انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) در مقابل فتوولتائیک (PV)

انتخاب بین CSP در مقابل PV به نیازهای خاص پروژه بستگی دارد. به عنوان مثال، یک شرکت برق واقع در یک بیابان آفتابی ممکن است قابلیت‌های ذخیره‌سازی حرارتی CSP را ترجیح دهد، که خروجی برق ثابتی را فراهم می‌کند، حتی اگر هزینه‌های بالاتری داشته باشد. از سوی دیگر، نصب PV هزینه کمتری دارد و می‌توان آن را در مکان‌های مختلف تطبیق داد و آن را برای پروژه‌های خورشیدی شهری ایده‌آل می‌کند. جدول زیر CSP را در مقابل PV با بررسی هزینه، اندازه و اثرات زیست محیطی مقایسه می کند و به ذینفعان کمک می کند تا مناسب ترین فناوری را انتخاب کنند.

معیارهای	CSP	PV
هزینه	در جلوی بالا، پیچیده	استقرار کمتر و سریعتر
مقیاس پذیری	بهترین برای پروژه های بزرگ	مدولار، انعطاف پذیر
مزایا	ذخیره سازی حرارتی، پایداری شبکه	استفاده گسترده، نصب سریع

خوراکی های کلیدی

• CSP از آینه برای تبدیل نور خورشید به گرما استفاده می کند. حتی پس از غروب خورشید انرژی را برای انرژی ثابت ذخیره می کند. PV از صفحات خورشیدی برای تبدیل نور خورشید به برق استفاده می کند. PV هزینه کمتری دارد و راه اندازی آن آسان است. CSP در مکان‌های آفتابی، باز و پروژه‌های بزرگی که نیاز به برق ثابت دارند، بهترین کار را انجام می‌دهد. PV می‌تواند در بسیاری از مکان‌ها استفاده شود و برای پروژه‌های کوچک یا بزرگ مناسب است. سیستم های هیبریدی CSP و PV را برای انرژی قابل اعتماد و انعطاف پذیر ترکیب می کنند. آنها به پایدار نگه داشتن شبکه کمک می کنند. CSP به آب و زمین بیشتری نیاز دارد. PV آب کمتری مصرف می کند و به خوبی روی پشت بام ها و در شهرها قرار می گیرد. PV در ابتدا هزینه کمتری دارد و سریعتر راه اندازی می شود. این امر باعث محبوبیت PV برای اکثر پروژه های خورشیدی در سراسر جهان می شود. CSP انرژی را با هزینه کمتر ذخیره می کند. این به کاهش قیمت برق در زمانی که استفاده از خورشید زیاد است کمک می کند. انتخاب فناوری خورشیدی مناسب به سایت، بودجه و نیاز انرژی برای بهترین نتایج بستگی دارد.

بررسی اجمالی CSP در مقابل PV

عوامل کلیدی

انتخاب بین نیروگاه های خورشیدی متمرکز و نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک مهم است. چیزهای زیادی برای فکر کردن وجود دارد. بزرگترین تفاوت این است که هر کدام چگونه از نور خورشید استفاده می کنند. سیستم های فتوولتائیک از پنل های خورشیدی استفاده می کنند. این پانل ها نور خورشید را مستقیماً به برق تبدیل می کنند. نیروگاه های خورشیدی متمرکز از آینه استفاده می کنند. آینه ها نور خورشید را روی یک گیرنده متمرکز می کنند. این گرما تولید می کند و سپس برق تولید می کند.

یک مطالعه جدید هر دو نوع را مقایسه کرد. این نشان داد که PV با ذخیره‌سازی باتری، زمانی که استفاده از خورشید کم است، تا 20 درصد در هزینه‌های بیشتری صرفه‌جویی می‌کند. اما csp با ذخیره انرژی حرارتی زمانی بهتر و ارزانتر است که استفاده از خورشید زیاد باشد، بالای 30%. در این موارد، csp می تواند هزینه برق را کاهش دهد تا 65 درصد این مطالعه همچنین می گوید بلوک های قدرت csp می توانند به ساخت هیدروژن سبز کمک کنند. این به ذخیره انرژی برای مدت طولانی و کاهش آلودگی کمک می کند.

جدول زیر ویژگی های اصلی csp و pv را نشان می دهد :

مشخصه (CSP)	فتوولتائیک (PV)	توان خورشیدی متمرکز
هزینه سرمایه (CAPEX)	معمولا پایین تر و آسان تر برای پیش بینی	به دلیل آینه ها، ردیابی و گیرنده ها بالاتر است
هزینه های عملیاتی (OPEX)	پایین (پانل های تمیز کردن، اینورترهای ثابت)	بالاتر به دلیل قطعات متحرک و سیستم های حرارتی
هزینه همسطح انرژی (LCOE)	یکی از پایین ترین ها برای برق جدید	در ابتدا بالاتر است اما می تواند با TES رقابت کند
راندمان تبدیل انرژی	معمولا 18-22٪	راندمان سیستم 15-25٪ یا بیشتر است (بستگی به سیستم دارد)
کاربری زمین	به زمین زیادی نیاز دارد، اما بهتر می شود	به زمین زیادی نیاز دارد. می تواند در مناطق با DNI بالا خوب باشد
مصرف آب	تقریبا هیچی جز نظافت	از آب زیادی برای خنک کردن استفاده می کند. سرمایش خشک هزینه بیشتری دارد و کارایی کمتری دارد
ذخیره انرژی	از ذخیره سازی باتری (BESS)، سریع و ماژولار استفاده می کند	ذخیره سازی انرژی حرارتی (TES) ذخیره سازی طولانی تری می دهد
پیچیدگی عملیاتی	آسانتر، قطعات متحرک زیاد نیست	سخت تر، دارای آینه، ردیاب، سیالات و توربین است
تناسب اقلیمی	در بسیاری از مکان ها و نورهای مختلف کار می کند	بهترین در تابش مستقیم معمولی بالا، با ابرها خوب نیست
بلوغ تکنولوژیکی	زنجیره تامین بسیار بالغ و بزرگ	زنجیره تامین اثبات شده اما کوچکتر، به متخصصان نیاز دارد

