شهروند، شیوا سعیدی | شاید 50سال قبل کسی تصور نمیکرد بتوان از نورآفتاب و باد، برق تولید کرد. انرژیهای قابل تجدید چندان قدمتی ندارند اما دنیای کنونی ما را به شدت تغییر دادهاند، بهطوری که استخراجکنندگان و تولیدکنندگان سوختهای فسیلی به دقت روند رشد این صنعت را پیگیری میکنند و آن را تهدیدی برای خود میدانند. از سوی دیگر با توجه به پیشرفتهای انرژی تجدیدپذیر برای کسبوکار خود برنامهریزی میکنند. با این وجود استفاده از این نوع انرژی تقریبا محدود بوده است زیرا هزینههای بالای تولید و مواد اولیه مورد نیاز سبب شده استفاده از انرژیهای قابل تجدید در مقایسه با سوختهای فسیلی کمتر باشد اما به نظر میرسد با پیشرفت فناوریهای جدید این روند در آینده نزدیک تغییر کند و دسترسی به انرژیهای بادی و خورشیدی برای تولید الکتریسیته ارزانتر و بیشتر شود.
عصر جدید در انرژی خورشیدی
داخل یک ساختمان یک طبقه در «بدفورد» ایالت ماساچوست آمریکا، در اتاقی مخفی به نام Growth Hall، آینده انرژی خورشیدی با دمای 2500 درجه فارنهایت در حال پختن است! پشت درهای بسته و پردههای کشیده این اتاق، اجاقهایی خاص در حال ایجاد یک فناوری جدید برای تولید ویفرهای سیلیکونی*(یک لایه نازک از ماده نیمه رسانای سیلیکون که برای ساختن مدار در پانلهای خورشیدی به کار میرود) هستند. این ویفرها در حقیقت بدنه اصلی تولید انرژی در پانلهای خورشیدی امروز هستند. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، روش جدید طی چند سال آتی بیش از 20درصد از قیمت انرژی خورشیدی میکاهد. «فرانک ون میرلو» مدیر ارشد شرکت 1366 Technologies که مخترع ویفرهای خورشیدی جدید است، میگوید: این ویفرهای ارزان سبب میشوند انرژی خورشیدی به ارزانی زغالسنگ شود و تغییر شگرفی در نحوه مصرف انرژی ما خواهد داشت.
اکنون دوران هیجانانگیزی در صنعت انرژیهای تجدیدپذیر خلق شده است. با توجه به پیشرفتهای فناوری و افزایش تولید طی یک دهه اخیر، تولید برق از منابع تجدیدپذیر به ارزانی تولید برق در شبکه الکتریسیته، قابل دسترسی خواهد بود. در برخی موارد نیز فناوریهای مضاعفی در حال شکلگیری هستند تا هزینههای تولید به شدت کاسته شود و به این ترتیب عصر جدیدی در انرژیهای قابل تجدید بهوجود خواهد آمد.
برق خورشیدی6 سنت
به ازای هر کیلووات ساعت
هنگامی که در ژانویه 2015 شرکت عربستانی«ACWA Power» اعلام کرد برنده مناقصه ساخت یک واحد برق خورشیدی 200 مگاواتی در «دبی» شده است و میتواند برق را با قیمت 6 سنت به ازای هر کیلووات ساعت تولید کند، دستاندرکاران این صنعت شگفتزده شدند. این قیمت حتی کمتر از هزینه تولید الکتریسیته از گاز طبیعی یا زغالسنگ بود. طبق آمار سازمان اطلاعات انرژی آمریکا، الکتریسته تولید شده در واحدهای گاز طبیعی و زغالسنگی به ترتیب حدود 6.4 و 9.6 سنت به ازای هر کیلووات ساعت هزینه دارند. پیشرفتهای فناوری ازجمله پانلهای فتوولتائیک که میتوانند درصد بالاتری از آفتاب را به برق تبدیل کنند، سبب شدهاند پانلهای خورشیدی کارآمدتر باشند و همزمان از میزان هزینههای دیگر نیز کاسته شده است. این پانلها میتوانند به وسیله فناوری به همین نام نورخورشید را بهطور مستقیم به الکتریسیته تبدیل کنند.
