گروه محصولات

آینده انرژی تجدیدپذیر در کالیفرنیا | برق خورشیدی هورایش

18/1397

خلاصه

ایالت کالیفرنیا تعهد کرده است تا سال 2045 تمام انرژی خود را از منابع تجدیدپذیر تامین کند. یکی از چالش‌های پیش رو مسئله ذخیره‌سازی انرژی است. تبدیل سد هوور به نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای می‌تواند یکی از راهکارها باشد. بررسی مورد کالیفرنیا می‌تواند نقاط ضعف و قوت حرکت ایران به سمت تجدیدپذیرها را نمایان سازد.



به نام خدا
آینده انرژی در کالیفرنیا
مقدمه
در این مقاله میخواهیم آینده انرژی تجدیدپذیر (که بخشی از آن از طریق برق خورشیدی تامین میشود) را در کالیفرنیا بررسی کنیم. برخلاف دولت فدرال ایالات متحده که از توافق پاریس خارج شده‌است، ایالت کالیفرنیا با تصویب قانونی خود را متعهد کرده است از آغاز سال 2045 میلادی تمام انرژی خود را از منابع تجدیدپذیر تامین نماید. در این مقاله سعی بر بررسی اجمالی تحقق 100 درصدی استفاده از انرژی‌های نو در تامین انرژی مورد نیاز کشورها داریم.

کالیفرنیا: اقتصاد مبتنی بر تکنولوژی
سوالی که در ابتدا به ذهن می‌رسد این است که چه امکاناتی کالیفرنیا را برای انجام چنین تعهد بزرگی کاندیدا می‌کند؟ در سال‌های اخیر حمایت از انرژی‌های تجدیدپذیر بخشی از سیاست‌های کشورهای دارای اقتصاد قدرتمند همچون آلمان، چین، انگلستان و دیگران را تشکیل داده است اما هیچ‌کدام تعهدی چنین جاه‌طلبانه درباره آینده انرژی خود مطرح نکرده‌اند، پس چندان بی‌راهه نیست اگر مقدمه‌ای درباره جایگاه ایالت کالیفرنیا در امروزه جهان ارائه دهیم.
مقاله بررسی آینده انرژی تجدیدپذیر کالیفرنیا تا سال 2045 | برق خورشیدی هورایش

کالیفرنیا غربی‌ترین ایالت آمریکا و پرجمعیت‌ترین ایالت آن نیز هست و از نظر وسعت بعد از آلاسکا و تکزاس قراردارد. لس‌آنجلس بزرگترین شهر آمریکا بعد از نیویورک در این ایالت واقع است و سن‌خوزه، سان‌دیگو و سان‌فرانسیسکو دیگر شهرهای نام آشنای این ایالت هستند.

نگاهی به شرکت‌هایی که در کالیفرنیا مرکزیت دارند بیندازیم: شرکت اوراکل Oracle ، اینتل Intel، گوگل Google ، اپل Apple ، یاهو Yahoo ، شوران Chevron ، سیسکو سیستمز Cisco Systems و سان میکرو سیستمز Sun Micro Systems . اگر کالیفرنیا از آمریکا مستقل شود بعد از آلمان ، ژاپن ، چین و آمریکا پنجمین اقتصاد جهان خواهد شد. پس اینطور به نظر می‌رسد که کالیفرنیا تکنولوژی، توان اقتصادی، وسعت و جمعیت مورد نیاز برای رسیدن به سند 2045 را دارد.


چالش‌ها و راهکارهای تامین 100درصدی انرژی از تجدیدپذیرها
بنظر می‌رسد توسعه تکنولوژی و تولید انبوه ادوات مربوط به نیروگاه‌های تجدیدپذیر همچون سلول و پنل خورشیدی ، توربین‌های‌بادی و توربین‌های برقابی ، حرکت به سوی استفاده از این نوع انرژی را سرعت بخشیده است کما اینکه اخباری از گرایش بیش از پیش مردم کشورهای مختلف به سوی انرژی‌های پاک برای مصارف خانگی و صنعتی شنیده می‌شود. در کشورهای بی‌بهره از انرژی‌های فسیلی، استفاده از انرژی پاک نه تنها یک حرکت زیست‌محیطی، که یک حرکت اقتصادی نیز هست.

