بازنگری در نیروگاههای پراکنده خورشیدی
بخشی از ظرفیت جدید برق جهان در مقیاس خانه، ساختمان، کارخانه، سوله و واحدهای تجاری در حال شکلگیری است؛ یعنی درست در نزدیکی محل مصرف. این منابع که در ادبیات صنعت برق تحت عنوان «منابع انرژی پراکنده» شناخته میشوند، شامل نیروگاههای خورشیدی پشتبامی، باتریها، خودروهای برقی و سایر منابع کوچکمقیاس هستند.
انرژی خورشیدی در سالهای گذشته به یکی از جدیترین اولویتهای کشورها برای تامین انرژی تبدیل شده است. بر اساس گزارش آژانس بینالمللی انرژیهای تجدیدپذیر، هزینه همسطحشده برق نیروگاههای خورشیدی فتوولتائیک در مقیاس بزرگ بین سالهای ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۴ حدود ۹۰درصد کاهش یافته و از ۰.۴۱۷دلار به ازای هر کیلوواتساعت به حدود ۰.۰۴۳دلار رسیده است.
هزینه سرمایهگذاری نیز در همین دوره حدود ۸۷درصد کاهش یافته است. این کاهش قیمت باعث شده برق خورشیدی از یک فناوری نسبتا گرانقیمت به یکی از رقابتیترین گزینههای تولید برق جدید تبدیل شود.
نتیجه این تحول را میتوان در سرعت توسعه آن در جهان دید. در سال ۲۰۲۴ حدود ۴۵۲گیگاوات ظرفیت خورشیدی جدید در جهان نصب شد؛ رقمی که بهتنهایی حدود ۷۸درصد از کل ظرفیت تجدیدپذیر جدید اضافهشده در آن سال را تشکیل میداد. با این حال، اهمیت انرژی خورشیدی تنها به صرفه اقتصادی آن محدود نمیشود. خورشیدی برخلاف بسیاری از فناوریهای تولید برق، در مقیاسهای بسیار متفاوت قابل توسعه است؛ از یک سامانه چندکیلوواتی روی پشتبام یک خانه تا نیروگاههای چندصدمگاواتی و گیگاواتی.
اهمیت نیروگاههای خورشیدی پراکنده زمانی روشنتر میشود که سهم آنها در مقایسه با نیروگاههای خورشیدی متمرکز دیده شود. در حال حاضر نزدیک به ۶۰درصد ظرفیت برق خورشیدی نصبشده جهان در قالب نیروگاههای متمرکز و حدود ۴۰درصد در قالب نیروگاههای پراکنده قرار دارد. بر اساس آخرین تفکیک جهانی IEA PVPS، در پایان سال ۲۰۲۴ حدود ۱.۳تراوات از ظرفیت خورشیدی جهان مربوط به نیروگاههای متمرکز و حدود ۰.۹۴تراوات مربوط به سامانههای پراکنده بوده است.
به بیان دیگر، تقریبا از هر ۱۰مگاوات ظرفیت خورشیدی نصبشده در جهان، ۴ مگاوات در مقیاس پراکنده و نزدیک به ۶مگاوات در مقیاس متمرکز قرار دارد.
آژانس بینالمللی انرژی (IEA) نیز در گزارشی که چند سال قبل منتشر کرد، به اهمیت نیروگاههای پراکنده و نقش شبکههای محلی در آینده انرژی جهان پرداخت. در این گزارش، چند مورد بهعنوان مهمترین ابعاد اهمیت نیروگاههای پراکنده مطرح شده است.
تعویق نیاز به توسعه شبکه
یکی از مهمترین مزایای نیروگاههای پراکنده، مزیتی است که کمتر در محاسبات معمول ظرفیت نیروگاهی دیده میشود: امکان به تعویق انداختن یا کاهش نیاز به برخی سرمایهگذاریهای شبکه.
در سیستم سنتی، وقتی مصرف برق یک منطقه افزایش پیدا میکند، راهحل معمول این است که ظرفیت شبکه افزایش پیدا کند؛ پست جدید ساخته شود، خطوط تقویت شوند و تجهیزات بیشتری در شبکه قرار گیرد. اما اگر بخشی از برق مورد نیاز همان منطقه توسط منابع پراکنده تولید شود، فشار واردشده به شبکه میتواند کاهش پیدا کند.
IEA تصریح میکند که منابع انرژی پراکنده، به دلیل قرار گرفتن در نزدیکی محل وقوع محدودیتهای شبکه، در صورت مدیریت صحیح میتوانند به تثبیت شبکه کمک کنند و توسعههای پرهزینه شبکه توزیع را به تعویق بیندازند یا حتی از آنها جلوگیری کنند. این گزارش برای توضیح این موضوع چند مثال میزند.
