کدام نوع برق، ارزان تر تمام می شود؟
به گزارش ام آی جی تی، یک چاره ناگزیر در پیش روی رفع ناترازی و پایدار ساختن توان تولیدی برای شبکه مصرف برق، متنوع سازی منابع تولید برق در کشور است.
به گزارش ام آی جی تی به نقل از مهر در چندسال اخیر، ناترازی انرژی به یکی از معضلات سطح کلان کشور تبدیل گشته است. از طرفی، قطعی های چندساعته برق در قسمت خانگی یا صنعت، برق را به یک منبع ناپایدار انرژی هم مبدل کرده است. آمارها از میزان کمبود تولید برق در کشور رقم های متفاوتی است، اما اگر عدد اعلامی وزیر نیرو در حضور رهبر انقلاب در نمایشگاه پیشرفت را مبنا قرار دهیم، حدود ۲۰ هزار مگاوات کمبود تولید برق در کشور وجود دارد. در رفع ناترازی و همینطور پایدارساختن تولید برق در کشور - به مفهوم توانایی تولید برق با توان ثابت در تمام ایام سال -، یکی از اصلی ترین راهکارهای پیش رو، متنوع سازی سبد منابع تولید برق در کشور با عنایت به اولویت های اقتصادی می باشد.
از بین منابع مختلف تولید برق مانند، نیروگاه های سوخت فسیلی، هسته ای، بادی و یا خورشیدی، باید ابتدا به سراغ راهکارهایی رفت که برق ارزان تری را در مدت زمان طولانی تری از سال تولید می کنند. برای مقایسه این راهکار ها بایستی به سراغ شاخصهای مختلفی مثل میزان اثرات زیست محیطی، افزایش پایداری، بهره وری و کارآمدی شبکه و از تمام مهم تر، جنبه های اقتصادی رفت.
هزینه های سرمایه گذاری اولیه (CapEx) و هزینه های عملیاتی از این شاخصها هستند. در مورد نیروگاه های برق، شاخص LCOE (Levelized Cost of Energy) یا میزان «هزینه هم تراز شده تولید برق» یکی از مهم ترین شاخصها برای مقایسه هزینه های مختلف تولید برق است. این شاخص به صورت کلی هزینه کلی تولید برق را در طول عمر یک پروژه محاسبه می کند و هزینه تولید هر واحد برق را بر مبنای کل هزینه های سرمایه گذاری، عملیاتی و نگهداری درنظر می گیرد.
اما شاخص LCOE چیزی فراتر از کپکس (هزینه های سرمایه گذاری اولیه) را درنظر می گیرد و به شکل دقیق تر به هزینه های بلند مدت تولید برق پرداخته و آنها را تحلیل می کند. از طرفی، به اذعان برخی کارشناسان، در دسترس بودن و قیمت تمام شده برق برای شهروندان، یک شاخص رفاهی و برای جامعه شاخصی تاثیر گذار در توسعه و رشد اقتصادی می باشد. در نتیجه اقتصاد نیروگاهی بدین صورت معنا می شود که برای حصول یک شبکه پایدار و قابل اطمینانِ برق، چه میزان هزینه باید صورت بگیرد.
هزینه‌ی هم تراز شده برق معیار استاندارد و مناسبی از قیمت تمام شده برق ارائه می کند و می تواند نشان دهد که چه مقدار هزینه به ازای هر کیلووات ساعت برق تا انتهای عمر نیروگاه صرف می شود. در این شاخص اقتصادی تمامی مؤلفه های مهم در هزینه های یک نیروگاه لحاظ می شود و هزینه ها به صورت کلی تا انتهای عمر نیروگاه محاسبه می شوند. به عبارت ساده تر قیمت هر واحد (عموماً مگاوات ساعت) انرژی تولیدی توسط نیروگاه را محاسبه می کند. این در حالیست که CapEx تنها هزینه های سرمایه گذاری اولیه را درنظر می گیرد و به نوعی، با قیمت تمام شده تولید برق تراز نمی گردد.
در محاسبه شاخص LCOE برای یک نیروگاه، هزینه های تأسیس، راه اندازی و تست نیروگاه، هزینه عملیات تعمیر و نگهداری، هزینه سوخت مصرفی به ازای توان نامی و همینطور هزینه برچیدن در تمام سالهای خدمت نیروگاه محاسبه و جمع زده می شوند و تمامی هزینه های موردنیاز برای تأسیس یک نیروگاه تولید برق به دست می آید. از طرفی این مقادیر به ازای انرژی (برق) ساخته شده تراز می شود. به عبارت ساده تر، کل هزینه های یک نیروگاه از طریق اندازی تا اتمام فعالیت آن در ازای میزان برق تولیدی آن درنظر گرفته می شود. بنابراین، برای مقایسه منابع مختلف نیروگاهی تولید برق، بایستی به سراغ منبعی رفت که در طول عمر نیروگاه، برق بیشتری نسبت به هزینه های انجام شده عرضه دهد؛ به بیان اقتصاد نیروگاهی، باید شاخص LCOE برای آن کمتر باشد.
