آیا چین برای به دریا انداختن پنل‌های خورشیدی آماده است؟

به گزارش dialogue.earth، ایجاد مزارع خورشیدی در اقیانوس می‌تواند انرژی پاک را در مقیاس وسیع در اختیار بشر قرار دهد، اما ابتدا باید مشکلات زیادی حل و فصل شوند.

چین به‌طور روزافزونی درصدد قراردادن پنل‌های خورشیدی در آب‌های نزدیک به مناطق ساحلی خود است. در این راستا، تعدادی از شرکت‌های دولتی این کشور شروع به ایجاد مزارعی آزمایشی تا فواصل ۳۰ کیلومتری کرده‌اند.

چین که در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر از کشورهای پیشروی جهان است، اکنون برای تأمین نیروی آتی خود از باد، موج، و جزر و مد دریا به اقیانوس چشم دوخته است.

کارشناسان حوزه انرژی‌های نو معتقدند برنامه‌های بلندپروازنه برای ایجاد مزارع بزرگ خورشیدی با مشکلات زیادی مواجه‌اند که طیف وسیعی از تلاطم دریا تا خلاءهای قانونی را شامل می‌شوند.

زنجیره تأمین قدرتمند این کشور می‌تواند به حل و فصل مشکلات مربوط به برق خورشیدی دریایی کمک کند. به‌ عقیده کارشناسان، این زنجیره می‌تواند پیشروی مهار سطح وسیع آبهای ساحلی و فراساحلی جهان جهت تولید انرژی پاک باشد.

فرصتی برای مناطق ساحلی

برق خورشیدی اقیانوسی ایده نسبتاً جدیدی است که نخستین تأسیسات آن کمتر از یک دهه پیش ایجاد شده‌اند.

مزارع ماهیگیری نروژ از قدیمی‌ترین کاربران این ایده هستند. به‌گفته بورگه بیورنکلت (Børge Bjørneklett)، کارآفرین نروژی و مخترع سیستمی شناور در سال ۲۰۱۶، آنها برای تأمین انرژی شناورهای بارج خود به جای گازوئیل از انرژی خورشیدی استفاده کردند.

او در طراحی خود از ساختار برخی مزارع ماهیگیری الهام گرفته بود. ردیف‌های پنل‌های خورشیدی روی صفحات ممبران بزرگی قرار داده می‌شوند که روی آب شناورند و به کف دریا متصل شده‌اند.

بورگه، که در سال ۲۰۱۶ شرکت پنل‌های شناور خورشیدی را با نام اوشن سان (Ocean Sun) تأسیس کرده و تا همین اواخر مدیریت عامل آن را بر عهده داشت می‌گوید: «اگر بتوانیم مزارع خورشیدی را در آب‌های اقیانوسی نزدیک ساحل ایجاد کنیم، سطحی تقریباً نامحدود خواهیم داشت.»

مزارع خورشیدی سنتی زمین زیادی اشغال می‌کنند. یافتن این مقدار زمین در نزدیکی شهرهای بزرگ دشوار است و در روستاها نیز ممکن است این زمین‌ها برای کشاورزی یا حیات وحش مورد نیاز باشند.

بورگه معتقد است که در آینده بیشتر مزارع خورشیدی روی آب ساخته خواهند شد، چرا که قراردادن برق خورشیدی «نزدیک‌تر به مراکز جمعیتی» در شهرها و در امتداد ساحل، یا کناره دریاچه‌های بزرگ «بهترین روش استفاده از انرژی خوردشیدی است.»

او اضافه می‌کند که «بیشترین علاقه به پنل‌های شناور خورشیدی مربوط به جنوب‌شرقی آسیا، چین، و هند است. در این کشورها تراکم جمعیت بالایی داریم و مزارع خورشیدی [زمینی] با کاربری‌های کشاورزی یا شهرسازی در رقابت‌اند.»

حرکت محتاطانه به‌سمت انرژی خورشیدی اقیانوس

گروه جنرال نوکلیر پاور چین (China General Nuclear Power Group – CGN) در ماه دسامبر گذشته ساخت یک نیروگاه خورشیدی اقیانوسی را به ظرفیت ۴۰۰ مگاوات (MW) در خلیج لیاژو (Laizhou) در شرق استان شاندونگ (Shandong) چین آغاز کرد.