نکته: برنامه ریزان پروژه باید فناوری خورشیدی مناسب را برای آب و هوا، نیازهای شبکه و بودجه سایت انتخاب کنند.

زمان استفاده از CSP

نیروگاه های خورشیدی متمرکز در جایی که نور مستقیم خورشید زیاد است، مانند بیابان ها، بهترین کار را دارند. این گیاهان از آینه برای تمرکز نور خورشید استفاده می کنند. نور خورشید یک مایع را گرم می کند. مایع داغ بخار می کند. بخار توربین ها را برای تولید برق تبدیل می کند. CSP می تواند گرما را در مخازن مخصوص ذخیره کند. این به آن‌ها اجازه می‌دهد حتی زمانی که خورشید از بین رفته است، برق بسازند. این باعث می شود که csp برای پایدار نگه داشتن شبکه و رفع نیازهای برق در شب خوب باشد.

CSP برای نیروگاه های بزرگ خورشیدی که نیاز به برق ثابت دارند، بهترین است. با استفاده از انرژی خورشیدی بیشتر در شبکه، ارزان‌تر می‌شود. به عنوان مثال، زمانی که استفاده از انرژی خورشیدی بیش از 30٪ باشد، csp با ذخیره سازی حرارتی می تواند هزینه برق را تا 65٪ کاهش دهد. CSP همچنین به ساخت هیدروژن سبز کمک می کند. این برای ذخیره انرژی برای مدت طولانی و کاهش آلودگی مفید است.

مزایای کلیدی csp عبارتند از :

• گرما را برای تولید برق پس از غروب آفتاب یا در روزهای ابری ذخیره می کند.

• می تواند کارآمدتر باشد زیرا از نور شدید خورشید و گرمای زیاد استفاده می کند.

• برای نیروگاه های خورشیدی بزرگ و مرکزی خوب است.

اما csp به نور خورشید ثابت و قوی نیاز دارد و در ابتدا هزینه بیشتری دارد. این پیچیده تر است و نیاز به مراقبت ویژه و آب بیشتری برای خنک کردن دارد. CSP برای مکان های ابری یا پروژه های کوچک خوب نیست.

زمان استفاده از PV

نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک از پنل هایی برای تبدیل نور خورشید به برق استفاده می کنند. راه اندازی سیستم های PV آسان است و می توان از آنها برای کارخانه های بزرگ یا پشت بام های کوچک استفاده کرد. PV در بسیاری از انواع آب و هوا، حتی با نور خورشید کمتر، کار می کند.

PV برای پخش انرژی خورشیدی مانند پشت بام شهرها بهترین است. مطالعات نشان می دهد که سیستم های PV ایمن هستند و در طی حدود هفت سال یا کمتر پول بازگردانید . قوانین و پاداش های محلی می توانند پروژه های PV را حتی بهتر کنند. PV همچنین به شبکه کمک می کند و مزایای اجتماعی را به ارمغان می آورد.

مزایای کلیدی pv عبارتند از:

• نصب و رشد ساده و آسان.

• هزینه های اولیه کمتر، بنابراین افراد بیشتری می توانند از انرژی خورشیدی استفاده کنند.

• آب کمی مصرف می کند و نیاز به مراقبت کمی دارد.

• قابل استفاده در شهرها، حومه شهرها و روستاها.

سیستم های PV برای ذخیره انرژی به باتری نیاز دارند، زیرا خودشان آن را ذخیره نمی کنند. آنها کمی کارآمدتر از csp هستند، اما هزینه کم و انعطاف پذیری آنها آنها را به بهترین انتخاب برای اکثر پروژه های خورشیدی تبدیل می کند.

راه حل های ترکیبی

راه‌حل‌های خورشیدی هیبریدی از فناوری‌های انرژی خورشیدی متمرکز و فتوولتائیک استفاده می‌کنند. این سیستم ها بهترین قسمت های هر روش را با هم ترکیب می کنند. این باعث می شود انرژی پایدارتر و کارآمدتر شود. CSP ذخیره حرارتی می دهد. این به تولید برق در هنگام کم نور خورشید یا در شب کمک می کند. پانل های PV برق را سریع تولید می کنند. آنها می توانند در مکان های مختلف بروند. هنگامی که آنها با هم کار می کنند، سیستم های هیبریدی نیازهای انرژی را بهتر از یک فناوری برآورده می کنند.

