فولاد و خورشید؛ مکمل‌هایی برای آینده سبز جوامع بشری

به گزارش می‌متالز، تقاضای روزافزون انرژی، رو به پایان بودن سوخت‌های فسیلی و خطرات زیست‌محیطی ناشی از آن، جوامع بشری را به سمت تولید انرژی‌های پایدار و تجدیدپذیر سوق داده‌اند. در بین انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی به‌عنوان یک گزینه بالقوه برای جبران کمبود و حتی برآورده کردن بخش عمده‌ای از نیاز‌های بشر به انرژی مورد توجه قرار گرفته است. صنعت فولاد یکی از صنایعی است که می‌تواند در بهره‌گیری از مزایای انرژی خورشیدی نقش چشم‌گیری بر عهده داشته باشد.

به‌طورکلی صنعت فولاد به‌عنوان یک صنعت مادر نقش بسزایی در زندگی اجتماعی، اقتصادی و سلامت جوامع بشری ایفا می‌کند. ازآنجاکه امروزه، موضوع انرژی‌های تجدیدپذیر و محیط‌زیست پاک به چالش‌های اصلی جوامع بشری بدل شده است، صنعت فولاد می‌تواند به طرق مختلف، نگرانی‌های ناشی از این چالش‌ها را تا حد امکان کاهش دهد.

۱- کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و آلاینده‌های ناشی از آن در مسیر تولید فولاد: در دنیای امروز، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر به یکی از چشم‌انداز‌های اصلی شرکت‌های معتبر دنیا با هدف کاهش مصرف انرژی و گاز‌های گلخانه‌ای تبدیل گردیده است. تولیدکنندگان فولاد نیز که همواره سهم زیادی از مصرف انرژی و تولید آلاینده‌ها را به خود اختصاص داده‌اند، از این قاعده مستثنا نیستند. ازاین‌رو، بسیاری از فولادسازان دنیا حرکت به سمت تولید فولاد با انرژی‌های تجدیدپذیر را در دستور کار خود قرار داده‌اند. یکی از منابع اصلی تولید انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی است. با توجه به شکل ۱ کاملاً واضح است که استفاده از انرژی خورشیدی به‌منظور تولید انرژی در سال‌های اخیر در مقایسه با دیگر منابع انرژی توجهات بیشتری را به خود جلب کرده است.

شکل ۱- نقش پر رنگ انرژی خورشیدی در تولید انرژی در سال­های اخیر

این موضوع سبب شد شرکت‌های معتبر فولادسازی دنیا بر استفاده از انرژی خورشیدی در مراحل مختلف تولید فولاد تمرکز کنند. در همین زمینه؛ به‌عنوان مثال، شرکت فولاد اوراز (Evraz) در آمریکا یکی از شرکت‌هایی است که از انرژی خورشیدی در بازیافت ضایعات آهن در صنعت فولادسازی خود استفاده می‌کند. پروژه خورشیدی بیگ‌هورن (BigHorn) این شرکت معرف یک مزرعه خورشیدی در محل بوده که به‌منظور تأمین انرژی شرکت اوراز بنا شده است. در این پروژه از یک مزرعه خورشیدی به‌منظور تولید ۳۰۰ مگاوات برق مستقیم و ۲۴۰ مگاوات جریان متفاوت در زمینی به مساحت ۳/۷ کیلومترمربع استفاده شده که به‌عنوان بزرگ‌ترین تأسیسات خورشیدی در آمریکا شناخته می‌شود. شکل ۲ نمایی از مزرعه خورشیدی در کنار شرکت فولادسازی اوراز را نشان می‌دهد. شرکت تاتااستیل (TaTa Steel) نیز در راستای دست‌یابی به انرژی‌های تجدیدپذیر، در حال راه‌اندازی یک پروژه ۴۱ مگاواتی به‌منظور تولید بخشی از انرژی خود از طریق انرژی خورشید است. آن‌ها پیش‌بینی کرده‌اند که با به‌کارگیری انرژی خورشیدی، انتشار CO ۲ را به میزان ۴۵۲۱۰ تن در سال کاهش دهند. پیش‌بینی می‌شود که در سال‌های پیشرو، تولیدکنندگان فولاد علاقه بیشتری به استفاده از انرژی پایدار و تجدیدپذیر خورشید پیدا کنند.

