نقطه طلایی انرژی خورشیدی ایران کجاست؟

گروه اقتصادی – ایران از ظرفیت قابل توجهی برای توسعه انرژی های تجدید پذیر به ویژه انرژی خورشیدی و بادی برخوردار است. بر اساس برآوردهای سازمان انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی برق (ساتبا) پتانسیل توسعه نیروگاه های تجدیدپذیر در کشور حدود ۱۲۴ هزار مگاوات برآورد می شود که از این میزان ۷۱ هزار مگاوات مربوط به انرژی خورشیدی و ۴۹ هزار مگاوات مربوط به انرژی بادی است.

این ظرفیت، توسعه انرژی های تجدیدپذیر را به یکی از مهمترین گزینه های افزایش امنیت انرژی کاهش ناترازی برق و تنوع بخشی به سبد تولید برق کشور تبدیل کرده است و به همین دلیل نیز توسعه جهشی این نیروگاهها در برنامه هفتم گنجانده شده و در دستور کار دولت چهاردهم قرار گرفته است.

در ماده ۴۲ قانون برنامه هفتم پیشرفت، دستیابی به ظرفیت ۱۲ هزار مگاوات برق تجدیدپذیر تا سال ۱۴۰۷ هدف‌گذاری شده است؛ در حالی‌که تا پایان سال ۱۴۰۳ تنها ۱.۶ هزار مگاوات از این رقم محقق شده بود. با این وجود از ابتدای فعالیت این دولت تاکنون حدود چهار هزار و ۵۰۰ مگاوات ظرفیت جدید به شبکه برق کشور افزوده شده و ظرفیت نیروگاه‌های تجدیدپذیر از حدود یک‌هزار و ۲۵۰ مگاوات به پنج‌هزار و ۸۰۰ مگاوات رسیده است و حتی برنامه‌ریزی شده است این ظرفیت تا پایان شهریورماه به هفت هزار مگاوات و تا پایان سال به ۱۲ هزار مگاوات افزایش یابد.

البته باید توجه داشت که توسعه نیروگاه های خورشیدی و بادی فقط تابع پتانسیل منابع طبیعی نیست. ماهیت متناوب این منابع سبب می شود که افزایش ظرفیت نصب شده بدون توجه به قابلیت های
شبکه برق و میزان انعطاف پذیری آن الزاماً به کاهش متناسب ناترازی منجر نشود و پس از عبور از یک سطح مشخص اثر بخشی توسعه ظرفیت کاهش یابد. از این رو تعیین ظرفیت بهینه توسعه انرژی خورشیدی متناسب با شرایط شبکه برق کشور یکی از الزامات اصلی سیاست گذاری و برنامه ریزی در این حوزه محسوب می شود.

مطالعات صورت گرفته در زمینه توسعه تجدیدپذیرها و نقطه مرزی آن نشان می دهد شبکه سراسری ایران تا مرز نصب ۲۰ گیگاوات ظرفیت خورشیدی، در ایده‌آل‌ترین وضعیت پذیرش قرار دارد. در این محدوده که می‌توان آن را منطقه طلایی توسعه نامید زیرا ورود انرژی پاک بدون نیاز به تغییرات ساختاری و هزینه‌بر در زیرساخت‌های انتقال و توزیع، بیشترین اثر را در کاهش خاموشی‌ها دارد.

بر این اساس، توسعه انرژی خورشیدی تا این سقف، در صورتی که با مدیریت انعطاف‌پذیر نیروگاه‌های برق‌آبی کشور همراه شود، می‌تواند ساعات خاموشی و ناترازی را از ۱۸۶۴ ساعت در سال به رقم ناچیز ۴۷ ساعت با کاهش حدود ۹۰ درصدی برساند یعنی اینکه سرمایه‌گذاری روی نیروگاه‌های خورشیدی تا سقف ۲۰ گیگاوات، اقتصادی‌ترین و اثربخش‌ترین تصمیم برای نجات شبکه در افق کوتاه مدت است.

جایگاه ایران در زمینه ادغام منابع تجدیدپذیر

ایران دارای یکی از بزرگ‌ترین شبکه‌های برق در خاورمیانه است که بخش عمده تولید آن از نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی تأمین می‌شود. با این حال، سهم انرژی‌های تجدیدپذیر شامل خورشیدی و بادی محدود است، به‌طوری‌ که در سال ۱۴۰۴ کل تولید برق از منابع تجدیدپذیر (شامل خورشیدی و بادی) به ۳۷۷۷ گیگاوات‌ساعت رسید.

