آینده صنعت انرژی خورشیدی به سمت کدام فناوری خواهد رفت؟

با رشد جوامع صنعتی، نیاز به انرژی‌های گوناگون روبه روز افزایش می‌یابد؛ در این میان یکی از انرژی‌های که بیشتر در جوامع مطرح است، انرژی خورشیدی است. این انرژی روزبه‌روز پیشرفت کرده و وارد حیطه‌های مختلفی از زندگی و صنعت می‌شود. حال با این پیشرفت‌ها یکی از اصلی‌ترین سؤال‌های که در بین افراد مختلف شکل می‌گیرد این است که صنعت انرژی خورشیدی در آینده به سمت کدام فناوری‌ها خواهد رفت و در چه مواردی استفاده خواهد شد. برای یافتن پاسخ این پرسش در ادامه این مقاله از سایت تک اینورتر همراه ما باشید.

آینده انرژی خورشیدی در آمریکا

کشور آمریکا، برای کاربری‌های گوناگون، از کاربرد‌های خانگی و تجاری گرفته تا مصارف نظامی، درصدد تولید انبوه نسل دوم سلول‌های خورشیدی با فناوری لایه‌نازک و سبک است. در حال حاضر در این کشور هزینهٔ تولید انرژی برق خورشیدی در رقابت با سوخت‌های فسیلی است؛ اما با این تفاسیر آیا می‌‌توان گفت که در آمریکا این تکنولوژی به نقطهٔ اوج خود رسیده است؟ قطعاً که این‌‌گونه نیست. این کشور تنها در نقطهٔ آغاز این فناوری قرار داشته و جا برای پیشرفت زیاد، دارد.

توسط آزمایشگاه ملی انرژی‌‌های تجدیدپذیر (NREL)، نقشه راهی برای شرکت‌های فناوری آمریکایی منتشر شده است که طبق این نقشه، آمریکا در توسعهٔ صنایع خورشیدی، گزینه‌های مهمی پیشرو دارد. اما واقعیت فعلی این حوزه این است که تسلط کاملاً بر تولید انرژی فتوولتائیک در جهان در حال حاضر برای چین بوده و این تا مدت‌‌ها ممکن است در این صنعت همچنان به رهبری جهانی خود ادامه دهد.

چشم‌اندازی از آینده انرژی خورشیدی

مطالعه‌های انجام‌گرفته در حیطه چشم‌انداز آیندهٔ انرژی خورشیدی خبر از آن می‌دهد که در بازارهای ویژهٔ این صنعت هنوز فرصت‌هایی به چشم می‌‌خورد که در دههٔ آینده حجم آن‌‌ها به حدود یک میلیارد دلار خواهد رسید. همچنین مطالعات حاکی از آن است که انرژی خورشیدی در آینده فراگیرتر و ارزان‌تر شده و کاربری‌‌های تازه‌ای برای این حوزه تعریف خواهد شد.

به‌‌تازگی، از سوی کارشناسانی از NREL، وزارت انرژی و دانشکدهٔ معادن کلرادو مطالعه‌‌ای منتشر شده است به نام «گسترش بازارها و کاهش وزن تجهیزات فتوولتائیک توان بالا». این مطالعه نشان‌دهنده این است که شرکت‌ها دلایل خوب زیادی دارند تا همچنان به دنبال گزینه‌های خلاقانه‌‌تر جدیدتری از انرژی خورشیدی باشند.دانشمند ارشد NREL و نویسندهٔ اصلی این مقاله، متیو ریس در این باره توضیح می‌‌دهد که هزینهٔ تولید برق خورشیدی در آمریکا هم اکنون با قیمت برق خریداری‌‌شده از شبکه به مساوات رسیده است و این به دین معنی است که این انرژی امروزه می‌تواند با اقتصادی‌‌ترین منابع انرژی کشور یعنی گاز طبیعی و زغال‌سنگ به رقابت بپردازد.

ریس، طی مصاحبه‌ای در این باره این‌گونه اعلام کرده است:

همان گونه که در عصر امروز هدف بشر از تولید خودرو دیگر رقابت با اسب نیست؛ این مورد در مورد آیندهٔ صنایع خورشیدی صدق کرده و گسترش این صنعت فقط به رقابت با صنایع فسیلی محدود  نخواهد بود.

