صنعت انرژی خورشیدی که اکنون بیش از نیم قرن از عمر آن می‌گذرد، در آستانه یک نقطه عطف قرار دارد. رشد پرشتاب این صنعت که در سال‌های اخیر با کاهش چشمگیر هزینه‌ها و افزایش تقاضا همراه بوده، اکنون با بی‌ثباتی‌های زنجیره تامین جهانی، تنش‌های ژئوپلیتیکی و ضعف‌های ساختاری در طراحی‌های جدید ماژول‌های خورشیدی مواجه شده است.
به گزارش پایگاه خبری فلزات‌نیوز و به نقل از پایگاه خبری و تحلیلی «فلزات‌آنلاین» اعمال تعرفه‌های جدید، به ویژه بر واردات از چین و کشورهای جنوب شرق آسیا، فضای عدم قطعیت تازه‌ای را بر بازار تحمیل کرده است. مشکلات مربوط به تامین، تاخیر در حمل‌ونقل و افزایش هزینه‌ها نیز بر نگرانی‌ها افزوده‌اند و بازیگران این حوزه را واداشته‌اند تا همه اجزای زنجیره ارزش فتوولتائیک را از نو مورد ارزیابی قرار دهند.
در چند سال اخیر، با افزایش ابعاد ماژول‌های خورشیدی، ضخامت شیشه و ارتفاع فریم آن‌ها کاهش یافته است. نتیجه این روند، تضعیف مکانیکی ماژول‌ها بوده است؛ چه در آزمایشگاه و چه در میدان‌های عملیاتی. پنل‌هایی که برای کاهش هزینه با شیشه نازک‌تر و مقدار کمتری آلومینیوم تولید می‌شوند، بیشتر در معرض آسیب‌های ناشی از حمل‌ونقل، نصب و حوادث جوی شدید قرار دارند.
ناگفته نماند که فریم‌ها سهم قابل توجهی از هزینه نهایی تولید ماژول‌ها را به خود اختصاص می‌دهند؛ به طوری که براساس برخی منابع، حدود ۱۵ درصد از هزینه کلی تولید را شامل می‌شوند.
در شرایطی که ضعف سازه‌ای ماژول‌های خورشیدی به معضلی پرهزینه تبدیل شده است، استفاده از ماده‌ای مقاوم‌تر از آلومینیوم ضروری به نظر می‌رسد. فولاد پاسخی محسوب می‌شود که هم‌اکنون در دسترس است: استحکام فولاد می‌تواند مشکل شکسته شدن ماژول‌ها را تا حد زیادی برطرف کند. فراوانی این ماده نیز پاسخ‌گوی چالش‌های تامین است. علاوه‌براین، تولید داخلی فولاد در آمریکا نگرانی‌های مربوط به تعرفه، عوارض گمرکی و توقیف‌های مرزی را از میان برمی‌دارد و به کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند.
شکسته شدن ماژول‌ها؛ بحرانی رو به گسترش
براساس گزارشی از برنامه سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک آژانس بین‌المللی انرژی (IEA PVPS)، نرخ بالای شکستگی در پنل‌هایی که از شیشه نازک استفاده می‌کنند، یکی از چالش‌های جدی در حوزه اطمینان‌پذیری به شمار می‌آید؛ چالشی که هنوز به اندازه کافی مورد توجه قرار نگرفته است. با کاهش ضخامت شیشه‌ها و فریم‌ها به منظور کاهش هزینه‌های تولید، داده‌های میدانی حاکی از افزایش محسوس نرخ شکستگی است.
براساس گزارش‌ها، تا نیمی از ماژول‌هایی که از شیشه دو میلی‌متری استفاده می‌کنند، تنها در مدت ۹ ماه پس از نصب دچار شکستگی می‌شوند. در این بین، استانداردهای فعلی آزمایش و تضمین کیفیت نیز نتوانسته‌اند پاسخی برای این سطح از آسیب‌پذیری پیدا کنند.
گزارش «IEA PVPS» اشاره می‌کند هیچ تست استانداردی برای بررسی دوام و فشارپذیری شیشه‌های نازک ماژول‌های خورشیدی وجود ندارد. علاوه‌براین، هیچ دستورالعمل مشخصی برای ارزیابی کیفیت نهایی این شیشه‌ها ارائه نشده و این موضوع، تولیدکنندگان و توسعه‌دهندگان را در معرض خطرات جدی مالی و عملیاتی قرار داده است.
در این گزارش همچنین هشدار داده شده است که حرکت صنعت انرژی خورشیدی به سمت تولید ماژول‌های بزرگ‌تر با فریم‌های باریک‌تر، با افزایش فشار مکانیکی بر شیشه‌ها همراه بوده که این موضوع وضعیت را بحرانی‌تر کرده است. برای مقابله با این چالش‌ها، گزارش مذکور خواستار تدوین هرچه سریع‌تر استانداردهای کنترل کیفیت و روش‌های تست ویژه ماژول‌های شیشه‌نازک شده است.
آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا (NREL) نیز در پژوهشی با عنوان «عوامل متعدد ترک خوردن شیشه» به نتایج مشابهی رسیده است. در این مطالعه، افزایش ابعاد ماژول‌ها به عنوان یکی از عوامل کلیدی در شکستگی شیشه‌ها مطرح شده است؛ چراکه ماژول‌های بزرگ‌تر تحت برخی شرایط جوی (باد شدید یا برف) ناگزیر فشار بیشتری را تحمل می‌کنند.
علاوه‌براین، نحوه نصب ماژول‌ها نیز بسیار مهم است. برای کاهش هزینه‌ها، ساختارهای نگهدارنده معمولا ماژول را تنها در چند نقطه نزدیک به مرکز فریم نگه می‌دارند. این طراحی، فشار زیادی را مستقیما به شیشه و فریم وارد می‌کند و احتمال شکستگی را افزایش می‌دهد.
استفاده از فریم فولادی؛ گامی موثر در بهبود طراحی
فریم‌های فولادی به دلیل استحکام بالاتر، به ویژه برای ماژول‌های بزرگ، عملکرد بهتری نسبت به فریم‌های آلومینیومی دارند. این موضوع ضمن افزایش ایمنی می‌تواند به کاهش هزینه‌های تولید سازه نگهدارنده نیز کمک کند. در ترکیب با سازه‌های ردیاب خورشیدی که اغلب خود از فولاد ساخته می‌شوند، این افزایش استحکام می‌تواند منجر به بهبود مقاومت ماژول‌ها در برابر وزش باد شود و حتی هزینه‌های ساخت ردیاب را نیز کاهش دهد.
با وجود افزایش ابعاد پنل‌ها (شکل یک)، تست‌ها و استانداردهای کنترل کیفیت هنوز به روز نشده‌اند. نتیجه، افزایش نرخ شکستگی ماژول‌ها در برابر وزش باد، بارش برف یا حتی فشارهای روزمره است.
شکل یک. مقایسه ابعاد پنل‌های خورشیدی در سال‌های ۲۰۱۸ و ۲۰۲۴
فریم‌های فولادی که به صورت رول‌فرم تولید می‌شوند (روشی نوآورانه که توسط شرکت «Origami Solar» و شرکای آن توسعه یافته است)، قابلیت تولید طرح‌هایی را فراهم می‌کنند که با روش‌های معمول اکستروژن آلومینیوم قابل دستیابی نیست. این ویژگی به طراحان اجازه می‌دهد تا ساختارهایی مقاوم‌تر، منعطف‌تر و منطبق با الزامات جدید زیست‌محیطی و ساختمانی ارائه دهند.
فراتر از استحکام ساختاری، فریم‌های فولادی از دوام فوق‌العاده‌ای برخوردارند و عمر عملیاتی مورد انتظار در صنعت فتوولتائیک را تضمین می‌کنند. پوشش ضدخوردگی آن‌ها که طی ۲۵ سال گذشته در صنایع ساختمانی و خودروسازی به اثبات رسیده است، عملکردی بسیار فراتر از فولاد گالوانیزه دارد و محافظت بلندمدتی در برابر خوردگی برای پنل‌ها فراهم می‌کند.
مستحکم‌تر، اقتصادی‌تر، پاک‌تر و ساخت داخل
فولاد نه تنها از نظر استحکام به مراتب قوی‌تر از آلومینیوم است بلکه از نظر اقتصادی نیز مزیت دارد، همچنین، به فراوانی یافت می‌شود و آمریکا به صورت داخلی آن را تولید می‌کند. تولید فریم‌های فولادی به روش رول‌فرم در آمریکا می‌تواند هزینه‌های حمل‌ونقل، بسته‌بندی و انبارداری را نیز کاهش دهد.
براساس دستورالعمل جدید وزارت خزانه‌داری آمریکا، استفاده از فریم‌های فولادی ساخت داخل می‌تواند سهم محتوای داخلی پروژه‌های خورشیدی را برای پنل‌های پشت‌بامی تا ۶.۱ درصد و برای پروژه‌های زمینی تا ۸.۵ درصد افزایش دهد. این افزایش، توسعه‌دهندگان پروژه‌های خورشیدی را واجد شرایط دریافت ۱۰ درصد اعتبار مالیاتی مضاعف طبق قانون کاهش تورم (IRA) می‌کند.
آلومینیوم سهم بالایی در ردپای کربنی پنل‌ها دارد اما فریم‌های فولادی تولید آمریکا تا ۹۰ درصد آلایندگی کمتری نسبت به آلومینیوم وارداتی از جنوب شرق آسیا دارند؛ مزیتی که استفاده از فولاد با اهداف اقلیمی پروژه‌های خورشیدی را سازگارتر می‌کند.
مقابله با تعرفه‌ها
در بازار امروز، تعرفه‌ها بر بسیاری از بخش‌های زنجیره تامین سایه انداخته‌اند. واردات آلومینیوم از منطقه جنوب شرقی آسیا و کشورهایی نظیر چین، ویتنام، کانادا (که حدود ۷۹ درصد از نیاز آمریکا به آلومینیوم اولیه را تامین می‌کند) و حتی مکزیک همچنان در معرض اعمال تعرفه‌های مستقیم و غیرمستقیم قرار دارد. علاوه‌براین، اعمال تعرفه‌های ضددامپینگ و یارانه‌ای بر ماژول‌های وارداتی از کامبوج، مالزی، تایلند و ویتنام نیز فضای عدم اطمینان و فشار هزینه‌ای پروژه‌ها را تشدید کرده و مدل‌های مالی آن‌ها را با ریسک‌های بیشتری مواجه ساخته است.
در مقابل، فریم‌های فولادی ساخت آمریکا نه تنها مشمول هیچ‌گونه تعرفه‌ای نیستند بلکه زمان تحویل آن‌ها نیز به مراتب کوتاه‌تر است. زنجیره تامین مبتنی بر فولاد داخلی با تکیه بر حمل‌ونقل زمینی یک روزه، به خریداران این امکان را می‌دهد که نیاز به انبار کردن را کاهش دهند و هم‌زمان، از به تاخیر افتادن پروژه‌های خود ناشی از کمبود محصول جلوگیری کنند.
ساخت زنجیره تامین آینده‌نگر برای صنعت انرژی خورشیدی
تولید فریم‌های فولادی در داخل ایالات متحده آمریکا، صرفا جایگزینی یک ماده با ماده‌ای دیگر نیست بلکه بازطراحی راهبردی زیربنای صنعت انرژی خورشیدی است. این فریم‌ها بدون نیاز به تغییر در طراحی، با ماژول‌ها و سیستم‌های نصب فعلی کاملا سازگار هستند. در عین حال، از نظر سازگاری با محیط زیست، استحکام و همچنین تاب‌آوری در برابر شوک‌های فیزیکی و ژئوپلیتیکی عملکرد به مراتب بهتری دارند.
گذار به فریم فولادی و انتقال زنجیره تولید به داخل آمریکا، روندی است که هم‌اکنون آغاز شده و با سرعت در حال گسترش است؛ به طوری که فولادسازان، خطوط نورد و مونتاژکاران آمریکایی هم‌اکنون نیز وارد فاز تولید شده‌اند.
از آنجایی که در حال حاضر بیشتر سازه‌های ردیاب و سیستم‌های نگهدارنده در پنل‌های خورشیدی از فولاد داخلی تامین می‌شوند، توسعه تولید فریم نیز طبیعتا گام بعدی در همین مسیر است. ناگفته نماند که صنعت فولاد آمریکا، هم از نظر ظرفیت و هم از نظر توانمندی فنی آمادگی تامین فریم‌های مقرون‌به‌صرفه برای بازار رو‌به‌رشد انرژی خورشیدی را دارد.
از زمان تصویب سه قانون کلیدی کاهش تورم، دوحزبی زیرساخت‌ها و تراشه‌ها، تولید ماژول‌های خورشیدی در ایالات متحده آمریکا پنج برابر افزایش یافته است. طبق اعلام انجمن صنایع انرژی خورشیدی آمریکا (SEIA)، این کشور اکنون به سومین تولیدکننده بزرگ ماژول‌های خورشیدی در جهان تبدیل شده است.
تا ماه آوریل ۲۰۲۵، انجمن مذکور از راه‌اندازی ۸۴ واحد جدید تولید ماژول‌های خورشیدی و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خبر داده و اعلام کرده است که ۵۵ واحد دیگر نیز در دست احداث قرار دارند. در مجموع، طی دو سال گذشته بیش از ۴۰.۶ میلیارد دلار سرمایه‌گذاری صنعتی در این حوزه انجام شده است که در آینده، به ایجاد بیش از ۴۷ هزار شغل جدید خواهد انجامید.
هم‌اکنون تاسیسات تولید پنل‌های خورشیدی در ۴۳ ایالت آمریکا فعال هستند که نشان‌دهنده فراهم بودن کامل زیرساخت‌های تولید داخلی ماژول‌های خورشیدی با فریم فولادی در این کشور است.
فولاد، تنها یک انتخاب فنی نیست بلکه یک تصمیم تجاری منطقی‌تر است؛ چراکه از نظر استحکام، قیمت، پایداری زیست‌محیطی و در دسترس بودن برتری آشکاری نسبت به آلومینیوم دارد. به علاوه، استفاده از فریم فولادی به صنعت انرژی خورشیدی کمک می‌کند تا با تکیه بر ظرفیت‌های داخلی، کیفیت محصول نهایی را ارتقا دهد و در مسیر تحقق اهداف اقلیمی گام‌های موثرتری بردارد.
انتهای پیام//
ثبت دیدگاه