تامین انرژی به سبک مدرن

در سال‌های اخیر، میزان نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر در فرآیند تولید برق به‌عنوان منابع انرژی پاک به‌دلیل مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی که نسبت به نیروگاه‌های تولید انرژی با سوخت‌های فسیلی دارند، افزایش چشمگیری داشته، اما چالش اصلی تولید انرژی پاک، بهره‌برداری از سطح گسترده‌ای از منابع انرژی تجدیدپذیر در راستای بهره‌برداری ایمن با قابلیت اطمینان بالا است. علاوه بر پیش‌بینی‌ناپذیر بودن میزان دقیق توان خروجی منابع انرژی تجدیدپذیر، نوسانات مربوط به قیمت‌های انرژی در بازارهای انرژی به‌همراه رفتارهای تصادفی مصرف‌کنندگان انرژی از دیگر پارامترهای عدم‌قطعیت‌دار موثر در بهره‌برداری پایدار از انرژی‌های تجدیدپذیر به حساب می‌آیند. بی‌شک مدرنیزه کردن شبکه‌های انرژی می‌تواند راهکار ایمن و قابل‌اعتماد برای بهره‌برداری حداکثری از منابع تولیدکننده انرژی پاک به‌حساب بیاید. در واقع، مدرنیزه کردن شبکه‌های انرژی بستر مناسبی را به‌منظور بکارگیری آسان فناوری‌های نوظهور در زمینه انرژی فراهم می‌کند، به‌طوری که نه‌تنها باعث افزایش قابلیت اطمینان و بهره‌وری شبکه‌های انرژی می‌شود، بلکه کاهش هزینه‌های تولید انرژی به‌دلیل کاهش وابستگی به منابع تولید انرژی را نیز به‌همراه دارد.

کدام کشورهای اروپایی بیشتر از انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده می‌کنند؟

اگرچه نفت و گاز همچنان منابع سوختی مهمی در ترکیب انرژی کشورهای اروپایی هستند، اما گزارش‌ها حکایت از آن دارد که سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در اتحادیه اروپا روزبه‌روز در حال افزایش است. آخرین گزارش «هیات بین‌دولتی تغییر اقلیم» (آی‌پی‌سی‌سی) و همچنین حمله نظامی روسیه به اوکراین، باعث شده است تا کشورهای اروپایی به انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر توجه کنند. آلمان به‌دنبال زباله‌های ارگانیک رفته است و ایتالیا هم می‌خواهد با مزرعه بادی جدید فراساحلی‌اش به حدود ۶۰هزار نفر خدمات دهد. براساس گزارش جدید اندیشکده اقلیمی مستقل امبر (Ember)، برای نخستین‌بار «باد و خورشید» بیش از ۱۰درصد برق جهان را تولید می‌کنند. بررسی‌های آژانس بین‌المللی انرژی نشان می‌دهند که ایسلند و نروژ در میان کشورهای اروپایی بیشتر از انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده می‌کنند. ایسلند با داشتن منابع زمین‌گرمایی باورنکردنی، بالاترین سهم را در استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در میان کشورهای اروپایی دارد. در واقع انرژی‌های تجدیدپذیر ۸۹ درصد از کل ترکیب انرژی این کشور را تشکیل می‌دهد. نروژ هم با تامین ۴۹ درصد از انرژی موردنیازش از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر، در رتبه دوم قرار می‌گیرد. این کشور به‌دلیل استفاده از برقابی مشهور است. آلبانی و لتونی در استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در رتبه‌های بعدی فهرست آژانس بین‌المللی انرژی قرار دارند. هر دو کشور ۴۲ درصد از کل ترکیب انرژی خود را از منابع آبی و ۳۷ درصد از کل ترکیب انرژی خود را از زباله‌ها تامین می‌کنند. سوئد، فنلاند و دانمارک با تمرکز روی زباله‌ها، در جایگاه بعد قرار می‌گیرند. مونته‌نگرو، یکی از کوچک‌ترین کشورهای قاره اروپا، رتبه هشتم را به خود اختصاص داده است و پس از آن اتریش و کرواسی قرار دارند. البته سوخت‌های فسیلی همچنان نقش مهمی در ترکیب انرژی کشورهای بزرگ اروپایی دارند. نکته مهم این است که هیچ‌یک از ۱۰ کشور اروپایی که اینک بالاترین سهم را در استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر دارند، در بین ۱۰ کشور برتر برای عرضه این انرژی قرار ندارند. اگر آلمان، فرانسه و بریتانیا که بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در اروپا هستند، منابع تجدیدپذیر خود را افزایش دهند، در کاهش میزان انتشار کربن در جهان موثر خواهند بود.

