منو
یک تیم تحقیقاتی از ژاپن و اندونزی با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای به بررسی نوسانات تابش خورشیدی در منطقه آسیا-اقیانوسیه پرداخته و نتیجه‌گیری‌هایی در مورد مناطق مناسب برای نصب نیروگاه‌های خورشیدی در آینده ارائه کرده است. این پژوهش، اهمیت بسیاری برای کشورهایی دارد که در تلاش هستند تا منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر را توسعه دهند.
محققان دانشگاه چیبا ژاپن و مؤسسه فناوری باندونگ اندونزی از داده‌های تابش خورشیدی برای شناسایی بهترین مناطق برای نصب نیروگاه‌های خورشیدی در سراسر منطقه آسیا-اقیانوسیه استفاده کرده‌اند. این داده‌ها به‌طور مستقیم به تصمیم‌گیری بهتر برای انتخاب مکان‌های استراتژیک در راستای بهینه‌سازی تولید برق از انرژی خورشیدی کمک میکند.
این مقاله تحقیقاتی با عنوان «نوسانات تابش خورشیدی در آسیا-اقیانوسیه: دیدگاه‌های مکانی و زمانی برای استفاده فعال از انرژی خورشیدی» که در شماره جولای مجله “Solar Energy” منتشر شده، به بررسی نوسانات تابش خورشیدی از نظر ناهمگنی مکانی و زمانی پرداخته است. قابل ذکر است که ناهمگنی به معنای تفاوت میزان تابش خورشیدی در زمان‌ها و مکان‌های مختلف است که می‌تواند بر عملکرد نیروگاه‌ها تأثیر بگذارد.
در این پژوهش از داده‌های تابش خورشیدی ماهواره‌های ژاپنی Himawari-8 و Himawari-9 استفاده شده است، که با استفاده از یک روش محاسباتی فوق‌العاده سریع مبتنی بر شبکه‌های عصبی، تابش خورشیدی را بر اساس مدل انتقال تشعشعی تخمین می‌زند. داده‌های به‌دست‌آمده مربوط به سال 2022 بوده و با فاصله زمانی 10 دقیقه و با وضوح مکانی 0.04 درجه (حدود 4 کیلومتر) ثبت شده است. محققان همچنین از یک مدل سطح دیجیتال برای درک تغییرات تابش خورشیدی در ارتفاعات مختلف استفاده کرده‌اند. قابل ذکر است که این روش، دقیق‌تر از روش‌های سنتی است که معمولاً میانگین‌های کلی را در نظر می‌گیرند و نمی‌توانند نوسانات زمانی کوتاه‌مدت را بررسی کنند.
پروفسور “هیده‌آکی تاکناکا”، سرپرست این تحقیق، بیان کرد که ارزیابی‌های مبتنی بر داده‌های مکانی و زمانی «ویژگی‌هایی را آشکار کرده که با روش‌های سنتی، که بر میانگین‌های بلندمدت یا داده‌های متداول هواشناسی تکیه دارند، قابل دستیابی نبوده است.» این ویژگی‌ها شامل درک بهتر از نوسانات کوتاه‌مدت و اثرات آب‌وهوایی مانند ابرها و باران است که می‌توانند بر تابش خورشیدی موثر باشند.
در این تحقیق، هر منطقه به بلوک‌های 0.2 در 0.2 درجه یا تقریباً 20 در 20 کیلومتر تقسیم شد تا ناهمگنی آن بررسی شود. ناهمگنی تابش خورشیدی در آسیا-اقیانوسیه حدود 0 تا 135 وات بر متر مربع محاسبه شد. این تجزیه و تحلیل به ما می‌گوید که در برخی مناطق، نوسانات تابش خورشیدی بسیار کم است و برای نصب نیروگاه‌ها ایده‌آل هستند، در حالی که در مناطق دیگر، تغییرات زیادی وجود دارد که می‌تواند عملکرد و بازدهی نیروگاه‌ها را کاهش دهد.
مقاله توضیح می‌دهد که ناهمگنی تابش خورشیدی دارای تغییرات فصلی است، اما مناطق نزدیک به خط استوا در مقایسه با مناطق با عرض‌های جغرافیایی بالاتر، نوسانات کمتری در طول زمان تجربه کردند که عمدتاً به دلیل تأثیرات باران و فعالیت ابرها است. این بدان معناست که مناطق استوایی نسبت به نواحی با عرض جغرافیایی بالاتر، مانند اروپا یا شمال آسیا، برای نیروگاه‌های خورشیدی مناسب‌تر هستند. در عین حال، مکان‌هایی با ارتفاعات بالاتر ناهمگنی بیشتری داشتند که به دلیل فعالیت زیاد ابرها بود، در حالی که در اقیانوسها، کوچک‌ترین میزان ناهمگنی مشاهده شد. قابل ذکر است که مناطق مرتفع با نوسانات بیشتری در تابش خورشیدی مواجه‌اند، اما در مقابل، دریاها به دلیل نبود موانع طبیعی مانند کوه‌ها یا تپه‌ها از ثبات بیشتری برخوردارند.
