چالش‌های توسعه انرژی خورشیدی کدام است؟

  رشد قابل‌توجه انرژی خورشیدی در سال‌های اخیر، نویددهنده ایفای نقش حیاتی آن در گذار به انرژی پاک است، اما چالش‌های مهمی نیز برای توسعه آن در مقیاس بالا به‌منظور دستیابی به اهداف خالص انتشار صفر وجود دارد.
به گزارش کائنات و به نقل از شانا، رشد سریع انرژی خورشیدی در سال‌های اخیر یکی از قابل‌توجه‌ترین روایت‌های انرژی جهان است.سال ۲۰۲۲ ظرفیت خورشیدی جدید بیشتری نسبت به سایر منابع انرژی برای تولید برق اضافه شد و تولید جهانی انرژی از صفحات فتوولتائیک خورشیدی، ۲۷۰ تراوات ساعت افزایش یافت که نشان‌دهنده افزایش ۲۶ درصدی نسبت به سال قبل است.
در حالی‌ که انرژی خورشیدی نوید قابل‌توجهی را برای رشد بیشتر نشان می‌دهد، چالش‌های مهمی نیز برای توسعه آن در مقیاس بالا به‌منظور دستیابی به اهداف خالص انتشار صفر وجود دارد.
یکی از عوامل مهمی که باعث افزایش ظرفیت انرژی خورشیدی شده، بازده رو به‌ رشد آن است. بازدهی صفحه‌های فتوولتائیک خورشیدی زمانی که برای نخستین بار در اواسط دهه ۱۹۵۰ وارد بازار شد، تنها ۶ درصد بود، اما تا ۲۴.۵ درصد رسیده است. با پیشرفت‌های اخیر در فناوری، این رقم می‌تواند در اواخر این دهه به بالای ۳۰ درصد برسد.
یکی دیگر از عوامل مهم، کاهش هزینه‌های تولید برق خورشیدی است که تولید آن ارزان‌تر از هر منبع انرژی دیگری شده است. دانشگاه MIT در سال ۲۰۱۸ گزارش داد که هزینه‌های ماژول فتوولتائیک طی چهار دهه گذشته ۹۹ درصد کاهش‌یافته است. با توجه‌ به رشد سریع صنعت، اقتصاد مقیاس در این کاهش شدید نقش داشته است، البته برآوردهای جدیدتر بیانگر تعدیل این کاهش هزینه در سال‌های اخیر است.
طبق گزارش آژانس بین‌المللی انرژی، به‌دلیل تورم بالا و مسائل مربوط به زنجیره تأمین، هزینه‌های انرژی خورشیدی ترازشده در سال ۲۰۲۳ افزایش یافت.
سیاست دولت‌ها نیز در توسعه انرژی خورشیدی نقش مهمی ایفا کرده است. بر اساس تحقیقات MIT، یارانه‌ها و مشوق‌های بازار - و به‌تازگی تلاش بسیاری از کشورها برای کاهش وابستگی به نفت و گاز روسیه - حدود ۶۰ درصد از کاهش کل هزینه‌ها را تشکیل می‌دهند. تعرفه‌ها و خریدهای تضمینی دولت‌ها که قیمت ثابتی برای برق تجدیدپذیر فروخته شده به شبکه را تضمین می‌کند، باعث تحریک بیشتر سرمایه‌گذاری در این بخش شده است.
انرژی خورشیدی سومین فناوری برق تجدیدپذیر بزرگ پس از برق آبی و بادی است، اما تنها ۴.۵ درصد از کل تولید جهانی برق در سال ۲۰۲۲ را به خود اختصاص داده است، بنابراین برای دستیابی به اهداف خالص انتشار صفر، ظرفیت انرژی خورشیدی جهان باید تا سال ۲۰۳۰ هر سال ۲۰ درصد افزایش یابد، اما در حال حاضر در مسیر دستیابی به این هدف، صنعت همچنان با چالش‌های فنی و اقتصادی مواجه است.
اگر قرار باشد سهم بیشتری از تولید برق به انرژی خورشیدی اختصاص داده شود، ماهیت متناوب تولید آن می‌تواند چالشی مهم را ایجاد کند. برخلاف منابع انرژی سنتی که می‌توانند به‌طور مداوم برق تولید کنند، برق خورشیدی به‌طور طبیعی به در دسترس بودن نور خورشید وابسته است.
در واقع، ماهیت متناوب آن به یک منبع انرژی پشتیبان قابل‌اعتماد برای حفظ تولید ثابت مانند گاز طبیعی یا ذخیره در باتری نیاز دارد.
نوآوری‌هایی نظیر شبکه‌های هوشمند که با نظام کنترل عرضه و تقاضا، روند توزیع برق در شبکه را مدیریت می‌کنند، می‌توانند به انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب از جمله انرژی خورشیدی کمک کنند، اما سرمایه‌گذاری بیشتر در زیرساخت‌ها و تحقیق و توسعه برای گسترش این فناوری‌ها در مقیاس موردنیاز است.
افزون بر این، هزینه اولیه نصب صفحات فتوولتائیک خورشیدی، اینورترها و باتری‌ها، یک هزینه قابل‌توجه برای مشاغل و خانه‌هاست. در ایالات متحده، هزینه نصب تأسیسات خورشیدی خانگی ۶ کیلووات طی یک دهه گذشته از ۵۰ هزار دلار به ۲۰ هزار دلار کاهش‌یافته است، اما هنوز برای بسیاری از مشاغل و خانوارها مقرون‌به‌صرفه نیست و به‌طور معمول سال‌ها طول می‌کشد تا هزینه اولیه، از محل صرفه‌جویی هزینه جاری برق مصرفی جبران شود.
در مقیاس بزرگ‌تر، هزینه زیرساخت، ذخیره‌سازی و انتقال از نیروگاه خورشیدی قابل‌توجه است و طول عمر آن نامشخص است. به‌علاوه برآوردها حاکی از آن است که باید تقریباً به ۰.۸ درصد از سرزمین ایالات متحده برای ساخت نیروگاه‌های خورشیدی اختصاص یابد تا برق موردنیاز جمعیت این کشور را تأمین کند.
در واقع، مشکلات تأمین زمین، یکی از دلایلی است که برای نصب صفحات خورشیدی روی آب سرمایه‌گذاری بیشتری انجام شود و این کار هزینه‌های تولید برق خورشیدی را افزایش می‌دهد.
چالش مهم دیگر انرژی خورشیدی این است که صفحات خورشیدی حاوی مواد خطرناکی هستند که به مدیریت دقیق پسماند در پایان عمر نیاز است. آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر هشدار می‌دهد که صفحات خورشیدی منسوخ اگر بازیافت نشوند می‌توانند تا سال ۲۰۵۰ تا ۷۸ میلیون تن پسماند ایجاد کنند.