پیش به سوی تجدیدپذیرها

سارا شایسته/ نویسنده نشریه برق یکی از سه مولفه مهم کل تولید انرژی در کنار حمل‌و‌نقل و گرمایش است. تولید این پایگاه انرژی اما در طول تاریخ دستخوش تغییرات بسیاری بوده و راه‌های متفاوتی نیز در طی سال‌ها برای تامین آن از جمله زغال‌سنگ، نفت، گاز طبیعی، انرژی هسته، آب و باد به کار گرفته شده است. در سطح جهانی زغال‌سنگ و به دنبال آن، گاز طبیعی مهم‌ترین و بزرگ‌ترین منبع تولید برق هستند و از منابع تجدید‌پذیر چون انرژی آبی و هسته‌ای بهره کمتری گرفته می‌شود گرچه این روند در حال تغییر و دگرگونی است. با بررسی روندهای جاری در جهان در‌می‌یابیم که هند و چین به عنوان اقتصادهای نوظهور و همچنین به عنوان کشورهایی که نقشی اساسی در تولید و انتشار کربن دارند، بار اصلی تغییر بار انرژی از سوخت‌های فسیلی به انرژی‌های پاک را تقبل کرده‌اند. در حالی‌که تقاضا برای انرژی در سراسر آسیا و اقیانوسیه در حال رشد است، تعدادی از کشورهای منطقه مصرف سوخت‌های فسیلی خود را افزایش داده‌اند که این امر نشان از ادامه روند استفاده از سوخت‌های فسیلی حداقل در آینده نزدیک می‌دهد. با وجود تلاش جهانی برای کاهش سوخت‌های فسیلی اما موسسه مطالعاتی مکنزی برآورد کرده است که تقاضا برای سوخت در آسیا و اقیانوسیه تا سال ۲۰۴۰ بالغ بر ۲۵ درصد نسبت به ۲۰۱۹ رشد خواهد داشت. بر اساس آخرین گزارش آماری بریتیش پترولیوم از روندهای انرژی در سال ۲۰۲۰، این منطقه ۴۷ درصد از برق تولید‌شده در جهان را مصرف می‌کند و دومین منطقه بزرگ تولید برق در جهان است.

 

چین در بازار تولید برق جهان، کشوری پیشرو است و بزرگ‌ترین نیروگاه زغال‌سنگ جهان را دارد. با این حال، این کشور در راه استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر نیز گام‌های بلندی برداشته است و در حال حاضر بیشترین سهم فناوری‌های انرژی بادی و خورشیدی را به خود اختصاص داده است. همچنین این کشور در حال عملیاتی کردن بزرگ‌ترین پروژه برق‌آبی جهان با نام GW Three Gorges است. شی جین پینگ، رئیس‌جمهوری این کشور در دسامبر ۲۰۲۰ وعده داد که کشورش تا سال ۲۰۶۰ عاری از کربن خواهد شد.

در رده‌بندی کشورهای جهان، ایالات متحده بر سکوی دوم ایستاده است. این کشور 35 درصد از انرژی بر‌قی خود را از گازهای طبیعی تولید می‌کند، زغال‌سنگ سهمی 23‌درصدی و انرژی هسته‌ای سهمی 20‌درصدی دارد. این کشور مجهز به بزرگ‌ترین نیروگاه‌های انرژی هسته‌ای است و نیروگاه زغال‌سنگ GW Scherer برق 5/ 1 میلیون خانوار را تامین می‌کند. با فاصله اندکی از ایالات متحده، هند قرار دارد که در سال 2019 بخش قابل توجهی از انرژی خود را از زغال‌سنگ تامین کرده است. این کشور امید بسیاری به تولید برق از طریق انرژی خورشیدی دارد و بنا دارد تا سال 2030 بخش عظیمی از انرژی خود را از صفحات خورشیدی تعبیه‌شده در این کشور پهناور تامین کند. این کشور هم‌اکنون از منظر تولید انرژی خورشیدی در آسیا در جایگاه سوم و در جهان در جایگاه چهارم قرار دارد و به طور کلی 38 درصد از الکتریسیته خود را از انرژی خورشیدی تامین می‌کند.

