مقایسه انرژی خورشیدی و انرژی هسته‌ای؛ بررسی جامع دو منبع کلیدی انرژی پاک

به گزارش انرژی و نیرو، جهان امروز با چالشی بی‌سابقه در تاریخ بشر روبه‌رو است: بحران اقلیمی. سهم عمده‌ای از این بحران ناشی از مصرف گسترده سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی است که موجب افزایش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و در نتیجه گرمایش زمین می‌شود. در پاسخ به این بحران، توجه جهانی به سوی منابع انرژی تجدیدپذیر و بدون کربن معطوف شده است. در میان این منابع، انرژی خورشیدی و انرژی هسته‌ای دو گزینه کلیدی و بحث‌ برانگیز هستند. هر دو منبع دارای ویژگی‌های منحصر‌ به‌ فردی‌اند که آنها را به عنوان جایگزین‌های بالقوه برای سوخت‌های فسیلی مطرح کرده است.

 ۱. زمان ساخت و بهره‌برداری

نیروگاه‌های خورشیدی به دلیل سادگی طراحی و کاهش موانع بوروکراتیک، عموماً در مدت‌زمانی بین ۳ تا ۲۴ ماه ساخته و راه‌اندازی می‌شوند. این در حالی است که نیروگاه‌های هسته‌ای به علت پیچیدگی‌های فنی، ملاحظات ایمنی، بررسی‌های زیست‌محیطی، لابی‌های اجتماعی و نیاز به مجوز‌های متعدد، معمولاً بین ۸ تا ۱۵ سال زمان نیاز دارند تا وارد مدار شوند.

در عصری که کاهش سریع گاز‌های گلخانه‌ای برای مهار بحران اقلیمی امری ضروری است، این تفاوت زمانی اهمیت بسزایی دارد. طبق گزارش مؤسسه استرالیایی TAI، میانگین زمان ساخت نیروگاه هسته‌ای حدود ۹.۴ سال برآورد شده است. بنابراین، در بازه‌ای که تنها یک نیروگاه هسته‌ای به بهره‌برداری می‌رسد، چندین نیروگاه خورشیدی می‌توانند وارد مدار شده و به کاهش سریع‌تر انتشار کربن کمک کنند.

۲. هزینه‌های سرمایه‌گذاری و نگهداری

هزینه اولیه راه‌اندازی یکی از تفاوت‌های فاحش بین این دو منبع انرژی است. انرژی خورشیدی به‌ مرور زمان با کاهش چشمگیر هزینه‌ها روبه‌رو شده است؛ چنانکه قیمت نصب سیستم‌های خورشیدی خانگی از بیش از ۴۷۰۰ دلار در سال ۲۰۱۰ به کمتر از ۹۰۰ دلار در سال ۲۰۲۰ کاهش یافته است.

در مقابل، نیروگاه‌های هسته‌ای نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه بسیار بالایی دارند؛ چراکه شامل ساخت راکتورها، سیستم‌های خنک‌کننده، زیرساخت‌های ایمنی و تأمین سوخت هستند. هزینه ترازشده انرژی (LCOE) برای برق خورشیدی حدود ۴۰ دلار به ازای هر مگاوات‌ساعت گزارش شده، در حالی که همین شاخص برای انرژی هسته‌ای بالغ بر ۱۵۵ دلار است. این شکاف اقتصادی نشان می‌دهد که انرژی خورشیدی از نظر هزینه، مقرون‌به‌صرفه‌تر است، به‌ ویژه برای کشور‌های در حال توسعه.

۳. تولید انرژی و ضریب ظرفیت

یکی از نقاط قوت انرژی هسته‌ای، ظرفیت بالای تولید برق و عملکرد پیوسته آن است. ضریب ظرفیت نیروگاه‌های هسته‌ای معمولاً حدود ۹۳.۵٪ است، به این معنا که این نیروگاه‌ها در اکثر روز‌های سال می‌توانند با حداکثر ظرفیت کار کنند.

در مقابل، مزارع خورشیدی به دلیل وابستگی به تابش خورشید، ضریب ظرفیتی حدود ۲۴ تا ۳۰ درصد دارند. این محدودیت باعث شده است که انرژی خورشیدی برای تأمین پایه‌ای بار مصرف در شبکه برق به تنهایی کافی نباشد و نیازمند ترکیب با سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی یا منابع دیگر باشد. با این حال، پیشرفت‌های سریع در فناوری باتری و شبکه‌های هوشمند، نوید افزایش بهره‌وری و قابلیت اطمینان بیشتر برای انرژی خورشیدی را می‌دهند.