این مقاله همچنین احتمال وقوع “اثر چتری” ناشی از ابرها (به وضعیتی اشاره دارد که ابرها باعث کاهش تابش خورشیدی می‌شوند و می‌تواند عملکرد نیروگاه‌ها را تحت تأثیر قرار دهد.)، معروف به شاخص اثر چتری، را در حدود 0 تا 0.34 در طول سال محاسبه کرده است. محققان مشاهده کردند که شاخص چتری در مناطق با عرض جغرافیایی بالا در تابستان بیشتر از زمستان است. در فلات تبت، که یک فلات وسیع و مرتفع در تقاطع هشت کشور آسیای مرکزی، جنوبی و شرقی است، تغییرات فصلی قابل توجهی مشاهده شده است. همچنین این منطقه در مقایسه با سایر فصل‌ها از جولای تا آگوست کمترین شاخص چتری را داشته است. این بدین معنی است که فلات تبت در تابستان شرایط بهتری برای تولید انرژی خورشیدی دارد.
با در نظر گرفتن دو عامل ناهمگنی و شاخص اثر چتری، محققان نقاط مناسب برای نصب پنل‌های خورشیدی آینده را شناسایی و پیشنهاد دادند. مقاله تحقیقاتی اشاره میکند که «مکانی برای نصب نیروگاه خورشیدی مکانی مناسب است که ناهمگنی و زمان اثر چتری پایینی داشته باشد. در این شرایط و به دلیل کم بودن میزان ابری بودن هوا، تابش خورشیدی در طول سال دارای پتانسیل بسیار بالایی است لذا مناطقی که کمترین نوسانات و اثر چتری را دارند، پتانسیل بالایی برای تولید پایدار انرژی خورشیدی دارند. در منطقه هدف، 5.76 درصد از این شرایط برخوردار هستند. بر اساس نتایج، این شرایط در مناطق بیابانی و ساحلی با ارتفاعات زیاد یافت می‌شوند.»
محققان همچنین دریافتند که 4.43 درصد از مناطق مورد مطالعه دارای مقادیر ناهمگنی کم اما اثر چتری بالا هستند و بنابراین برای نصب خورشیدی نامناسب‌ترین هستند. این مناطق به دلیل اثر زیاد ابرها نمی‌توانند بازدهی خوبی برای نیروگاه‌های خورشیدی داشته باشند.
محققان عملکرد بیش از 1900 نیروگاه خورشیدی موجود را با استفاده از داده‌های سالانه و فصلی نیز ارزیابی کردند. این تجزیه و تحلیل نشان داد که بیشتر نیروگاه‌های خورشیدی موجود، در مناطقی با شاخص‌های زمان اثر چتری بسیار پایین و ناهمگنی کم، قرار دارند. این مکان‌ها 39.17 درصد از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می‌دهند. این یافته نشان می‌دهد که مکان‌هایی که تا کنون برای نیروگاه‌ها انتخاب شده‌اند در اغلب موارد با شاخص‌های تابش پایدار تطابق داشته‌اند. با این حال، بخش قابل‌توجهی از نیروگاه‌های موجود به دلیل اثر چتری ناشی از ابرها در ماه‌های ژوئن تا آگوست عملکرد بهینه نداشته اند. در این مناطق، ابرها در فصل تابستان، تابش خورشیدی را کاهش داده‌اند و باعث افت عملکرد نیروگاه‌ها شده‌اند. براین اساس محققان توصیه کردند که این مناطق نباید به‌طور کامل برای تأمین تقاضای افزایش‌یافته در طول این ماه‌ها به انرژی خورشیدی وابسته باشند.
درمجموع، تولید انرژی خورشیدی با توزیع گسترده‌تر نسبت به تمرکز در یک نقطه خاص بهتر است و به انرژی خورشیدی روی پشت‌بام‌ها به‌عنوان راهی کلیدی برای افزایش پایداری عرضه انرژی خورشیدی به شبکه اشاره می‌شود. توزیع تولید انرژی خورشیدی در مقیاس‌های کوچک‌تر می‌تواند نوسانات تولید را کاهش دهد و پایداری بیشتری برای شبکه به همراه داشته باشد.
تاکناکا گفت: «با توجه به ویژگی‌های مکانی و زمانی تابش خورشیدی، ما پیشنهاد می‌کنیم که با توزیع سیستم‌های فتوولتائیک کوچک در یک منطقه وسیع، به جای تکیه بر نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ، می‌توان نوسانات سریع در خروجی تولید برق خورشیدی را کاهش داد. قابل توجه است که این نتایج از تحقیقات هواشناسی و اقلیم‌شناسی به دست آمده است، نه از دیدگاه مهندسی.» در نتیجه، راه‌حل‌های آینده برای استفاده بهینه از انرژی خورشیدی باید مبتنی بر داده‌های دقیق اقلیمی و پراکندگی جغرافیایی باشد.
شروع فعالیت ما به سال 1392 برمی‌گردد، از آن زمان که با تخصص در طراحی، ساخت و نصب نیروگاه‌های خورشیدی، خواستار جایگاهی برتر در این عرصه بودیم.
تیم مجرب و بین‌المللی توسعه فناوری نوبنای پارسیان، با سابقه بی‌نظیر در صنعت انرژی‌های تجدیدپذیر و با هدف توسعه پایدار انرژی‌های پاک، افتخار دارد که دفاتر خود را در کشورهای ایران، استرالیا و امارات برپا کرده است.
کلیه حقوق مادی و معنوی متعلق به شرکت بین‌المللی توسعه فناوری نوبنای پارسیان است.
