12 اکتبر 2021، توسط سیدارت جوشی، جیمز گلین، شیویکا میتال، گفتگو
پوشش سقف با پنل‌های خورشیدی می‌تواند به طور قابل توجهی در کربن زدایی سیستم‌های انرژی جهانی کمک کند.
اخیرا صفحات خورشیدی برای کاربد روی پشت بام تا 79 درصد ارزان‌تر از سال 2010 است. این کاهش شدید هزینه باعث شده تا فتوولتائیک‌های خورشیدی پشت بام برای خانوارها و کسب و کارهایی که می‌خواهند وابستگی خود به شبکه‌های برق را کاهش داده و در عین حال ردپای کربن خود را کاهش دهند، جذابیت بیشتری پیدا کند.
اما آیا سطوح کافی روی پشت بام برای استفاده از این فناوری وجود دارد که بتواند برای همه افرادی که به آن نیاز دارند، انرژی مقرون به صرفه و کم کربن تولید کند؟ از این گذشته، تنها افرادی نیستند که صاحب خانه‌های خود هستند و می‌خواهند صورتحساب خود را کم کنند، به راه حل هایی از این دست نیاز دارند. حدود 800 میلیون نفر در سراسر جهان بدون دسترسی مناسب به برق هستند.
مقاله جدید ما در Nature Communications یک ارزیابی جهانی از تعداد پنل‌های خورشیدی پشت بامی برای تولید انرژی تجدیدپذیر کافی برای کل جهان و مکان مورد نیاز برای قرار دادن آن‌ها ارائه می‌دهد. مطالعه ما اولین موردی است که چنین نقشه مفصلی از پتانسیل خورشیدی پشت بام جهان را ارائه می‌دهد و مساحت پشت بام و پوشش نور خورشید را در مقیاس‌های مختلف از شهرها تا قاره‌ها ارزیابی می‌کند.
در این مطالعه ما دریافتیم که تنها 50 درصد پشت بام‌های جهان برای پوشاندن پنل‌های خورشیدی نیاز داریم تا بتوانیم برق کافی را برای تأمین نیازهای سالانه جهان تامین کنیم.
ما برنامه‌ای را طراحی کردیم که شامل داده‌های بیش از 300 میلیون ساختمان و تجزیه و تحلیل 130 میلیون کیلومتر مربع زمین – تقریباً معادل کل سطح زمین این سیاره بود. برآورد شد که چقدر انرژی می‌تواند از 0.2 میلیون کیلومتر مربع پشت بام‌های موجود در آن تولید شود، مساحتی که تقریباً به اندازه انگلستان است.
سپس پتانسیل‌های تولید برق از این پشت بام‌ها را با بررسی موقعیت آن‌ها محاسبه کردیم. به طور کلی، پشت بام‌ها که در عرض‌های جغرافیایی بالاتر مانند شمال اروپا یا کانادا واقع شده‌اند، به دلیل تفاوت زیاد در تابش آفتاب بین زمستان و تابستان، می‌توانند تا 40 درصد در طول سال متفاوت باشند. با این حال، پشت بام‌های نزدیک خط استوا، تقریبا در طول سال امکان پذیر است.
این مهم است زیرا این تغییرات بزرگ در پتانسیل ماهانه می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر قابلیت اطمینان برق خورشیدی در آن منطقه داشته باشد. این بدان معناست که مکان‌هایی که نور خورشید نامنظم‌تر است نیاز به راه حل‌های ذخیره انرژی – که باعث افزایش هزینه برق است را دارد.
نقاط داغ
نتایج ما سه نقطه احتمالی برای تولید انرژی خورشیدی روی پشت بام را برجسته کرد: آسیا، اروپا و آمریکای شمالی.
از این میان، آسیا ارزان‌ترین مکان برای نصب پنل به نظر می‌رسد، جایی که – در کشورهایی مانند هند و چین – یک کیلووات ساعت برق، یا تقریبا 48 ساعت استفاده از لپ‌تاپ، تولید می‌شود. این امر به لطف هزینه‌های ارزان تولید پانل و همچنین آب و هوای آفتابی‌تر است.
در همین حال، پرهزینه‌ترین کشورها برای اجرای پانل خورشیدی روی پشت بام ایالات متحده، ژاپن و انگلیس هستند. اروپا با هزینه‌های متوسط در سراسر قاره حدود 0.096p به ازای هر کیلووات ساعت، حد وسط را در اختیار دارد.
به نظر می‌رسد صفحات خورشیدی پشت بام در مناطق کم جمعیت همانند مراکز شهری مفید خواهند بود. برای کسانی که در مناطق دور افتاده زندگی می‌کنند، پانل‌ها به تولید یا حتی جایگزینی منبع شبکه‌های محلی غیرقابل اعتماد کمک می‌کنند. و برای کسانی که در شهرها هستند، پانل‌ها می‌توانند آلودگی هوا ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی برای انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.
ذکر این نکته ضروری است که تامین برق جهانی نمی‌تواند به یک منبع تولید تکیه کند تا نیازهای میلیاردها نفر را برآورده کند. و به لطف تغییر آب و هوا و چرخه روز و شب سیاره ما، عدم تطابق بین تقاضا و عرضه انرژی خورشیدی اجتناب ناپذیر است.
تجهیزات مورد نیاز برای ذخیره انرژی خورشیدی در مواقع مورد نیاز هنوز بسیار گران است. علاوه بر این، صفحات خورشیدی قادر نخواهند بود برای برخی صنایع انرژی کافی تولید کنند. به عنوان مثال، صنعت سنگین و پردازش فلزات به جریان‌های بسیار زیاد و تحویل تخصصی برق نیاز دارد که هنوز انرژی خورشیدی قادر به تأمین آن نیست.
با وجود این، پانل‌های خورشیدی پشت بام پتانسیل عظیمی برای کاهش فقر انرژی و بازگرداندن برق پاک و بدون آلودگی به دست مصرف کنندگان در سراسر جهان دارد. اگر هزینه‌های انرژی خورشیدی همچنان کاهش یابد، پانل‌های پشت بام می‌توانند یکی از بهترین ابزارهایی باشند که هنوز منبع برق ما را کربن زدایی نکرده‌اند.
https://techxplore.com
