توسط : پرتو مدیا | وقتی ناترازی برق به یکی از چالش‌های جدی شبکه تبدیل شده، شاید بخشی از راه‌حل درست بالای سر ما باشد؛ پشت‌بام خانه‌ها، مدارس، مساجد و ساختمان‌های عمومی می‌توانند با نصب سامانه‌های خورشیدی، بخشی از برق مورد نیاز خود را تولید کنند و در کنار ذخیره‌سازهای انرژی، وابستگی به شبکه را در ساعات حساس کاهش دهند. راهکاری که به گفته رئیس پژوهشکده انتقال و توزیع پژوهشگاه نیرو، می‌تواند تاب‌آوری ساختمان‌ها در برابر اختلالات برق را نیز افزایش دهد.
افزایش فاصله میان تولید و مصرف برق، شبکه سراسری را در دوره‌های اوج مصرف با فشار بیشتری مواجه کرده است. در چنین شرایطی، توسعه نیروگاه‌های بزرگ تنها گزینه پیش‌روی صنعت برق نیست و استفاده از منابع تولید پراکنده در محل مصرف نیز می‌تواند بخشی از فشار واردشده به شبکه را کاهش دهد.
یکی از مهم‌ترین ظرفیت‌های موجود در این بخش، سامانه‌های خورشیدی پشت‌بامی است؛ تجهیزاتی که بدون نیاز به ایجاد نیروگاه‌های بزرگ و اشغال زمین‌های گسترده، می‌توانند درست در محل مصرف برق تولید کنند.
فرهاد فلاحی، رئیس پژوهشکده انتقال و توزیع پژوهشگاه نیرو، گفت: افزایش ناترازی میان تولید و مصرف برق، ضرورت استفاده از راهکارهای غیرمتمرکز تأمین انرژی را بیشتر کرده است. او ادامه داد: پشت‌بام ساختمان‌های مسکونی و مراکز عمومی ظرفیت قابل توجهی برای توسعه تولید برق خورشیدی دارند.
پشت‌بام‌ها چگونه نیروگاه کوچک می‌شوند؟
در الگوی سنتی، ساختمان تنها مصرف‌کننده برق شبکه است؛ اما نصب پنل‌های خورشیدی می‌تواند این رابطه را تغییر دهد. در این مدل، ساختمان بخشی از برق مورد نیاز خود را تولید می‌کند و میزان انرژی دریافتی از شبکه در برخی ساعات کاهش می‌یابد.
این موضوع به‌ویژه در ساعات آفتابی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند؛ زمانی که پنل‌های خورشیدی در حال تولید هستند و بخشی از مصرف روزانه ساختمان می‌تواند مستقیماً از همین منبع تأمین شود.
فلاحی برای نمونه به ساختمانی با مصرف سالانه حدود ۳۰۰۰ کیلووات‌ساعت برق اشاره کرده است. برای چنین ساختمانی می‌توان در بررسی اولیه، استفاده از یک سامانه خورشیدی حداکثر ۲ کیلوواتی را در کنار باتری متناسب با الگوی مصرف و تولید مورد ارزیابی قرار داد.
با این حال، نمی‌توان یک ظرفیت ثابت را برای تمام ساختمان‌ها تجویز کرد. میزان برق مصرفی، ساعات اوج مصرف، شدت تابش خورشید در منطقه، مساحت قابل استفاده پشت‌بام و نوع تجهیزات بر طراحی نهایی سامانه اثر می‌گذارند.
به همین دلیل، ظرفیت پنل، اینورتر و باتری باید برای هر ساختمان به‌صورت جداگانه و بر اساس اطلاعات واقعی مصرف تعیین شود.
حلقه گمشده خورشیدی؛ ذخیره برق
بیشترین تولید پنل‌ها در طول روز اتفاق می‌افتد، در حالی که بخشی از مصرف برق خانوارها در ساعات عصر و شب شکل می‌گیرد. این اختلاف زمانی میان تولید و مصرف، اهمیت سامانه‌های ذخیره‌سازی را افزایش می‌دهد.
استفاده از باتری به ساختمان اجازه می‌دهد بخشی از برق تولیدشده در طول روز را برای ساعات بعد ذخیره کند. در نتیجه، انرژی خورشیدی تنها در زمان تابش قابل استفاده نخواهد بود و بخشی از آن می‌تواند در ساعات غیرآفتابی یا هنگام اختلال شبکه در اختیار مصرف‌کننده قرار گیرد.
ترکیب پنل خورشیدی، باتری و سامانه مدیریت انرژی همچنین می‌تواند میزان خودمصرفی برق تولیدشده را افزایش دهد؛ یعنی به جای تزریق یا هدررفت انرژی مازاد، سهم بیشتری از برق خورشیدی در همان ساختمان مصرف شود.
خورشیدی پشت‌بامی جایگزین صرفه‌جویی نیست
توسعه تولید خورشیدی بدون اصلاح الگوی مصرف نمی‌تواند به تنهایی مسئله برق ساختمان را حل کند.
اگر یک ساختمان مصرف بالایی داشته باشد، برای تأمین همان میزان انرژی به پنل‌های بیشتر، باتری بزرگ‌تر و تجهیزات گران‌تری نیاز دارد. بنابراین کاهش مصرف می‌تواند مستقیماً هزینه اجرای سامانه خورشیدی را پایین بیاورد.
بهینه‌سازی عایق ساختمان، اصلاح سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی و استفاده از تجهیزات برقی پربازده از جمله اقداماتی هستند که می‌توانند نیاز ساختمان به انرژی را کاهش دهند.