این رقم در مقایسه با کشورهای پیشرفته مانند آلمان (۵۲ درصد)، بریتانیا (۴۸.۷ درصد)، و حتی کشورهای منطقه مانند ترکیه (۲۴.۷ درصد)، بسیار ناچیز است، در حالی که ایران از پتانسیل قابل توجه خورشیدی و بادی برخوردار است.

آژانس بین المللی انرژی با ترسیم ۶ مرحله برای توسعه نیروگاههای تجدیدپذیر، تاکید دارد که نمی توان به یکباره سبد انرژی برق کشورها را به سمت تجدیدپذیرها سوق داد و باید در مراحل بالاتر از روش های تلفیقی برای کاهش ناترازی استفاده کرد.

این تقسیم بندی نشان می دهد که کشورها در فاز نخست که سهم منابع تجدیدپذیر از مصرف سالیانه کمتر از ۳ درصد است، می توانند از ظرفیت ایجاد شده برای تولید بخشی از برق مورد نیاز استفاده کنند اما با توسعه این نیروگاهها و ورود به مرحله دوم سهم منابع تجدیدپذیر از کل تولید برق بین ۳ تا ۱۰ درصد قرار می‌گیرد که در این مرحله، شبکه با تنظیمات فعلی، عملیات و زمان‌بندی نیروگاه‌ها، می‌تواند منابع تجدیدپذیر را مدیریت کند، بدون اینکه تغییرات ساختاری اساسی لازم باشد.

بر این اساس می توان گفت که ایران در حال حاظر ظرفیت ۲۱.۴ هزار مگاوات امکان توسعه انواع نیروگاه‌های تجدیدپذیر (خورشیدی، بادی) بدون تغییرات ساختاری اساسی را دارد و برای احداث مازاد بر آن باید برخی ملاحظات و اصلاحات را در شبکه برق و نحوه مدیریت و بهره‌برداری آغاز کند اما با عبور از ظرفیت ۲۱.۴ گیگاوات و سهم ۱۰ درصد از تولید برق، مرحله سوم آغاز می‌شود که در این مرحله نیازمند پیش‌بینی دقیق‌تر تقاضا، برنامه‌ریزی دقیق تولید، افزایش انعطاف‌پذیری نیروگاه‌های متعارف و بهره‌گیری از ذخایر رزرو برای حفظ پایداری و قابلیت اطمینان سیستم احساس می شود.

در مرحله آغاز فاز چهارم، نفوذ انرژی‌های تجدیدپذیر در شبکه برق زمانی محقق می‌شود که تولید منابع تجدیدپذیر بتواند در یک بازه زمانی بسیار کوتاه (در حد یک ساعت) کل تقاضای شبکه را پوشش دهد. همچنین، ورود به فاز پنجم هنگامی رخ می‌دهد که این پوشش کامل تقاضا به بازه‌های زمانی چندروزه گسترش یابد.

چه باید کرد؟

گزارشی که مرکز پژوهشهای مجلس در این خصوص تهیه کرده نشان می دهد که دوران تمرکز صرف بر نصب مگاوات‌ها به پایان رسیده است و باید در کنار توسعه ظرفیت نیروگاه های تجدیدپذیر، باید از زیرساخت هایی چون ذخیره سازهای انرژی و تلفیق نیاز شبکه با برق حاصل از سوخت های فسیلی نیز برای تقویت و بهره وری آن بهره گرفت.

با توجه به روند جهانی گذار به انرژی های پاک و اهمیت کاهش وابســتگی به منابع سوخت فسیلی، انرژی های تجدیدپذیر نقش حیاتی در آینده شبکه برق دارند؛ از این رو اهمیت تنوع بخشی به سبد تولید برق در ایران نیز به رغم لزوم توجه به امنیت انرژی و حرکت به سوی انرژی های پاک، به دلیل چالش در تأمین پایدار سوخت نیروگاهی دوچندان شده است. از این رو توجه به افزایش ظرفیت نیروگاه های تجدیدپذیر همچون انرژی خورشیدی در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اما باید توجه داشت افزایش ظرفیت نیروگاه های تجدیدپذیر خورشیدی و بادی به دلیل ماهیت و وابســتگی به شرایط جوی، چالش هایی را برای پایداری شبکه و بهره برداری از آن به وجود می آورد، لذا هرگونه توسعه ظرفیت باید متناسب با ساختار و شرایط اقلیمی هر کشور تعیین شود.