عملکرد ضعیف باوجود ظرفیت بالا

حسن مرادی، کارشناس محیط‌زیست به‌ویژه مطالعات انرژی، در گفت‌وگو با صمت گفت: متاسفانه ایران کارنامه درخشانی در استفاده از انرژی‌های نو و تجدیدپذیر ندارد. این در حالی است که ظرفیت‌های بالایی در انرژی‌های نو از جمله زمین‌گرمایی، باد، زیست‌توده و... داریم. وی با تاکید بر غفلت در استفاده از انرژی خورشیدی گفت: از اساس با ۲ روش می‌توان از انرژی‌های خورشیدی در تامین انرژی بهره برد؛ یک روش نیازمند فناوری‌های پیشرفته است که به آن فوتوولتاییک می‌گویند. در روش دیگر نیز می‌توان با ساده‌ترین راه از آن انرژی تولید کرد؛ به‌گونه‌ای که می‌توانیم با استفاده از یک بشکه فلزی مشکی‌رنگ، میزان انرژی یک خانواده را تامین کنیم. گفتنی است، در این سال‌ها حتی از روشی که نیازمند فناوری پیچیده‌ای هم نیست، استفاده نکردیم، چه برسد به انرژی فوتوولتاییک.

وی بااشاره به استفاده از انواع انرژی‌های تجدیدپذیر افزود: امروز شرکت‌های دانش‌بنیان و فناور باید به فکر ایجاد فرمول‌هایی برای استخراج انرژی از میزان تابش آفتاب باشند. حتی در استفاده از گاز ال ان جی نیز غفلت زیادی داشتیم و نتوانستیم بهره‌برداری استانداردی از این ثروت خدادادی داشته باشیم، همچنین به مناطق بینالود و منجیل به‌دلیل شرایط بسیار مساعدی که در بهره‌برداری از انرژی باد دارند، می‌توان به‌عنوان یک بخش مهم تامین انرژی هم توجه کرد. گفتنی است، به‌دلیل تولید زباله می‌توان از انرژی بیوماس استفاده و بخش عمده زباله را تبدیل به گاز یا سوخت کرد که در این زمینه کوتاهی و قصور زیادی شده است. به‌اعتقاد برخی کارشناسان، هرچقدر فرآوری در این بخش‌ها بیشتر شود، راندمان و بهره‌وری هم بالا می‌رود.

مرادی با انتقاد از سیاست‌های وزارت نیرو در بهره‌برداری از انرژی‌های نو گفت: انرژی‌های نو در هر مقیاس قابل‌استفاده است و کشورهایی نظیر هند و دیگر کشورهای اروپایی و افریقایی بسیاری از انرژی خود را از خورشید تامین می‌کنند. بنابراین، می‌توانیم در مقیاسی وسیع از این انرژی‌ها بهره بگیریم و به‌میزانی که سرمایه‌گذاری کنیم، سود ببریم، اما سیاست‌های وزارت نیرو تشویقی نیست و باید با اعمال سیاست‌های تشویقی از این انرژی‌ها نهایت استفاده را برد.

