انرژي خورشيدي چيست و چه مزايا و معايبي دارد؟
خورشيد به‌عنوان يك رآكتور هسته‌اي طبيعي، بسته‌هاي كوچكي از انرژي به نام فوتون را آزاد مي‌كند، فوتون‌ها در مدت‌زمان تقريبي ۸/۵ دقيقه فاصله‌ي ۱۵۰ ميليون كيلومتري خورشيد تا زمين را طي مي‌كنند. اين ذرات براي توليد انرژي خورشيدي سالانه و برآورده ساختن نيازهاي انرژي جهاني كافي هستند.
توان فتوولتائيك فعلي تنها پنج‌دهم از انرژي مصرفي ايالات‌متحده را تشكيل مي‌دهد؛ اما فناوري خورشيدي در حال پيشرفت است و هزينه‌ي پياده‌سازي اين نوع انرژي هم با سرعت چشم‌گيري در حال كاهش است. فناوري‌هاي متعددي براي تبديل نور خورشيد به انرژي مصرفي ساختمان‌ها وجود دارند. متداول‌ترين فناوري‌هاي خورشيدي براي خانه‌ها و شركت‌ها فناوري آب گرم خورشيدي، طراحي خورشيدي passive براي سرمايش و گرمايش محيط و فناوري فتوولتائيك خورشيدي براي برق هستند.
سازمان‌ها و صنايع از اين فناوري‌ها براي افزايش منابع انرژي، بهبود بازدهي و كاهش هزينه‌ها استفاده مي‌كنند. متداول‌ترين نوع انرژي خورشيدي، انرژي فتوولتائيك است. سيستم فتوولتائيك خورشيدي يك سيستم الكتريكي است كه از پنل‌هاي خورشيدي، معكوس‌كننده و چند مؤلفه‌ي ديگر (مونتاژ، كابل و ...) تشكيل شده است.
سلول‌هاي خورشيدي: عملكرد و انواع
سلول خورشيدي مؤلفه‌ي اصلي پنل خورشيدي است. گاهي به آن‌ها سلول‌هاي فتوولتائيك يا سلول‌هاي PV هم گفته مي‌شود. اين سلول‌ها با جذب نور خورشيد، برق توليد مي‌كنند. نام PV از فرآيند تبديل نور (فوتون‌ها) به برق (ولتاژ) گرفته شده است كه به آن اثر PV هم گفته مي‌شود. اثر PV براي اولين بار در سال ۱۹۵۴ كشف شد يعني زماني كه دانشمندان در ايستگاه تلفن Bell كشف كردند درصورتي‌كه سيليكون را در مقابل نور خورشيد قرار دهند، بار الكتريكي توليد مي‌كند. اندكي پس از اين كشف، از سلول‌هاي خورشيدي براي تقويت ماهواره‌هاي فضايي و كالاهاي كوچك‌تري مثل ماشين‌حساب و ساعت استفاده شد.
يك آرايه‌ي بزرگ سيليكوني كه روي بام يك ساختمان تجاري نصب شده است.
سلول‌هاي خورشيدي از مواد نيمه‌رسانا ساخته شده‌اند كه متداول‌ترين نوع آن كريستالين سيليكون است. دو نوع كريستالين سيليكون وجود دارد، اما نوع مونو كريستالين سيليكون متخصصد بيشتري دارد: اين نوع سلول داراي يك ساختاري مربعي است و خاصيت سيليكوني بالاي آن قوي‌تر (و البته گران‌تر) از ديگر مصالح پنل خورشيدي است. نوع ديگر كريستالين سيليكون، پلي كريستالين نمونه‌ي ارزان‌تر با كارايي و تأثير كمتر است، از اين نوع در فضاهاي بزرگ (براي مثال مزرعه‌ي خورشيدي، مناطق غيرمسكوني) استفاده مي‌شود.
نسل دوم سلول‌هاي خورشيدي، سلول‌هاي نواري (Thin film) هستند كه از سيليكون آمورفوس يا مواد غيرسيليكوني مثل كادميوم تلوريد تشكيل شده‌اند. سلول‌هاي خورشيدي thin film از لايه‌هاي مواد نيمه‌رسانا با ضخامت تنها چندميليمتر استفاده مي‌كنند. اين سلول‌ها به‌دليل انعطاف‌پذيري بالا مي‌توانند براي پوشش‌هاي سقفي، ساخت نما يا لعاب شيشه‌اي نورگيرها به كار بروند.
