
نیروگاه خورشیدی دائو تینگ، استان تای نین . (عکس: MINH PHUONG)
انرژی خورشیدی در حال تبدیل شدن به یک روند پیشرو در صنعت انرژیهای تجدیدپذیر است، به خصوص با توجه به اینکه هزینههای فناوری به شدت کاهش یافته و تغییر به سمت انرژیهای تجدیدپذیر در سراسر جهان در حال گسترش است. یکی از رایجترین راهها برای تبدیل انرژی خورشیدی به برق برای تأمین نیازهای انسان، استفاده از پنلهای خورشیدی است.
با این حال، به گفته کارشناسان، توسعه نیروگاههای خورشیدی در سراسر جهان محدودیتهای قابل توجهی را در رابطه با محیط زیست و منابع زمین آشکار میکند. فرآیند تولید فتوولتائیک از مواد شیمیایی سمی مانند اسید هیدروکلریک، اسید سولفوریک، اسید نیتریک و فلوراید هیدروژن استفاده میکند که میتواند خطرات سلامتی، به ویژه برای کارگران تولید، ایجاد کند. گزارشی از سوی موسسه تحقیقات انرژی (IER) در ایالات متحده نشان میدهد که پنلهای خورشیدی ۳۰۰ برابر بیشتر از نیروگاههای هستهای برای همان واحد انرژی تأمینشده، زبالههای خطرناک تولید میکنند. پنلهای خورشیدی که از فلزات سنگین مانند سرب، کروم و کادمیوم استفاده میکنند، در صورت خرد شدن و دفن شدن میتوانند به محیط خاک آسیب برسانند.
علاوه بر این، پنلهای خورشیدی بزرگ و در اندازههای بزرگ، فضای زیادی را اشغال میکنند و مانع رشد پوشش گیاهی در زیر میشوند و این مناطق را به زمینهای بایر تبدیل میکنند.
در ویتنام، انرژی خورشیدی در سالهای اخیر به سرعت توسعه یافته است، به خصوص در نین توان - که "پایتخت انرژی خورشیدی" کشور محسوب میشود. این رونق در بحبوحه رشد سریع اقتصادی ، تقاضای بالای انرژی و کاهش شدید هزینههای فناوری رخ داده است. با این حال، پروژههای بزرگ انرژی خورشیدی زمینهای زیادی را اشغال میکنند و به محیط زیست فشار میآورند. اکثر پروژهها فاقد برنامهای برای دفع پنلهای خورشیدی در پایان عمر مفید خود هستند، در حالی که این دستگاهها حاوی مواد و فلزات سنگینی هستند که در صورت دفع از طریق روشهای مرسوم دفن زباله میتوانند باعث آلودگی شوند.
در سراسر جهان، بسیاری از گروههای تحقیقاتی با استفاده از فناوری انرژی خورشیدی متمرکز، به دنبال غلبه بر محدودیتهای انرژی خورشیدی صفحه تخت بودهاند. این فناوری، نور خورشید را در یک منطقه کوچک متمرکز میکند تا تعداد سلولهای فتوولتائیک مورد نیاز را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. گروهی از دانشمندان در چین از اولین کسانی بودند که مدلی را پیشنهاد دادند که اجزای نور خورشید را جدا میکند، جایی که نور قرمز و آبی برای کشاورزی استفاده میشود و بقیه به برق تبدیل میشود. با این حال، این مدل بسیار گران است زیرا برای جداسازی نور نیاز به استفاده از فیلمهای نانواپتیکی گرانقیمت دارد، دوام کمی دارد و ضریب تمرکز آن تنها چند ده برابر است، که این فناوری را فقط برای استفاده آزمایشگاهی مناسب میکند.
اخیراً، تیمی از نویسندگان دانشگاه فنیکا پس از اجرای پروژه "تحقیق، طراحی و ساخت یک سیستم فتوولتائیک-کشاورزی سازگار با محیط زیست مبتنی بر فناوری انرژی خورشیدی متمرکز" که توسط صندوق ملی توسعه علوم و فناوری (Nafosted) تأمین مالی شده است، رویکرد جدیدی را توسعه دادهاند که بر کاستیهای فوقالذکر غلبه میکند و برای شرایط عملی مناسب است.
دانشیار وو نگوک های، رهبر پروژه، گفت که تیم تحقیقاتی به جای استفاده از یک ناودان سهموی برای ایجاد همگرایی خط مستقیم، به استفاده از یک لنز فرنل روی آوردند - یک قطعه نوری که نازک، سبک، ارزان و قادر به متمرکز کردن نور در یک نقطه کوچک با ضریب همگرایی تا صدها برابر است. وقتی نور به این شدت فشرده میشود، مساحت سلول فتوولتائیک مورد نیاز صدها برابر کاهش مییابد، به این معنی که مواد کمتر، مواد شیمیایی سمی کمتر، ضایعات کمتر و هزینههای پایینتری مورد نیاز است. این لنز فرنل همچنین اختراعی از تیم در طول این پروژه است.