افزایش قدرت رقابت انرژیهای تجدیدپذیر در بازار
در اوایل دهه 2000 میلادی، قیمت انرژی تولید شده توسط پانل یا ماژول خورشیدی حدود 4 دلار به ازای هر وات بود. در آن زمان «مارتین گرین»، یکی از محققان برتر در زمینه پانلهای فتوولتائیک در جهان، هزینه هر بخش پانل شامل شمشهای سیلیکونی پلیکریستالین (یک نوع ماده شیمیایی نیمهرسانا) به کار رفته در ویفرهای سیلیکونی، شیشه محافظ در بخش خارجی ماژول و نقره به کار رفته در سیمکشی آن را محاسبه کرد. او اعلام کرد: تا زمانی که برای تولید انرژی خورشیدی به کریستالین سیلیکون تکیه شود، قیمت این نوع انرژی هیچگاه کمتر از یک دلار به ازای هر وات نخواهد شد. به عقیده گرین و بسیاری از دستاندرکاران این صنعت، آینده این صنعت ماژولهای خورشیدی بود که به موادی غیر از سیلیکون تکیه داشتند.
اما از 2007 تا 2014 هزینه ماژولهای کریستالین سیلیکون از 4 دلار به ازای هر وات به نیم دلار به ازای هر وات رسید و به این ترتیب توسعه فیلمهای نازکتر خورشیدی از خاطر رفت. این فیلمها لایههای نازکی از مواد نیمهرسانه مانند شیشه، پلاستیک یا فلز هستند. «مارک بارینو» یکی از تحلیلگران انرژی خورشیدی در موسسه with Lux Research معتقد است کاهش چشمگیر هزینهها به بالارفتن سودآوری منجر شده است. عواملی مانند فرآیندهای جدید و کمهزینه ساخت پروکریستالین سیلیکون، ویفرهای سیلیکونی نازکتر، به کار بردن سیمهای ظریفتر در بخش جلوی ماژول برای جذب بیشتر نور خورشید، استفاده کمتر از نقره، استفاده کمتر از پلاستیکهای گرانبها به جای شیشه و اتوماسیون بخش تولید در تسهیل این امر دخالت داشتهاند. بارینو میگوید: کاهش هزینهها سببشده انرژی خورشیدی قدرت بیشتری برای رقابت در بازار داشته باشد.
نصفشدن هزینه خورشیدی تا 10سال دیگر
گرین در اینباره میگوید: کاهش هزینهها و رساندن قیمت به کمتر از یک دلار فراتر از انتظارات من بوده است اما اکنون تصور میکنم قیمتها کمتر هم خواهند شد. یکی از روشهای احتمالی برای دستیابی به قیمت کمتر، روش شرکت 1366 است. ویفرهای سیلیکونی امروز از شمشهای بزرگ پروکریستالین سیلیکون بریده میشوند. این فرآیند بسیار ناکارآمد است و تقریبا نیمی از شمش سیلیکون را به پودر تبدیل میکند.