نسل سوم سلول‌هاي خورشيدي علاوه بر سيليكون از انواع مواد جديد ازجمله مركب‌هاي خورشيدي و با استفاده از فناوري‌هاي معمولي پرينت، رنگ‌هاي خورشيدي و پلاستيك‌هاي رسانا ساخته مي‌شوند. بعضي سلول‌هاي خورشيدي از لنزهاي پلاستيكي يا آينه براي تمركز نور خورشيد بر يك بخش كوچك از مواد PV استفاده مي‌كنند. مواد PV گران‌ارزش‌تر هستند اما به دليل نياز اندك به آن‌ها در صنعت و تأسيسات ازانديشه متخصصين هزينه مقرون‌به‌صرفه خواهند بود. بااين‌حال به اين دليل كه لنزها بايد به سمت نور خورشيد قرار بگيرند، متخصصد كلكتورهاي متمركزكننده محدود به مناطق آفتابي است.
سازوكار و روش‌هاي ذخيره‌سازي سلول‌هاي خورشيدي
پتانسيل انرژي خورشيدي مصرفي انسان بر اساس معيارهايي مثل شرايط جغرافيايي، تغييرات زماني، پوشش ابري و زمين متغير است. شرايط جغرافيايي بر پتانسيل انرژي خورشيدي تأثير مي‌گذارند، زيرا نواحي نزديك‌تر به استوا تشعشعات خورشيدي بيشتري را دريافت مي‌كنند و از اين رو استفاده از فتوولتائيك‌ها يا سلول‌هاي خورشيدي مي‌توانند پتانسيل انرژي خورشيدي را در مناطق دور از استوا افزايش دهند. تغييرات زماني هم بر پتانسيل انرژي خورشيدي تأثير مي‌گذارند زيرا در طول شب پرتوهاي خورشيدي قابل‌جذب براي پنل‌هاي خورشيدي كمتر هستند. پوشش ابري مي‌تواند نور خورشيد را مسدود كند و نور موجود براي سلول‌هاي خورشيدي را كاهش دهد. معيار مهم ديگر زمين مناسب است، زمين بايد بلااستفاده و مناسب براي تعبيه‌ي پنل‌هاي خورشيدي باشد. پشت‌بام‌ها موقعيت مناسبي براي نصب سلول‌هاي خورشيدي هستند، به اين روش هر خانوار مي‌تواند انرژي خود را به‌صورت مستقيم تأمين كند. مناطق مناسب براي نصب سلول‌هاي خورشيدي زمين‌هايي هستند كه قبلا براي اهداف تجاري يا اهداف ديگر به كار نرفته باشند و بتوان واحدهاي خورشيدي را در آن‌ها نصب كرد.
فناوري active متمركز بر تأمين و فناوري passive متمركز بر تقاضا است
فناوري‌هاي خورشيدي بر اساس روش دريافت، تبديل و توزيع نور خورشيد و كنترل انرژي خورشيدي در سطوح مختلف سراسر جهان و همين‌طور فاصله از استوا، به دو دسته‌ي active (فعال) و passive (منفعل) تقسيم مي‌شوند. در روش active از فتوولتائيك‌ها، نيروي متمركز خورشيدي، كلكتورهاي گرمايي خورشيدي، پمپ‌ها و فن‌ها براي تبديل نور خورشيد به خروجي‌هاي مفيد استفاده مي‌شود. روش passive شامل انتخاب مصالحي با خواص گرمايي مناسب، طراحي فضاهايي براي تهويه‌ي هوا و قرار دادن موقعيت ساختمان در معرض نور خورشيد است. فناوري‌هاي خورشيدي فعال تأمين انرژي را افزايش مي‌دهند و متمركز بر فناوري‌هاي سمت تأمين هستند؛ درحالي‌كه فناوري‌هاي passive نياز به منابع جايگزين را كاهش داده و به‌عنوان فناوري‌هاي سمت تقاضا درانديشه متخصصين گرفته مي‌شوند.
سازوكار توليد انرژي
پنل‌هاي خورشيدي PV، برق جريان مستقيم (DC) را توليد مي‌كنند. در برق DC الكترون‌ها از يك‌جهت دور مدار به جريان درمي‌آيند. به‌عنوان يك مثال از جريان DC مي‌توان به تقويت لامپ با يك باتري اشاره كرد. الكترون‌ها از قطب منفي باطري حركت كرده از لامپ عبور مي‌كنند و مجددا به قطب مثبت بازمي‌گردند.
در برق AC (جريان متناوب)، الكترون‌ها در يك مسير متناوب دچار نوسان مي‌شوند، اين وضعيت مشابه سيلندر موتور ماشين است. وقتي يك حلقه‌ي سيمي حول يك آهنربا پيچيده شده باشد، ژنراتور برق AC توليد مي‌كند. بسياري از منابع متفاوت انرژي مثل گاز، سوخت ديزلي، انرژي برق‌آبي، انرژي هسته‌اي، زغال‌سنگي، باد و انرژي خورشيدي مي‌توانند اين نوع ژنراتور را كنترل كنند.