یک سیستم هیبریدی همچنین می تواند از منابع انرژی دیگر مانند توربین های گاز میکرو استفاده کند. این به ثابت ماندن انرژی در روزهای ابری یا زمانی که مردم انرژی زیادی مصرف می کنند کمک می کند. جدول زیر نشان می دهد که چگونه یک سیستم توربین گاز خورشیدی-میکرو متمرکز هیبریدی در زندگی واقعی کار می کند:

جنبه	توضیحات
نوع سیستم	سیستم توربین گاز خورشیدی-میکرو متمرکز هیبریدی
روش شناسی	مدل شبیه‌سازی خارج از طراحی با داده‌های تجربی تأیید شد
بینش عملکرد کلیدی	استراتژی های عملیاتی برای 1 تا 24 ساعت در روز در 365 روز با استفاده از داده های واقعی هواشناسی شبیه سازی شده است.
تغییرات مصرف سوخت	مصرف سوخت تخمینی با محاسبه تغییرات شرایط مرزی 25٪ تغییر می کند
تاثیر اتلاف حرارت	پیکربندی جایگزین باعث کاهش تلفات حرارتی با گیرنده دمای پایین تر می شود اما مصرف سوخت را افزایش می دهد
سود عملکرد	پیکربندی هیبریدی مصرف سوخت را بهینه می کند و اتلاف گرما را در شرایط محیطی متفاوت کاهش می دهد

سیستم های هیبریدی نکات مثبت زیادی دارند:

• آنها به جلوگیری از افت انرژی خورشیدی هنگام غروب خورشید یا آمدن ابرها کمک کنید.

• شبکه پایدارتر می ماند زیرا سیستم می تواند بین CSP، PV و توان پشتیبان جابجا شود.

• اشتراک گذاری چیزهایی مانند خطوط برق و کنترل باعث صرفه جویی در هزینه می شود.

• ذخیره‌سازی حرارت CSP و توان سریع PV با هم کار می‌کنند تا انرژی ثابتی ایجاد کنند.

• فناوری جدید به رفع مشکلات مربوط به ذخیره انرژی و مدیریت توان کمک می کند.

توجه: سیستم‌های خورشیدی هیبریدی به شهرها و شرکت‌های برق کمک می‌کنند تا انرژی‌های تجدیدپذیر پایدار و ارزان‌تری داشته باشند. آنها همچنین استفاده از انرژی خورشیدی را در مکان هایی که آب و هوا بسیار تغییر می کند آسان تر می کنند.

راه حل های ترکیبی با بهتر شدن فناوری در حال رشد هستند. آنها به صرفه جویی در سوخت و انرژی کمک می کنند. این باعث می شود که انرژی خورشیدی برای همه قابل اعتمادتر باشد.

مبانی فناوری خورشیدی

منبع تصویر: پیکسل ها

انرژی خورشیدی از دو نوع اصلی استفاده می کند: انرژی خورشیدی متمرکز و سیستم های فتوولتائیک. هر دو نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کنند، اما این کار را به روش های مختلف انجام می دهند. دانستن اینکه هر کدام چگونه کار می کند به افراد کمک می کند تا مورد مناسب را انتخاب کنند.

انرژی خورشیدی متمرکز

آینه ها و گیرنده ها

CSP از آینه ها یا لنزهای بزرگ برای تمرکز نور خورشید روی گیرنده استفاده می کند. نور شدید خورشید، سیال خاصی را در داخل گیرنده گرم می کند. این باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می شود که برای تولید برق خوب لازم است. برج های خورشیدی و فرورفتگی های سهموی وجود دارد. برج های خورشیدی نسبت به فرورفتگی های سهموی به زمین بیشتری نیاز دارند، اما هر سال انرژی بیشتری تولید می کنند. این سیستم ها باید خورشید را از نزدیک دنبال کنند تا درست کار کنند.

ذخیره سازی حرارتی

یک مزیت بزرگ برای CSP ذخیره سازی حرارتی است. مایع داغ را می توان در مخازن مخصوص نگهداری کرد. این به گیاهان CSP اجازه می دهد حتی پس از غروب خورشید یا زمانی که هوا ابری است، نیرو تولید کنند. اندازه ذخیره سازی در ساعات ذخیره سازی بار کامل اندازه گیری می شود. CSP با فضای ذخیره سازی خوب، قدرت ثابتی می دهد و به شبکه کمک می کند. اما نیروگاه های برج خورشیدی نسبت به فرورفتگی های سهموی آب بیشتری مصرف می کنند، بنابراین هزینه بیشتری برای کارکردن دارند.

تولید برق

CSP از گرمای ذخیره شده برای تولید بخار استفاده می کند. بخار توربین ها را می چرخاند تا برق تولید کند. موارد مهمی که باید بررسی شوند عبارتند از: خورشیدی چندگانه، راندمان، توان سالانه و هزینه انرژی. نرم افزار SAM که با داده های واقعی بررسی شده است، نشان می دهد که CSP می تواند قدرت را به خوبی پیش بینی کند. CSP در جایی که نور شدید خورشید و زمین های باز وجود دارد بهترین کار را انجام می دهد.

برق خورشیدی فتوولتائیک

پنل های خورشیدی

سیستم های PV از پانل های ساخته شده از مواد خاص استفاده می کنند. این پنل ها نور خورشید را مستقیماً به برق تبدیل می کنند. اکثر پانل های PV تقریباً کار می کنند بازده 20-21 درصد سیلیکون کریستالی رایج ترین نوع آن است. پانل های دو وجهی می توانند تا 15 درصد انرژی بیشتری تولید کنند. PV ماژولار است و می تواند روی پشت بام ها، مزارع یا سایت های بزرگ حرکت کند.

