چگونه پنل های خورشیدی شناور در نزدیکی استوا می توانند انرژی جمعیت آینده را تامین کنند

4 آگوست 2023نوشته اندرو بلیکرز و دیوید فرناندو سیلالهی، گفتگو-اعتبار: Tavarius، Shutterstock

مجموعه گسترده ای از صفحات خورشیدی شناور در دریاهای آرام در نزدیکی استوا می تواند انرژی خورشیدی نامحدودی را برای کشورهای پرجمعیت جنوب شرقی آسیا و غرب آفریقا فراهم کند.

تحقیقات جدید ما نشان می دهد که انرژی خورشیدی فراساحلی در اندونزی به تنهایی می تواند حدود 35000 تراوات ساعت (TWh) انرژی خورشیدی در سال تولید کند که مشابه تولید برق فعلی جهانی (30000 تراوات ساعت در سال) است.

و در حالی که بیشتر اقیانوس های جهان طوفان را تجربه می کنند، برخی از مناطق در استوا نسبتاً ساکن و آرام هستند. بنابراین سازه‌های مهندسی نسبتاً ارزان می‌توانند برای محافظت از پانل‌های خورشیدی شناور فراساحلی کافی باشند.

نقشه‌های حرارتی جهانی با وضوح بالا نشان می‌دهند که مجمع‌الجزایر اندونزی و غرب آفریقای استوایی در نزدیکی نیجریه بیشترین پتانسیل را برای آرایه‌های خورشیدی شناور فراساحلی دارند.

انرژی خورشیدی تا اواسط قرن حاکم می شود

با توجه به روندهای کنونی، اقتصاد جهانی تا سال 2050 تا حد زیادی کربن زدایی و برق رسانی خواهد شد که توسط مقادیر زیادی انرژی خورشیدی و بادی پشتیبانی می شود.

حدود 70 کیلومتر مربع از پنل های خورشیدی می تواند تمام انرژی مورد نیاز یک میلیون نفر از افراد مرفه را در یک اقتصاد بدون کربن تامین کند. پانل ها را می توان روی پشت بام ها، در مناطق خشک، هم زمان با کشاورزی قرار داد، یا روی بدنه های آبی شناور کرد.

اما کشورهای با تراکم جمعیت بالا، مانند نیجریه و اندونزی، فضای محدودی برای برداشت انرژی خورشیدی خواهند داشت.

نقشه حرارتی پنل های خورشیدی شناور فراساحلی. مناطق قرمز بهترین هستند و پس از آن زرد، سبز و آبی تیره قرار دارند. خطوط خاکستری مسیرهای طوفان استوایی را نشان می دهد. اعتبار: پایگاه OpenStreetMap، CC BY-ND

موقعیت استوایی آنها در عرض های جغرافیایی به اصطلاح “دولدروم” نیز به این معنی است که منابع بادی ضعیف هستند. خوشبختانه، این کشورها – و همسایگان آنها – می توانند به طور موثر انرژی نامحدودی را از پنل های خورشیدی شناور در دریاهای آرام استوایی برداشت کنند.

پنل های خورشیدی شناور را می توان در دریاچه ها و مخازن داخلی نیز قرار داد. خورشیدی شناور داخلی پتانسیل بالایی دارد و در حال حاضر به سرعت در حال رشد است.

مقاله ما که اخیراً منتشر شده است، اقیانوس های جهانی را بررسی می کند تا مناطقی را بیابد که در 40 سال گذشته امواج بزرگ یا بادهای شدید را تجربه نکرده اند. پنل های خورشیدی شناور در چنین مناطقی به دفاع مهندسی قوی و گران قیمت نیاز ندارند.

مناطقی که امواج بزرگتر از 6 متر و بادهای قوی تر از 15 متر در ثانیه را تجربه نمی کنند، می توانند تا یک میلیون تراوات ساعت در سال تولید کنند. این حدود پنج برابر بیشتر از انرژی سالانه مورد نیاز یک اقتصاد جهانی کاملاً کربن زدایی شده است که از 10 میلیارد نفر ثروتمند حمایت می کند.