به‌دليل ارزان بودن انتقال برق AC در مسافت‌هاي طولاني، شبكه‌ي نيروي برق ايالات‌متحده از برق AC استفاده مي‌كند. اين در حالي است كه پنل‌هاي خورشيدي برق DC توليد مي‌كنند. حالا سؤال اينجاست كه چگونه مي‌توان برق DC را به شبكه‌ي AC منتقل كرد؟ پاسخ استفاده از مبدل يا معكوس‌كننده است.
عملكرد مبدل يا معكوس‌كننده‌ي خورشيدي
مبدل خورشيدي، برق DC را از آرايه‌ي خورشيدي دريافت كرده و آن را به برق AC تبديل مي‌كند. معكوس‌كننده‌ها مغزهاي سيستم به شمار مي‌روند. مبدل‌ها در كنار تبديل توان DC به AC، وضعيت سيستم ازجمله ولتاژ و جريان موجود در مدارهاي AC و DC، توليد انرژي و رديابي حداكثر توان را هم نمايش داده و از خطا جلوگيري مي‌كنند.
از ابتداي شكل‌گيري صنعت خورشيدي، مبدل‌هاي مركزي متداول‌ترين انواع مبدل بوده‌اند. ظهور مبدل‌هاي ميكرو يكي از بزرگترين تحولات فناوري در صنعت PV بود. مبدل‌هاي ميكرو عملكرد هر پنل را به‌صورت مستقل بهينه‌سازي مي‌كنند و مانند مبدل‌هاي مركزي بر كل سيستم تأثير نمي‌گذارند. به اين صورت هر پنل خورشيدي حداكثر پتانسيل خود را ارائه مي‌كند. يكي از معايب ديگر مبدل مركزي اين بود كه بروز اشكال روي يك پنل خورشيدي (براي مثال قرار گرفتن آن در سايه يا كثيف شدن آن) عملكرد كل آرايه‌ي خورشيدي را مختل مي‌ساخت. مبدل‌هاي ميكرو ازجمله مبدل‌هاي موجود در سيستم خورشيدي خانگي SunPower Equinox اين اشكال را حل كردند. درصورتي‌كه يك پنل خورشيدي اشكالي داشته باشد، بقيه‌ي آرايه‌هاي خورشيدي بدون هيچ اشكالي به كار خود ادامه مي‌دهند.
عملكرد سيستم پنل خورشيدي
بهتر است اين مفهوم با يك مثال توضيح داده شود. در ابتدا، نور خورشيد به پنل خورشيدي روي سقف مي‌تابد. پنل‌ها انرژي را به جريان DC تبديل مي‌كنند تا در معكوس كننده جريان پيدا كند. معكوس‌كننده‌ي برق DC را به AC تبديل مي‌كند، در مرحله‌ي بعدي مي‌توان از اين برق براي تأمين نيروي يك خانه استفاده كرد. اين انرژي ساده و پاك، مقرون‌به‌صرفه و بهينه است.
اما ساعاتي كه شما در خانه نيستيد چه اتفاقي مي‌افتد؟ يا مثلا هنگام شب كه سيستم خورشيدي، قادر به توليد برق نيست چه كار بايد كرد؟ جاي هيچ نگراني نيست، در اين شرايط مي‌توان از سيستم net metering استفاده كرد. اين سيستم يك نوع سيستم معمولي PV مبتني بر شبكه است كه در ساعات اوج روز انرژي بيشتري را توليد مي‌كند، بنابراين انرژي مازاد دوباره به شبكه بازمي‌گردد. مصرف‌كننده مي‌تواند از انرژي اضافه در هنگام شب يا روزهاي ابري استفاده كند. net meter نسبت انرژي ارسالي به انرژي دريافتي از شبكه را ثبت مي‌كند. در مقياس گسترده‌تر، سه نوع سيستم نيروگاهي براي انرژي خورشيدي وجود دارد كه عبارت‌اند از:
- سيستم متمركزكننده‌ي خطي
- سيستم dish/engine (بشقاب/موتور)
- سيستم power tower يا برج نيرو
سيستم متمركزكننده‌ي خطي انرژي خورشيد را با استفاده از آينه‌هاي مستطيلي و سهموي جمع‌آوري مي‌كند. آينه‌ها به سمت خورشيد منحرف مي‌شوند، نور خورشيد را رو لوله‌هايي (گيرنده‌ها) متمركز مي‌كنند كه در طول آينه‌ها قرار گرفته‌اند. نور منعكس‌شده، جريان سيال داخل لوله‌ها را گرم مي‌كند. سپس از اين جريان جديد براي جوشاندن آب در يك ژنراتور معمولي توربيني به‌منظور توليد انرژي برق استفاده مي‌شود.