اینورترها

اینورترها در سیستم های PV مهم هستند. آنها DC را از پانل ها به AC برای خانه ها و مشاغل تغییر می دهند. نسبت بارگذاری اینورتر بر نحوه عملکرد سیستم تأثیر می گذارد. سیستم های ردیابی خورشید را دنبال می کنند و می توانند 10 تا 30 درصد انرژی بیشتری تولید کنند.

ذخیره سازی باتری

سیستم های PV اغلب از باتری ها برای صرفه جویی در انرژی اضافی برای بعدا استفاده می کنند. وقتی نور خورشید کم باشد یا در شب، باتری ها کمک می کنند. حقایق مهم باتری هستند ولتاژ، اندازه، محدودیت شارژ و انرژی ذخیره شده . اضافه کردن فضای ذخیره سازی باعث می شود PV هزینه حدود 6 درصد بیشتر است ، اما سیستم را قابل اطمینان تر می کند.

توجه: CSP و PV هر دو دارای نقاط قوت خاصی هستند. CSP برای قدرت بزرگ و ثابت با ذخیره سازی عالی است. PV انعطاف پذیر است، هزینه کمتری دارد و راه اندازی آن آسان است.

کارایی و ذخیره سازی

کارایی CSP

سیستم های CSP ویژه هستند زیرا نور خورشید را به انرژی گرمایی تبدیل می کنند. از این گرما برای تولید برق استفاده می شود. CSP از آینه برای تمرکز نور خورشید و گرم کردن مایع استفاده می کند. سیال داغ توربین هایی را که نیرو تولید می کنند حرکت می دهد. بسیاری از پروژه های CSP بسیار خوب کار می کنند. گیرنده می تواند تا 85 درصد کارایی داشته باشد. CSP می تواند گرما را حداقل به مدت 6 ساعت ذخیره کند. این بدان معناست که حتی پس از غروب خورشید نیز می تواند انرژی تولید کند. هزینه برق از CSP بین 0.06 تا 0.10 دلار در هر کیلووات ساعت است. این اهداف مهم انرژی را برآورده می کند. جدول زیر نحوه عملکرد CSP را نشان می دهد: ارزش

شاخص عملکرد	/ توضیحات
کارایی گیرنده	تا 85%
مدت زمان ذخیره سازی	حداقل 6 ساعت
LCOE	0.06 تا 0.10 دلار در کیلووات ساعت
کاهش هزینه ذخیره سازی	$22/kWht تا $15/kWht
افت دمای ذرات	کمتر از 3 درجه سانتیگراد

CSP انرژی را بسیار خوب تولید می کند، به خصوص با ذخیره سازی حرارتی. ذخیره سازی به CSP کمک می کند تا زمانی که خورشید نمی تابد قدرت ثابتی بدهد. این باعث می شود CSP انتخاب خوبی برای نیروگاه های خورشیدی بزرگ باشد.

کارایی PV

سیستم های PV از پانل ها برای تبدیل نور خورشید به برق استفاده می کنند. اکثر پانل های PV هستند 15% تا 20% راندمان PV ساده است و می تواند در بسیاری از مکان ها استفاده شود. شما می توانید PV را روی پشت بام ها یا در زمین های بزرگ قرار دهید. PV انرژی را به خوبی CSP ذخیره نمی کند. همچنین نمی تواند همیشه قدرت ایجاد کند. اما راه اندازی PV هزینه کمتری دارد و سریع نصب می شود. PV برای صرفه جویی در انرژی اضافی برای بعداً به باتری نیاز دارد. باتری‌ها هزینه PV را بیشتر می‌کنند و می‌توانند عملکرد آن را کاهش دهند.

PV برای پخش انرژی خورشیدی به بسیاری از مکان ها عالی است. طراحی آن اضافه کردن پانل های بیشتر یا جابجایی آنها را آسان می کند. PV نسبت به CSP انرژی کمتری تولید می کند، اما در طول روز قدرت خوبی می دهد.

مقایسه ذخیره سازی

ذخیره سازی برای انرژی خورشیدی بسیار مهم است. CSP از ذخیره سازی حرارتی، اغلب با نمک مذاب، برای صرفه جویی در گرما استفاده می کند. این روش برای ذخیره انرژی بسیار ارزان تر از باتری است. هزینه های ذخیره سازی حرارتی در حدود صد برابر کمتر از باتری های لیتیوم یونی. فضای ذخیره سازی CSP به آن امکان می دهد در شب و زمانی که هوا ابری است برق تولید کند. این کمک می کند تا شبکه ثابت بماند و انرژی قابل اعتماد باشد.

PV برای ذخیره برق برای استفاده بعدی به باتری نیاز دارد. باتری ها زمانی که نور خورشید وجود ندارد کمک می کنند. اما باتری ها PV را گران تر می کنند و می توانند مدت زمان تولید برق را محدود کنند. ذخیره سازی CSP بهتر و ارزان تر است، بنابراین برق ثابت بیشتری می دهد. استفاده از CSP و PV با هم می تواند انرژی را حتی قابل اعتمادتر کند. گرمای ذخیره شده CSP می تواند زمانی که PV برق تولید نمی کند کمک کند.

توجه: CSP برای پروژه هایی که نیاز به توان ثابت و قابل اعتماد دارند بهترین است. ذخیره سازی آن آن را به یک انتخاب قوی برای انرژی خورشیدی تبدیل می کند.