هرچه مصرف پایه ساختمان کمتر باشد، ظرفیت مورد نیاز نیروگاه خورشیدی و باتری نیز کاهش پیدا می‌کند و اجرای پروژه از نظر اقتصادی امکان‌پذیرتر می‌شود.
مدارس و مساجد؛ مقصد بعدی خورشیدی‌ها؟
مدارس، مساجد و دیگر ساختمان‌های عمومی نیز می‌توانند به پنل خورشیدی و ذخیره‌ساز مجهز شوند تا بخشی از بارهای ضروری خود را در شرایط اختلال شبکه تأمین کنند.
این موضوع از منظر تاب‌آوری اهمیت بالایی دارد. ساختمان عمومی مجهز به سامانه مناسب می‌تواند در زمان بروز اختلال، حداقل بخشی از تجهیزات ضروری خود را فعال نگه دارد.
با این حال، نصب چند پنل خورشیدی به تنهایی به معنای برخورداری از برق هنگام خاموشی نیست.
سامانه‌های خورشیدی معمولی متصل به شبکه به دلایل حفاظتی هنگام قطع برق شبکه از مدار خارج می‌شوند. بنابراین برای استفاده از انرژی خورشیدی به‌عنوان برق پشتیبان، وجود باتری، اینورتر هیبریدی، تجهیزات حفاظتی و قابلیت عملکرد مستقل از شبکه ضروری است.
همین تفاوت فنی سبب می‌شود طراحی سامانه‌های پشتیبان نیازمند بررسی دقیق‌تری نسبت به یک نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه باشد.
هر پشت‌بام مناسب نیروگاه نیست
اگرچه توسعه خورشیدی پشت‌بامی فرصت قابل توجهی برای بخش ساختمان ایجاد می‌کند، اجرای آن باید بر اساس امکان‌سنجی اقتصادی و فنی انجام شود.
میزان تابش خورشید، جهت و مساحت پشت‌بام، سایه‌اندازی ساختمان‌های اطراف، مصرف برق، بارهای ضروری، هزینه تجهیزات و طول عمر باتری از جمله عواملی هستند که باید پیش از سرمایه‌گذاری بررسی شوند.
هزینه نگهداری و شرایط اتصال به شبکه نیز بر اقتصادی بودن پروژه اثر دارد. بنابراین نمی‌توان صرفاً با محاسبه مساحت پشت‌بام درباره ظرفیت نیروگاه تصمیم گرفت.
طراحی درست زمانی شکل می‌گیرد که اطلاعات مصرف ساختمان در کنار ظرفیت واقعی تولید و ذخیره‌سازی بررسی شود.
تولید برق در محل چه کمکی می‌کند؟
در این مدل، بخشی از انرژی مورد نیاز ساختمان بدون اتکای مستقیم به تولید نیروگاه‌های بزرگ و انتقال برق از مسیرهای طولانی تأمین می‌شود.
گسترش چنین سامانه‌هایی در مقیاس وسیع می‌تواند میزان دریافت برق برخی ساختمان‌ها از شبکه را در ساعات مشخص کاهش دهد. این اتفاق به‌تنهایی ناترازی برق کشور را برطرف نمی‌کند، اما می‌تواند بخشی از فشار واردشده به شبکه را مدیریت کند.
اهمیت این رویکرد زمانی بیشتر می‌شود که تولید خورشیدی در کنار ذخیره‌سازی، مدیریت هوشمند بار و کاهش مصرف قرار گیرد.
فرهاد فلاحی گفت: ترکیب این ابزارها می‌تواند تاب‌آوری مصرف‌کنندگان را افزایش دهد و نیاز آنها به دریافت برق از شبکه را در برخی ساعات کاهش دهد.
از مصرف‌کننده تا تولیدکننده برق
در مدل جدید، یک خانه، مدرسه یا ساختمان عمومی می‌تواند بخشی از برق مورد نیاز خود را تولید، ذخیره و مدیریت کند.
این تغییر زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که شبکه برق با رشد مصرف و محدودیت ظرفیت تولید روبه‌رو باشد. افزایش تعداد ساختمان‌هایی که بخشی از نیاز خود را در محل تأمین می‌کنند، می‌تواند انعطاف‌پذیری بیشتری در سمت مصرف ایجاد کند.
با این حال، موفقیت این رویکرد وابسته به طراحی فنی صحیح، انتخاب تجهیزات مناسب، مدیریت مصرف و ارزیابی دقیق اقتصادی است.
جمع‌بندی
خورشیدی پشت‌بامی را نمی‌توان نسخه‌ای مستقل برای حل تمام مشکلات شبکه برق دانست، اما این فناوری می‌تواند به یکی از اجزای مهم مدیریت ناترازی تبدیل شود.
استفاده از پشت‌بام خانه‌ها، مدارس، مساجد و ساختمان‌های عمومی برای تولید برق، در کنار باتری و مدیریت هوشمند انرژی، امکان کاهش وابستگی به شبکه و افزایش تاب‌آوری مصرف‌کنندگان را فراهم می‌کند.
در عین حال، توسعه این سامانه‌ها باید با بهینه‌سازی مصرف همراه باشد. ساختمانی که انرژی کمتری هدر می‌دهد، برای تأمین بخشی از برق خود به سرمایه‌گذاری کمتری در پنل و باتری نیاز خواهد داشت.
مسیر آینده در بخش ساختمان از ترکیب تولید خورشیدی، ذخیره‌سازی انرژی، کاهش مصرف و مدیریت هوشمند بار عبور می‌کند؛ مدلی که می‌تواند پشت‌بام‌های بلااستفاده امروز را به بخشی از زیرساخت برق فردا تبدیل کند.