براساس محاسبات انجام شده در این گزارش و تعیین فازهای مختلف با توجه به شرایط شبکه برق کشور، ایران در حال حاضر در فاز نخست قرار دارد. با وضعیف فعلی شبکه برق کشور، تا ۲۱.۴ هزار مگاوات بدون هیچ گونه تغییر خاص در شبکه برق و تا ۳۴ هزار مگاوات صرفاً با بهبود پیش بینی تولید، افزایش انعطاف پذیری نیروگاه های متعارف، اعمال تغییرات جزئی در رویه های عملیاتی و استفاده مؤثر از رزرو چرخان امکان پذیر است.

شاخص ظرفیت اعتباری که سهم ظرفیت قابل اتکا از انرژی های تجدیدپذیر (خورشیدی و بادی) در کاهش تقاضای شبکه برق در اوج را نشان داده و مشخص می کند توسعه نیروگاه های خورشیدی تا چه میزان موجب می شود که افزایش بیشتر ظرفیت خورشیدی، اثر محسوس بر کاهش میزان ناترازی داشته باشد، بیانگر آن است که افزایش ظرفیت نیروگاه های خورشیدی تا حدود ۲۰ هزار مگاوات، حدود ۱۶ درصد ظرفیت قابل اتکا از کل ظرفیت خورشیدی را داراست و پس از آن، هرگونه افزایش ظرفیت خورشیدی، نمی تواند متناسب با ظرفیت اضافه شده، منجر به کاهش متوسط ناترازی برق در ساعات اوج مصرف شود.

براساس شاخص تعریف اثرگذاری توسعه نیروگاه های تجدیدپذیر بر انرژی تأمین نشده و ساعات ناترازی، محاسبات گزارش نشان می دهد با توسعه ۲۰ گیگاوات نیروگاه خورشیدی، حدود ۷۵ درصد از انرژی تأمین نشده و حدود ۶۱ درصد از ساعات ناترازی از محل این نوع نیروگاه ها جبران می شود.

با افزایش بیشتر نیروگاه های خورشیدی، اگرچه اثرگذاری مثبت بر شبکه دارد، اما جبران انرژی تأمین نشده و کاهش ساعات ناترازی به تدریج کُند و متوقف می شود و به عبارتی افزایش بیشتر ظرفیت خورشیدی بدون به کارگیری ابزارهای مکمل مانند ذخیره سازی انرژی، مدیریت تولید نیروگاه های آبی یا مبادالت بین المللی، اثر چندانی بر کاهش خاموشی و رفع ناترازی نخواهد داشت.

البته اگر بخشی از افزایش ظرفیت خورشیدی در روز به جای برقآبی مورد استفاده قرار گیرد و رفیت متناظر برقآبی در زمان ناترازی در ساعات شب استفاده شود، در ظرفیت ۲۰ گیگاوات نیروگاه خورشیدی، خاموشی به ۴۷ ساعت می رسد، در صورتی که بدون استفاده ترکیبی از نیروگاه برقآبی، با همین میزان ظرفیت خورشیدی، خاموشی ۴۲۲ ساعت خواهد بود که کاهش ۹۰ درصدی خاموشی در اثر اعمال این سیاست را نشان می دهد.

بر این اساس می توان گفت توسعه ظرفیت نیروگاه های خورشیدی تا ۲۰ گیگاوات و در کنار برقآبی، می تواند تقریبا منجر به رفع کامل ساعات ناترازی از ۱۰۸۶ به ۴۷ ساعت شود.

در مجموع، می توان نتیجه گرفت از هر سه منظر ظرفیت اعتباری، کاهش انرژی تأمین نشده در ساعات ناترازی و کاهش ساعات خاموشی برای شبکه و ترکیب آن با برقآبی، میزان توسعه نیروگاه های خورشیدی تا حدود ۲۰ گیگاوات مفید بوده، و فراتر از این مقدار، نمی تواند بر جنبه های مختلف میزان و ساعات کسری برق اثرگذار باشد.

همچنین براساس فازبندی شش گانه آژانس بین المللی انرژی، توسعه خورشیدی تا حدود ۲۰ گیگاوات چالش جدی یا نیاز به اصالحات اساسی در شبکه ایجاد نمی کند و با ساختار فعلی قابل اجراست بنابراین به نظر می رسد باید بین ۲۰ تا ۲۵ هزار مگاوات افزایش ظرفیت نیروگاه های تجدیدپذیر خورشیدی در کشور افزایش یابد و به منظور افزایش اثرگذاری آن بر ساعات و میزان ناترازی، در کنار آن بهره برداری بهینه و انعطاف پذیر از نیروگاه های آبی برای کاهش نوسانات تولید خورشیدی مد نظر قرار گیرد.