مقیاس پذیری و کاربری زمین

منبع تصویر: پاشیدن

مقیاس CSP

پروژه های متمرکز انرژی خورشیدی بسیار بزرگ هستند و به زمین زیادی نیاز دارند. توسعه‌دهندگان مکان‌هایی مانند بیابان‌ها را انتخاب می‌کنند که نور خورشید زیاد است. گیاهان CSP از آینه برای گرفتن نور خورشید استفاده می کنند. بیشتر زمین را این آینه ها پوشانده اند. جدول زیر حقایق مهمی را در مورد استفاده و اندازه زمین CSP نشان می دهد:

متریک /	ارزش	یادداشت های محدوده
بهره وری کاربری زمین (بر اساس ظرفیت)	11.4 تا 47.9 W/m⊃2؛ (متوسط ​​~37 W/m²)	بر اساس سایت متفاوت است
تبدیل زمین چرخه حیات (تغار سهموی، بدون ذخیره)	0.366 m²/MWh	پایین با ذخیره سازی
چرخه زندگی تبدیل زمین (برج خورشیدی)	0.552 m²/MWh	بالاتر از فرورفتگی
تبدیل زمین چرخه زندگی (با ذخیره سازی حرارتی)	0.230 تا 0.270 m²/MWh	کارآمدتر
میانگین تغییر سالانه زمین (10 کارخانه CSP)	1300 هکتار / تراوات ساعت / سال	در سراسر دو کشور
مساحت زمین به ازای هر وات انرژی تولید شده	17 تا 82 m²/W	هلال تپه های شنی پرت است
درصدی از زمین های اشغال شده توسط آینه ها	>90%	آینه ها بر کاربری زمین غالب هستند

پروژه های CSP می توانند بسیار بزرگ شوند. نیروگاه خورشیدی نور در مراکش 510 مگاوات است. پارک خورشیدی محمد بن راشد آل مکتوم دارای یک قطعه CSP 700 مگاواتی است. در ایالات متحده، هشت پروژه سهموی با هم حدود 1500 مگا وات تولید می کنند. در سرتاسر جهان، CSP از 6.8 گیگاوات در سال 2021 به 8.1 گیگاوات در سال 2023 افزایش یافت. برخی از برنامه ها می خواهند پروژه های CSP حتی بزرگتری بسازند. این نشان می دهد که CSP می تواند رشد زیادی داشته باشد. اما استفاده از زمین زیاد می تواند کربن خاک را آزاد کند. این ممکن است باعث افزایش مجموع گازهای گلخانه ای شود. توسعه دهندگان باید در هنگام ساخت پروژه های انرژی بزرگ به این اثرات فکر کنند.

انعطاف پذیری PV

سیستم های فتوولتائیک بسیار انعطاف پذیر هستند و به راحتی نصب می شوند. پانل های PV می توانند روی پشت بام ها، پارکینگ ها یا زمین ها قرار بگیرند. ابزارها و سیستم‌های جدید به نصب سریع‌تر پانل‌ها کمک می‌کنند، تا 40 درصد سریعتر ربات ها و پایه های بدون ریل این کار را ایمن تر و آسان تر می کنند. این ایده های جدید به PV کمک می کند تا سریعاً راه اندازی شود و در ساختمان های قدیمی جا بیفتد.

اگر فقط 1٪ از ساختمان ها هر سال PV دریافت می کنند، هزینه های ذخیره سازی می تواند تا 86٪ کاهش یابد . این بدان معناست که افزودن PV به ساختمان های قدیمی باعث صرفه جویی در هزینه و اطمینان بیشتر انرژی می شود. در خانه‌ها، تغییر نحوه عملکرد پمپ‌های حرارتی و دیگ‌های الکتریکی می‌تواند به رشد ۲۲ تا ۶۶ درصدی استفاده از PV کمک کند. PV را می توان برای خانه های کوچک یا نیروگاه های بزرگ استفاده کرد. این باعث می شود PV یک انتخاب عالی برای پخش انرژی خورشیدی باشد.

نکته: طراحی مدولار PV اضافه کردن پانل های بیشتر را آسان می کند زیرا به انرژی بیشتری نیاز دارید.

تناسب جغرافیایی

محل قرار دادن نیروگاه های خورشیدی برای CSP و PV بسیار مهم است. CSP در مکان هایی با نور شدید خورشید مانند جنوب غربی ایالات متحده، خاورمیانه، شمال آفریقا، چین، مراکش و شیلی بهترین عملکرد را دارد. در کامرون، یک مطالعه نشان داد که 44 درصد از زمین برای CSP خوب است . منطقه شمال دور بهترین نقطه است.

سیستم های PV می توانند حتی در مکان های بیشتری کار کنند. یک مطالعه بزرگ در چین نور خورشید و سایر داده ها را بررسی کرد تا ببیند PV در کجا مناسب تر است. این نشان داد که حدود 51 درصد از زمین چین برای PV خوب یا بسیار خوب است. در این مطالعه از داده های آب و هوا، پوشش زمین، افراد و ارتفاع استفاده شد. الف بررسی 152 مطالعه نشان می دهد که انتخاب مکان برای PV و CSP به نور خورشید، زمین، جاده ها و قوانین بستگی دارد.

هر دو CSP و PV باید در مکان مناسب مطابقت داده شوند. CSP در مناطق آفتابی و باز بهترین است. PV می تواند در بسیاری از آب و هواها و در شهرها یا شهرک ها کار کند.