برای این که برق با کمینه مقدار LCOE ممکن یا به عبارتی با حداقل هزینه تمام شده تولید شود ضروری است تا LCOE تمام انواع نیروگاه ها با یکدیگر مقایسه و بررسی شوند تا بهترین سبد انرژی که علاوه بر تنوع، دارای پایین ترین LCOE هم باشد مشخص شود. نمودار زیر مقایسه ای بین LCOE تمام نیروگاه ها است که سازمان انرژی جهانی در آخرین گزارش «هزینه های پیشبینی شده تولید برق» منتشر نموده است.
توضیح نمودار: مستطیل مبین بیشترین توزیع قیمت تمام شده برای هر منبع (و خط میانی نشانگر میانه داده ها است) و دو خط بالا و پایین مبین بیشترین و پایین ترین میزان هزینه تمام شده برای هر منبع است.
همان طور که در این نمودار مشاهده می شود نیروگاه های بار پایه مانند هسته ای، زغالی و گازی علیرغم تصور عموم که نیروگاه هایی گران و پرخرج قلمداد می شوند، می توانند از نظر LCOE با نیروگاه های تجدید پذیر مانند خورشیدی و بادی رقابت کنند و به قول برخی کارشناسان در رده ارزان ترین برق های جهان هستند. امکان دارد در مورد نمودار بالا مقایسه ای شکل بگیرد با این مضمون که نیروگاه های تجدید پذیر (هر چند از مرتبه چند دلار) LCOE پایین تری نسبت به نیروگاه های بار پایه دارند اما چنین مقایسه ای علمی نیست. علت اشتباه بودن چنین قیاسی تفاوت در ماهیت نیروگاه های بار پایه با نیروگاه های تجدید پذیر است. به زبان ساده و به صورت کلی؛ نیروگاه های بار پایه برای تولید برق با توان های بالا (چند صد تا چند هزار مگاوات) به شکل مستمر طراحی می شوند و در مقابل نیروگاه های تجدید پذیر برای تولید برق با توان های متوسط و پایین (چند مگاوات تا تا چند صد مگاوات) و برای فعالیت در بارمیانی و اوج بار، با تولید غیر مستمر تولید می شوند.
این امر هم قابل توجه است که نیروگاه های هسته ای در رده ارزان ترین برق های جهان قرار می گیرند. بر خلاف تصور، باآنکه امکان دارد هزینه راه اندازی نیروگاه های هسته ای بالا باشد، اما اگر طبق شاخص LCOE، این هزینه را با تولید برق آن هم تراز نماییم، نسبت به سایر منابع، نیروگاه هسته ای برق ارزان تری را به شبکه توزیع برق تحویل می دهد. همینطور کم بودن مقدار دامنه LCOE در مورد یک فناوری به معنای اینست که صنایع بر مختصات دانش فنی آن مسلط تر هستند و در نتیجه اجرای پروژه قابل پیشبینی تر بوده و هزینه های پیشبینی نشده کمتری دارند. در این صورت امکان وقوع ایرادات خارج از برنامه هم کم تر است.
از طرفی همان گونه که گفته شد، به سبب محدودیت های فنی و مهندسی، نیروگاه های تجدید پذیر توانایی تولید برق پایدار را ندارند؛ در حالیکه نیروگاه های بار پایه اتفاقاً بر مبنای تولید برق پایدار طراحی و ساخته می شوند. در ارتباط با این موضوع به نقل از Statista و آژانس بین المللی انرژی (iea) متوسط ضریب ظرفیت نیروگاه های هسته ای که بیشینه مقدار در جهان است بیشتر از ۹۳ درصد است. ضریب ظرفیت یا Capacity Factor عبارت است از مدت زمانی از سال که یک نیروگاه می تواند با توان نامی خود در خدمت شبکه توزیع باشد. به بیانی دیگر، نیروگاه های هسته ای ۹۳ درصد از سال را می توانند به شکل مداوم به فعالیت بپردازند.
این عدد برای دیگر نیروگاه های بار پایه نظیر گازی کمتر از ۶۲ درصد، برای نیروگاه گازیِ سیکل ترکیبی در حدود ۶۰ درصد و برای نیروگاه های زغال سوز در حدود ۴۲ درصد است. در حالیکه این عدد برای نیروگاه های بادی ۳۳.۵ درصد، فوتوولتاییک خورشیدی کمتر از ۲۴ درصد و خورشیدی گرمایی کمتر از ۲۳ درصد است. به زبان ساده تر یک نیروگاه ۱۰۰۰ مگاواتی هسته ای تقریبا معادل ۳ نیروگاه بادی یا ۴ نیروگاه خورشیدی فوتوولتاییک و یا ۴.۲ نیروگاه خورشیدیِ گرمایی با توان مشابه ۱۰۰۰ مگاواتی در طول یک سال برق تولید می کند.