سيستم dish/engine از يك بشقاب آينه‌اي مشابه بشقاب بزرگ ماهواره‌ها استفاده مي‌كند. اين سيستم با هدف حداقل سازي هزينه‌ها، از تركيبي از آينه‌هاي مسطح ساخته شده كه در يك شكل بشقابي كنار هم قرار گرفته‌اند. سطح بشقابي نور خورشيد را به گيرنده‌ي گرمايي هدايت مي‌كند، گيرنده‌ي گرمايي گرما را جذب و جمع‌آوري مي‌كند و سپس آن را به ژنراتور موتور منتقل مي‌كند. متداول‌ترين نوع موتور گرمايي كه امروزه در سيستمهاي dish/engine به كار مي‌رود موتور استرلينگ است. اين سيستم از سيال جديد براي جابه‌جايي پيستون‌ها و توليد نيروي مكانيكي استفاده مي‌كند. سپس از اين نيروي مكانيكي براي راه‌اندازي ژنراتور يا تناوبگر و توليد برق استفاده مي‌شود.
سيستم برج نيرو (Power tower) از يك بخش بزرگ و مسطح از آينه‌هاي رديابي خورشيدي موسوم به هليوستات تشكيل شده كه از آن‌ها براي متمركز كردن نور خورشيد روي يك گيرنده در قسمت بالاي برج استفاده مي‌كند. از سيال جديد موجود در گيرنده براي توليد بخار استفاده مي‌شود، در مرحله‌ي بعدي از اين بخار در يك ژنراتور توربيني معمولي برق توليد مي‌شود. بعضي برج‌هاي نيرو از بخار يا آب به‌عنوان سيال جديد استفاده مي‌كنند. طرح‌هاي پيشرفته‌ي ديگر به دليل قابليت‌هاي ذخيره‌سازي انرژي و انتقال گرماي نمك مذاب نيترات از اين ماده استفاده مي‌كنند. قابليت ذخيره‌سازي انرژي يا ذخيره‌سازي گرمايي امكان توزيع برق در روزهاي ابري يا هنگام شب را هم فراهم مي‌كند.
فناوري نمك مذاب
از نمك مذاب مي‌توان به‌عنوان روش ذخيره‌سازي گرمايي براي حفظ انرژي جمع‌آوري شده توسط برج خورشيدي استفاده كرد كه درنهايت براي توليد برق در آب‌وهواي بد يا هنگام شب به كار مي‌رود. بر اساس پيش‌بيني‌ها بازدهي اين سيستم ۹۹ درصد است. نمك در دماي ۱۳۱ درجه‌ي سانتي‌گراد ذوب مي‌شود. و تا ۲۸۸ درجه‌ي سانتي‌گراد در يك محفظه‌ي ذخيره‌سازي سرد به حالت مايع باقي مي‌ماند. نمك مايع از طريق پنل‌ها به داخل يك كلكتور (جمع‌كننده) خورشيدي پمپ مي‌شود، در اين كالكتور دما به ۵۶۶ درجه‌ي سانتي‌گراد مي‌رسد. در صورت نياز به برق نمك جديد به يك ژنراتور بخار معمولي پمپ مي‌شود تا بخار جديد را براي توربين يا ژنراتور در هر كدام از واحدهاي نيروي هسته‌اي، زغال‌سنگي، نفتي و ... فراهم كند.
كاربردهاي انرژي خورشيدي
فناوري خورشيدي ساختمان‌هاي صنعتي، تجاري و مسكوني مشابه است (فتوولتائيك، گرمايش passive، نور روز و گرمايش آبي). البته ساختمان‌هاي غيرمسكوني مي‌توانند از انواعي استفاده كنند كه متخصصد خانگي ندارند. اين فناوري‌ها شامل تهويه‌ي هوا، گرمايش و سرمايش خورشيدي هستند. در ادامه به صورت مختصر به انواع متخصصدهاي انرژي خورشيدي در مقياس خانگي و صنعتي اشاره شده است:
گرمايش، سرمايش، تهويه: دودكشي خورشيدي (دودكش گرمايي) يك سيستم تهويه‌ي خورشيدي passive است كه از يك محور عمودي تشكيل شده است. اين محور بيرون و درون ساختمان را به يكديگر وصل مي‌كند. با گرم شدن دودكش هواي داخل ساختمان هم گرم مي‌شود و هوا را به داخل ساختمان مي‌كشد. از گياهان و درختان فصلي مي‌توان به‌عنوان واسطه‌اي براي كنترل گرمايش و سرمايش خورشيدي استفاده كرد. اگر گياه در بخش جنوبي ساختمان قرار بگيرد، برگ‌هاي آن در طول تابستان سايه توليد مي‌كنند و در زمستان شاخه‌هاي لخت و بدون امكان عبور نور را فراهم مي‌كنند.