روند بازار انرژی خورشیدی

روند هزینه

انرژی خورشیدی در ده سال گذشته تغییرات زیادی در قیمت داشته است. فناوری فتوولتائیک (PV) بیشترین کمک را به کاهش هزینه ها کرده است. آسیا و اقیانوسیه اکنون تقریباً نیمی از بازار PV جهان در سال 2024 را در اختیار دارد. ارزش بازار 93.8 میلیارد دلار است. این به دلیل فناوری جدید و کمک دولت ها اتفاق افتاد. شرکت هایی مانند Canadian Solar درآمد زیادی کسب می کنند. این نشان می دهد که سیستم های PV فروش خوبی دارند.

قیمت ماژول PV بسیار کاهش یافته است. در سال 1977، آنها 76.67 دلار به ازای هر وات قیمت داشتند. تا سال 2014، آنها فقط 0.60 دلار به ازای هر وات قیمت دارند. در سال 2023، ساخت نیروگاه های PV بزرگ 1.56 دلار به ازای هر وات هزینه داشت. این کاهش قیمت، نیروگاه های خورشیدی PV را ارزان تر از همیشه می کند. نمودار زیر نشان می دهد که چگونه هزینه های نصب PV در طول زمان کاهش یافته است:

پروژه های انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) نیز ارزان تر می شوند. بازار CPV باید از سال 2025 تا 2033 هر سال 6.5 درصد رشد کند. سیستم های ردیابی جدید و طراحی های بهتر به کاهش هزینه ها کمک می کند. اما CSP هنوز هزینه بیشتری برای ساخت و تعمیر نسبت به PV دارد. حتی با این وجود، فناوری جدید باعث می شود که کارخانه های CSP بهتر کار کنند و هزینه کمتری داشته باشند.

نرخ های پذیرش

نیروگاه های خورشیدی به سرعت در سراسر جهان ساخته می شوند. بسیاری از کشورها از قوانین و پاداش های دولتی برای کمک به مردم برای استفاده بیشتر از انرژی خورشیدی استفاده می کنند. در اینجا چند واقعیت مهم در مورد پذیرش خورشیدی وجود دارد:

• ایالات متحده تا سال 2032 به صاحبان خانه 30 درصد اعتبار مالیاتی خورشیدی می دهد. انرژی خورشیدی می تواند تا سال 2030 45 درصد از برق ایالات متحده را تامین کند.

• بیش از 90 درصد از نیروگاه های خورشیدی جدید ایالات متحده در سال 2023 در ایالت هایی با قوانین خاص خورشیدی ساخته شده اند.

• هند می خواهد نیمی از انرژی خود را تا سال 2030 تجدید پذیر کند. این کشور هزینه های زیادی را برای شبکه های خورشیدی هزینه می کند.

• چین بیش از 35 درصد از بازار خورشیدی جهان را در اختیار دارد.

• استرالیا با 37.7 درصد بیشترین استفاده از انرژی خورشیدی خانگی را دارد. این به خاطر آفتاب زیاد و پاداش های خوب است.

• هلند، ژاپن، آلمان، دانمارک و آفریقای جنوبی نیز از انرژی خورشیدی بیشتری استفاده می کنند. هر کشوری برنامه ها و قوانین خاص خود را دارد.

این حقایق نشان می دهد که هر دو نیروگاه خورشیدی PV و CSP برای انرژی در همه جا بسیار مهم می شوند.

دیدگاه سرمایه گذار

با کاهش قیمت ها و بهبود فناوری، افراد بیشتری برای نیروگاه های خورشیدی پول می گذارند. سرمایه گذاران فکر می کنند پروژه های PV اکنون ایمن تر هستند . این به دلیل فناوری بهتر، قیمت های پایین تر و قوانین ثابت است. هزینه اضافی برای ریسک در پروژه های PV کاهش یافته است. این امر باعث محبوبیت بیشتر پروژه های PV می شود. اما سرمایه گذاران همچنان نگران مشکلاتی مانند محدودیت قدرت و تغییرات قیمت هستند.

پروژه های CSP در ابتدا هزینه بیشتری دارند و مشکلات فنی بیشتری دارند. در مکان هایی مانند شمال آفریقا، طرح های ویژه می تواند به ایمن تر کردن پروژه های CSP برای سرمایه گذاران کمک کند. قراردادهای جدید که خطراتی را متوجه خریداران می کند نیز کمک می کند. برای پروژه های PV، روش های جدید برای بررسی ریسک ها به سرمایه گذاران کمک می کند تا برنامه ریزی بهتری داشته باشند. این برای بازارهای جدید مانند نیروگاه های خورشیدی در دریا مهم است.

توجه: با رایج‌تر شدن نیروگاه‌های خورشیدی، سرمایه‌گذاران سعی می‌کنند ریسک و پاداش را متعادل کنند. هر دو پروژه PV و CSP با داده ها، فناوری و قوانین هوشمند جدید بهتر می شوند.