تاریخچه و آینده پیشرو برای این صنعت

در سال ۱۹۵۴ در آمریکا انرژی خورشیدی توسط دانشمندان آزمایشگاه‌های بل واقع در ماری هیل از ایالت نیوجرسی اختراع شد. در ابتدا، این اختراع، یک پنل ساخته‌شده از سیلیکون بود که با قرارگرفتن زیر نور یک لامپ کوچک قادر به تولید انرژی کافی برای راه‌‌اندازی یک چرخ‌‌وفلک اسباب‌‌بازی بود.

تحقیقات انجام‌گرفته در چند سال اخیر نشان‌دهنده این است که کشور چین با کمک‌گرفتن از یارانه‌های دولتی و نوآوری‌های مبتنی بر سیلیکون، به تولید انبوه اقدام کرده است؛ این تولیدات و پیشرفت در چین طوری است که شرایط را برای رقابت سایر کشورها با چین دشوار می‌کند. اما امروزه برای ساخت پنل خورشیدی، فناوری‌های لایه‌نازک جدیدی به وجود آمده است که رشد خود را به‌‌تازگی آغاز کرده‌‌اند. آن‌ها موازنه‌‌های موجود در بازارهای سنتی را می‌توانند برهم بزنند و حتی بازارهای جدیدی را ایجاد کنند.

بنا به گفته‌های برخی متخصصان، در طول تاریخ صنایع سیلیکونی کریستالی از حمایت یارانه‌‌ای بیشتری در مقایسه با صنایع لایه‌نازک برخوردار بوده‌‌اند. با سرمایه‌‌گذاری چندمیلیارددلاری توسط صنعت نیمه‌رسانا بخش اعظمی از رشد صنایع فتوولتائیک محقق شده که ساخت رایانه‌‌های مدرن، هدف اصلی آن بود. در ابتدا، انرژی خورشیدی به‌عنوان یک چالش ثانویه به شمار می‌رفت؛ اما امروزه به نکته‌ای رسیده است که برای ضمانت تولید برق به مدت ۳۰ سال می‌توان پنل‌های خورشیدی را به کاربرد.
 

 
دفتر پژوهش‌‌های نیروی دریایی آمریکا برای تولید کردن موادی برای ساخت پنل‌‌های خورشیدی لایه‌های نازک، از جدیدترین پژوهش‌‌های NREL حمایت می‌‌کند. سبکی و انعطاف‌پذیری آنان از سیلیکون بیشتر بوده و در ساختار آن‌‌ها از مس ایندیوم، گالیوم سلنیوم، کادمیوم تلوراید یا خانواده‌ای از سنگ‌هایی به نام پروسکایت استفاده شده است.

یکی از دانشمندان صنعت انرژی خورشیدی خاطرنشان کرده است که ساختن پنل‌‌های خورشیدی با سبک‌ترین وزن ممکن و همچنین پیداکردن موادی با هزینهٔ بسیار کم برای تولید انبوه، از چالش فعلی نیروی دریایی محسوب می‌شود. اساساً واحدهای نظامی ایالات متحده آمریکا و نیروی دریایی آن، به برق خورشیدی، به‌‌عنوان روشی برای حذف کردن باتری‌‌ها و کاهش دادن تلفات جنگی نگاه می‌کنند.

ادعای مطالعات جدید این است که اگرچه ممکن است تکنولوژی‌های نوین لایه‌نازک خورشیدی از تکنولوژی‌‌های رایج سیلیکونی گران‌تر باشند؛ اما این قیمت گران را وزن سبک‌تر و انعطاف‌پذیری بیشتر این پنل‌‌ها می‌تواند توجیه کرده و موجب بهبود وضعیت آماد و تدارکات در کاربردهای نظامی شود. همچنین می‌تواند باعث کاهش تلفات جنگی شود.