آشپزي: اجاق‌هاي خورشيدي از نور خورشيدي براي آشپزي، خشك كردن و پاستوريزه‌سازي استفاده مي‌كنند. اين وسايل به سه دسته‌ي عمده تقسيم مي‌شوند: اجاق‌هاي جعبه‌اي، اجاق‌هاي پنلي و اجاق‌هاي انعكاسي.
تصفيه‌ي آب: با فرآيند تقطير خورشيدي مي‌توان از آب‌شور يا بدمزه آب آشاميدني توليد كرد. اولين بار شيمي‌دان‌هاي عرب قرن شانزدهم به اين فناوري دست پيدا كردند. سپس پروژه‌ي تقطير خورشيدي در مقياس بزرگ‌تر در ۱۸۷۲ در لاس ساليناس شيلي آغاز شد.
معماري: نور خورشيد از ابتداي تاريخچه‌ي معماري بر طراحي ساختمان تأثيرگذار بوده است. روش‌هاي پيشرفته‌ي معماري خورشيدي و برنامه‌ريزي شهري در ابتدا توسط يوناني‌ها و چيني‌ها به كار رفتند، آن‌ها براي حداكثر استفاده از نور و گرما ساختمان‌هاي خود را به سمت جنوب مي‌ساختند.
در روش‌هاي جديد طراحي خورشيدي از مدل‌سازي كامپيوتر استفاده مي‌شود و سيستمهاي گرمايش، نورپردازي و تهويه‌ي خورشيدي در يك مجموعه‌ي يكپارچه ارائه مي‌شوند. تجهيزات خورشيدي active مانند پمپ‌ها، فن‌ها و پنجره‌هاي قابل‌جايگزيني مي‌توانند مكملي براي طراحي passive باشند و عملكرد كلي سيستم را بهبود دهند.
كشاورزي و باغباني. صنعت كشاورزي و باغباني به‌دنبال بهينه‌سازي انرژي خورشيدي دريافتي و افزايش بهره‌وري واحدها است. روش‌هايي مثل چرخه‌هاي زمان‌بندي‌شده، جهت‌گيري سطري، ارتفاع متناوب بين سطرها و تركيب گونه‌هاي گياهي مي‌توانند به توسعه‌ي برداشت محصول كمك كنند. در بعضي نقاط كشاورزها براي حداكثرسازي جذب انرژي خورشيدي از ديوارهاي ميوه‌اي استفاده مي‌كنند. اين ديوارها سرعت رسيدن ميوه‌ها را از طريق گرم نگه‌داشتن آن‌ها افزايش مي‌دهند. ديوارهاي اوليه عمود بر زمين و به سمت جنوب ساخته مي‌شدند؛ اما به‌مرور زمان، براي جذب بهتر نور خورشيد از ديوارهاي شيب‌دار استفاده شد. انرژي خورشيدي علاوه بر پرورش در ديگر متخصصدهاي كشاورزي مثل پمپ كردن آب، خشك كردن محصولات، جوجه‌كشي و خشك كردن كودهاي كشاورزي هم نقش دارد. گلخانه‌ها هم نور خورشيد را به گرما تبديل مي‌كنند. در اين شرايط امكان پرورش بسياري از محصولات به‌صورت طبيعي فراهم مي‌شود.
حمل‌ونقل: يكي از اهداف مهندسين از دهه‌ي ۱۹۸۰ توسعه‌ي ماشين‌هاي خورشيدي بوده است. بعضي وسايل نقليه از پنل‌هاي خورشيدي براي تأمين نيروي اضطراري از جمله تهويه‌ي هوا براي خنك كردن فضاي داخل ماشين استفاده مي‌كنند و به اين صورت مصرف سوخت را كاهش مي‌دهند.
توليد سوخت: فرآيندهاي شيميايي خورشيدي از انرژي خورشيدي براي اجراي واكنش‌هاي شيميايي استفاده مي‌كنند. اين فرايندها مي‌توانند انرژي خورشيد را به سوخت‌هاي قابل‌انتقال و قابل ذخيره‌سازي تبديل كنند. واكنش‌هاي شيميايي خورشيدي را مي‌توان به دو نوع ترموشيميايي و فوتوشيميايي تقسيم كرد. فناوري‌هاي توليد هيدروژن از دهه‌ي ۱۹۷۰ بخش گسترده‌اي از پژوهش‌هاي انرژي خورشيدي را در برمي‌گيرند.
نيروگاه‌هاي مطرح دنيا
در ژوئن ۲۰۱۷ چين و هند به‌عنوان پيشتازان توسعه‌ي پروژه‌هاي انرژي خورشيدي در مقياس وسيع شناخته شدند. ميزان تقاضاي انرژي ايالات‌متحده وجود ركود اقتصادي به لطف تشويق‌هاي مالي دولت و افزايش نگراني‌هاي زيست‌محيطي عمومي در حال افزايش است. اگرچه بزرگترين نيروگاه‌ها در خارج از ايالات‌متحده قرار دارند؛ اما دو نيروگاه در كاليفرنيا و نيومكزيكو در دست احداث هستند.