یکپارچه سازی و هیبریدی خورشیدی

CSP و PV با هم

در حال حاضر بسیاری از پروژه های خورشیدی از CSP و PV استفاده می کنند. به این سیستم هیبریدی می گویند. CSP می تواند گرما را ذخیره کند، بنابراین پس از غروب خورشید انرژی می دهد. پنل های PV باعث می شود برق در طول روز سریع شود. هنگامی که از هر دو استفاده می شود، قدرت پایدارتر و انعطاف پذیرتر است. اپراتورها می توانند در صورت نیاز میزان توان تولیدی خود را تغییر دهند. آنها نگاه می کنند که چقدر خورشید وجود دارد و مردم چقدر قدرت می خواهند. گیاهان هیبریدی اغلب چیزهایی مانند سیم ها و ساختمان ها را به اشتراک می گذارند. این به صرفه جویی در هزینه کمک می کند و باعث می شود آنها بهتر کار کنند. این پروژه ها برای مکان هایی با تغییر آب و هوا یا افراد زیادی که نیاز به برق دارند خوب هستند.

قابلیت اطمینان شبکه

سیستم های خورشیدی هیبریدی به قوی نگه داشتن شبکه برق کمک می کنند. آنها انواع مختلف خورشیدی و ذخیره سازی را برای کنترل تغییرات نور خورشید مخلوط می کنند. حتی زمانی که ابرها خورشید را می پوشانند یا در شب، قدرت به جریان می افتد. سیستم های انرژی هیبریدی از کنترل های هوشمند استفاده می کنند و سیستم را در زمان واقعی تماشا می کنند. این کمک می کند تا میزان قدرت ساخته شده و مصرف شده را متعادل کنید. خاموشی را متوقف می کند و شبکه را به خوبی کار می کند. در مکان‌های دور، خورشید هیبریدی نیروی ثابتی می‌دهد. این به معنای نیاز کمتر به نیروگاه های بزرگ است. ابزارهای جدید می توانند حدس بزنند که چقدر انرژی خورشیدی تولید می شود. این ابزارها بسیار دقیق هستند، تقریباً 98٪. آنها به کاهش زمان هایی که انرژی کافی تولید نمی شود تا 17٪ کمک می کنند. با برنامه ریزی بهتر، اپراتورها شبکه را فعال نگه می دارند و به افراد بیشتری انرژی خورشیدی ثابت می دهند.

تجدیدپذیرهای تکمیلی

انرژی خورشیدی با دیگر انرژی های تجدیدپذیر مانند باد و آبی بهترین کار را دارد. این منابع در زمان های مختلف برق تولید می کنند. وقتی یکی کم است، دیگری می تواند کمک کند. این به تعادل شبکه کمک می کند و به معنای نیاز کمتر به باتری های بزرگ است. برخی از مزایای اصلی عبارتند از:

• باد، آبی و خورشیدی در زمان ها و مکان های مختلف قوی هستند.

• ابزارهای هوشمند به انتخاب بهترین ترکیب از انرژی های تجدیدپذیر کمک می کنند.

• استفاده از انرژی از مکان های مختلف، شبکه را ثابت نگه می دارد.

• پیش بینی ها و ذخیره سازی بهتر به مدیریت تغییرات در انرژی خورشیدی کمک می کند.

• هر مکان برای ترکیب انرژی های تجدیدپذیر به برنامه خاص خود نیاز دارد.

با استفاده از انرژی خورشیدی و دیگر انرژی‌های تجدیدپذیر، جوامع انرژی پاک‌تر و پایدارتری دریافت می‌کنند. این به روشن ماندن چراغ ها و کاهش آلودگی کمک می کند.

اثرات زیست محیطی و اقتصادی

کاهش انتشار

پروژه های انرژی خورشیدی به کاهش انتشار کربن و بهبود محیط زیست کمک می کند. یک مطالعه بزرگ در چین نشان داد که سیستم های فتوولتائیک توزیع شده انتشار کربن محلی را کاهش می دهند 6.21 درصد . این به جهان کمک می کند تا به اهداف پایداری برسد و به شهرها کمک می کند تا از سوخت فسیلی کمتری استفاده کنند. انرژی خورشیدی مناطق وابسته به منابع را تغییر می دهد، بنابراین آنها به صنایع آلاینده نیازی ندارند. اما همان مطالعه نشان داد که کیفیت زیست محیطی محلی 2.3٪ کاهش یافته است. این به دلیل تغییر کاربری زمین و کسب و کارهای آلاینده جدید اتفاق افتاد. کارشناسان می گویند از انرژی خورشیدی باید در پروژه های احیای زمین و کنترل شن و ماسه استفاده شود. این ایده ها به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند و در عین حال از محیط زیست محافظت می کند.

ایجاد شغل

صنعت انرژی خورشیدی مشاغل زیادی ایجاد می کند و به رشد اقتصاد محلی کمک می کند. گزارش‌های آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر نشان می‌دهد که مشاغل خورشیدی در ایالات متحده افزایش یافته است 66 درصد از سال 2015 تا 2016. آنها در سال بعد 24 درصد دیگر رشد کردند. در سال 2020، بیش از 242000 نفر در انرژی خورشیدی کار می کردند. این نشان می دهد که انرژی خورشیدی برای رشد شغل مفید است. پروژه های خورشیدی در نصب، ساخت، مهندسی و فروش شغل ایجاد می کند. این مشاغل به افراد با مهارت ها و پیشینه های مختلف کمک می کند. همانطور که انرژی خورشیدی هزینه های برق را کاهش می دهد، مردم می توانند پول بیشتری خرج کنند. این به اقتصاد کمک می کند. این صنعت همچنین مالیات و هزینه های بیشتری را برای دولت به ارمغان می آورد. با استفاده از سوخت فسیلی کمتر، انرژی خورشیدی هزینه های زیست محیطی و بهداشتی را کاهش می دهد. این به حمایت بیشتر از پایداری کمک می کند.

