گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر و رشد ظرفیت تولید انرژی خورشیدی

به گزارش می‌متالز، دولت‌ها و سازمان‌ها در سراسر جهان مشغول تعیین اهداف بلندپروازانه برای کاهش میزان دی‌اکسید کربن تولیدی و محدود کردن گرمایش جهانی به کمتر از دو درجه سانتی‌گراد یعنی قبل از شروع دوران صنعتی شدن هستند. به علاوه، هم‌راستا بودن با تعهدات توافق‌نامه آب و هوایی پاریس در رابطه با تولید برق فتوولتائیک «PV» (با استفاده از انرژی خورشیدی) در این طرح‌ها بسیار مهم است. در میان منابع انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی به عنوان رکن اساسی گذار به این انرژی‌ها شناخته شده است.

آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) در نقشه راه خود که در ماه مارس ۲۰۲۳ منتشر شد، پیش‌بینی کرد که استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر تا سال ۲۰۵۰ بر استفاده از سوخت‌های ترکیبی در تولید برق پیشی خواهد گرفت.

استفاده از انرژی الکتریکی که میزان مصرف آن هم‌اکنون دو برابر افزایش یافته است، تا سال ۲۰۵۰، حدود ۵۰ درصد آن از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر تامین می‌شود. در آینده حدود ۹۰ درصد از حجم کل تقاضای برق توسط انرژی‌های تجدیدپذیر تامین می‌شود که انرژی خورشیدی، بیشترین سهم را در آن خواهد داشت.

آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) در سناریوی توسعه پایدار خود تخمین زده است که ظرفیت تولید انرژی خورشیدی در سطح جهان در دهه آینده، بیش از چهار برابر افزایش خواهد یافت. رقم این ظرفیت تولید از حدود ۷۵۰ گیگاوات در سال ۲۰۲۰، به بیش از سه هزار گیگاوات در سال ۲۰۳۰ خواهد رسید.

استقرار و راه‌اندازی سیستم‌های انرژی خورشیدی در مقیاس وسیع برای تولید برق به پشتوانه مالی زیادی نیاز دارد. برآورد‌های مالی بسته به معیار‌های مورد استفاده متفاوت است، اما به طور کلی به بودجه زیادی نیاز خواهد بود.

موسسه تحقیقاتی «BloombergNEF» در ماه فوریه ۲۰۲۳ گزارش داد که حداقل ۱۴ تریلیون دلار باید تا سال ۲۰۵۰ در شبکه برق در سراسر جهان سرمایه‌گذاری شود تا بتوان زیرساخت‌های انرژی‌های تجدیدپذیر را توسعه داد.

آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر تخمین زده است که بخش انرژی خورشیدی، به تنهایی نیازمند ۲۳۷ میلیارد دلار سرمایه‌گذاری در سال از هم‌اکنون تا سال ۲۰۵۰ برای دستیابی به هدف کاهش ۱٫۵ درجه سانتی‌گراد دمای هوا خواهد بود. این رقم افزایش ۱۰۶ درصدی را نسبت به رقم ۱۱۵ میلیارد دلاری سالانه که در سال ۲۰۱۷ تا ۲۰۱۹ پیش‌بینی شد، نشان می‌دهد.

در عین حال، هیچ یک از این طرح‌ها عملیاتی نخواهد شد مگر اینکه تامین مواد اولیه بتوانند تقاضای مورد نیاز برای حجم تقاضا را برطرف کنند. مهم‌ترین مسئله، تعادل روند عرضه و تقاضا خواهد بود. پیش‌بینی می‌شود که تقاضا برای مواد معدنی و فلزات به‌کار رفته در سیستم‌های تولیدکننده انرژی خورشیدی و سایر انرژی‌های تجدیدپذیر افزایش یابد.

طبق گزارش آژانس بین‌المللی انرژی و با توجه به سرعت فعلی رشد تقاضا، تقاضای مواد معدنی در بخش انرژی تا سال ۲۰۴۰ دو برابر خواهد شد، اما برای رسیدن به اهداف تعیین شده برایند انتشار کربن صفر تا سال ۲۰۵۰، این میزان تقاضا ۶ برابر افزایش می‌یابد.

این آژانس از عدم تطابق بین اهداف طرح‌های مرتبط با آب و هوا که توسط دولت‌ها و شرکت‌های خصوصی در سراسر جهان تدوین می‌شوند، خبر داد و نسبت به سناریوی فعلی و آینده روند عرضه مواد اولیه هشدار صادر کرد.

این موضوع یک مسئله مهم برای مواد اولیه به‌کار رفته در تولید سیستم‌های مبتنی بر انرژی خورشیدی است که شامل چندین فلز همراه تا فلزات پایه از جمله مس، آلومینیوم و مواد معدنی مانند کربور سیلیسیم می‌شود.