فناوری‌های آزمایشی دررابطه‌با صنعت انرژی خورشیدی

• برای کاربری روی پشت‌بام خانه‌‌های مسکونی، تجهیزات و بسته‌‌بندی سبک‌‌‌‌تر همراه با کاهش هزینه‌های نصب و بهره‌‌برداری تجهیزات خورشیدی، توجیه‌‌پذیری لازم را دارند؛ اما پیش‌‌بینی می‌‌شود در سایر بازارهای خورشیدی سرعت نفوذ این تکنولوژی بیشتر باشد.
• دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که در ساختمان‌ها امکان کاربردهای خورشیدی بیشتری فراهم است؛ به‌عنوان‌مثال، روی توفال‌‌ها، پنجره‌ها و دیگر ساختارهای معماری، تجهیزات خورشیدی سبک قابل‌اجرا هستند. به دنبال افزایش یافتن نیازها در این بازار هزینه‌ها نیز به نسبت آن کاهش خواهد یافت؛ همچنین ممکن است تولید شیشه‌‌های انعطاف‌‌پذیر و ضدخش به توسعهٔ این بازار کمک‌کننده باشد.
• طبق گزارش NREL، در ماهواره‌های فضایی کوچکی به‌‌ نام cubesats ،از انرژی خورشیدی کم‌‌حجم‌‌تر و سبک‌تری استفاده شده و علاوه‌برآن، به گسترش کاربرد آن‌‌ها نیز اشاره‌ای شده است.
• برخی ماشین‌های برقی مثل تویوتا پریوس با بهره‌گیری از امکانات انرژی خورشیدی وبا داشتن یک پنکهٔ کوچک، از داخل ماشین‌های پارک‌شده گرما را خارج می‌کنند. این‌گونه ابتکاراتی با یک‌قدم صرفه‌‌جویی بیشتر در انرژی الکتریکی، باعث افزایش مدت کارکرد خودروهای الکتریکی می‌شوند.
• مطالعات اخیر، یکی از تجهیزات خورشیدی کوچک و کارآمد را موردبحث قرار داده‌اند، مثل «جذب و تبدیل نور از محیط داخلی خانه» یا «تولید برق از ترکیب کردن نورهای محیط داخلی». این گزینه برای ساختمان‌های اداری ممکن است کاربرد داشته باشد؛ چون این ساختمان‌ها هم از نور فضای باز و هم نور لامپ‌‌های سقفی استفاده می‌کنند. دستگاه‌های کوچک خورشیدی در این مکان‌ها توانایی تبدیل دوباره نور به برق را داشته و می‌توانند درون تجهیزات الکترونیکی یا حسگرهایی قرار بگیرند که نزدیک پریز برق نیستند.
• از کاربردهای دیگر دستگاه‌‌های کوچک خورشیدی می‌توان توسعهٔ پهپادها و دیگر وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشینی مثل بالون‌‌ها را نام برد. به‌‌عنوان نمونه در سال گذشته پس از وقوع طوفان پورتوریکو، از این‌گونه بالون‌ها برای راه‌‌اندازی سریع‌‌تر خدمات اینترنتی (پیامک و ایمیل) استفاده شد.
• توسط شرکت آلفابت (شرکت مادر گوگل) تکنولوژی‌‌هایی مانند بالون‌‌های قابل هدایتی تولید شدند که تحت عنوان «فناوری‌های آزمایشی» شناخته می‌‌شوند؛ چنین تجهیزاتی در آینده می‌توانند در شرایط قطعی برق برای کشورها و شهرها مفید واقع شوند.

سخن پایانی

در این مقاله از سایت تک اینورتر سعی کردیم اطلاعات جامعی را راجع به کاربردهای صنعت انرژی خورشیدی در اختیار شما قرار داده و فناوری‌های که در آینده نه‌چندان دور از این صنعت منشعب می‌شود را به طور مختصر بیان کنیم. امیدواریم با خواندن این مقاله توانسته باشید به یک آگاهی نسبی در باره انرژی خورشیدی و کاربردهای آن دست یابید. در صورت هرگونه سؤال و ابهامی می‌توانید به سایت تک اینورتر مراجعه کرده و پاسخ پرسش‌هایتان را بیابید.