به‌گفته وی، سرعت استفاده از انرژی‌های فسیلی نظیر نفت و زغال‌سنگ پایین است؛ در حالی که برای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر باید زمان بیشتری صرف شود و این شاید دلیل روی ‌آوردن برخی کشورها به انرژی‌های فسیلی است.

توسعه فناوری و رفاه بیشتر

در دنیای امروز و در آینده‌ای نزدیک، ذخیره انرژی و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر حرف اول را می‌زند. محمدرضا دانشور، پژوهشگر در زمینه برق قدرت در پژوهشی که با حمایت بنیاد ملی علم ایران به‌سرانجام رساند، به این نتیجه رسید که تامین انرژی در جهان از مسیر مدرنیته می‌گذرد.

وی در گفت‌وگو با صمت درباره طرح خود با عنوان «تکنولوژی انرژی تعاملی در مدرنیزه کردن شبکه‌های چندحاملی انرژی» گفت: توسعه فناوری مختلف در زمینه ساخت سیستم‌های مصرف‌کننده انرژی، نه‌تنها گزینه‌های متعددی را برای مصرف‌کنندگان برای رفاه بیشتر فراهم کرده، بلکه موجب ظهور سیستم‌های جدید مصرف‌کننده در شبکه‌های انرژی نیز شده است.

دانشور افزود: در سال‌های اخیر، این موضوع رشد صعودی یافته، به‌طوری‌که افزایش مصرف انواع حامل‌های انرژی را نیز در پی داشته است. با در نظر گرفتن رشد قابل‌توجه در میزان مصرف انرژی، سیستم قدرت نیازمند احداث واحدهای جدید تولیدکننده انرژی به‌منظور پاسخ‌دهی مطلوب و قابل‌اطمینان به افزایش مصرف انرژی است. گفتنی است، سیستم قدرت شبکه‌ای از اجزای الکتریکی است که برای تامین، انتقال و استفاده از توان الکتریکی به‌کار می‌رود.

وی افزود: در همین راستا، توسعه و احداث واحدهای جدید از منابع تولیدکننده انرژی با سوخت‌های فسیلی به‌دلیل مشکلات زیست‌محیطی و هزینه‌های بالای ناشی از سوخت مصرفی مورداستقبال قرار نگرفته، اما در عوض سیستم قدرت به بهره‌برداری از سطح گسترده‌ای از منابع انرژی تجدیدپذیر با تولید انرژی پاک هدف‌گذاری شده است.

وابسته به آب‌وهوا

این محقق و پژوهشگر در ادامه بیان کرد: منابع انرژی تجدیدپذیر باوجود داشتن مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی قابل‌توجه، نسبت به واحدهای تولیدی مرسوم، تنها یک مشکل دارند؛ آن هم این است که میزان انرژی تولیدی آنها وابستگی مستقیمی به شرایط آب‌وهوایی دارد؛ به‌طوری که درحال‌حاضر به‌دلیل‌ نبود روش‌های پیش‌بینی دقیق، میزان خروجی آنها مشخص نبوده و دارای نوسان در طول شبانه‌روز است. از طرف دیگر، حرکت به سمت تولید صددرصدی انرژی از طریق منابع انرژی تجدیدپذیر از دیگر طرح‌های مهمی است که برای شبکه‌های مدرن انرژی آینده پیش‌بینی شده است.

وی اضافه کرد: بنابراین، شبکه‌های مدرن انرژی با تولید صددرصدی انرژی از طریق منابع تولید تصادفی به‌منظور پاسخ‌دهی مطلوب به چالش‌ها، نیازمند ساختار مناسب، راهکارها و تکنولوژی‌های نوین است تا بتوانند شرایط عرضه مداوم انرژی با قابلیت اطمینان بالا را برای مصرف‌کنندگان فراهم کنند. در این پژوهش، مدرنیزه کردن شبکه‌های چندحاملی انرژی که همان هاب انرژی هم نامیده می‌شود، با سطح بالایی از منابع انرژی تجدیدپذیر پیشنهاد می‌شود تا بستر مناسب برای استفاده از انواع مختلف منابع تولیدکننده انرژی پاک ایجاد شود.

