موانع توسعه نیروگاه‌های تجدیدپذیر در ایران و جهان بررسی شد
ضرورت اصلاح اقتصاد برق‌آبی‌ها
مزایای فراوان از جمله انرژی ارزان، منابع در دسترس و تمام‌نشدنی، نداشتن آلایندگی‌های زیست‌محیطی و کمک به کاهش گاز CO۲ در جو زمین از جمله مهم‌ترین دلایل روی‌آوری به منابع انرژی تجدیدپذیر در سال‌های اخیر است. ماهیت روبه زوال سوخت‌های فسیلی از جمله نفت و گاز طبیعی که مهم‌ترین منابع تولید انرژی الکتریکی در کشورهای وابسته به نفت هستند، اهمیت گرایش به انرژی‌های تجدیدپذیر را دوچندان کرده است. ضرورت دستیابی به استقلال انرژی در این کشورها می‌طلبد که ظرفیت‌های بالقوه تجدیدپذیر بیشتر و سریع‌تر مورد بررسی قرار گیرند. بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر منجر به تغییر ساختار تولید انرژی الکتریکی از نوع متمرکز به توزیع‌شده شده است که با توجه به جوانب مثبت استفاده از تولیدات پراکنده نسبت به تولیدات متمرکز، یک مزیت جانبی بزرگ برای تولیدات تجدیدپذیر محسوب می‌شود. خوشبختانه رشد قابل ملاحظه پژوهش‌های انجام‌شده و در حال انجام در حوزه ریزشبکه‌ها، آنها را به یک بستر مناسب و قابل اطمینان برای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر تبدیل کرده است و این امکان را فراهم کرده که چالش‌های این تولیدات از جمله عدم قطعیت انرژی، تاثیرات نامطلوب بر شبکه برق و سایر مسائل فنی را بتوان مرتفع کرد. بنابراین استفاده بیشتر از ظرفیت‌های بالقوه تجدیدپذیر با امید به حل چالش‌های پیش‌روی آنها در آینده بسیار نزدیک، امکانپذیر خواهد بود.
جایگاه انرژی‌های تجدیدپذیر در تولید برق
براساس گزارش‌ها، بیش از ۳۳ درصد تولید برق در جهان از انرژی‌های تجدیدپذیر صورت می‌پذیرد که تولیدات برق‌آبی بیشترین بخش آن را شامل می‌شوند. بنا به دلایلی رشد این تولیدات در مقایسه با تولیدات خورشیدی و بادی کمتر است. در مقابل مزایای آن، تولید برق به روش سنتی برق‌آبی هزینه‌های زیادی برای احداث سد و تجهیزات جانبی و همچنین انتقال انرژی الکتریکی به همراه دارد. همچنین این روش تولید برق با سیاست تمرکززدایی در سیستم قدرت و بحث تولیدات پراکنده در تناقض است. افزون بر این، مسائل زیست‌محیطی در اثر احداث سد، از جمله تغییر چشم‌انداز طبیعت و افزایش گازهای گلخانه‌ای در اثر فعالیت‌های داخل مخازن ذخیره و همچنین قطع درختان به منظور احداث سد از دیگر مشکلات نیروگاه‌های برق‌آبی بزرگ قلمداد می‌شود.
چالش‌های پیش‌روی نیروگاه‌های برق‌آبی بزرگ در عین جذابیت استفاده از انرژی پاک و تجدیدپذیر آن و همچنین گرایش شدید پژوهشگران حوزه سیستم قدرت به تولیدات پراکنده، منجر به ظهور و شکوفایی روش دیگری برای تولید برق‌آبی به نام نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک شده است. در این نیروگاه‌ها به‌دلیل نبود سد، تعادل اکولوژیکی بر هم نمی‌خورد و مشکلات زیست‌محیطی ناشی از سدهای بزرگ حل می‌شود. به علاوه زمین مورد نیاز در ازای تولید یک مگاوات برق برای احداث این نیروگاه‌ها حدودا نصف نیروگاه‌های برق‌آبی بزرگ است.
از مهم‌ترین مزایای این نیروگاه‌ها علاوه بر عدم نیاز به احداث سد، عدم نیاز به مخزن (در بیشتر موارد) و قابلیت احداث و بهره‌برداری در رودخانه‌های با جریان کم را می‌توان برشمرد. این نیروگاه‌ها سرعت راه‌اندازی بالاتری نسبت به نیروگاه‌های برق‌آبی سنتی دارند و همچنین در آنها امکان تطابق سریع‌تر با توان خروجی وجود دارد. نرخ خرابی این نیروگاه‌ها کم بوده و بالطبع از قابلیت اطمینان بالاتری برخوردارند. پایداری تولید انرژی، کم بودن هزینه‌های تعمیر و نگهداری، سازگاری بیشتر با محیط زیست، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، افزایش سطح زندگی روزمره (خصوصا در مناطق روستایی)، اشتغال‌زایی، منافع اقتصادی و کاهش وابستگی مناطق دور از شبکه از مزایای دیگر آنهاست. خوشبختانه پیشرفت تحقیقات در سال‌های اخیر نیروگاه‌های آبی کوچک را به یک فناوری بالغ و همه‌کاره مبدل ساخته است.
نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک در ایران و جهان
اگرچه توجه ویژه به انرژی‌های نو را در سراسر جهان می‌توان دید، در سال‌های اخیر روی‌آوری به این انرژی‌ها بیشتر در کشورهای درحال توسعه و خصوصا با هدف تامین برق اماکن روستایی دور از شبکه اتفاق افتاده است. ایران نیز یکی از این کشورهاست که به‌رغم موفقیت‌های قابل توجه، نیازمند کار بیشتر در این حوزه است. ایران برنامه افزایش تولیدات تجدیدپذیر را تا حدود ۵ گیگاوات برای سال ۲۰۲۰ داشته که همه آن از محل خورشیدی و باد بوده است. با توجه به شرایط زیست‌محیطی و اهداف اقتصادی و اجتماعی مرتبط با نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک، می‌توان بخشی از تولیدات تجدیدپذیر را به این‌سو سوق داد. در کشورمان ایران این نیروگاه‌ها به دلیل چشم‌اندازهایی از جمله تامین برق مناطق روستایی، شرایط زندگی بهتر و ارتقای سطح فرهنگ، دانش و سلامت روستاییان و اشتغال‌زایی مورد توجه قرار گرفته‌اند. ایران جزو کشورهایی است که برای این نیروگاه‌ها سیاست خرید تضمینی برق دارند و این نکته یک فرصت مناسب برای سرمایه‌گذاری در نظر گرفته می‌شود.
ارزیابی‌ها نشان می‌دهد در صورت تحقق ظرفیت‌های بالقوه، نیروگاهای برق‌آبی کوچک می‌توانند سهم قابل توجهی از تولیدات تجدیدپذیر را تامین کنند. بخش عظیمی از این نوع تولیدات در قاره آسیا نصب شده‌اند که کشور پهناور چین بخش مهمی از آنها را در خود جای داده است. در مقایسه با ۲۰۱۳ میزان کل ظرفیت نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک در جهان حدود ۱۰ درصد و نسبت به ۲۰۱۶ حدود ۷/ ۴ درصد افزایش داشته و به ۷۸ گیگاوات رسیده است. این در حالی است که در برخی مناطق جهان به دلیل ارجحیت سایر تولیدات از قبیل بادی و خورشیدی و جمع‌آوری فناوری‌های قدیمی برق‌آبی کوچک، این نوع از تولیدات اندکی کاهش نیز داشته‌اند. در مقابل در کشورهای توسعه‌یافته‌ای از قبیل چین، رشد این نوع تولیدات به شکل قابل ملاحظه‌ای زیاد است و روشن است که روش تولید برق‌آبی کوچک به عنوان یکی از راه‌های مطمئن و مقرون‌به‌صرفه جهت پرکردن خلأ کمبود انرژی مورد توجه قرار گرفته است.
