دلیل استفاده از توربین های بادی و انرژی آبی به جای پانل های خورشیدی برای تولید برق

انتخاب توربین‌های بادی و نیروگاه‌های هیدروالکتریک (نیروگاه‌های آبی) برای تولید انرژی در مقیاس بزرگ به جای پانل‌های خورشیدی دلایل متعددی دارد که معمولاً شامل موقعیت جغرافیایی، در دسترس بودن منابع، اقتصادی بودن و رسیدن فناوری به مرحله رشد است.

پایداری انرژی

توربین‌های بادی و نیروگاه‌های آبی نسبتاً پایدار هستند

• توربین‌های بادی: اگرچه سرعت باد می‌تواند نوسان کند، اما در یک منطقه خاص توربین‌های بادی، با مدیریت گروهی چندین توربین و استفاده از پیش‌بینی هواشناسی، می‌توان تا حدودی تضمین کرد که خروجی برق نسبتاً پایدار باشد. برای مثال، در برخی از نیروگاه‌های بادی بزرگ، خروجی کل نیروگاه می‌تواند نسبتاً پایدار باشد و نوسانات بزرگ را با تنظیم مناسب موقعیت توربین‌ها و استفاده از سیستم‌های پیشرفته نظارت و کنترل کاهش دهد.

• نیروگاه‌های آبی: پایداری و قابل پیش‌بینی بسیار بالا. جریان رودخانه معمولاً جریان و تغییرات سطح آب نسبتاً پایدار دارد، و با تنظیم مخازن، می‌توان تولید برق را به تبع تقاضای برق به موقع تنظیم کرد. برای مثال، نیروگاه‌های آبی بزرگ می‌توانند با تنظیم ذخیره و آزادسازی آب در مخازن، کنترل دقیق خروجی برق را برای تأمین نیازهای مختلف برق انجام دهند.

در مقابل، تولید برق با پانل‌های خورشیدی بیشتر تحت تأثیر شرایط هوا و تغییرات روز و شب قرار دارد. شدت نور خورشید به دلیل ابرها، فصول، موقعیت جغرافیایی و عوامل دیگر تغییر می‌کند و در شب نمی‌تواند برق تولید کند، که منجر به عدم پایداری خروجی برق می‌شود و تأمین نیازهای برق در مقیاس بزرگ را دشوار می‌کند.

انطباق با شبکه برق

توربین‌های بادی و نیروگاه‌های آبی می‌توانند بهتر با نیازهای شبکه برق سازگار شوند. چون خروجی برق آنها نسبتاً پایدار است، آسان‌تر می‌تواند با الزامات برنامه‌ریزی و عملیات شبکه برق هماهنگ شود. برای مثال، در حالت بار پیک شبکه، نیروگاه آبی می‌تواند تولید برق را به سرعت افزایش دهد تا نیاز برق را تأمین کند؛ وقتی بار کم است، می‌توان تولید برق را کاهش داد تا از بار زیاد شبکه جلوگیری شود.

متناوب بودن و عدم پایداری تولید برق خورشیدی چالش‌های بزرگی برای برنامه‌ریزی شبکه برق ایجاد می‌کند. شبکه برق نیاز به تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی و برق پشتیبان بیشتری دارد تا با نوسانات تولید برق خورشیدی مقابله کند، که موجب افزایش هزینه‌های ساخت و عملیات شبکه می‌شود.

جنبه‌های هزینه-سود

سرمایه‌گذاری اولیه و هزینه‌های عملیاتی

توربین‌های بادی و نیروگاه‌های آبی وقتی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند مزیت‌های هزینه‌ای معینی دارند. اگرچه سرمایه‌گذاری اولیه برای ساخت توربین‌های بادی و نیروگاه‌های آبی بالاست، اما هزینه‌های عملیاتی آنها نسبتاً کم است. یک بار ساخته شده، منابع باد و آب رایگان هستند و فقط نیاز به نگهداری و مدیریت تجهیزات دارند. برای مثال، نیروگاه‌های بادی و آبی بزرگ عمر طولانی دارند و می‌توانند برای دهه‌ها برق تولید کنند با هزینه‌های نسبتاً کم در طول زمان.