در این زمینه شرکت 1366 روشی دیگر به کار میگیرد، یعنی سیلیکون را در اجاقهای خاصی ذوب میکند و آنها را به صورت ویفرهای نازکتر قالبگیری میکند که هزینهشان کمتر از نصف ویفرهای قبلی است و 20درصد هزینه کل ماژول کریستالین سیلیکون نیز صرفهجویی میشود. این شرکت امیدوار است بتواند تولید تجاری را از 2016 آغاز کند. در این میان فیلمهای نازکتر (که زمانی تصور میشد آینده انرژی خورشیدی هستند) نیز احتمالا دوباره متولد خواهند شد. رکوردزنی کاهش قیمت انرژی خورشیدی در دوبی حتی بیشتر از کاهش قیمت ماژولهای خورشیدی کادمیوم تلوراید ساخت شرکت «فرست سولار» آمریکاست. این شرکت بهطور مرتب با افزایش کارآمدی پانلهای خورشیدی (و افزایش تولید) ماژولهای ارزانتری روانه بازار کرده است. شرکت 1366 اکنون اعلام کرده است قابلیت تولید ماژولهای خورشیدی با هزینهای کمتر از 40 سنت به ازای هر وات را دارد و پیشبینی میکند کاهش قیمت در سالهای آتی به رونق این کسب و کار کمک کند. همچنین گرین معتقد است، 10سال پس از این تاریخ میتوان شاهد آن بود که هزینه ماژولهای خورشیدی تا 25 سنت به ازای هر وات یا نصف قیمت کنونیشان کاسته شود. برای رسیدن به چنین نقطهای مواد نیمهرسانای دیگری نیز باید در سلولهای خورشیدی به کار رود که طیف وسیعتری از نورخورشید را به برق تبدیل میکنند. او میگوید: اگر بتوان این ماده را روی ویفرهای سیلیکونی قرار داد، سلولهای حاصل شده بینقص خواهند بود.
انرژی بادی همپای انرژی خورشیدی
در حالی که انرژی خورشیدی همچنان ارزانتر میشود، انرژی بادی نیز در این رقابت همپای انرژی خورشیدی قدم برداشته است. طبق آمار بلومبرگ در سال 2014 متوسط قیمت برق باد ساحلی با برقی که از گاز طبیعی تولید میشود، برابر بود. در این نوع انرژی هم دلیل کاهش قیمت پیشرفتهای فناوری و افزایش حجم بوده است اما در حوزه انرژی بادی نوآوری بیشتر به بحث حجم مربوط بوده است. از سال 1981 تا 2015 متوسط طول تیغه یک توربین بادی بیش از 6 برابر بزرگتر شده و از 9 به 60متر رسیده و همزمان هزینه آن نیز 10درصد کاسته شده است. «تاد گریفیث» در شرکت«Sandia National Laboratories» نیز میگوید: افزایش اندازه پروانه توربینها به معنای دریافت انرژی بیشتر است که خود به تنهایی عاملی مهم در کاهش هزینه انرژی بادی است. او در این اواخر ناظر طراحی و آزمایش چند مدل توربین با تیغه 100 متری بوده است. گروه او این تیغهها را نساختهاند اما طرحهای کامپیوتری آن را خلق کردهاند. هنگامی که این پروژه در سال 2009 آغاز شد، بزرگترین تیغهها در عملیاتهای تجاری حدود 60 متر بودند اما اکنون به 80 متر رسیدهاند و نمونههای تجاری بزرگتر نیز در حال ساخت هستند.
افق روشن انرژیهای تجدیدپذیر
فناوری کنونی بادی نیز مانند پانلهای سیلیکون کریستالین به تدریج توانستهاند در مقابل محدودیت مواد ساخت قدعلم کنند. یک نوآوری دیگر در افق انرژی بادی به اماکن ساخت توربین مربوط میشود. مزرعههای بادی اکنون بیشتر در قسمت فراساحل ساخته میشوند تا بتوانند از منابع بادی بیشتر و زمین کمتری استفاده کنند. هر چقدر مزرعههای بادی از ساحل دورتر باشند، در عمق بیشتری از آب فرو میروند. در این روش متصلکردن توربینها به کف دریا هزینه زیادی دارد. اگر صنعت انرژی بادی بتواند توربینها را روی سازههای شناور تثبیت کند، تا حد زیادی از هزینهها کاسته خواهد شد. یک راهحل دیگر برای این مشکل توربینهایی با محور عمودی است که در آن پروانه اصلی عمودی کار میکند. ژنراتور چنین موتوری را میتوان در سطح دریا قرار داد. گریفیث در اینباره میگوید: احتمال زیادی وجود دارد نوع دیگری از فناوری توربین به وجود بیاید که هزینههای نصب آن در آبهای عمیق کمتر باشد.