قیمت فلز مس از سال ۲۰۲۱ تا به امروز در میان نگرانی‌ها در مورد عرضه آن در آینده به دلیل عدم سرمایه‌گذاری در پروژه‌های جدید، طی یک دهه گذشته به بالاترین حد خود رسیده است. افزایش چشمگیر حجم تقاضا در چین به عنوان بزرگ‌ترین مصرف‌کننده این فلز در جهان، دال بر این موضوع است. به همین دلیل مقامات چین چاره‌ای جز افزایش هزینه‌ها برای مصرف‌کنندگان این فلز نداشتند.

تخمین زده شده است که تا سال ۲۰۵۰، حدود ۲۰ میلیون تن مس برای سیستم‌های تولیدکننده انرژی خورشیدی مورد نیاز خواهد بود و فلزات بیشترین حجم تقاضا را برای سیستم‌ها خواهند داشت. در گزارش آژانس بین‌المللی انرژی در ماه می ۲۰۲۳، پیش‌بینی شده است تا سال ۲۰۳۰، حدود ۲۰ درصد از مقدار تولید مس کاسته می‌شود.

تمام فناوری‌های مرتبط با پنل‌های سلول خورشیدی فیلم نازک نیز به فلزات همراه نیاز دارند. کادمیوم و تلوریوم در پنل‌های سلول خورشیدی فیلم نازک (CDTE) استفاده می‌شوند که به لطف راندمان تبدیل بالا و مقرون به صرفه بودن آن، سهم استفاده از آن‌ها در حال افزایش است.

تلوریوم، یک محصول فرعی از پالایش مس است و حدود ۴۰ درصد از تولید جهانی آن به پنل‌های سلول خورشیدی فیلم نازک کادمیوم و تلوریوم اختصاص می‌یابد. قیمت تلوریوم در اوایل سال ۲۰۲۳ به دلیل محدودیت در عرضه، به خصوص در چین افزایش یافت.

سیلیسیوم، یک ماده اولیه مهم به‌کار رفته در تولید پنل‌های سلول خورشیدی فیلم نازک سیلیسیوم است که اخیرا با مشکلاتی دست و پنجه نرم می‌کند. ظرفیت تولید سیلیسیوم در اروپا طی سال‌های گذشته، پس از خروج تولیدکنندگان از بازار به دلیل محدودیت‌های مالی کاهش یافته است. این حجم کاهش در چین نیز به عنوان بزرگ‌ترین تولیدکننده سیلیسیوم که در سطح بین‌المللی صادرات هم دارد، اتفاق افتاد.

مشکل دیگر سیلیسیوم، مسئله انرژی‌بر بودن آن است. به علاوه بازار با افزایش هزینه برق در چین و همچنین افزایش هزینه‌های مواد اولیه در صنایع بالادستی (از جمله سیلیس، کک نفتی، زغال‌سنگ نرم، زغال‌سنگ و یا الکترود) در زمان افزایش تقاضا، به ویژه از بخش‌های مصرف‌کنندگان نهایی مانند صنایع خودرو، تراشه و فتوولتائیک (انرژی خورشیدی) مواجه است.

به این ترتیب چین، عرضه جهانی بیش از ۵۰ درصد کربور سیلیسیوم را در دست دارد. استفاده از کربور سیلیسیوم از نظر تاریخی، در صنعت تولید فلز یا سنگ کانی مقاوم در برابر حرارت و در تولید پنل‌های سلول خورشیدی، برای افزایش کارایی اینورتر‌های آن رواج دارد.

در حالی که قیمت کربور سیلیسیوم در مقایسه با سایر فلزات نوسانات کمتری را تجربه می‌کند، اما اخیرا به دلیل محدودیت در دسترسی و افزایش هزینه‌های تولید در چین، قیمت آن روند صعوی به خود گرفته است. محدودیت‌های لجستیکی نیز یکی دیگر از عوامل افزایش قیمت کربور سیلیسیوم برای مصرف‌کنندگان در بازار‌های مقصد غیر از قاره آسیا است.

روند افزایشی قیمت اخیر و محدودیت در دسترسی و عرضه در این بازارها، نشان می‌دهد که صنعت انرژی خورشیدی در هنگام تامین پایدار مواد اولیه مهم در این صنعت، تا چه میزان می‌تواند با چالش روبه‌رو شود. به عبارت ساده، دستیابی به افزایش راه‌اندازی سیستم‌های تولید انرژی خورشیدی مورد نیاز برای گذار به انرژی سبز در آینده، در صورتی اتفاق خواهد افتاد که مواد معدنی و فلزات برای تامین حجم تقاضای مورد نیاز در دسترس باشد.

منبع: فلزات آنلاین