دانشیار وو نگوک های در ادامه توضیح داد که در نقطه همگرایی، تیم تحقیقاتی یک آینه نیمه بازتابنده برای جداسازی اجزای نور طبیعی قرار دادند. نور قرمز و آبی (دو ناحیه نوری که گیاهان به شدت جذب میکنند) از طریق آینه به ناحیه رشد منتقل میشوند. نور باقیمانده، به ویژه ناحیه مادون قرمز که انرژی حرارتی زیادی را حمل میکند، منعکس شده و روی پنل خورشیدی با راندمان بالا متمرکز میشود. جداسازی اجزای نور در یک نقطه کوچک، سطح مورد نیاز برای پوشش فیلتر را 25 تا 30 برابر کاهش میدهد و امکان استفاده از تکنیکهای پوششدهی بادوامتر، ارزانتر و صنعتی را فراهم میکند. این یک پیشرفت قابل توجه در مقایسه با فناوریهای موجود در سراسر جهان است.
منابع نور قرمز و آبی جدا شده به فیبرهای نوری هدایت شده و با استفاده از ساختارهای نوری توزیع مجدد میشوند. این امر توزیع یکنواخت نور به گیاهان را تضمین میکند، سایهها را از بین میبرد و در مقایسه با مدلهایی که دارای پنلهای خورشیدی با فاصله زیاد از یکدیگر یا پنلهای نصب شده روی سقف گلخانهها هستند، از کاهش عملکرد جلوگیری میکند. نور منعکس شده با انرژی بالا با راندمان بالاتری نسبت به فناوری پنلهای تخت سنتی به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.
به گفته تیم تحقیقاتی، این فناوری کاربردهای بالقوهای را در مدلهای فتوولتائیک کشاورزی در ویتنام، به ویژه در مناطقی با شدت تابش بالا و نیاز به ترکیب تولید برق با کشت محصولات کشاورزی، ایجاد میکند. در مرحله بعدی، تیم تحقیقاتی قصد دارد این سیستم را به سطح کاملتری توسعه دهد تا کاربرد عملی آن ارزیابی شود، با این هدف که این فناوری را به مشاغل و مدلهای فتوولتائیک کشاورزی در کشور منتقل کند.
برای اطمینان از مقیاسپذیری، این تیم با دانشگاه میونگجی (کره جنوبی) - مؤسسهای با تخصص در اپتیک، مواد و انرژیهای تجدیدپذیر - همکاری کرد تا به طور مشترک یک سیستم نمونه اولیه کامل را برای استفاده آزمایشی توسعه دهد. این همکاری به تیم اجازه داد تا اندازهگیریهای عملکرد را تحت شرایط محیطی مختلف، از جمله آب و هوای گرمسیری هانوی و آب و هوای معتدل سئول، کره جنوبی، انجام دهد. آنها دوام لنزهای فرنل و فیلترهای نوری را ارزیابی کردند و پایداری توزیع نور در گیاهان را تأیید کردند. نتایج آزمایش اولیه نشان داد که این سیستم در مقایسه با مدلهای سنتی صفحه تخت تحت شرایط تابش یکسان، راندمان تبدیل انرژی بالاتری را ارائه میدهد، در حالی که طیف قرمز-سبز کافی برای رشد گیاه فراهم میکند، از سایه موضعی جلوگیری میکند و عملکرد را کاهش نمیدهد. موفقیتهای اولیه این برنامه مشارکتی در مجله بینالمللی Plos One با رتبه Q1 منتشر شد.
به گفته نمایندگان صندوق ملی توسعه علوم و فناوری، این پروژه تحقیقاتی نه تنها امکانسنجی فناوری فتوولتائیک-کشاورزی نسل بعدی را نشان میدهد، بلکه فرصتهای بزرگی را برای ویتنام فراهم میکند تا به گروه کشورهایی که دارای فناوری انرژی خورشیدی متمرکز برای کشاورزی پایدار هستند، بپیوندد. با هدف بهینهسازی بیشتر مواد نوری، کاهش هزینهها و ساخت نمونههای اولیه در مقیاس بزرگتر در دوره 2025-2027، انتظار میرود که این سیستم بتواند به آزمایشهای میدانی، انتقال به مشاغل و کمک مستقیم به اهداف ویتنام در کشاورزی سبز، اقتصاد چرخشی و انرژی تجدیدپذیر برسد.
نور برفی
منبع: https://nhandan.vn/dien-mat-troi-cho-nong-nghiep-ben-vung-post926876.html
نظر (0)