شکل ۲- مزرعه خورشیدی ۳۰۰ مگاواتی بیگ­هورن در کنار کارخانه فولادسازی

۲- تولید فولاد مناسب برای ساخت پنل‌های خورشیدی: صنعت فولاد نه‌تن‌ها با به‌کارگیری انرژی خورشیدی در مسیر تولید فولاد به کاهش مصرف سوخت فسیلی و آلاینده‌های زیستی کمک می‌کند، بلکه با تولید فولاد‌هایی با خواص متناسب با پنل‌های خورشیدی می‌تواند به دیگر صنایع نیز در بهره‌گیری از انرژی خورشیدی کمک کند. پنل‌های خورشیدی به‌عنوان اصلی‌ترین ابزار در تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی شناخته شده که از کنار هم قرار گرفتن تعداد زیادی سلول خورشیدی تشکیل می‌شوند. یکی از بخش‌های اصلی پنل‌های خورشیدی، چهارچوب‌های نگه‌دارنده آن‌هاست که نقش بسزایی در طول عمر و پایداری آن‌ها بر عهده دارد (شکل ۳). فولاد‌های زنگ‌نزن یکی از پرکاربردترین فولاد‌ها در ساخت چهارچوب‌های پنل‌های خورشیدی است. مقاومت به خوردگی بالای فولاد‌های زنگ‌نزن اصلی‌ترین دلیل در کاربرد آن‌ها در پنل خورشیدی بوده که سبب افزایش طول عمر آن می‌گردد. از سویی دیگر، دانسیته بالا همراه با استحکام مکانیکی مناسب سبب شد بتوان آن‌ها را در گروه مواد سبک مناسب برای ساخت پنل‌های خورشیدی سقفی طبقه‌بندی کرد. اخیراً تولیدکنندگان فولاد گزارش کردند که استفاده از فولاد‌های زنگ‌نزن دوفازی کم‌آلیاژ (Lower-alloyed duplex stainless steels) که حاوی ۲۳ درصد کروم و ۴ درصد نیکل هستند، می‌توانند طول عمر پنل‌های خورشیدی را بهبود بخشند. در مقایسه با فولاد‌های آستنیتی معمول، فولاد‌های دوفازی، استحکام مکانیکی بیشتری دارند که امکان کاهش ضخامت و ساخت پنل‌های سبک را فراهم می‌کند. از سویی دیگر، کم‌آلیاژ بودن نیز کاهش هزینه‌های ساخت پنل‌های خورشیدی را به دنبال دارد. علاوه بر این، برای این گروه از فولاد‌های زنگ‌نزن، مقاومت به خوردگی حفره‌ای و شیاری قابل‌قیاس با فولاد‌های ۳۱۶ گزارش شده است. در شکل ۴ تصویری از یک چهارچوب پنل خورشیدی از جنس فولاد زنگ‌نزن دوفازی کم‌آلیاژ نشان داده شده است. در سال‌های اخیر، شرکت فولاد آرسلورمیتال (ArcelorMittal) فولاد Magnelis را که از پوشش‌دهی فولاد زنگ‌نزن با آلیاژی خاص از روی، آلومینیوم و منیزیم تولید می‌شود به‌منظور استفاده در پنل‌های خورشیدی روانه بازار کرده است که طول عمر ۲۵ساله را برای چهارچوب فلزی پنل‌های خورشیدی تضمین می‌کند.

شکل ۳- نقش فولاد در ساخت پنل­های خورشیدی

مطالب بالا مؤید آن است که فولاد و خورشید مکمل‌هایی برای تضمین آینده پاک جوامع بشری هستند. مشاهدات نشان داد که در کشور ایران، انرژی خورشیدی تابیده به سطح زمین در حدود ۵/۵ کیلووات در ساعت بر هر مترمربع از سطح زمین است. گزارش شد که میزان کل تابش خورشید در طول روز در کشور ایران در حدود ۹ میلیارد مگاوات ساعت است. ازاین‌رو، درصورتی‌که فقط ۱ درصد از مساحت ایران، انرژی خورشیدی جذب کند و بازده تبدیل انرژی خورشیدی به جریان الکتریکی تنها ۱۰ درصد باشد، می‌توان روزانه ۹ میلیون مگاوات ساعت انرژی تولید کرد. بر همین اساس، ایده استفاده از انرژی خورشیدی در ایران و پررنگ بودن نقش صنعت فولاد در بالفعل کردن این ایده، می‌تواند آینده روشنی را برای نسل‌های بعدی در پی داشته باشد.

شکل ۴- ساخت چهارچوب پنل­‌های خورشیدی از جنس فولاد زنگ­نزن دو فازی کم آلیاژ

منبع: پایگاه خبری - تحلیلی ایراسین