بنا بر بیانیه مطبوعاتی CGN، در این پروژه، پنل‌های خورشیدی به دیرک‌هایی که در آب‌هایی با عمق ۸.۵ تا ۱۱ متر به کف دریای بوهای (Bohai) متصل شده‌اند پرچ می‌شوند. به‌گفته این شرکت، انتظار می‌رود که با پایان پروژه این نیروگاه سالانه ۶۹۰ گیگاوات ساعت (GWh) برق تولید کند.

اما این حوزه هنوز در چین حوزه‌ای نوپا محسوب می‌شود. شو هونوا (Xu Honghua)، مدیر اندیشکده‌ انجمن سیستم انرژی تجدیدپذیر چین (Chinese Renewable Energy System Association – CRESA) در پکن در گفتگویی اعلام کرد: «پروژه‌های برق خورشیدی اقیانوسی معدودند و ظرفیت‌های بالایی ندارند. به‌طور کلی، این برنامه هنوز در فاز آزمایشی است.»

بنا به گفته‌ی بلومبرگ‌ان‌ای‌اف (BloombergNEF)، چین در سال گذشته ۲۱۷ گیگاوات (GW) به ظرفیت برق خورشیدی خود اضافه کرده است که از کل برق خورشیدی تولیدی تاریخ ایالات متحده بیشتر است.

ژو (Zhou)، مدیر یک شرکت مشاوره که در حوزه پروژه‌های برق تجدیدپذیر کار می‌کند تخمین می‌زند که از این مقدار تنها ۳ گیگاوات به برق خورشیدی اقیانوسی اختصاص دارد. اما توجه به این حوزه در حال افزایش است.

در حال حاضر، بیشتر مزارع خورشیدی بزرگ چین در مناطق کم‌جمعیت‌تر شمال‌غربی این کشور قرار دارند. برق تولیدی این مزارع باید برای رسیدن به شهرهای ساحلی بزرگ شرق و جنوب‌شرقی این کشور مسیری طولانی را طی کند. برق خورشیدی اقیانوسی می‌تواند با آوردن نیروگاه به نزدیکی کاربران نهایی این مشکل را حل کرده و هزینه‌ها را کاهش دهد.

ژو می‌گوید: «این کار همچنین به آن معناست استان‌هایی که نیاز به برق زیادی دارند قادر خواهند بود از منابع موجود در خانه خود استفاده کنند.»

چرخش سیاست یا برنامه رشد؟

تجزیه و تحلیلی توسط رسانه تحلیل صنعت in-en.com در سال ۲۰۱۸ فاش ساخت که چیزی در حدود ۹۰ درصد از ۵۰۰ شرکت برتر انرژی در چین دولتی هستند که این مسئله تا حد زیادی به اهمیت صنعت انرژی در این کشور بازمی‌گردد.

بیشتر توسعه‌دهندگان برق خورشیدی اقیانوسی در چین شرکت‌های دولتی هستند که به‌گفته شو، برخی از آنها مستقیماً تحت نظارت دولت مرکزی قرار دارند. او اضافه می‌کند: «این حوزه جدیدی با پروژه‌های بزرگ‌مقیاس است با چشم‌انداز مزیت مقیاس و بازار عظیم بالقوه.»

ژو معتقد است شرکت‌هایی که بیش از همه در برق خورشیدی اقیانوسی سرمایه‌گذاری کرده‌اند آنهایی هستند که در ورود به حوزه‌های انرژی مدرن دیگر بیش از اندازه کند عمل کرده‌اند؛ شرکت‌هایی چون نوکلیر نشنال چین (China National Nuclear Corporation)، رینیوابلز تری گورجز چین (China Three Gorges Renewables)، و CGN. او می‌گوید: «قبلاً آنها کمی درباره ورود به حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر تردید داشتند … به همین خاطر، حالا برای ورود به بازار جدید اشتیاق بیشتری دارند.»

اما دو سندی که در چند ماه اخیر توسط وزارت منابع طبیعی منتشر شده‌اند آینده این حوزه را به‌چالش کشیده‌اند. در ماه نوامبر، این وزارتخانه به تمام مقامات دریایی منطقه‌ای دستور داد مکانیزم‌های اداری «چندلایه»‌ای برای کمک به تأیید استفاده از دریا—نه فقط برای استفاده در پروژه‌های خورشیدی، بلکه به‌طور کلی—ایجاد کنند. به‌نوشته نشریه صنعتی دیگری به ‌نام پی‌وی تایم (PV Time)، تنها دو ماه بعد، واحد مدیریت مناطق دریایی و جزیره‌ای این وزارتخانه به تمام شاخه‌های منطقه‌ای خود دستور داد استفاده از بخش‌های دریایی را برای پروژه‌های برق خورشیدی اقیانوسی متوقف کنند.