در نمونه نخست، در نیوزیلند یک نیروگاه مجازی یا VPP متشکل از هزار سامانه خورشیدی پراکنده به همراه باتری، توسعه شبکه توزیع را حدود سه سال به تعویق انداخت. همچنین مطالعهای که در سال ۲۰۲۰ برای شبکه سه شرکت برق کالیفرنیا انجام شد، برآورد کرده بود که استفاده از اینورترهای پیشرفته برای ادغام نیروگاههای خورشیدی پراکنده میتواند در سالهای آینده تا ۱.۸میلیارد دلار از هزینههای تقویت شبکه توزیع این شرکتها بکاهد.
این یعنی ارزش نیروگاه خورشیدی پراکنده فقط در کیلوواتساعت برقی که تولید میکند خلاصه نمیشود؛ بخشی از ارزش آن میتواند در هزینهای باشد که شبکه دیگر مجبور نیست برای توسعه یا تقویت خود بپردازد.
کاهش تلفات؛ نتیجه نزدیکی تولید به مصرف
مزیت دیگر، کاهش فشار بر مسیرهای انتقال و توزیع است. وقتی برق یک کارخانه، ساختمان یا خانه در نزدیکی همان محل تولید شود، بخشی از انرژی مورد نیاز دیگر لازم نیست ابتدا از نیروگاه دوردست وارد شبکه انتقال شده و سپس از شبکه توزیع عبور کند.
طبق مطالعات آزمایشگاه ملی انرژیهای تجدیدپذیر آمریکا، توسعه شبکه خورشیدی پراکنده به دلیل نزدیکی تولید به مصرف، بسته به مدل توسعه شبکه، میتواند بین ۱.۶ تا ۴درصد از تلفات را کاهش دهد.
تابآوری بیشتر شبکه
موضوع دیگری که در شرایط کنونی کشور اهمیت پیدا میکند، افزایش تابآوری شبکه است. سیستمی که بخش بزرگی از تولید آن در تعداد محدودی نیروگاه متمرکز شده است، طبیعتا به خطوط انتقال، پستها و چند نقطه کلیدی وابستگی بیشتری دارد. در مقابل، توزیع تولید در نقاط متعدد میتواند وابستگی به برخی نقاط متمرکز را کاهش دهد.
گزارش آژانس بینالمللی انرژی نیز به این قابلیت اشاره میکند و ترکیب خورشیدی پراکنده، ذخیرهساز و میکروگرید را از ابزارهای افزایش تابآوری سیستم میداند؛ بهویژه برای مصرفکنندگان حساسی مانند بیمارستانها، ساختمانهای دولتی و تاسیسات حیاتی. البته تحقق این مزیت به وجود تجهیزات کنترلی، ذخیرهساز و قابلیت بهرهبرداری مناسب از شبکه نیز وابسته است.
توسعه نیروگاههای کوچکمقیاس خورشیدی میتواند یکی از اجزای مهم پاسخ به مساله ناترازی برق کشور باشد. این منابع میتوانند در کنار نیروگاههای بزرگ، بخشی از نیاز برق را در نزدیکی محل مصرف تامین کنند و از فشار بر شبکه بکاهند.
ارزش واقعی نیروگاه خورشیدی پراکنده میتواند در مجموعهای از خدماتی باشد که به کل سیستم برق ارائه میکند؛ از نزدیککردن تولید به مصرف و کاهش فشار شبکه گرفته تا به تعویق انداختن سرمایهگذاریهای شبکه، افزایش تابآوری، ایجاد درآمد برای خانوارها و فراهمکردن زمینه شکلگیری نیروگاههای مجازی.
از سوی دیگر، تجربه جهانی نشان داده است که برای آزاد کردن این ظرفیت، فقط نصب صفحه خورشیدی کافی نیست. توسعه این بازار به اصلاح مقررات اتصال به شبکه، کاهش بوروکراسی اداری، تسهیل سرمایهگذاری، طراحی نظام قیمتگذاری مناسب، دسترسی به تسهیلات مالی و شکلگیری تجمیعکنندهها نیاز دارد؛ نهادهایی که میتوانند بهعنوان واسطه میان تولیدکنندگان کوچک و بازار برق عمل کنند.
بنابراین، اگر قرار است ایران برای ناترازی برق برنامهای جدی و بلندمدت داشته باشد، نیروگاههای پراکنده نباید در حاشیه برنامه توسعه نیروگاههای بزرگ قرار بگیرند. آنها قرار نیست جای نیروگاههای بزرگ حرارتی یا خورشیدی را بگیرند؛ بلکه باید بهعنوان لایه دیگری از زیرساخت برق کشور دیده شوند.
* کارشناس انرژی