به بیانی ساده تر، از منظر ارزانی برق تولیدی و همینطور پایداری تولید برق، نیروگاه های هسته ای در وضعیت بسیار مطلوبی قرار دارند. این در حالیست که نیروگاه های انرژی تجدید پذیر نمی توانند انرژی مورد نیاز شبکه را به شکل دائم و در تمام ساعات روز و ایام سال تولید کنند. بنابراین در صورت استفاده از انرژی تجدید پذیر بازهم قطعی های برق وجود خواهند داشت.
از طرف دیگر، مدت زمانیکه یک نیروگاه می تواند در یک دوره زمانی برق تولید نماید برای نیروگاه های مختلف، متفاوت می باشد. این زمان که با ضریب دسترسی یا Availability factor مشخص می شود، برای نیروگاه های هسته ای بیشتر از نیروگاه های برق تجدید پذیر است. متوسط ضریب دسترسی برای نیروگاه های بار پایه حدود ۷۰ درصد و برای نیروگاه های تجدید پذیر کمتر از ۵۰ درصد است.
لازم به ذکر است که استاندارد جهانی برای صنعت نیروگاهی ایجاب می کند تا هزینه هایی مثل مالیات بر انتشار کربن و مالیات بر تولید گرما هم در محاسبات اقتصاد نیروگاهی لحاظ شود که این امر به میزان کمی سبب افزایش LCOE نیروگاه های غیر تجدید پذیر می شود. برخی کارشناسان این هزینه ها را صرفا مشوقی برای سوق دادن صنایع و بازار بسمت نیروگاه های تجدید پذیر قلمداد می کنند.
با توجه به آن چه در سطور بالا بیان شد انتظار تکیه کاملِ شبکه توزیعِ برق به نیروگاه های تجدید پذیر، اقدام و انتظاری غیرعلمی و غیر کارشناسانه است و تنها جلوی پیشرفت و گسترش انرژی های تجدید پذیر در ایران را می گیرد. این انتظارِ غیرواقعی، یک نوع مانع تراشی برای بهره برداری از این رسته فناوری های مهم در زمینه تأمین انرژی است.
اقتصاد نیروگاهی در کنار علل فنی، ایجاب می کند که صنایع و شبکه توزیع برق، مصرف اصلی شان یعنی بار پایه را توسط نیروگاه هایی نظیر زغال سوز، هسته ای، گازی و بخاری تأمین کنند و از نیروگاه های تجدید پذیر جهت پیک سایی، توسعه شبکه شهری و پاسخ به نیاز مصارف خانگی - که در ایران بخش عمده مصرف برق را می سازند - بهره برداری شود؛ بنابراین قیاس نیروگاه های بار پایه با نیروگاه های تجدید پذیر مقایسه ای اشتباه است چون که این دو دسته فناوری هر کدام جایگاه حیاتی و مختص خویش را دارند. نه نیروگاه های بار پایه می توانند جایگزین نیروگاه های تجدید پذیر شوند و نه نیروگاه های تجدید پذیر توانایی رقابت و جایگزینی نیروگاه های بار پایه را دارند.
در رابطه با این موضوع تحلیل سه کارشناس حوزه انرژی به نامهای رونالد اشتاین (Ronald Stein)، دکتر رابرت جفری (Dr. Robert Jeffrey) و اولیویا وان (Olivia Vaughan) قابل توجه است. این سه کارشناس در یادداشتی مشترک - منتشره در America Out Loud NEWS- به مبحث چالش انرژی برای کشورهای درحال توسعه و راهکارهای موجود برای آن پرداخته اند و تصریح کرده اند: «توسعه نیروگاه های هسته ای مزایای قابل توجهی برای کشورهای درحال توسعه دارد.» این کارشناسان این گونه استدلال کرده اند: «چنین پروژه هایی نه تنها عرضه‌ی برق را تقویت می کند، بلکه از توسعه منطقه ای از راه توسعه زیرساخت ها، افزایش فعالیت اقتصادی و ایجاد شغل حمایت می کند». این بدان معنا است که نیروگاه های بار پایه نظیر زغال سوز، بخاری، گازسوز و بخصوص هسته ای؛ نه تنها از لحاظ اقتصادی به صرفه هستند بلکه برای کشوری در حال توسعه مانند ایران مناسب ترین گزینه برای توسعه شبکه برق و تأمین انرژی هستند چون که پایداری شبکه توزیع برق و تأمین مداوم برق دو رکن اساسی و مهم توسعه و پیشرفت هستند.
سید حجت قدیری اصلی، کارشناس حوزه انرژی و عضو اندیشکده اقتصاد دانش بنیان
منبع: ام آی جی تی
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب