خورشید مشرق 26، بررسی پتانسیل انرژی های تجدیدپذیر در منطقه شمال شرق کشور این قسمت: انرژی خورشید

خواندنی‌ها

بررسی پتانسیل انرژی‌های تجدیدپذیر در منطقه شمال شرق کشور
این قسمت: انرژی خورشید

توسط: سحرناز تاج‌بخش

پتانسیل انرژی خورشیدی در استان خراسان رضوی بسیار چشمگیر است و از نظر تابش خورشید، یکی از مناطق ممتاز ایران به شمار می‌آید.

شاخص‌های اصلی پتانسیل خورشیدی
۱) شدت تابش خورشید: میانگین تابش سالانه در بیشتر نقاط استان بین ۵ تا ۵.۵ کیلووات ‌ساعت بر متر مربع در روز است. در نواحی جنوبی و شرقی (مثل تربت‌جام، تایباد، خواف و گناباد) این عدد به بیش از ۶ کیلووات ‌ساعت می‌رسد. این مقدار تقریباً معادل تابش در مناطق بیابانی مرکزی ایران و حتی نزدیک به استانداردهای جهانی برای نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ است.
۲) تعداد روزهای آفتابی: استان حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال دارد. زمستان‌ها نیز به‌دلیل خشکی هوا، افت تابش کمتر از ۲۰٪ است.
۳) زمین و زیرساخت: دشت‌های باز و کم‌شیب جنوب استان برای احداث نیروگاه‌های خورشیدی بسیار مناسب‌اند. نزدیکی به شبکه برق شرق کشور و مسیر صادرات انرژی به افغانستان مزیت اقتصادی مهمی ایجاد می‌کند.
4) وضعیت فعلی و برنامه‌های توسعه شاخص مقدارظرفیت بالقوه خورشیدی بیش از ۱۰٬۰۰۰ مگاوات ظرفیت نصب‌شده فعلی حدود ۱۰۰ مگاوات هدف توسعه تا ۱۴۰۷ رسیدن به ۱٬۰۰۰ مگاوات مناطق مناسب تربت‌جام، تایباد، خواف، گناباد، نیشابور، سبزوار

وضعیت فعلی و برنامه‌های توسعه در استان خراسان رضوی

5) مزیت‌های کلیدی منطقه: اقلیم خشک و آسمان صاف که باعث راندمان بالای تولید می شود، زمین ارزان و قابل‌دسترس که هزینه نصب را پایین می آورد و امکان ترکیب با انرژی بادی در شرق استان برای تولید پایدارفرصت صادرات برق به کشورهای همسایه.
در حال حاضر چند نیروگاه خورشیدی فعال در استان خراسان رضوی وجود دارد که در مجموع بخشی از ظرفیت رو‌به‌رشد انرژی تجدیدپذیر شرق کشور را تشکیل می‌دهند.
نیروگاه‌های خورشیدی شاخص استان
در جدول 1 نیروگاه‌های شاخص تولید برق استان خراسان رضوی نمایش داده شده اند:

جدول 1: مهم ترین نیروگاه‌های استان خراسان رضوی

طرح‌های در حال توسعه و چشم‌انداز آینده
- احداث نیروگاه‌های جدید در تایباد، فریمان و سرخس با ظرفیت مجموع حدود ۵۰ مگاوات.
- برنامه شرکت برق منطقه‌ای خراسان برای افزایش ظرفیت نیروگاه‌های خانگی و صنعتی کوچک تا بیش از ۱۰۰ مگاوات تا پایان ۱۴۰۷.
با توجه به تابش بالا و زمین‌های مناسب، خراسان رضوی می‌تواند تا سال ۱۴۱۰ به یکی از سه قطب اصلی انرژی خورشیدی ایران تبدیل شود. ترکیب نیروگاه‌های خورشیدی و بادی شرق استان، پایداری شبکه برق را نیز افزایش خواهد داد.
تاثیر زمین‌شناسی منطقه
به‌طور مستقیم و غیرمستقیم بر پتانسیل‌یابی مناطق مناسب برای انرژی خورشیدی تأثیر دارد؛ هرچند این تأثیر معمولاً کمتر از نقش عوامل اقلیمی مثل تابش، ساعات آفتابی و ابرناکی است. اما در مطالعات علمی، زمین‌شناسی و ویژگی‌های فیزیکی زمین جزو معیارهای رسمی ارزیابی محسوب می‌شوند. تحلیل زمین‌شناسی خراسان رضوی برای مکان‌یابی نیروگاه خورشیدی یک تصویر دقیق و کاربردی به ما می‌دهد از اینکه کدام بخش‌های استان از نظر سازه‌ای، اقلیمی و اقتصادی بهترین بستر را برای توسعه خورشیدی دارند.
زمین‌شناسی در انرژی خورشیدی بیشتر از زاویه ایمنی، هزینه و امکان‌سنجی سازه‌ای اهمیت دارد، نه از زاویه تابش.
اما در مدل‌های علمی پتانسیل‌سنجی، معیارهای زمین‌شناسی (شیب، ارتفاع، گسل، کاربری اراضی) به‌صورت رسمی و مؤثر استفاده می‌شوند.
زمین‌شناسی به‌طور غیرمستقیم اما مهم، بر هزینه، ایمنی، پایداری سازه و انتخاب مکان نیروگاه خورشیدی اثر می‌گذارد. چرا زمین‌شناسی در انتخاب محل نیروگاه خورشیدی مهم است؟
۱) شیب و جهت شیب و توپوگرافی
مطالعات پتانسیل‌سنجی نشان می‌دهند که شیب زمین یکی از تأثیرگذارترین معیارها در انتخاب محل نیروگاه خورشیدی است. در پژوهش خراسان رضوی، تغییر وزن معیار شیب بیشترین اثر را بر تعیین مناطق «خیلی مناسب» داشته است.
به طور خلاصه می توان گفت: شیب کمتر از ۵٪، ایده‌آل است، شیب بین ۵–۱۵٪، با هزینه تسطیح قابل‌قبول است ولی شیب بالاتر اقتصادی نیست. از این نظر در خراسان رضوی، دشت‌های گناباد، تایباد، خواف، بردسکن بهترین شرایط را دارند.
۲) فاصله از گسل‌ها
در مدل‌های مکان‌یابی، فاصله از گسل‌ها به‌عنوان یک معیار ایمنی لحاظ می‌شود. در مطالعات ملی، فاصله از گسل‌ها یکی از ۱۴ معیار اصلی برای پتانسیل‌سنجی خورشیدی بوده است. با این حال، اهمیت گسل در نیروگاه خورشیدی، کمتر از نیروگاه بادی است. در واقع فاصله مناسب از گسل‌ها تنها به کاهش ریسک سازه‌ای منجر می شود. در مطالعات خراسان رضوی، گسل‌ها کمترین وزن تأثیر را داشته‌اند و شرق استان (خواف–تایباد) از نظر لرزه‌ای ریسک نسبتاً کمتری دارند.
۳) نوع زمین و کاربری اراضی
زمین‌های سنگی، بیابانی، زمین‌های کم‌شیب و غیرمسکونی، دشت‌های باز و اراضی غیرکشاورزی معمولاً بهترین گزینه‌اند. در پژوهش‌های ایران، کاربری اراضی یکی از معیارهای اصلی GIS برای انتخاب محل نیروگاه خورشیدی است. این ویژگی‌ها در جنوب و جنوب‌شرقی استان فراوان‌اند.
۴) ارتفاع از سطح دریا
ارتفاع بر دما، گردوغبار و میزان تابش و در نتیجه بر راندمان پنل‌ها تأثیر می‌گذارد. در مطالعه خراسان رضوی، ارتفاع یکی از پارامترهای مؤثر بر ساعات آفتابی و تابش است. به طور کلی، بهترین ارتفاع برای نصب پنل‌های خورشیدی، ارتفاع متوسط است. به این ترتیب ارتفاع‌های ۸۰۰–۱۲۰۰ متر، بهترین عملکرد را دارند در حالیکه ارتفاع‌های خیلی بالا، به‌دلیل دمای پایین، کاهش راندمان خوهند داشت. همچنین درارتفاع‌های خیلی پایین، افزایش گردوغبار و افزایش هزینه نگهداری مطرح می شود. از این نظر جنوب استان (گناباد، فردوس) در بازه ایده‌آل قرار دارد.
5) ساختار زمین و نوع سنگ‌ها
زمین‌های پایدار عبارتند از: دشت‌های آبرفتی متراکم، رسوبات سفت‌شده و زمین‌های بیابانی جنوب استان، مناسب‌ترین بستر برای فونداسیون پنل‌ها هستند. در این زمین‌ها هزینه نگه‌داری پایین و خطر فرونشست کم است.
زمین‌های نامناسب عبارتند از: رس‌های نرم و مناطق با فرونشست (برخی نواحی اطراف مشهد) و زمین‌های سنگی با ناهمواری زیاد (بخشی از ارتفاعات بینالود)
در مجموع و به طور خلاصه می توان چنین نتیجه گیری کرد:
- زمین‌های سست، رسی یا مناطق فرونشست هزینه سازه را بالا می‌برند و در مقابل زمین‌های سخت و پایدار، هزینه نگه‌داری و نصب را کاهش می‌دهند در خراسان رضوی:
- شیب و ارتفاع بیشترین نقش را در تعیین مناطق مناسب دارند.
- گسل‌ها کمترین تأثیر را داشته‌اند (به‌دلیل ماهیت سازه‌های سبک خورشیدی).
- مناطق گناباد، فردوس، بردسکن، کاشمر بهترین پتانسیل را دارند. خلاصه مشخصات این مناطق را در جدول 3 مشاهده می کنید.