حال باید این سوال را پرسید برای اینکه تمام انرژی مورد نیاز را از تجدیدپذیرها گرفت، چه مشکلی پیش روست؟ انرژی خورشیدی تنها در طول روز در دسترس است در حالی که پیک مصرف معمولا در شب اتفاق می‌افتد. باد در فصل‌های مختلف دارای شدت مختلف است. نیروگاه برقابی به تغییرات اقلیمی در سطح کلان و انرژی اقیانوس به جزر و مد وابسته است. در این میان می‌توان انرژی زمین گرمایی و زیست توده را منابعی ثابت در نظر گرفت که البته به تنهایی برای تامین تمام انرژی مورد مصرف کفایت نمی‌کند. این مشکلات ذکر شده، در سیستمی که الزام صد در صدی به استفاده از انرژی تجدید‌پذیر ندارد؛ به وسیله نیروگاه‌های رزرو گازی ، بخاری و یا سیکل ترکیبی ( ترکیب هر دو گازی و بخاری ) به راحتی قابل جبران است اما در چشم‌انداز 2045 کالیفرنیا که نیروگاه‌های فسیلی جایی ندارند چطور؟ این مشکل تنها به وسیله سیستم‌های ذخیره‌ساز قابل رفع است. صحبت درباره باتری‌های مگاوات ساعتی است.

مقاله بررسی آینده انرژی تجدیدپذیر کالیفرنیا تا سال 2045 | برق خورشیدی هورایش

شرکت تسلا پس از طوفان مهیب سال 2016 در استرالیا، شروع به ساخت باتری Li-ion 100 مگاواتی در کنار مزرعه بادی هورنزدیل در شمال آدالاید کرد. چندی قبل فرصت عرض اندام این باتری غول آسا فرا رسید و تنها 140 میلی ثانیه بعد از قطع برق، باتری وظیفه برق‌رسانی به بخشی از ابالت ویکتوریا را بدرستی انجام داد. تلاش‌هایی از این دست، رسیدن به استفاده صد در صدی از منابع تجدیدپذیر را در آینده نه چندان دور تسهیل می‌کند اما این تنها روش کارآمد برای ذخیره سازی انرژی در زمان اضافه تولید و پس دادن آن در زمان کمبود نیست. استفاده از سد ها بعنوان باتری های بزرگ راه‌حل جالب دیگری برای این موضل ایجاد کرده است. به تازگی زمزمه‌هایی مبنی بر تبدیل کردن سد هوور به نیروگاه تلمبه_ذخیره‌ای برای استفاده بعنوان باتری برای ایالت کالیفرنیا به گوش می‌رسد. جالب توجه است که بدانید چنین نیروگاهی در حال حاضر در ایران وجود دارد. اصول کار نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای را تحت مثال پروژه سد سیاه‌بیشه تبیین می‌کنیم و بعد به بررسی سد هوور می‌پردازیم.


سد سیاه بیشه
فلسفه نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای بالانس‌کردن بین توان تولیدی نیروگاه‌های شبکه سراسری با میزان مصرف انرژی در آن است به این صورت که اگر توان تولیدی از مصرف شبکه بیشتر باشد آب از پایین دست سد بوسیله تلمبه به بالا دست آن می‌رود و اضافه تولید به این صورت مصرف می‌شود اما اگر توان تولیدی شبکه از مصرف کمتر باشد آب از بالادست به پایین دست می آید و شاهد عملکردی همچون نیروگاه‌های برقابی هستیم به این صورت برق کم ارزش در زمان کمبود مصرف به برق پر ارزش در زمان اوج مصرف تبدیل می‌شود. تاریخچه اولین نیروگاه‌های تلمبه ذخیره ای به اواخر سده 1800 در اروپا و اوایل 1900 در آمریکا برمی‌گردد. از کشورهایی که از این نوع نیروگاه استفاده می‌کنند می‌توان به سوئد، نروژ و اسپانیا اشاره کرد. بزرگترین نیروگاه از این نوع در ویرجینیا آمریکا واقع شده است.

سد سیاه بیشه در جاده چالوس ظرفیت 4*260 = 1040MW دارد. دو سد در دشت چالوس بنا شده است و مخزن بالایی و پایینی با دو مجرای جریان آب به هم متصل شده‌اند. تجهیزات توربین شامل چهار توربین قابل معکوس چرخیدن Francis عمودی است. جزئیات بیشتر در تصاویر آمده است:
مقاله بررسی آینده انرژی تجدیدپذیر کالیفرنیا تا سال 2045 | برق خورشیدی هورایش

مقاله بررسی آینده انرژی تجدیدپذیر کالیفرنیا تا سال 2045 | برق خورشیدی هورایش

سد هوور
سد هوور در سال 1930بر روی رود Colorado به منظور مدیریت آب و تولید انرژی الکتریکی از طریق برقابی احداث شد. حالا با تصویب سند 2045 کاندیدایی برای تبدیل به یک باتری عظیم‌الجثه است. دلایلی که کالیفرنیا را برای این پروژه 3 میلیارد دلاری تحریک کرده است کم شدن تولید برق سد بدلیل کاهش حجم آب و نیاز مبرم به ذخیره‌سازی انرژی است. کالیفرنیا مازاد تولید برق خورشیدی و بادی خود را به ایالت‌های دیگر آمریکا می‌فروشد تا از اضافه بار شبکه جلوگیری کند در صورتی که می‌تواند آن را صرف انتقال آب از پایین‌دست به بالادست سد کند.