روسیه با تولید برق 1/ 4 درصد از کل برق جهان در رده چهارم کشورهای تولید‌کننده برق قرار دارد و نزدیک به 440 نیروگاه در این کشور برق آن را تامین می‌کنند. در این میان، انرژی تجدیدپذیر سهمی 17‌درصدی در تامین برق این کشور پهناور دارد. دولت مسکو همچنین به 13 رآکتور هسته‌ای برای تامین برق مجهز است.

در میان پنج کشور بزرگ تولید‌کننده برق، ژاپن نیز به چشم می‌خورد که بار تولید 8/ 3 درصد از کل برق جهان را بر دوش دارد. از زمان فاجعه اتمی فوکوشیما در سال 2011 این کشور به طور سنتی به تولید انرژی هسته‌ای وابسته بوده است. در نتیجه جای تعجب نیست که بزرگ‌ترین تاسیسات هسته‌ای جهان در این کشور مستقر باشد. از سوی دیگر این کشور منابع طبیعی زیادی برای تولید سوخت‌های فسیلی ندارد. با وجود این بیش از یک‌سوم از برق ژاپن از سوخت‌های فسیلی تامین می‌شود. ذکر این نکته ضروری است که سهم انرژی‌های فسیلی این کشور در حال کاهش است و جای خود را به انرژی آبی و بادی می‌دهد.

تحولات آتی بازار برق

تحولات اخیر نوید بیستمین سال متوالی رشد تولید برق مبتنی بر منابع تجدیدپذیر را در سال ۲۰۲۱ می‌دهد. این در حالی است که انتظار می‌رود تولید بیشتر برق با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، بیش از نیمی از افزایش برق در سال ۲۰۲۱ را دربر گیرد. از سوی‌دیگر مطابق با پیش‌بینی‌ها، تولید برق از منابع تجدیدپذیر در سال ۲۰۲۱ بیش از هشت درصد گسترش می‌یابد و به ۸۳۰۰ تراوات‌ساعت خواهد رسید. این فرضیه در حالی مطرح است که به گواه ارزیابی‌ها این نرخ سریع‌ترین رشد از سال1970 تاکنون بوده است. حدود دوسوم از رشد مزبور از طریق پنل‌های خورشیدی و بادی تامین خواهد شد. همچنین چین به تنهایی تقریباً نیمی از افزایش جهانی عرضه برق تجدیدپذیر در سال 2021 را تامین خواهد کرد و پس از آن آمریکا، منطقه اتحادیه اروپا و هند قرار می‌گیرند.

  به نظر می‌رسد با کاهش تقاضا برای سایر سوخت‌ها، مصرف انرژی‌های تجدیدپذیر در سال 2020، به میزان سه درصد افزایش یافت. عامل اصلی این رشد، افزایش حدود هفت‌درصدی تولید برق از منابع تجدیدپذیر بود که مواردی شامل قراردادهای بلندمدت، دسترسی اولویت‌دار به شبکه و نصب مداوم نیروگاه‌های جدید، باوجود تقاضای کمتر برای برق، چالش‌های زنجیره تامین و تاخیرهای ساخت‌و‌ساز، در بسیاری از مناطق جهان را دربر می‌گیرد. بر این اساس، سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در تولید جهانی برق در سال 2020 به 29 درصد افزایش یافت، در حالی که در سال 2019 این میزان 27 درصد بود. استفاده از بیوانرژی در صنعت سه درصد رشد کرد که تا حدودی کاهش استفاده از بیوسوخت‌ها و همچنین ترکیبی از این نوع سوخت‌ها را به دلیل کاهش تقاضای جهانی نفت جبران کرد.

