یک نیروگاه زغال سنگ با چند پنل خورشیدی برابر است؟

تینا مزدکی_محاسبه تعداد پنل‌های خورشیدی موردنیاز برای جایگزینی یک نیروگاه زغال‌سنگ، شبیه محاسبه تعداد پنل‌هایی است که برای تأمین برق یک خانه نیاز داریم، اما در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر و پیچیده‌تر. تصور رایجی وجود دارد که نیروگاه‌های خورشیدی در مقایسه با نیروگاه‌های زغال‌سنگ که تولید برق نسبتاً پایداری دارند، تنها زمانی می‌توانند برق تولید کنند که خورشید در آسمان باشد؛ با این حال، این تصور تا حد زیادی یک باور اشتباه درباره انرژی‌های تجدیدپذیر است.

نیروگاه‌های زغال‌سنگ و سایر نیروگاه‌های سوخت فسیلی نیز با اختلال‌هایی مواجه می‌شوند و حدود ۱۲ درصد از زمان فعال نیستند.

با این حال، برای پاسخ دقیق‌تر به این پرسش، بهتر است یک نیروگاه زغال‌سنگ با اندازه مشخص را در نظر بگیریم. برای مثال، یک نیروگاه زغال‌سنگ ۵۰۰ مگاواتی را در نظر بگیرید که در دسته نیروگاه‌های متوسط در آمریکا قرار می‌گیرد.

اگر تنها ظرفیت اسمی نیروگاه را با ظرفیت پنل‌ها مقایسه کنیم و فرض کنیم از پنل‌های خورشیدی مدرن ۵۰۰ واتی استفاده می‌شود، برای رسیدن به ظرفیت ۵۰۰ مگاوات در یک لحظه، حدود یک میلیون پنل خورشیدی نیاز خواهیم داشت. این بخش، قسمت ساده محاسبه است.

مشکل اصلی زمانی آشکار می‌شود که بخواهیم میزان واقعی برق تولیدشده توسط نیروگاه را در طول یک سال جایگزین کنیم. نیروگاه زغال‌سنگ می‌تواند با ضریب بهره‌برداری بسیار بالاتری نسبت به نیروگاه خورشیدی فعالیت کند.

ضریب ظرفیت چه نقشی دارد؟

برای مقایسه واقعی‌تر، باید به مفهوم ضریب ظرفیت توجه کرد. ضریب ظرفیت میزان انرژی تولیدشده توسط یک نیروگاه را در مقایسه با مقدار انرژی‌ای نشان می‌دهد که همان نیروگاه در صورت فعالیت با ۱۰۰ درصد ظرفیت خود می‌توانست تولید کند.

بر اساس اطلاعات ارائه‌شده در این گزارش، نیروگاه‌های خورشیدی در مقیاس نیروگاهی در آمریکا طی سال‌های اخیر به‌طور متوسط ضریب ظرفیتی در محدوده ۲۰ درصد داشته‌اند.

در مقابل، نیروگاه‌های زغال‌سنگ آمریکا در سال ۲۰۲۳ با ضریب ظرفیت ۴۳ درصد فعالیت کردند.

بنابراین، اگر هدف این باشد که همان میزان برق سالانه تولیدشده توسط یک نیروگاه زغال‌سنگ ۵۰۰ مگاواتی را با انرژی خورشیدی تأمین کنیم، به ظرفیتی به‌مراتب بیشتر از ظرفیت اسمی موردنیاز در محاسبه اولیه احتیاج خواهیم داشت.

به عبارت دیگر، داشتن یک میلیون پنل ۵۰۰ واتی به این معنا نیست که یک نیروگاه خورشیدی می‌تواند در طول سال همان مقدار برق نیروگاه زغال‌سنگ ۵۰۰ مگاواتی را تولید کند.

مقیاس تولید برق، مسئله زمین را هم مطرح می‌کند

این تفاوت در مقیاس تولید برق باعث می‌شود مساحت زمین موردنیاز نیز به یکی از مسائل مهم تبدیل شود.

پروژه‌های خورشیدی در مقیاس نیروگاهی معمولاً به چندین هکتار زمین به ازای هر مگاوات ظرفیت نیاز دارند. بنابراین، جایگزین کردن یک نیروگاه زغال‌سنگ با انرژی خورشیدی می‌تواند به ساخت مجموعه‌ای عظیم از پنل‌ها در یک محدوده بسیار وسیع نیاز داشته باشد.

حتی اگر نیروگاه خورشیدی فرضی بتواند از نظر فنی همان میزان برق نیروگاه زغال‌سنگ را تولید کند، ممکن است برای جبران نوسانات تولید برق به باتری یا ارتقای شبکه برق نیز نیاز داشته باشد.

این مسئله به‌خصوص زمانی اهمیت پیدا می‌کند که نور خورشید در دسترس نباشد.

به همین دلیل، در صنعت برق، واژه «جایگزینی» معمولاً به معنای تعویض یک نیروگاه با یک نیروگاه دیگر به شکل یک‌به‌یک نیست.

جایگزینی زغال‌سنگ با خورشیدی به یک بسته انرژی پاک نیاز دارد

روش واقع‌بینانه‌تر برای نگاه کردن به این موضوع این است که نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند با تولید برق موردنیاز، به جایگزینی انرژی یک نیروگاه زغال‌سنگ کمک کنند، اما این جایگزینی الزاماً با همان مساحت، نحوه تحویل برق و زیرساخت انجام نمی‌شود.

نمونه‌های مربوط به تبدیل نیروگاه‌های زغال‌سنگ به پروژه‌های خورشیدی نیز نشان می‌دهند که این انتقال معمولاً به ترکیبی از انرژی خورشیدی، سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی و برنامه‌ریزی برای زمین، خطوط انتقال و قابلیت اطمینان شبکه نیاز دارد.

بنابراین تعداد دقیق پنل‌های موردنیاز به اندازه نیروگاه زغال‌سنگ و توان هر پنل خورشیدی بستگی دارد، اما نتیجه کلی روشن است: جایگزین کردن یک نیروگاه زغال‌سنگ با انرژی خورشیدی به مجموعه‌ای بسیار بزرگ از پنل‌ها نیاز دارد و در بسیاری از موارد، تنها نصب پنل‌های خورشیدی کافی نیست و باید مجموعه گسترده‌تری از فناوری‌های انرژی پاک و زیرساخت شبکه نیز در نظر گرفته شود.

۵۸۳۲۳