دانشور در ادامه گفت: مدرنیزه کردن شبکه‌های انرژی علاوه بر تسهیل دریافت فناوری‌های مختلف، امکان عرضه انرژی با قابلیت اطمینان بالا را در حضور سطح گسترده‌ای از منابع انرژی تصادفی را نیز تسهیل می‌کند. با این وجود، تاکنون فناوری مناسبی که بتواند پیاده‌سازی طرح‌های مربوط به مدرنیزه کردن شبکه‌های قدرت را تسهیل و شرایط مناسبی را برای ادغام بهینه منابع انرژی تجدیدپذیر در شبکه‌های انرژی ایجاد کند، در سیستم قدرت موردبررسی قرار نگرفته است.

وی تصریح کرد: این پژوهش زمینه پیاده‌سازی شبکه‌های مدرن را با ارائه مدل‌های عملیاتی برای شبکه‌های چندحاملی انرژی فراهم کرده است و مدل‌های ارائه‌شده در آن، با هدف فراهم کردن عرضه پیوسته انرژی با صددرصد منابع انرژی تجدیدپذیر است. به‌همین‌دلیل این طرح، از لحاظ اقتصادی و زیست‌محیطی مقرون به صرفه بوده و قابلیت پیاده‌سازی در شبکه‌های به‌هم‌پیوسته انرژی با منابع تولید پراکنده را دارد.

دانشور خاطرنشان کرد: به‌دلیل آنکه مدل و نمونه‌ای در واقعیت وجود نداشت، ما از سیستم و شبیه‌سازی استفاده کردیم که البته فرآیند مدل‌سازی به‌خاطر آنکه صددرصد منابع را انرژی تجدیدپذیر انتخاب کرده بودیم، دشوار شده بود. علاوه بر این، نحوه بهینه‌سازی شبکه‌ها هم به‌صورت یک‌جا از چالش‌های محاسباتی بود، اما خوشبختانه خروجی طرح، ارزشمند و راهگشا برای سایر فعالیت‌های تحقیقاتی بود.

سخن پایانی

با پایان یافتن سوخت‌های فسیلی و همچنین افزایش آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از سوخت‌های فسیلی، اهمیت استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر روزبه‌روز بیشتر می‌شود. انرژی‌های تجدیدپذیر به محیط‌زیست صدمه نمی‌زنند و به دلایل مختلف از جمله افزایش نرخ نفت، در دنیا موردتوجه زیادی قرار گرفته‌اند. به‌همین‌علت، کشورهایی از جمله ایران نیز باید رویکرد اساسی نسبت به دستیابی به تولید برق از منابع تجدیدپذیر را در دستور کار خود قرار دهند. این در حالی است که تنها یک درصد از انرژی کشور از طریق تجدیدپذیرها تولید می‌شود. این عدد در برخی کشورهای جهان به ۹۰ درصد هم می‌رسد. ارزان بودن انرژی‌های فسیلی در کشور و تعلق یارانه به آن، دلیل اصلی پانگرفتن انرژی‌های نو در مقیاس وسیع است. سازکارهای دولتی به‌گونه‌ای است که نمی‌گذارند، نگرش استفاده از فناوری‌هایی که استفاده از انرژی‌های نو را ترویج می‌دهند، شکل بگیرد. این گزاره از سوی نهادهای تامین سرمایه که متولی شرکت‌های دانش‌بنیان به‌حساب می‌آیند، بیان شده است. بنابراین، تنها فناوری و ترویج آن نیست که باید در این عرصه رشد کند، گام نخست مربوط به سیاست‌های توسعه‌ای است که توپ آن در زمین دولت می‌چرخد و سازکار حاکم بر درآمدها نمی‌گذارد که از موهبت الهی و متعدد انرژی‌های نو در کشور بهره بگیریم./ روزنامه صمت