پیش‌بینی می‌شود تولید برق از منابع تجدیدپذیر در سال 2021 بیش از هشت درصد گسترش یابد و به 8300 تراوات‌ساعت برسد که این نرخ سریع‌ترین رشد از سال 1970 تاکنون است. حدود دوسوم از رشد مزبور از طریق پنل‌های خورشیدی و بادی تامین خواهد شد. همچنین چین به تنهایی تقریباً نیمی از افزایش جهانی عرضه برق تجدیدپذیر در سال 2021 را تامین خواهد کرد و پس از آن آمریکا، منطقه اتحادیه اروپا و هند قرار می‌گیرند. برق تولید‌شده از انرژی باد، بیشترین افزایش در تولید برق تجدیدپذیر را خواهد داشت و حدود 275 تراوات‌ساعت یا حدوداً 17 درصد رشد می‌کند که به طور قابل‌توجهی بیشتر از سطح سال 2020 است. به دلیل ضرب‌الاجل بودن برخی سیاست‌ها در چین و آمریکا، توسعه‌دهندگان مجبور شدند در اواخر فصل چهارم 2020 بخشی از ظرفیت را تکمیل کنند که به افزایش قابل توجه تولید در دو ماه اول سال 2021 منجر می‌شود. طی سال 2021 انتظار می‌رود چین 600 تراوات‌ساعت و آمریکا 400 تراوات‌ساعت برق تولید کنند که در مجموع بیش از نیمی از تولید جهانی انرژی برق از باد را نشان می‌دهد. در حالی که چین همچنان بزرگ‌ترین بازار پنل‌های خورشیدی را در اختیار دارد، با استمرار حمایت‌ها در سطح فدرال و ایالت‌ها، توسعه در آمریکا هم ادامه خواهد یافت. با توجه به وقفه‌های مرتبط با کووید 19، با کاهش قابل توجه در افزایش ظرفیت جدید پنل‌های خورشیدی در سال 2020، انتظار می‌رود بازار پنل‌های خورشیدی هند به سرعت در سال 2021 بهبود یابد، درحالی که افزایش تولید در برزیل و ویتنام تحت حمایت سیاست‌های قوی برای توزیع برنامه‌های پنل‌های خورشیدی قرار خواهد گرفت. در سطح جهان، پیش‌بینی می‌شود تولید برق از طریق پنل‌های خورشیدی به میزان 145 تراوات‌ساعت (حدوداً 18 درصد) افزایش یابد تا در سال 2021 به هزار تراوات‌ساعت نزدیک شود. انتظار می‌رود تولید برق آبی در سال 2021 هم به دلیل بهبود شرایط اقتصادی و هم افزایش ظرفیت‌های جدید مربوط به پروژه‌های بزرگ در چین، بیشتر افزایش یابد. به لطف مشوق‌ها، انرژی حاصل از اتلاف برق در پروژه‌های آسیا، رشد عرضه بیوانرژی را به دنبال خواهد داشت. افزایش تولید برق از همه منابع تجدیدپذیر باعث افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در کل عرضه انرژی در جهان به 30 درصد در سال 2021 خواهد شد. با احتساب انرژی هسته‌ای، تولید انرژی‌های کم‌کربن در جهان از میزان انرژی تولیدی ناشی از واحدهای زغال سنگ فراتر خواهد رفت. در سال 2021، به دلیل اینکه فعالیت حمل‌و‌نقل به آرامی از سر گرفته می‌شود و نرخ بیوسوخت‌های ترکیبی افزایش می‌یابد، بازار این نوع سوخت‌ها احتمالاً بهبود یافته و به سطح تولید سال 2019 نزدیک خواهد شد. بیوسوخت‌ها بیشتر در حمل‌و‌نقل جاده‌ای و از طریق ترکیب با بنزین و سوخت‌های دیزلی مصرف می‌شوند در نتیجه مصرف این نوع سوخت‌ها کمتر از کاهش فعالیت حمل‌ونقل هوایی متاثر خواهد شد.

