شهرهای متکی بر انرژی خورشیدی
مجله علمی ایلیاد - انرژی خورشیدی سریع‌ترین رشد را در بین منابع انرژی دارد، ولی مشکلات خاص این منبع هنوز پابرجا هستند. تحقیقات جدید نشان داده‌اند که اگر مکان‌یابی برای تولید این نوع انرژی به‌درستی انجام شود، می‌تواند نقش بزرگی در برق‌رسانی به کشورهای دور از خط استوا نیز ایفا کند.
انرژی خورشیدی در حال حاضر ارزان‌ترین روش تولید انرژی در طول ساعت‌های روز است. اکنون این نوع انرژی را می‌توان ذخیره کرد تا از آن در شب‌ها نیز استفاده شود. به هر حال، در روزهای زمستانی این روش تولید انرژی دارای چالش‌های خاص خود است. داشتن خورشید طی ۱۲ یا حتی ۱۶ ساعت در روز، چیزی است و نداشتن آن طی ماه‌ها چیز دیگری است.
بنا به گفته‌ی دکتر «آنلن کال» از دانشگاه لوزان سوئیس، شاید بتوان با این تاریکی‌های طولانی مدت حداقل در مکان‌هایی که دارای کوه‌های بلند هستند، کنار آمد. کال و همکارانش استفاده از پنل‌های خورشیدی در سوئیس را مدل‌سازی کرده‌اند. نتایج یافته‌های این گروه تحقیقاتی در کنگره‌ی National Academy of Sciences ارائه شده است. آن‌ها ادعا می‌کنند که اگر پنل‌های خورشیدی در جاهای مناسبی قرار داده شوند، می‌توان مقدار زیادی انرژی در طول زمستان از آن‌ها به‌دست آورد. راز ماجرا این است که پنل‌ها را در ارتفاع زیاد قرار می‌دهند و زاویه‌ی آن‌ها را در وضعیت نزدیک به حالت عمود تنظیم می‌کنند.
دلیل واضحی برای قرار دادن پنل‌های خورشیدی بر فراز کوه‌ها وجود دارد. کمتر بودن ابر بین خورشید و پنل‌ها باعث می‌شود که پنل‌های نور بیشتری جذب کنند. به هر حال اگر انرژی در جایی که به آن نیاز است، تولید شود بهتر و ارزان‌تر است و بنابراین معمولاً پنل‌های خورشیدی را در مناطق نزدیک‌تر به شهرها و یا حتی بر روی پشت‌بام ساختمان‌های موجود در شهرها قرار می‌دهند.
این موارد همه در صورتی هستند که فقط بخش کوچکی از نیاز به برق توسط انرژی خورشیدی تامین می‌شود، ولی اکنون کال و همکارانش این استدلال را مطرح می‌کنند که ما در حال حرکت به سمت شبکه‌های برق متکی بر انرژی‌های تجدیدپذیر هستیم و زمان‌بندی برای این کار نیز مانند میزان انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است. نویسندگان مقاله با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده توسط ماهواره‌ها، از هزاران مکان مختلف در سوئیس، تفاوت نور خورشید در زمستان و تابستان و ارتباط آن با ارتفاع را مشخص کرده‌اند. میزان نور خورشید در ارتفاعات بالای ۲،۵۰۰ متری در طول زمستان بالاتر از نور خورشید در ارتفاعات پایین‌تر در تابستان است و برای برق‌رسانی به شهر، کافی است.
در زمستان خورشید مدت زمان کمتری در آسمان است و بنابراین پنل‌های خورشیدی باید در زاویه‌ای قرار گیرند که بیشترین نور را جذب کنند. استفاده از پنل‌ها در وضعیت‌هایی با شیب زیاد، منجر به تولید کمتر برق در طول سال می‌شود، ولی در زمستان تولیدی برق در این حالت بیشتر خواهد بود. مزیت دیگر قرار دادن پنل‌ها با شیب زیاد این است که در این صورت، برف روی پنل‌ها جمع نمی‌شود و همچنین نور منعکس شده از برف‌های اطراف نیز تولید پنل‌ها را تا ۱۰ درصد افزایش می‌دهد.
محاسبات انجام شده توسط کال برای استفاده توسط کشورهایی که از خط استوا دور هستند و ارتفاع آن‌ها نیز هم‌سطح با دریاها است، قابل استفاده نخواهد بود؛ ولی آن‌ها نشان داده‌اند مکان‌هایی که به سوخت‌های فسیلی و یا هسته‌ای برای تامین نیاز برق خود محتاج هستند، بسیار کم است. در همین حال مجله‌ی PV نیز پیشرفت‌هایی را برای اثبات کفایت انرژی خورشیدی برای تامین برق در طول سال در جاهایی مانند سوئد، گزارش کرده است.
شهرداری شهر وارگاردای سوئد، در حال ساخت ۶ ساختمان و ۱۷۲ آپارتمان در بین آن‌ها است، در حالی که این ساختمان‌ها به شبکه‌ی برق متصل نیستند و به جای آن انرژی مورد نیاز خود را از طریق پنل‌های خورشیدی تامین می‌کنند. به جای استفاده از باطری، در این ساختمان‌ها از هیدروژن برای ذخیره‌ی انرژی اضافی در طول تابستان استفاده می‌شود. در طول زمستان هیدروژن سوزانده شده و گرما و الکتریسیته تولید می‌کند. یکی از این ساختمان‌ها در حال حاضر عملیاتی است. به نظر می‌رسد اثبات اقتصادی بودن ذخیره‌ی هیدروژن به نسبت وصل شدن به شبکه‌ی برق فعلاً عملی نیست، ولی وجود این ساختمان‌ها نشان می‌دهد که روش پیشنهاد شده عملی است.
نوشته: استیون لانت
ترجمه: امید محمدی – مجله علمی ایلیاد