نيروگاه تنگر چين، بزرگترين نيروگاه خورشيدي دنيا
احداث اين دو نيروگاه مي‌تواند تسلط اروپا بر بازار انرژي خورشيدي را كاهش دهد و تعادل ايجاد كند. ازجمله نيروگاه‌هاي بزرگ و وسيع دنيا مي‌توان به موارد ذيل اشاره كرد:
۱. نيروگاه خورشيدي كاموتي هندوستان، با توليد توان ۶۴۸ مگاوات
تأسيسات كاموتي، تاميل نادو با ظرفيت تقريبي ۶۴۸ مگاوات تقريبا ۱۰ كيلومتر را پوشش داده است.
۲. پارك خورشيدي لونجياواكسيا دام (چين)
اين پارك خورشيدي از جديدترين پروژه‌هاي انرژي خورشيدي در مقياس وسيع است. در يك مزرعه‌ي خورشيدي در شهر سيكسي در استان شرقي ژيجانگ، ۳۰۰ هكتار پنل خورشيدي نصب شده است. انتظار مي‌رود اين مزرعه در يك سال ۲۲۰ گيگاوات برق توليد كند، اين ميزان مي‌تواند انرژي موردنياز تقريبا ۱۰۰٬۰۰۰ خانوار را تأمين كند.
۳. پارك خورشيدي كورنول اولترا مگاي هندوستان (۹۰۰ مگاوات)
اين پارك با فراهم كردن ظرفيت نيروي خورشيدي ۹۰۰ مگاوات، در رتبه‌ي بالاتري نسبت به نيروگاه ۶۴۸ مگاواتي در تاميل نادو و نيروگاه Topaz (با ظرفيت ۵۵۰ مگاوات) در كاليفرنيا قرار مي‌گيرد.
۴. نيروگاه خورشيدي داتونگ چين (۱۰۰۰ مگاوات)
نيروگاه داتونگ چين، پس از تكميل شدن بزرگترين نيروگاه خورشيدي دنيا خواهد بود. به نقل از آمار دولتي، از تاريخ جولاي ۲۰۱۶ تا ژانويه‌ي ۲۰۱۷، داتونگ توان كلي ۸۷۰ مگاوات برق را توليد كرده است كه برابر با بيش از ۱۲۰ ميليون وات در ماه مي‌شود.
۵. پارك خورشيدي تنگر چين (۱۵۰۰ مگاوات)
نيروگاه خورشيدي ۱۵۴۷ مگاواتي در ژونگي، بزرگترين نيروگاه خورشيدي جهان است كه به ديواره‌ي خورشيدي چين هم معروف است. بيابان تنگر يك منطقه‌ي طبيعي و باير است كه ۳۶٬۷۰۰ كيلومتر را پوشش مي‌دهد و نيروگاه خورشيدي ۱۲۰۰ كيلومتر از اين منطقه را اشغال كرده است (۳.۲ درصد از كل منطقه).
نيروگاه‌هاي مطرح خورشيدي ايران
ايران باوجود ۳۰۰ روز آفتابي از مجموع ۳۶۵ روز سال در بيش از دوسوم مساحت خود و متوسط تابش ۴/۵ تا ۵/۵ كيلووات ساعت بر مترمربع در روز يكي از كشورهاي با پتانسيل بالا درزمينه‌ي انرژي خورشيدي است. طبق مطالعاتي كه مركز هوافضاي آلمان (DLR) انجام داده، در مساحتي بيش از ۲۰۰۰ كيلومترمربع، امكان نصب بيش از ۶۰ هزار مگاوات نيروگاه حرارتي خورشيدي وجود دارد.