این پروژه در مرحله گرفتن تاییدیه از ادارات فدرال آمریکا در زمینه‌های مختلف است. مشکلاتی در این مسیر وجود دارد که از آن می‌توان به حق آبه ایالت‌های مختلف از رود Colorado اشاره کرد که برخلاف امضای قراردادی موسوم به Colorado River Compact بین هفت ایالت غربی و جنوب غربی، منجر به مناقشات شدید بین ایالتی شده است. مسائل محیط‌زیستی مشکل ثابت احداث یا ایجاد تغییر در سدهاست که باید در نظر گرفته شود. تامین آب شرب شهرهای مجاور می‌توند تحت تاثیر قرار بگیرد و کمتر شدن سطح آب برای شغل‌های محلی حکم بیکاری دارد. اگر کالیفرنیا بر مشکلات اشاره شده فائق آید اداره برق لس‌آنجلس امیدوار است کار سد تا 2028 به پایان برسد.

بد نیست سیستم ذخیره‌سازی بر اساس نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای را با باتری مقایسه کنیم. ذخیره هر کیلووات ساعت به وسیله باتری 26 سنت در برابر 15 سنت برای نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای است در حالی که خرج هر کیلووات ساعت که از مشترکین گرفته می‌شود بطور متوسط 12.5 سنت برای هر کیلووات ساعت است. مسئله دیگر عمر کم باتری‌های لیتیومی ( 5 تا 10 سال ) در برابر سدهاست. طبیعتا باتری‌ها محدودیت جغرافیایی و زیست‌محیطی سدها را ندارند.
مقاله بررسی آینده انرژی تجدیدپذیر کالیفرنیا تا سال 2045 | برق خورشیدی هورایش

ایران؟
پتانسیل انرژی‌های تجدیدپذیر در ایران را در مقاله پتانسیل انرژی بادی و خورشیدی در ایران و مقاله پتانسیل زمین‌گرمایی و زیست‌توده در ایران، بطور جداگانه بررسی کردیم. سوال اینجاست که با وجود این پتانسیل بالا آیا برنامه‌ریزی برای تعهدی همچون 2045 ممکن است؟ در حال حاضر انرژی تجدیدپذیر در پایان برنامه ششم توسعه جمهوری اسلامی ایران، 5000 مگاوات در نظر گرفته شده که تا پایان تابستان 97 ، 650 مگاوات آن بهره‌برداری رسیده است. آخرین آماری که از ظرفیت نصب شده نیروگاهی (مجموع انرژی تجدیدپذیر و فسیلی) کشور داده می‌شود 77 هزار مگاوات است که این یعنی 0.8 درصد این مقدار تجدیدپذیر است. از آنجایی که برنامه‌های توسعه بصورت 5ساله طراحی می‌شوند (برنامه ششم بین سال 1395 تا 1400 ) با روند فعلی امکان دستیابی به هدف تعیین شده دور از دسترس می‌نماید.

امکان توسعه نیروگاه‌های فسیلی همواره برای کشور فراهم بوده است. علاوه بر ذخایر زیاد سوخت فسیلی از لحاظ تکنولوژی ساخت نیروگاه‌های گازی و بخاری، کشور پیشرفت‌های زیادی داشته است بطوری که شرکت‌های بزرگ ایرانی در سایر کشور‌های منطقه نیز موفق به احداث نیروگاه‌های فسیلی شده‌اند. این وضعیت باعث شده بود که افزایش سالانه میزان مصرف کشور را دچار مشکل نکند. اما در تابستان 97 مشکل آب از سویی انرژی تولیدی از نیروگاه‌های برقابی ( که بخش اعظم ظرفیت تجدیدپذیر کشور را تشکیل می‌دهند) را به شدت کاهش داد و از طرفی طبق قرارداد پاریس، ایران توسعه نیروگاه‌های فسیلی را کاهش داد، که نتیجه آن خاموشی‌های پی در پی شد. رفتن به طرف تجدیدپذیرها با وجود پتانسیل بالای کشور از لحاظ انرژی نو، بدون شک بهترین راه‌حل برای تامین انرژی بدون آلودگی محیط است اما چرا آینده توسعه این انرژی در مقاطعی دستخوش تغییر می‌شود؟