با وجود توجیهات قابل قبول و جذاب نیروگاه‌های آبی کوچک در تولید انرژی الکتریکی، مشکلات اجرایی متعددی در مسیر ساخت و بهره‌برداری از این نیروگاه‌ها در سراسر جهان وجود دارد. تفاوت در رشد این تولیدات در کشورهای مختلف به نوعی مبین میزان موفقیت آنها در حل این مشکلات است. موانع اجرایی سد راه توسعه برق‌آبی‌های کوچک را می‌توان در مواردی همچون عدم دسترسی به اطلاعات به‌روز و دقیق، فقدان تمرکز سیاسی روی این نیروگاه‌ها، سخت بودن دستیابی به منابع مناسب برای پشتیبانی مالی، نبود سیاست‌ها و قوانین حمایت‌کننده، نبود انگیزش‌های لازم برای محققان و اجراکنندگان پروژه، فقدان تکنولوژی‌ها و مهارت‌های محلی، نبود زیرساخت‌ها و مشکلات برای ساخت شبکه برق، قوانین زیست‌محیطی محدود‌کننده، مقررات اداری پیچیده و زمان‌بر، دیدگاه منفی جامعه و تاثیرات تغییرات آب و هوایی (که قابلیت اطمینان آنها را تهدید می‌کند) برشمرد.
با وجود این، در تعداد قابل ملاحظه‌ای از کشورها چشم‌انداز افزایش تولید تجدیدپذیر از محل تولیدات برق‌آبی کوچک وجود دارد که به نوعی نشان‌دهنده توانایی آنها در رفع موانع فوق است. مدیریت صحیح در حل مشکلات پیش‌روی نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک توانسته است اندونزی را به یکی از این کشورها مبدل سازد. این کشور قصد دارد تا سال ۲۰۲۵ ،۲گیگاوات تولید برق‌آبی را محقق کند که ۴۳/ ۰ آن از نوع برق‌آبی کوچک است. اندونزی ۷۵هزار مگاوات ظرفیت بالقوه برای تولید انرژی الکتریکی از نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک دارد که تا ۲۰۱۸، ۸درصد آن نصب شده است. این کشور قصد دارد تا ۲۰۲۵ این انرژی را به ۲۸۴۶ مگاوات برساند که درصورت ادامه این روند و با وجود ظرفیت‌های بالقوه اشاره شده، دست‌یافتنی است.
اقدامات انجام‌شده در ایران
تا اوایل سال ۲۰۱۹، در کشورمان ایران ۵/ ۱۹ مگاوات انرژی برق‌آبی کوچک نصب شده موجود بوده که نسبت به ۲۰۱۶ ،۱۹ درصد افزایش داشته است. هنوز ۵/ ۱۰۲ مگاوات ظرفیت بالقوه برای نصب وجود دارد و حدود ۸۳ مگاوات پتانسیل‌های توسعه‌نیافته تخمین زده می‌شود. نیروگاه‌های جریانی به دلیل کوتاهی زمان ساخت، مشکلات اجتماعی و زیست‌محیطی کمتر، توجیه اقتصادی بالا، پراکندگی مناسب در سطح کشور، داشتن بستر مناسب جهت انتقال تکنولوژی و قابلیت سرمایه‌گذاری بخش خصوصی در آنها از جذابیت ویژه‌ای برخوردار هستند؛ از این رو مورد حمایت بیشتری قرار می‌گیرند و پروژه‌های در حال بهره‌برداری و در حال ساخت غالبا از این نوع نیروگاه‌ها هستند. براساس جدیدترین گزارش، میزان انرژی برق‌آبی کوچک نصب شده در ایران مجموعا ۱/ ۲۰ مگاوات ظرفیت آماده اجرا و واگذارشده است که در صورت اجرایی شدن افزایش حدود ۱۰۰ درصدی تولیدات برق‌آبی کوچک را محقق خواهد کرد.