تقاضای جهانی برق در سال 2020 حدود یک درصد کاهش یافت که دلیل اصلی آن کاهش قابل توجه مصرف در نیمه اول سال به علت محدود شدن فعالیت‌های تجاری و صنعتی در این مدت بود، به نحوی که میزان تقاضا در برخی مواقع، 20 تا 30 درصد کمتر از دوره‌های پیش از محدودیت‌ها بوده است. در مقایسه با دوره‌های مشابه در سال 2019، پس از مشخص شدن تغییرات آب‌و‌هوایی، میزان تقاضای برق چین، در فوریه این سال بیش از 10 درصد کاهش یافت. تقاضای برق در آمریکا نیز که پس از چین دومین مصرف‌کننده بزرگ برق در جهان است، در ماه می 2020 در اوج قرنطینه خانگی، تقریباً به همان اندازه افت کرد. از مارس تا آوریل 2020، میزان تقاضای هفتگی برق در آلمان، فرانسه و انگلستان بیش از 15 درصد و در اسپانیا و ایتالیا حتی بیش از 25 درصد کاهش یافت. به همین ترتیب، هند طی چند هفته از اواسط ماه مارس تا پایان آوریل بیش از 20 درصد کاهش تقاضا را تجربه کرد. در ژاپن و کره جنوبی نیز –‌که میزان شیوع کووید 19 کمتر از اروپا و آمریکا بود- تقاضای برق در ماه می2020 حدود هشت درصد کاهش یافت. وضعیت اقتصادهای پیشرفته در نیمه دوم سال 2020 بهبود یافتند، اما در اکثر موارد همچنان تقاضای برق زیر سطح سال 2019 باقی ماند. برخی از بازارهای نوظهور و مناطق در حال توسعه در اواخر سال نرخ رشد شدیدی را تجربه کردند، به ویژه چین و هند که در سه ماه آخر سال 2020 به ترتیب بیش از هشت و شش درصد رشد سالانه مصرف برق را ثبت کردند.

همچنین پیش‌بینی می‌شود تقاضای برق در سال 2021 با بهبود فعالیت‌های اقتصادی و رشد سریع در اقتصادهای بزرگ نوظهور مانند چین، 5/ ‌4 درصد افزایش یابد. در کشورهای پیشرفته، انتظار می‌رود واکسیناسیون علیه کووید 19، رفع تدریجی محدودیت در بازه فصول بهار و پاییز را فراهم کند. پیش‌بینی رشد 2/ ‌5‌درصدی تقاضای این کشورها به افزایش مصرف منجر خواهد شد؛ به طوری که رشد تقاضای سال 2021 نسبت به 2020 در مقایسه با رشد تقاضای سال 2021 نسبت به  سال 2019، حدود یک واحد درصد افزایش خواهد یافت. در ایالات‌متحده آمریکا انتظار می‌رود تقاضا به دلیل محرک‌های اقتصادی و هوای سردتر طی ماه‌های ابتدایی سال 2021، حدود دو درصد افزایش یابد. این افزایش احتمالاً رشد تقاضا را به 6/ ‌1 درصد سال 2019 خواهد رساند. پیش‌بینی می‌شود تقاضای برق بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان اتحادیه اروپا -‌آلمان، فرانسه، ایتالیا و اسپانیا- کمتر از سطوح سال 2019 باشد و با یک افزایش تقریباً سه‌درصدی در سال 2021، نتواند افت چهار تا شش‌درصدی سال 2020 را به طور کامل جبران کند. وضعیت مشابهی نیز برای تقاضای برق ژاپن وجود خواهد داشت؛ به طوری که افزایش تقاضای سال 2021 در این کشور، تنها یک درصد نسبت به سطوح سال 2020 رشد خواهد کرد که نمی‌تواند کاهش چهاردرصدی سال 2020 را جبران کند. پیش‌بینی می‌شود تقاضای برق در کشورهای آسیای جنوب شرقی در سال 2021، به میزان پنج درصد نسبت به 2020 رشد کند که از سطح رشد نسبت به سال 2019، حدود سه واحد درصد بیشتر است.