هزینه سرمایه‌گذاری اولیه پانل‌های خورشیدی نیز بالاست و با پیشرفت فنآوری، اگرچه قیمت آنها به تدریج کاهش می‌یابد، همچنان نیاز به مساحت نصب بزرگتر و تجهیزات همراه دارد. علاوه بر این، کارایی پانل‌های خورشیدی با گذشت زمان کاهش می‌یابد و نیاز به تعویض منظم دارد که هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد.

اثر مقیاس

توربین‌های بادی و نیروگاه‌های آبی راحت‌تر می‌توانند اثر مقیاس را به دست آورند. نیروگاه‌های بادی و آبی بزرگ می‌توانند مقدار زیادی برق تولید کنند تا نیازهای برق در مقیاس بزرگ را تأمین کنند. با افزایش مقیاس، هزینه واحد می‌تواند کاهش یابد. برای مثال، برخی از نیروگاه‌های آبی بزرگ می‌توانند ظرفیت نصبی میلیون‌ها کیلووات یا بیشتر داشته باشند و قادر به تأمین برق پایدار به یک منطقه یا کشور کامل باشند.

وقتی پانل‌های خورشیدی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند، محدودیت‌هایی مانند مساحت نصب و محل وجود دارد. اگرچه می‌توان با نصب پخش‌شده برق را در مکان‌های مختلف تولید کرد، اما در کل، مقیاس سیستم‌های برق خورشیدی انفرادی نسبتاً کوچک است و دشوار است که اثرات مقیاس مشابه نیروگاه‌های بادی و آبی بزرگ را به دست آورد.

تأقلم با محیط زیست

کارایی استفاده از زمین

توربین‌های بادی و نیروگاه‌های آبی مزیت‌هایی در استفاده از زمین دارند. توربین‌های بادی معمولاً می‌توانند در سهل‌های باز، کوهستان یا دریا نصب شوند، مساحت زمین کوچکی را اشغال می‌کنند و می‌توانند با صنایع دیگر مانند کشاورزی و دامداری ترکیب شوند تا کارایی استفاده از زمین را افزایش دهند. برای مثال، در برخی مناطق مرتع، توربین‌های بادی می‌توانند با دامداری همزیستی داشته باشند بدون اینکه استفاده معمولی از زمین را تحت تأثیر قرار دهند.

اگرچه نیروگاه‌های آبی نیاز به ساخت مخازن دارند، اما می‌توانند با استفاده از منابع مخزن، مانند توسعه ماهیگیری و گردشگری آبی، ارزش استفاده چندجانبه زمین و آب را افزایش دهند.

پانل‌های خورشیدی نیاز به مساحت نصب بزرگی دارند، معمولاً روی سقف یا زمین باز. در کاربرد در مقیاس بزرگ، ممکن است زمین زیادی را اشغال کند و محدودیت‌هایی در استفاده از زمین ایجاد کند.

تأثیر محیطی

توربین‌های بادی و نیروگاه‌های آبی تأثیر کمتری بر محیط زیست دارند. انرژی بادی یک منبع انرژی تمیز است که هیچ تخلیه آلاینده‌ای تولید نمی‌کند و تأثیر کمتری بر کیفیت هوا و تغییرات اقلیمی دارد. اگرچه توربین‌های بادی در عملیات خود صدایی تولید می‌کنند، اما می‌توان آن را با موقعیت مناسب و روش‌های فنی کنترل کرد.

اگرچه تولید برق آبی تأثیراتی بر اکوسیستم رودخانه دارد، اما می‌توان با اتخاذ اقداماتی مانند تضمین جریان اکولوژیکی و ساخت مسیرهای مهاجرت ماهی، تأثیرات محیطی را به حداقل رساند.

فرآیند تولید پانل‌های خورشیدی انرژی و منابع زیادی مصرف می‌کند و تخلیه‌های آلاینده‌ای تولید می‌کند. علاوه بر این، دفع پانل‌های خورشیدی نیز فشار محیطی خاصی ایجاد می‌کند.