جدول 3: خلاصه ویژگی‌های زمین برای بهترین مناطق استان از نظر انرژی خورشیدی

منابع:
منابع علمی و پژوهشی
- پژوهش دانشگاه فردوسی مشهد دربارهٔ مکان‌یابی نیروگاه خورشیدی. (سال انتشار متغیر). گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد. تحلیل شیب، ارتفاع، کاربری اراضی و تابش خورشیدی با مدل‌های GIS و AHP.
- ارزیابی مکان‌یابی نیروگاه خورشیدی با مدل AHP–GIS. مجله پژوهش‌های انرژی‌های تجدیدپذیر ایران. معرفی ۱۴ معیار اصلی مکان‌یابی شامل شیب، ارتفاع، گسل، کاربری اراضی، فاصله از شبکه برق.
- پتانسیل‌سنجی انرژی خورشیدی ایران با داده‌های NASA SSE. پایگاه داده NASA Surface Solar Energy. میانگین تابش ۵ تا ۶ kWh/m²/day برای شرق ایران.
- گزارش شرکت برق منطقه‌ای خراسان دربارهٔ توسعه انرژی خورشیدی. شرکت برق منطقه‌ای خراسان. ظرفیت‌های نصب‌شده، برنامهٔ توسعه، مناطق مستعد.
- گزارش سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری ایران (ساتبا). ساتبا. اطلاعات نیروگاه‌های فعال، ظرفیت‌ها و پهنه‌بندی تابش.

منابع زمین‌شناسی و ژئومورفولوژی
- نقشه‌های زمین‌شناسی ۱:۲۵۰٬۰۰۰ سازمان زمین‌شناسی کشور. سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی ایران. تحلیل نوع سنگ، ساختار زمین، گسل‌ها و پایداری سازه‌ای.
- مدل ارتفاعی SRTM و ASTER. USGS و NASA. تحلیل شیب، جهت شیب و ارتفاع در مکان‌یابی خورشیدی.
- پژوهش‌های ژئومورفولوژی خراسان رضوی. دانشگاه فردوسی مشهد. تحلیل دشت‌های آبرفتی، بیابان‌ها و مناطق پایدار سازه‌ای.

منابع تابش خورشیدی و اقلیم
- داده‌های تابش خورشیدی SolarGIS. SolarGIS Global Solar Atlas. نقشه‌های تابش جهانی، ساعات آفتابی، دما و راندمان پنل‌ها.
- پایگاه داده WorldClim. WorldClim Climate Database. اطلاعات اقلیمی بلندمدت برای تحلیل دما و گردوغبار.
- گزارش‌های اقلیمی سازمان هواشناسی ایران. سازمان هواشناسی کشور. میانگین ساعات آفتابی و تابش سالانه.

منابع فنی نیروگاه‌های خورشیدی
- ساتبا – فهرست نیروگاه‌های خورشیدی ایران.
- گزارش‌های فنی شرکت توانیر.
- استانداری خراسان رضوی – طرح‌های انرژی تجدیدپذیر.