کارشناسان معتقدند که این تعلیق به معنای توقف توسعه برق خورشیدی اقیانوسی در چین نیست. به‌عقیده آنها، دولت مرکزی در تلاش است تا زمینه را برای پروژه‌های بزرگ‌مقیاس، به‌خصوص در سطح سیاستی، آماده کند تا توسعه روان آنها در آینده تضمین شود.

پژوهشگران شناوری پنل‌های خورشیدی را روی آب‌های سد هیدرولیکی سیریندهورت تایلند تست می‌کنند

به‌عقیده‌ی شو، انرژی خورشیدی اقیانوسی «اکنون روی بورس است» و بسیاری از سازمان‌های دولتی و سایر طرف‌ها باید برای توسعه آن با هم همکاری کنند. باید در خصوص جنبه‌های فنی پژوهش‌هایی انجام شود و استانداردهای مناسبی برای اجتناب از برخی از مشکلات پروژه‌های خورشیدی گذشته و «زیان‌های غیرضروری ناشی از توسعه کورکورانه» تعریف شود.

او اشاره می‌کند: «برای مثال در گذشته، در خلاء مراحل قانونی مناسب یا به‌دلیل ابهام قوانین صنعت، برخی کارخانه‌های خورشیدی ساحلی در مناطق حفاظت‌شده، کانال‌های رودخانه‌ای، یا مسیل‌ها ساخته شده بودند که بعدتر تخریب شدند.»

ژو با این نکته که مقامات رویکردی «محتاطانه» در‌پیش گرفته‌اند تا از تکرار برخی از اشتباهات گذشته در نیروگاه‌های برق خورشیدی ساحلی اجتناب کنند موافق است. او از حکایت استان آفتابسوخته گانسو (Gansu) در شمال‌غربی به‌عنوان یک مورد هشداردهنده یاد می‌کند. در اوایل دهه ۲۰۱۰، در پس تبلیغات توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر از سوی دولت مرکزی، تعداد زیادی مزرعه خورشیدی ساحلی در گانسو ساخته شد. در سال ۲۰۱۵، خبرگزاری دولتی چاینا انرژی (China Energy News) گزارش کرد که رشد سریع این نیروگاه‌ها به‌دلیل آنکه شبکه‌های توزیع قادر نبودند حجم برق تولیدی آنها را جذب کنند مشکلات زیادی به‌وجود آورده است. نتیجه، افت—یا اتلاف—شدید برق مازاد بود.

ژو می‌گوید: «در بسیاری موارد، شرکت‌های چینی ناگهان و همزمان به یک حوزه هجوم می‌برند، بازار را اشباع می‌کنند، و مشکلات زیادی به‌وجود می‌آورند.» او اضافه می‌کند که به‌نظر می‌رسد وزارت منابع طبیعی در پی آن است که «از منابع به‌شکلی پالوده‌تر و علمی‌تر استفاده کند. همچنین، آنها می‌خواهند اندازه پروژه‌ها را تحت کنترل بگیرند تا این حوزه رشدی یکنواخت داشته باشد.»

شاندونگ پیشگام برق خورشیدی فراساحلی

اگرچه هنوز قوانین و مقررات در دست حک و اصلاح‌اند، دولت مرکزی چین استان‌ها و شرکت‌های دولتی انرژی را به آغاز تحقیق و توسعه تشویق می‌کند. اداره ملی انرژی (National Energy Administration – NEA) در ماه سپتامبر گذشته طی اطلاعیه‌ای اعلام کرد که از پروژه‌های پایلوت «در مناطق توسعه‌یافته دریایی مانند میدان‌های نمکی»—یعنی مناطق ویژه‌ای که برای استخراج نمک دریا از آنها استفاده می‌شود—حمایت می‌کند و تأکید کرد که ارزیابی تأثیرات اکولوژیک و زیست‌محیطی باید در اولویت قرار گیرند.