بسیاری از مکان های خوب نزدیک به استوا، در اندونزی و اطراف آن و غرب آفریقا استوایی هستند. این مناطق دارای رشد جمعیت بالا و ارزش های زیست محیطی بالا هستند. پنل های خورشیدی شناور دریایی می تواند به حل تعارض کاربری زمین کمک کند.

اندونزی دارای پتانسیل وسیع انرژی خورشیدی است

اندونزی کشوری پرجمعیت به ویژه در جزایر جاوه، بالی و سوماترا است. تا اواسط قرن، جمعیت اندونزی ممکن است از 315 میلیون نفر فراتر رود.

خوشبختانه، اندونزی دارای پتانسیل وسیع انرژی خورشیدی و همچنین پتانسیل ذخیره سازی انرژی آبی پمپ شده برای ذخیره انرژی خورشیدی در یک شب است.

نقشه حرارتی پانل های خورشیدی شناور دریایی در اندونزی. مناطق قرمز بهترین هستند و پس از آن زرد، سبز و آبی تیره قرار دارند. خطوط خاکستری مسیرهای طوفان استوایی را نشان می دهد. اعتبار: تهیه شده توسط نویسنده، با استفاده از پایگاه OpenStreetMap، CC BY-ND

پس از کربن زدایی کامل اقتصاد با استفاده از انرژی خورشیدی، حدود 25000 کیلومتر مربع پانل های خورشیدی برای پشتیبانی از اندونزی ثروتمند مورد نیاز است.

اندونزی این گزینه را دارد که تعداد زیادی پنل خورشیدی را در دریاهای آرام داخلی خود شناور کند. این منطقه حدود 140000 کیلومتر مربع مناظر دریایی دارد که در 40 سال گذشته امواجی بزرگتر از 4 متر و بادهای قوی تر از 10 متر در ثانیه را تجربه نکرده است.

مساحت دریایی اندونزی به وسعت 6.4 میلیون کیلومتر مربع 200 برابر بیشتر از نیاز است اگر کل نیاز انرژی اندونزی در آینده از پنل های خورشیدی شناور فراساحلی تامین شود.

آینده خورشیدی شناور فراساحلی

بیشتر مناظر دریایی جهان امواج بزرگتر از 10 متر و بادهای قوی تر از 20 متر در ثانیه را تجربه می کنند. چندین شرکت برای توسعه دفاع مهندسی کار می کنند تا پانل های شناور فراساحلی بتوانند طوفان ها را تحمل کنند. در مقابل، محیط‌های دریایی خوش‌خیم در امتداد خط استوا به دفاعی بسیار کم‌تر و گران‌تر نیاز دارند.

ما مناسب ترین مناطق را در 5 تا 12 درجه عرض جغرافیایی خط استوا پیدا کرده ایم، عمدتاً در مجمع الجزایر اندونزی و اطراف آن و در خلیج گینه نزدیک نیجریه. این مناطق دارای پتانسیل کم برای تولید باد، تراکم جمعیت بالا، رشد سریع (هم در مصرف جمعیت و هم در مصرف انرژی) و اکوسیستم های دست نخورده قابل توجهی هستند که نباید برای مزارع خورشیدی پاکسازی شوند. طوفان های استوایی به ندرت بر مناطق استوایی تأثیر می گذارد.

صنعت خورشیدی شناور فراساحلی در مراحل ابتدایی خود است. پنل های خورشیدی فراساحلی در مقایسه با شوخ طبعی دارای نقاط ضعفی نسبت به پانل های خشکی هستند ، از جمله خوردگی نمک و رسوب دریایی. دریاهای کم عمق برای لنگر انداختن پانل ها به بستر ترجیح داده می شوند. و باید توجه دقیق به حداقل رساندن آسیب به محیط زیست دریایی و ماهیگیری شود. گرمایش جهانی همچنین ممکن است الگوهای باد و امواج را تغییر دهد.

با وجود این چالش‌ها، ما معتقدیم که پانل‌های شناور فراساحلی بخش بزرگی از ترکیب انرژی را برای کشورهایی که به دریاهای آرام استوایی دسترسی دارند، فراهم می‌کند. تا اواسط قرن، حدود یک میلیارد نفر در این کشورها بیشتر به انرژی خورشیدی متکی خواهند بود که باعث سریع‌ترین تغییر انرژی در تاریخ می‌شود.