توجه به این نکته ضروری است که در همه کشورها چه توسعه‌یافته و چه درحال توسعه اطلاعات روشن و به‌روز در مورد پتانسیل‌های موجود وجود ندارد و اطلاعات موجود بیشتر بر اساس چارچوب‌های سیاستگذاری فعلی، پیشرفت‌های فناوری و پتانسیل‌های ناشی از احیای اماکن قدیمی یا توسعه آبراه‌ها و سدهای موجود استخراج می‌شود. حل چالش‌های مدیریتی، فنی، اجتماعی و زیست‌محیطی که در سطور فوق اشاره شد، گام نخست جهت تحقق ظرفیت‌های بالقوه و توسعه پتانسیل‌های موجود محسوب می‌شود. بنابراین می‌توان گفت آینده برق‌آبی‌های کوچک نیازمند وضع قوانین مناسب و سیاست‌های تشویقی است.
جمع‌بندی
تنوع منابع انرژی تجدیدپذیر و نیز شرایط مختلف جغرافیایی و زیرساخت‌های متناسب با آن، سیاست‌های مدیریتی و بهره‌برداری گوناگونی را می‌طلبد. جریان آب رودخانه‌های کوچک، یکی از این منابع انرژی است که استفاده از آن توسط نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک میسر است. ظرفیت‌های قابل قبولی از این نیروگاه‌ها در بسیاری از نقاط جهان به خصوص کشورهای در حال توسعه وجود دارد. این نیروگاه‌ها بر خلاف نیروگاه‌های برق‌آبی سنتی نیازی به احداث سد ندارند که نتیجه آن کاهش هزینه‌های احداث نیروگاه، افزایش بهره‌وری و همچنین حذف اثرات نامطلوب زیست‌محیطی است. خوشبختانه در سال‌های اخیر فناوری استفاده از این نیروگاه‌ها در سایه پژوهش‌ها و کارهای عملی انجام‌شده، به تکامل رسیده و از لحاظ فنی کاملا توجیه‌پذیر است. احداث نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک به روش‌های مختلفی ممکن است. در رایج‌ترین آنها با تغییر مسیر جریان رودخانه فرازه آب را افزایش داده و در مسیر آن توربین را قرار می‌دهند.
با توجه به تنوع در فرازه نیروگاه‌ها و دبی تخلیه آنها، انواع مختلفی از توربین‌ها برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین استفاده از هر دو نوع ژنراتور سنکرون و آسنکرون در این نیروگاه‌ها معمول است. با وجود چالش‌های پیش‌رو، هم‌اکنون کشورهای زیادی در حال بهره‌برداری از این نیروگاه‌ها هستند و حتی برنامه‌ریزی‌های بلندمدتی برای توسعه این نیروگاه‌ها در دستور کار خود دارند. ایران یکی از این کشورهاست که تاکنون توانسته است تا حدود ۲۰ مگاوات از این منابع بهره‌برداری کند و به همین مقدار نیروگاه‌های واگذارشده و در حال اجرا دارد.
مطالعات نشان می‌دهد حدود ۱۰۰ مگاوات ظرفیت بالقوه برای نصب این نیروگاه‌ها در کشور وجود دارد. این در حالی است که با انجام مطالعات میدانی، کشف ظرفیت‌های بیشتر نیز امکانپذیر است. این موضوع می‌تواند در پژوهش‌های آینده مورد بررسی قرار گیرد. تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد استفاده از این فناوری روی شبکه آبرسانی در کلان‌شهرهای ایران نیز قابل اجراست. چالش فنی اختلاف ارتفاع در مسیرهای طولانی در شبکه آبرسانی که منجر به افزایش فشار در برخی از نقاط شبکه می‌شود، از این دیدگاه به فرصت تبدیل شده است. با نصب نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک در محل فشارشکن‌ها که به طور معمول در شبکه آبرسانی استفاده می‌شوند، می‌توان انرژی ناشی از فشار رهاشده را که پیش از این بلااستفاده بوده، به انرژی الکتریکی تبدیل کرد.