رشد عرضه برق از طریق منابع تجدیدپذیر- ‌به‌خصوص پنل‌های خورشیدی و باد که در سال 2020 به ترتیب 12 و 23 درصد رشد کرد، همراه با کاهش تقاضای برق جهانی- نیروگاه‌های هسته‌ای با سوخت فسیلی و هسته‌ای را در موقعیت سختی در سال 2020 قرار داد. در سال مذکور تقاضای منابع تجدیدناپذیر بیش از سه درصد کاهش یافته است. زغال‌سنگ در سال 2020 با حدود 440 تراوات‌ساعت کاهش، در میان تمام منابع برق بیشترین آسیب را دید. افت 4/  4‌درصدی تولید برق از زغال‌سنگ بیشترین کاهش مطلق و نسبی طی پنجاه سال گذشته بوده است. با توجه به قیمت پایین گاز، آمریکا به تنهایی تقریباً نیمی از کاهش خالص جهانی را به خود اختصاص داده است. اتحادیه اروپا نیز مسوول 23 درصد کاهش دیگر بود- این کاهش عمدتاً با افزایش تولید از منابع تجدیدپذیر جبران می‌شود.

نیروگاه‌های گازی با افت کمتر تولید نسبت به نیروگاه‌های زغال‌سنگ روبه‌رو شدند که در سال 2020 تنها 6/ ‌1 درصد کاهش داشت. به دلیل قیمت‌های رقابتی، به ویژه در اواسط سال، تولید گاز کمتر تحت تاثیر قرار گرفت. در آمریکا جایی که تولید نیروگاه‌های گازی در سال 2020، دو درصد افزایش یافت، تولید نیروگاه‌های زغال‌سنگ با کاهش سرسام‌آور 20‌درصدی یا 210 تراوات‌ساعتی همراه شد. در سال 2020 همچنین عرضه نفت به روند کاهشی خود که از سال 2012 آغاز شده بود، ادامه داد و کاهش 4/ ‌4‌درصدی را نسبت به سال قبل تجربه کرد.

تحولات اخیر نوید بیستمین سال متوالی رشد تولید برق مبتنی بر منابع تجدیدپذیر را در سال 2021 می‌دهد. انتظار می‌رود تولید بیشتر برق با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بیش از نیمی از افزایش برق در سال 2021 را دربر گیرد. با پیش‌بینی افزایش دو‌درصدی تولید برق با استفاده از انرژی هسته‌ای، انتظار می‌رود رشد باقی‌مانده تقاضای برق از طریق نیروگاه‌های زغال‌سنگ و گاز تامین شود.

بخش عمده افزایش تولید برق با استفاده از سوخت‌های فسیلی احتمالاً از طریق نیروگاه‌های زغال‌سنگ تامین می‌شود و انتظار می‌رود تولید آنها 480 تراوات‌ساعت افزایش یابد. به دلیل فشار رو به بالا بر قیمت گاز، تولید برق با استفاده از گاز طبیعی فقط تا حدودی (یک درصد) سوددهی خواهد داشت. در آمریکا، جایی که تولید برق از نیروگاه‌های زغال‌سنگ در سال 2020 حدود 20 درصد کاهش یافت، انتظار می‌رود تقریباً نیمی از این ضرر در سال 2021 بازگردد- زیرا در برخی از مناطق کشور جایگزینی زغال‌سنگ با گاز انجام نمی‌شود. در نتیجه، انتظار می‌رود تولید برق در آمریکا از طریق نیروگاه‌های گازی تقریباً به میزان 80 تراوات‌ساعت در سال 2021 کاهش یابد.

پیش‌بینی می‌شود منشأ بیش از نیمی از افزایش تولید برق از طریق نیروگاه‌های زغال‌سنگ در سال 2021، چین باشد. اگرچه حدود 45 درصد از افزایش تولیدات برق مربوط به تولید با استفاده از منابع تجدیدپذیر است، اما تقریباً نیمی از هشت درصد افزایش برق در چین از طریق سوخت‌های فسیلی در سال 2021 تامین و تولید برق از نیروگاه‌های زغال‌سنگ در چین را 330 تراوات‌ساعت یا هفت درصد نسبت به سال 2019 افزایش خواهد داد. در هند که انتظار می‌رود بعد از چین دومین رشد تقاضای برق را داشته باشد، 70 درصد تقاضای برق اضافی در سال 2021 از طریق نیروگاه‌های حرارتی -‌زغال‌سنگ- تامین خواهد شد.