برخی استان‌ها از سال ۲۰۲۱ به این حوزه نوظهور هجوم برده‌اند. برق خورشیدی اقیانوسی در کارخانه‌های توسعه انرژی تجدیدپذیر جیانگ‌سو (Jiangsu) و ژجیانگ (Zhejiang) نقش مهمی ایفا می‌کند. جیانگ‌سو در حال برنامه‌ریزی برای ساخت «جزایر انرژی» است و قصد دارد مزارع بادی، خورشیدی، و ماهی فراساحلی را در یک قطعه از دریا با هم ادغام کند.

شاندونگ—هاب صنعتی، تولیدی، و کشاورزی—را می‌توان بلندپروازترین دانست. این استان که از طرف شرق به دریای زرد و از شمال به دریای بوهای می‌رسد بیش از ۳ هزار کیلومتر خط ساحلی دارد که یک ششم کل خط ساحلی چین محسوب می‌شود. در سال ۲۰۲۲، اداره انرژی این استان اهدافی تفصیلی را مشخص کرد که شامل آغاز به ساخت نیروگاه خورشیدی ۱۳ گیگاواتی متصل به کف دریا با دیرک و تلاش برای آغاز به ساخت نیروگاه خورشیدی شناوری با ظرفیت ۲ گیگاوات تا سال ۲۰۲۵ بود. این استان در نظر داشت تا آن سال ۱۱ گیگاوات از نیروگاه ثابت و ۱ گیگاوات از نیروگاه شناور خود را به شبکه متصل کند.

شاندونگ همچنین برای شرکت‌هایی که در فاصله سال‌های ۲۰۲۳ و ۲۰۲۵ اقدام به آغاز پروژه‌های ساخت نیروگاه برق خورشیدی اقیانوسی شناور کنند یارانه درنظر گرفته است (دولت مرکزی پرداخت مشوق‌های مالی به پروژه‌های خورشیدی را متوقف کرده است). در ماه فوریه، هو بو (Hu Bo)، رئیس اداره انرژی شاندونگ، اعلام کرد: «ثابت شده است که انرژی خورشیدی اقیانوسی پتانسیل توسعه‌ای بالایی دارد، بسیار به‌صرفه‌ است، و با محیط‌زیست نیز هماهنگی دارد.»

برخی از پروژه‌ها انرژی خورشیدی را حتی تا فواصل بیشتری در دریا پیش برده‌اند. در سال ۲۰۲۲، شاخه شاندونگ شرکت دولتی سرمایه‌گذاری برق (State Power Investment Corporation – SPIC) از تکنولوژی اوشن سان برای ساخت یک مزرعه خورشیدی شناور آزمایشی به ظرفیت ۵۰۰ کیلووات استفاده کرد که بسیار دورتر از سایت‌های ساحلی مورد استفاده سایر پروژه‌ها بود. این مزرعه در ۳۰ کیلومتری سواحل هایانگ (Haiyang) و در آب‌هایی به عمق حدود ۳۰ متر ساخته شد و هدف آن امکان‌سنجی ساخت یک پروژه خورشیدی شناور ۲۰ مگاواتی در این نقطه در آینده بود.

مجموعاً ۷۷۰ پانل خورشیدی روی دو پلتفرم شناور دایره‌ای شکل، هر یک به پهنای ۵۳ متر، به‌عنوان بخشی از پروژه‌ای که همزمان یک مزرعه برق بادی ۳۰۰ مگاواتی هم هست نصب شده‌اند.

پلتفرم‌های خورشیدی شناور آزمایشی SPIC، که در سال ۲۰۲۲ در ۳۰ کیلومتری ساحل شاندونگ در شمال چین نصب شده‌اند

بیورنکلت، بنیانگذار اوشن سان، پروژه هایانگ را «خارق‌العاده» و «هیجان‌انگیز» می‌داند، اما در عین حال به چالش‌های بسیاری که این پروژه با آنها مواجه است، از جمله امواج اقیانوسی که ارتفاع آنها تا ۱۰ متر می‌رسد، واقف است. وی می‌گوید: «این فعالیتی بسیار جسورانه و آزمایشی است. البته در جریان آن چیزهای بسیاری یاد خواهیم گرفت.»