بنا به گزارش وزارت نيرو خلاصه‌اي از فعاليت‌هاي انجام شده در حوزه‌ي خورشيدي به اين شرح است:
۱. احداث نيروگاه حرارتي خورشيدي سهموي خطي شيراز به ظرفيت ۲۵۰ كيلووات تا مرحله توليد بخار و انجام تحقيقات در زمينه‌ي فناوري ساخت و تست قالب مربوط به آينه كلكتور نيروگاه شيراز، خمكاري شيشه و توليد آينه‌هاي سهمي، ايجاد پتانسيل علمي، متخصص و تربيت متخصص كارشناسان ماهر براي طراحي و ساخت و راه‌اندازي نيروگاه‌هاي بزرگ خورشيدي در آينده و ساخت سيستمهاي كنترلي و نرم‌افزارهاي كنترل كلكتورهاي خورشيدي در نيروگاه‌هاي حرارتي خورشيدي در خصوص نيروگاه‌هاي حرارتي خورشيدي
۲. برق‌رساني فتوولتائيك به روستاها (برق‌رساني به ۳۵۸ خانوار روستايي) جمعاً به ظرفيت ۳۸۶ كيلووات
۳. طراحي، نصب و راه‌اندازي نيروگاه فتوولتائيك با ظرفيت اسمي ۹۷ كيلووات در منطقه سركوير سمنان
۴. طراحي، نصب و راه‌اندازي نيروگاه فتوولتائيك با ظرفيت اسمي ۳۰ كيلووات متصل به شبكه در طالقان
۵. طراحي، نصب و راه‌اندازي نيروگاه فتوولتائيك با ظرفيت اسمي ۵ كيلووات در منطقه دربيد يزد
۶. مطالعه و پژوهش براي تسلط بر فناوري طراحي و ساخت ديش استرلينگ خورشيدي (در حال انجام)
۷. انجام پتانسيل سنجي و تهيه اطلس خورشيدي كشور و زمينه‌سازي جهت تهيه نقشه‌هاي پتانسيل تابش خورشيدي ايران با سازمان فضايي آلمان (DLR)
۸. طراحي، ساخت و نصب انواع سيستمهاي برق خورشيدي نظير چراغ‌هاي خياباني فتوولتائيك، پمپ آب كش براي مصارف كشاورزي، تجهيز يك منطقه مرزي، روشنايي تونل به كمك سيستمهاي فتوولتائيك
۹. مطالعه و ساخت اتصالات اهميك براي سلول‌هاي خورشيدي سيليسيم لايه‌نازك
۱۰. طراحي، تدوين دانش متخصص و ساخت اينورتر (معكوس‌كننده) متصل به شبكه با توان ۵ كيلووات و همچنين اينورتر متصل به شبكه بدون ترانس با توان ۱.۵ كيلووات
۱۱. مطالعات شناخت، امكان‌سنجي متخصص، اقتصادي متخصصد و طراحي سيستمهاي هيبريد انرژي‌هاي تجديد پذير (باد-ديزل-فتوولتاييك- زيست‌توده و خورشيدي) در ايران
۱۲. احداث پارك خورشيدي در سايت انرژي‌هاي نو طالقان
۱۳. طراحي مفهومي نيروگاه هيبريدي خورشيدي شيراز به‌منظور افزايش ظرفيت ۵۰۰ كيلووات با بهره‌گيري از كلكتورهاي پيشرفته سهموي خطي (در حال انجام)
۱۴. مطالعه انواع فناوري‌هاي آب‌شيرين‌كن خورشيدي
۱۵. ارزيابي رفتار مصرف‌كنندگان سيستمهاي انرژي خورشيدي (آب‌گرم‌كن و اجاق) در منطقه جنگلي آرمرده
۱۶. طراحي و ساخت دستگاه تبريد ۵ تن خورشيدي به روش دسيكنت جامد خورشيدي
پيش‌ازاين در سال ۲۰۱۰ نيروگاه سيكل تركيبي خورشيدي يزد به‌عنوان هشتمين نيروگاه بزرگ خورشيدي جهان شناخته شده بود. اولين بار بود كه نيروگاهي از تركيب انرژي خورشيد و گاز طبيعي در جهان استفاده مي‌كرد. اين نيروگاه با دانش متخصصان ايراني ساخته شده است و مجموع ظرفيت آن در زمان بهره‌برداري و در شرايط ايزو به ۳۰۸ مگاوات مي‌رسيد.
به گزارش تسنيم در تاريخ ۲۹ شهريور ماه سال گذشته، وزارت نيرو به‌منظور احداث يك نيروگاه ۶۰۰ مگاواتي خورشيدي با شركت كوركس انگليس به توافق رسيد. اين نيروگاه در صورت تكميل و احداث به‌عنوان ششمين نيروگاه بزرگ خورشيدي جهان شناخته خواهد شد.
مزايا و معايب انرژي خورشيدي
با تهديد فزاينده‌ي تغييرات آب و هوايي بر اثر نشر بيش‌ازاندازه‌ي كربن، بسياري از كشورها به‌دنبال جايگزين‌هاي انرژي تميز براي سوخت‌هاي فسيلي سنتي خود هستند. از ميان تمام جايگزين‌هاي انرژي، انرژي خورشيدي بيشترين هزينه را داشته است. بااين‌حال، با درانديشه متخصصين گرفتن مزايا و معايب و كاهش ۸۰ درصدي ارزش پنل‌هاي خورشيدي در پنج سال گذشته، انرژي خورشيدي آينده‌ي درخشاني خواهد داشت. ازجمله مزاياي اين انرژي مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:
پايداري
انرژي خورشيدي جايگزين پايداري براي سوخت‌هاي فسيلي به شمار مي‌رود. بااينكه سوخت‌هاي فسيلي تاريخ انقضا دارند؛ اما انرژي خورشيد حداقل چند ميليارد سال در دسترس خواهد بود. علاوه براين، هرروز ۷۳ هزار تراوات انرژي خورشيد به سطح زمين مي‌رسد كه ۱۰٬۰۰۰ برابر بيشتر از مصرف روزانه‌ي انرژي در كل جهان است. براي استفاده از اين منبع انرژي عظيم تنها لازم است فناوري موردنياز آن پياده‌سازي شود.