بنظر نویسنده این مقاله چالش اصلی بر سر راه توسعه تجدیدپذیرها، نبودِ تکنولوژی بومی آن در بسیاری زمینه‌هاست. خطوط تولید پنل خورشیدی در ایران، خطوط مونتاژ هستند که البته مزایایی همچون اشتغال و قیمت مناسب‌تر دارند اما در زمان بحران‌های اقتصادی همچون تابستان97، عرضه کالای خود را منوط به تخصیص دلار دولتی می‌کنند. در زمینه انرژی بادی هر چند شرکت‌های داخلی اقدام به ساخت توربین‌های توان بالا می‌کنند اما بدلیل هزینه اولیه بالای احداث نیروگاه‌های مگاواتی، سرمایه‌گذاران داخلی متوسط توانایی استفاده از آن را ندارند. نوسانات دلار در نیمه اول سال97 سود نیروگاه‌های خورشیدی را از 35 درصد به 20 درصد رسانده‌ است که این موضوع باعث کاهش احداث نیروگاه‌های خانگی خواهد شد. نگاهی به نیروگاه‌های توان بالای خورشیدی نشان می‌دهد که بخش عمده‌ای از آن‌ها با سرمایه‌گذاری خارجی احداث می‌شوند که با از بین رفتن فضای برجام با فشارهای آمریکا امیدی به استمرار گسترش آنها نیست. رئیس ساتبا در حاشیه سومین کنفرانس بین‌المللی انرژی تجدیدپذیر از احتمال افزایش تعرفه خرید سخن گفت که بنظر اینجانب قطعا تا پایان سال 97 رخ نخواهد داد.

جمع‌بندی
کالیفرنیا طی سندی خود را ملزم به استفاده 100 درصدی از انرژی تجدیدپذیر تا سال 2045 کرده است. با توجه به توانایی تکنولوژیک بالای این ایالت و توسعه اقتصادی آن این امر کاملا در دسترس است. کالیفرنیا از نظر تولید انرژی فوتوولتاییک در میان ایالت‌ها پیشتاز است و پتانسیل بادی خوبی نیز دارد. در این میان مسئله ذخیره‌سازی و مدیریت بار بطور جدی مطرح می‌شود. استفاده از سدها بعنوان نیروگاه‌های تلمبه ذخیره‌ای و پیشرفت بیشتر در زمینه باتری‌های لیتیوم یون می‌تواند این مسئله را نیز از میان بردارد.

درباره ایران، هر چند پتانسیل بالا از انرژی‌های تجدیدپذیر در کنار حمایت‌های حکومتی عرصه را برای استفاده بیشتر از انرژی‌های نو فراهم کرده است، نبود تکنولوژی بومی در اکثر زمینه‌های تجدیدپذیر استفاده از آن‌ها را منوط به واردات یا سرمایه‌گذاری خارجی‌ کرده و در مواردی همچون شش‌ماهه اول امسال ( 1397 ) باعث رکود در زمینه احداث نیروگاه‌های تجدیدپذیر شده است. برنامه ششم توسعه ظرفیت مورد قبول انرژی تجدیدپذیر تا سال 1400 را 5000مگاوات در نظر گرفته است که تا پایان تابستان 97 به 650 رسیده است با وجود مشکلاتی که به آنها اشاره شد بعید است تا ابتدای سال 98 این مقدار از 1000 تجاوز کند (که بخش عمده نیروگاه‌های شش ماهه دوم 97 از قبل تامین تجهیزات شده اند ). مورد کالیفرنیا ثابت میکند پیش‌نیاز حرکت جدی به سوی انرژی تجدیدپذیر، توسعه بومی تکنولوژی آن است در غیر اینصورت با پذیرفتن تعهدات پاریس، در تابستان 98 نیز باید شاهد خاموشی باشیم.

مقاله بررسی آینده انرژی تجدیدپذیر کالیفرنیا تا سال 2045 | برق خورشیدی هورایش

نویسنده: رضا فرجی‌داور



🔷محصولات فروشگاه برق خورشیدی هورایش⏬


نظرات
ارسال نظر

5/5 1 1 1
ddd 1397/دی/4

بررسی دقیق و زیرکانه ای بود

بیشتر مشاهده
مقالات مرتبط