در سال گذشته، در اینترنت چین ویدئوهایی دست به دست می‌شد که تلاش داشتند نشان دهند ممبران‌ها و پنل‌های خورشیدی یکی از پلتفرم‌های پروژه ناپدید شده‌اند. یک کارشناس صنعت به نشریه ییچای (Yicai) گفت که این تصاویر در پروژه هایانگ و در سال ۲۰۲۲ فیلمبرداری شده‌اند و قطعات گمشده احتمالاً در امواج دریا غرق شده‌اند. اوشن سان در ماه مارس اعلام کرد پروژه شاندونگ بخشی از همکاری‌های جاری این شرکت در زمینه تحقیق و توسعه با SPIC است و این شرکت در جایگاهی نیست که درباره این ویدئوها نظر بدهد.

امیدها و چالش‌های برق خورشیدی اقیانوسی

بیورنکلت اشاره می‌کند که ساخت مزرعه خورشیدی اقیانوسی «بسیار چالش‌برانگیزتر» از ساخت نیروگاه‌های ساحلی است. همچنین، این مزارع پس از ساخت هم با شرایط بسیار دشوارتری مانند خوردگی قطعات الکترونیکی ناشی از آب شور و فرسایش ناشی از باد و امواج مواجه می‌شوند.

این مرد نروژی معتقد است که تولید برق خورشیدی کاملاً شناور فراساحلی «ممکن است بلافاصله امکان‌پذیر نباشد،» چرا که هزینه آن می‌تواند «خیلی سریع بالا برود.» او اضافه می‌کند که ساخت نیروگاه در آب‌های نزدیک به ساحل چشم‌انداز امیدوارکننده‌تری دارد.

مسئله دیگر کمبود تجربه در توسعه، طراحی، نصب، و اجرای اینگونه پروژه‌هاست. شو، از CRESA، معتقد است که چین باید به جمع‌آوری تجربیات ادامه داده و توانمندی خود را افزایش دهد تا بتواند برای شرایط طبیعی و میزان تقاضای مختلف طراحی‌های متفاوتی داشته باشد.

در زمینه چالش‌های غیرفنی، فقدان مقررات در صنعت سد مهمی تلقی می‌شود. شو معتقد است که برای جنبه‌های مختلف کار باید استانداردها و سیاست‌هایی تبیین شود. جنبه‌هایی چون مجوز استفاده از دریا، اتصال به شبکه‌های برق، ارزیابی محیطی، و مجوز پروژه. همکاری میان سازمان‌های دولتی نیز از اهمیت حیاتی برخوردار خواهد بود.

نهاد تجاری انجمن صنعت فتوولتائیک چین (China Photovoltaic Industry Association) درصدد بهبود استانداردها و ایجاد یک سیستم گواهی برای این حوزه است. این نهاد در گزارشی در خصوص وضعیت و چالش‌های برق خورشیدی اقیانوسی در چین می‌گوید که مقامات انرژی، دریایی، منابع طبیعی، شبکه نیرو، و سایر ارگان‌های مرتبط باید برای تنظیم الگویی جهت فرایند تأیید پروژه‌های انرژی دریایی با هم تشریک مساعی داشته و شرکت‌ها را در جهت توسعه آنها هدایت کنند.

قابلیت‌های تولید پیشرفته چین می‌تواند به این حوزه کمک کند. سازندگان اصلی برق خورشیدی در چین از همین حالا به حوزه‌های ساحلی و فراساحلی ورود کرده‌اند: سانگرو (Sungrow) از سال ۲۰۱۶ شرکتی فرعی برای توسعه کسب و کارهای برق خورشیدی شناور تأسیس کرده است؛ جینکو سولار (Jinko Solar) پنل‌های خورشیدی دوسویه‌ای تولید کرده است که می‌توانند از نور منعکس‌شده از سطح اقیانوس برق تولید کنند؛ و جی‌آ سولار (JA Solar) از دو نوع پنل خورشیدی دریایی رونمایی کرده است: یکی برای پروژه‌های متصل به کف دریا با دیرک و یکی برای پروژه‌های شناور.

ژو می‌گوید: «چین دارای بزرگ‌ترین و کامل‌ترین زنجیره صنعتی برای برق خورشیدی ساحلی است. این یعنی که از حجم بالایی از تجربه و ذخایر تکنولوژیک برخوردار است.» او معتقد است این کشور «کاملاً توانایی دارد» از تجربیات ساحلی خود استفاده کرده و قدم به قدم به‌سوی دریا برود.

منبع: dialogue.earth