تأثير كم بر محيط
تأثير انرژي خورشيدي بر محيط در مقايسه با سوخت‌هاي فسيلي، بسيار كمتر است. اين انرژي گاز گلخانه‌اي منتشر نمي‌كند زيرا فناوري مربوط به آن نياز به احتراق سوخت ندارد. اگرچه نيروگاه‌هاي گرمايي خورشيدي (CSP) به دليل مصرف آب و بر اساس نوع فناوري به‌كاررفته، نسبتا غيربهينه هستند، استفاده از فناوري مناسب مي‌تواند بازدهي را افزايش دهد براي مثال سلول‌هاي خورشيدي فتوولتائيك (PV) براي توليد برق نيازي به آب ندارند.
استقلال انرژي
ازآنجاكه نور خورشيد در اغلب كشورهاي دنيا فراوان است، بنابراين مي‌تواند هر كشوري را به يك توليد‌كننده‌ي انرژي بالقوه تبديل كند و وابستگي كشورها به انرژي را كاهش دهد و از طرفي امنيت آن‌ها را افزايش دهد. انرژي خورشيدي تنها در سطح ملي امنيت و استقلال را افزايش نمي‌دهد؛ بلكه در مقياس‌هاي كوچك‌تر براي مثال با نصب پنل‌هاي خورشيدي روي بام خانه‌ها هم مي‌توان نيروي برق موردنياز هر خانوار را تأمين كرد.
معايب
يكي از بزرگترين اشكالات فناوري خورشيدي، اين است كه تنها هنگام تابش خورشيد انرژي توليد مي‌كند. به اين معني كه هنگام شب يا در روزهاي ابري ممكن است تأمين انرژي مختل شود. اگر روش‌هاي كم‌هزينه‌اي براي ذخيره‌سازي انرژي وجود داشته باشد اين مسئله اشكال‌ساز نخواهد شد، زيرا دوره‌هاي آفتابي طولاني مي‌توانند انرژي اضافه را توليد كنند. براي مثال آلمان يكي از پيشتازان فناوري خورشيدي، در حال حاضر بر توسعه‌ي ذخيره‌سازي انرژي كار مي‌كند تا اين اشكال را برطرف كند.
يكي از نگراني‌هاي انرژي خورشيدي، آسيب به زمين و حيات وحش است
خرابي زمين
يكي از نگراني‌هاي انرژي خورشيدي، آسيب به زمين، فرسايش و از بين رفتن حيات‌وحش است. بااينكه سيستمهاي خورشيدي PV را مي‌توان در محل‌هاي ثابتي نصب كرد، اما ممكن است سيستمهاي بزرگ PV براي توليد هر مگاوات برق به ۳.۵ تا ۱۰ جريب زمين و تأسيسات CSP براي توليد همين ميزبان به ۴ تا ۱۶.۵ جريب زمين نياز داشته باشند. براي حل اين اشكال مي‌توان تأسيسات را در بخش‌هاي كم كيفيت يا در امتداد جاده‌ها و بزرگراه‌ها نصب كرد.
كمبود مصالح
بعضي فناوري‌هاي خورشيدي به مصالح نادري در توليد خود نياز دارند. بااين‌حال اين اشكال فناوري PV هست نه فناوري CSP. براي مثال بسياري از مصالح نادر و كمياب محصولات جانبي فرآيندهاي ديگر هستند و به‌طور مستقيم از معدن استخراج نشده‌اند.
بازيافت مصالح PV و پيشرفت‌هاي حاصل در نانو فناوري بازدهي سلول‌هاي خورشيدي را بالا برده و به افزايش تأمين توان كمك مي‌كنند اما شايد يافتن جايگزين‌ها با فراواني بيشتر بتوانند نقش عمده‌اي در حل اين اشكال ايفا كنند.
بااينكه فناوري خورشيدي معايبي دارد و در بعضي بازارها پرهزينه است، اما جايگزين بسيار مناسبي براي سوخت‌هاي فسيلي است. اشكالات هزينه با پيشرفت‌هاي آينده‌ي فناوري در افزايش بازدهي و ظرفيت ذخيره‌سازي قابل‌حل هستند. با درانديشه متخصصين گرفتن سودهاي بالقوه‌ي برداشت گرما و نور خورشيد، انگيزه براي توسعه‌ي آينده‌ي انرژي خورشيدي بالا خواهد رفت.
هم انديشي ها