزرگ مرزعه‌های خورشیدی در بیابان‌هاست که درطول روز به‌طور مداوم در معرض بازتاب نور خورشید هستند و سطح گرمایش پنل‌های آنها بسیار زیاد است. برای خنک‌سازی سطح این پنل‌ها از روش‌های مختلفی مانند تغییر دهنده فاز استفاده می‌شود اما این روش‌ها برای تک‌پنل‌ها کاربرد دارند. نیم‌لوله روشی است که در این نیروگاه استفاده شده است. در این روش مایعی مانند آب در زیر پنل استفاده می‌شود و گرمای پنل را به میزان زیادی کم می‌کند. این روش در خنثی‌ساز منعکس‌کننده‌ها نیز استفاده می‌شود. به بیان دیگر پس از احداث مزارع خورشیدی دیگر کسی کاری روی سطح پنل‌ها انجام نمی‌دهد. در این طرح برای خنک‌سازی سطح پنل‌ها از روش نیم‌لوله استفاده شده که به‌نوعی بهینه‌ترین و ساده‌ترین روش برای خنک کردن سطح پنل خورشیدی است.»
آقاجری درباره طرح دیگری که در این نیروگاه تحقیقاتی انجام شده، توصیح داد: «تابش آفتاب یکی دیگر از چالش‌های سلول‌های خورشیدی است. به هر مقداری که میزان تابش نور خورشید به یک سطح بیشتر شود؛ میزان تولید برق نیز افزایش پیدا می‌کند. به‌علت آنکه خورشید در یک نقطه به‌صورت ثابت قرار نمی‌گیرد؛ از منعکس‌کننده‌ها استفاده می‌شود. آینه یکی از ساده‌ترین منعکس‌کننده‌ها بود و در این طرح نیز از همین نوع منعکس‌کننده‌ها استفاده شده است. این آینه‌ها در یک زاویه خاصی در مقابل خورشید قرار می‌گیرند و تابش نور را دریافت می‌کنند، سپس بازتابش نور خورشید را به سطح پنل یا سلول‌های خروشیدی منتقل می‌کنند. همین امر باعث افزایش تولید برق پنل‌ها می‌شود.»
مسئول پروژه تاسیس نیروگاه تحقیقاتی خورشیدی واحد اهواز در ادامه توضیخات خود افزود: «نکته مهم در این آینه‌ها؛ قرار گرفتن زاویه خاص آنها در مقابل خورشید برای مدت زمان بیشتر است که کارهای تحقیقاتی روی آنها انجام می‌شود. براساس مطالعاتی که در فصل تابستان انجام شد؛ یک زاویه بهینه پیدا شد که به ما در افزایش سطح بازتابش در حالت ثابت کمک می‌کند تا انعکاس آفتاب را به حداکثر میزان خود برساند. به بیان ساده، با توجه به اینکه نقطه تابش خورشید یک جا نیست؛ هرچقدر بتوان بازتابش سطح خورشید را روی پنل‌ها بالاتر برد می‌توان کارکرد کاری را نیز افزایش داد. همین امر خود یک چالش بالابردن حرارت سطح پنل را با خود به‌همراه داشت که با انجام روش نیم‌لوله درکنار این روش کارکرد پنل‌های خورشیدی تا 27 درصد افزایش پیدا کرد. این تحقیق موضوع پایان‌نامه یکی از دانشجویان بود که به‌درستی انجام و مقاله آن نیز چاپ شد.»
او درخصوص طرح ردیابی خورشید به تفصیل اظهار کرد: «از آنجا که خورشید در یک جای خاص قرار نمی‌گیرد؛ نیاز است تا جای قرار گرفتن خورشید هر زمان رصد یا ردیابی شود تا پنل به همان جهت تغییر داده شود. این کار آسان و ساده‌ای است اما برای ارائه یک کار ساده محسوب نمی‌شود. در این طرح برای یک ارائه 2*2 یا دو بُعدی ماتریسی ردیابی خورشید را با استفاده از اطلاعات GPS و سنسورهای نوری تعریف و پنل و ارائه را به جهت خورشید هدایت می‌کنند.»
دانشجویان برنده نهایی این پروژه هستند
عضو هیات‌علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز درمورد پروژه دیگری که در این نیروگاه تحقیقاتی انجام‌شده، عنوان کرد: «به‌علت آنکه در استان خوزستان گردوغبار وجود دارد و این گردوغبار روی سلول‌های خورشیدی می‌نشیند، در نتیجه کارکرد پنل‌ها را به‌شدت کاهش می‌دهد. در این طرح گردوغبارها و زمان‌های مختلفی که آنها با میزان مختلفی مانند PM10 یا PM2.5 می‌وزند؛ بررسی شده‌اند و درنهایت این بررسی‌ها به سنسوری رسیدیم که در زمان‌های مشخصی پاکیزه‌سازی پنل‌ها را انجام می‌دهند. با این کار گردوغبار، کارکرد سلول‌های خورشیدی افزایش پیدا کرد.»
آقاجری با بیان اینکه همه طرح‌های تحقیقاتی انجام‌شده در این مدت توسط دانشجوها و برای پایان‌نامه‌ها بوده، بیان کرد: «به غیر از انجام این چهار چالش پروژه‌های مقطع کارشناسی نیز در این نیروگاه انجام شده‌اند، همچنین پروژه‌های کارشناسی‌ارشد دیگری درحال انجام هستند و هرکدام به چالش‌های مشخصی می‌پردازند.»
پیاده‌سازی خانه انرژی صفر هوشمند در دست اجراست
مسئول پروژه تاسیس نیروگاه تحقیقاتی خورشیدی واحد اهواز درباره طرح‌های دردست انجام این نیروگاه گفت: «پیاده‌سازی خانه انرژی صفر هوشمند در دست اجرا است. این طرح در سطح آزمایشگاهی انجام شده و باید این طرح در یک خانه واقعی پیاده‌سازی شود، برای اجرای این طرح نیز یک خانه در واحد ساخته شده تا روشنایی، سرمایش و گرمایش آن در این طرح پیاده‌سازی شوند.»
می‌خواهیم به شبکه تولید وارد شویم
او درباره درآمدزایی از طریق فروش برق تولیدی به دولت اظهار کرد: «این نیروگاه برای انجام فعالیت‌های تحقیقاتی درنظر گرفته شده است، پس از انجام فاز اول و انجام پروژه‌های تحقیقاتی با افزایش سلول‌های خروشیدی می‌توانیم میزان برق تولیدی را نیز افزایش دهیم و زمانی که بیش از 20 کیلو وات برق تولید شود، درنظر داریم به شبکه تولید وارد شویم. درحال حاضر تنها 12 پنل 200 واتی دراختیار داریم و اگر این میزان با 100 پنل 200 واتی ارتقا پیدا کند، به‌طور قطع در مسیر فروش برق نیز قرار خواهیم گرفت.»