تحلیل مالی

تجزیه و تحلیل مالی به سرمایه گذاران و توسعه دهندگان کمک می کند تا جنبه های خوب و بد پروژه های انرژی خورشیدی را ببینند. اعداد مهم عبارتند از: هزینه همسطح انرژی (LCOE)، ارزش فعلی خالص (NPV)، نرخ بازده داخلی (IRR)، نسبت سود به هزینه (BCR)، و دوره بازگشت. این اعداد نشان می‌دهند که هزینه تولید برق چقدر است، سرمایه‌گذاری‌ها چقدر سریع نتیجه می‌دهند و آیا یک پروژه ارزش آن را دارد یا خیر. به عنوان مثال، اگر یک پروژه نتواند برق اضافی را به شبکه بفروشد، دوره بازپرداخت ممکن است بسیار طولانی باشد. NPV ممکن است منفی شود و جذابیت پروژه را کاهش دهد. با گذشت زمان، راه اندازی و تعمیر نیروگاه های خورشیدی هزینه کمتری دارد. این باعث می شود که انرژی خورشیدی برای اقتصاد بهتر به نظر برسد. اینکه پروژه کجاست و از چه فناوری استفاده می شود نیز برای نتایج پول مهم است. ابزارهای بهینه سازی به انتخاب بهترین مکان ها و فناوری ها کمک می کنند. این اطمینان حاصل می کند که پروژه های انرژی خورشیدی مزایای مالی و زیست محیطی قوی دارند.

CSP قدرت ثابتی را برای پروژه های بزرگ در مکان های آفتابی می دهد. PV ارزان تر است و در بسیاری از مکان ها و اندازه ها کار می کند. سیستم های هیبریدی از هر دو برای کمک به قوی نگه داشتن شبکه استفاده می کنند. تیم ها باید فناوری مناسب را برای هر سایت انتخاب کنند. آنها همچنین باید از برنامه های پولی برای انتخاب خوب استفاده کنند.

• PV با ساخت سلول های جدید بهتر می شود.

• آسیا و اقیانوسیه سریعترین رشد را در PV دارد.

• انرژی خورشیدی در سراسر جهان از سال 2020 تا 2026 60 درصد رشد خواهد کرد.

• قیمت خورشیدی ممکن است تا سال 2024 تا 35 درصد کاهش یابد.

روش های جدید استفاده و ذخیره انرژی خورشیدی آینده آن را در همه جا تغییر خواهد داد.

سوالات متداول

تفاوت اصلی بین CSP و PV چیست؟

CSP از آینه برای تولید گرما از نور خورشید استفاده می کند. از این گرما برای تولید برق استفاده می شود. PV از صفحات خورشیدی برای تبدیل نور خورشید به برق استفاده می کند. هر دو از نور خورشید استفاده می کنند، اما به روش های مختلفی کار می کنند.

کدام فناوری خورشیدی در هوای ابری بهتر عمل می کند؟

PV زمانی که هوا ابری است بهتر کار می کند. هنوز هم می تواند با نور خورشید کمتر برق تولید کند. CSP برای عملکرد خوب به نور خورشید قوی نیاز دارد. در روزهای ابری به خوبی کار نمی کند.

آیا می توان از CSP و PV با هم استفاده کرد؟

بله، می توانید از CSP و PV با هم در سیستم های هیبریدی استفاده کنید. PV قدرت سریع می دهد. CSP با ذخیره انرژی، توان ثابتی می دهد. استفاده از هر دو به پایدار و قابل اعتماد بودن شبکه کمک می کند.

CSP چقدر می تواند انرژی را ذخیره کند؟

CSP با ذخیره حرارتی می تواند حداقل 6 ساعت پس از غروب خورشید برق بدهد. برخی از سیستم های جدید می توانند انرژی را حتی برای مدت طولانی تری ذخیره کنند. این به CSP کمک می کند تا در شب برق بدهد.

آیا PV ارزانتر از CSP است؟

قرار دادن و مراقبت از PV هزینه کمتری دارد. CSP در ابتدا هزینه بیشتری دارد زیرا پیچیده تر است. PV ارزان تر و راحت تر است، بنابراین افراد بیشتری از آن استفاده می کنند.

آیا CSP آب زیادی مصرف می کند؟

گیاهان CSP اغلب برای خنک کردن و تمیز کردن به آب نیاز دارند. خنک کننده خشک آب کمتری مصرف می کند اما هزینه بیشتری دارد و عملکرد کمتری دارد. PV از آب بسیار کمی استفاده می کند، بیشتر فقط برای تمیز کردن.

کدام فناوری برای پروژه های کوچک بهتر است؟

PV برای پروژه های کوچک مانند پشت بام ها یا جوامع کوچک بهترین است. راه اندازی، اضافه کردن پانل های بیشتر و تعمیر آن آسان است. CSP برای نیروگاه های بزرگ در مکان های آفتابی و باز بهتر است.

اثرات زیست محیطی CSP و PV چیست؟

هر دو CSP و PV به کاهش انتشار کربن کمک می کنند. PV کمتر از زمین و آب استفاده می کند. CSP می تواند از زمین و آب بیشتری به خصوص در مکان های حساس استفاده کند. برنامه ریزی خوب می تواند به کاهش این اثرات کمک کند.