۴. ایمنی و ریسک‌های زیست‌محیطی

انرژی هسته‌ای در کنار مزایای آن، با ریسک‌های قابل توجهی همراه است. خطر نشت مواد رادیواکتیو، فجایعی نظیر چرنوبیل و فوکوشیما، و همچنین مشکل دفع زباله‌های هسته‌ای، از دغدغه‌های اصلی مردم و سیاست‌گذاران هستند. زباله‌های رادیواکتیو باقی‌مانده از راکتور‌ها می‌توانند هزاران سال باقی بمانند و در صورت مدیریت نادرست، آسیب‌های جبران‌ناپذیری به محیط زیست و سلامت عمومی وارد کنند.

در مقابل، انرژی خورشیدی تقریباً بدون خطر محسوب می‌شود. این منبع انرژی گاز‌های گلخانه‌ای یا زباله‌های سمی تولید نمی‌کند و ایمنی بسیار بالایی برای کارکنان و جوامع اطراف فراهم می‌آورد.

۵. پایداری منابع و اثرات بلندمدت

خورشید یک منبع تجدیدپذیر و دائمی است که تا میلیارد‌ها سال در دسترس خواهد بود. به همین دلیل، انرژی خورشیدی به عنوان یکی از پایدارترین منابع انرژی شناخته می‌شود. پنل‌های خورشیدی نیز با عمر مفید حدود ۲۵ تا ۳۰ سال، گزینه‌ای بلندمدت و کم‌هزینه برای تولید انرژی به شمار می‌آیند.

در مقابل، اورانیوم مورد استفاده در نیروگاه‌های هسته‌ای یک منبع تجدیدناپذیر است و نیاز به استخراج از منابع معدنی دارد. علاوه بر این، تعویض دوره‌ای سوخت و محدودیت منابع اورانیوم در جهان، استفاده بلندمدت از این انرژی را با چالش‌هایی مواجه می‌سازد.

۶. قابلیت بازیافت و مدیریت پایان عمر

پنل‌های خورشیدی قابلیت بازیافت دارند، اما صنعت بازیافت آنها هنوز در مراحل اولیه توسعه است. با این حال، از آنجایی که بخش عمده‌ای از مواد تشکیل‌دهنده آنها شامل شیشه، آلومینیوم و سیلیکون است، بازیافت آنها در آینده می‌تواند به چرخه اقتصادی سبز کمک کند. از سوی دیگر، فرایند از رده خارج کردن یک مزرعه خورشیدی ساده است و آلودگی زیست‌محیطی ایجاد نمی‌کند.

در مقابل، بازیافت سوخت هسته‌ای بسیار پیچیده، پرهزینه و محدود به چند کشور مانند فرانسه است. اکثر کشور‌های جهان به دلایل اقتصادی و سیاسی، زباله‌های رادیواکتیو خود را بازیافت نمی‌کنند و آنها را در انبار‌های دائمی یا موقت ذخیره می‌کنند. از مجموع حدود ۴۰۰٬۰۰۰ تن زباله هسته‌ای تولیدشده در جهان، کمتر از ۳۰٪ بازیافت شده‌اند.

۷. چشم‌انداز آینده

به نقل از maysunsolar، آینده انرژی خورشیدی بسیار روشن به نظر می‌رسد. با توجه به کاهش مستمر هزینه‌ها، پیشرفت در فناوری باتری و افزایش بهره‌وری پنل‌ها، انتظار می‌رود ظرفیت نصب‌شده جهانی انرژی خورشیدی تا سال ۲۰۳۰ به بیش از ۱.۵ تراوات برسد. از این رو، خورشید در حال تبدیل شدن به ستون فقرات سیستم‌های انرژی پاک در بسیاری از کشور‌ها است.

انرژی هسته‌ای نیز با وجود چالش‌ها، همچنان به عنوان یک منبع کم‌کربن مورد توجه قرار دارد. توسعه راکتور‌های نسل چهارم، فناوری همجوشی هسته‌ای، و مدیریت نوآورانه زباله‌ها می‌تواند چشم‌انداز این فناوری را بهبود بخشد. پیش‌بینی‌ها حاکی از آن است که طی دو دهه آینده، ظرفیت جهانی انرژی هسته‌ای بیش از دو برابر خواهد شد.

در جمع‌بندی، هر یک از منابع انرژی خورشیدی و هسته‌ای دارای نقاط قوت و ضعف خاص خود هستند. انرژی خورشیدی با هزینه پایین، سرعت نصب بالا و ایمنی بی‌نظیر، گزینه‌ای ایده‌آل برای گسترش سریع در بسیاری از مناطق جهان است. در مقابل، انرژی هسته‌ای با ظرفیت تولید بالا و عملکرد مستمر، نقشی کلیدی در تأمین بار پایه شبکه‌های برق ایفا می‌کند.

بنابراین، انتخاب میان این دو منبع انرژی نباید صفر و یکی باشد. بلکه ترکیبی هوشمندانه از این دو، همراه با دیگر منابع انرژی پاک و سرمایه‌گذاری در فناوری‌های ذخیره‌سازی، می‌تواند راهی پایدار برای آینده‌ای عاری از کربن فراهم آورد.

منبع: تجارت‌نیوز