امنیت انرژی در حوزه برق چگونه برقرار می شود؟

مهندس سیدحسین میرافضلی، در بخش اول یادداشت خود که پیشتر منتشر شد و می‌توانید از اینجا بخوانید به برنامه‌ریزی‌ در حوزه‌ی نفت و حمل و نقل در جهت بهینه‌سازی مصرف انرژی اشاره کرد، در بخش دوم این یادداشت نیز به چالش‌های حوزه‌ی گاز و راهکارهای برون‌رفت از آن اشاره کرد که از اینجا  بخوانید. و اما در بخش پایانی این یادداشت که در اختیار انرژی پرس قرار گرفته است به چالش‌های انرژی در حوزه‌ی برق اشاره شده است. این بخش مبحث مفصلی درخصوص امنیت انرژی در حوزه‌ی برق مطرح می‌کند که در ادامه می‌خوانید:

• نیروگاه های بزرگ:

بین ۸۵ تا ۹۰درصد برق کشور با استفاده از گاز تولید می شود و سهم انرژی های خورشیدی و بادی و آبی در ایران جمعا بین ۱۰ ال ۱۵ درصد است. این وابستگی و چسبندگی شدید دو انرژی حیاتی گاز و برق که در اصل تامین کننده اصلی انرژی گرمایشی و سرمایشی  و تامین انرژی مورد نیاز واحدهای صنعتی و کشاورزی و غیره هستند، در زمان های ایجاد بحران شرایط را سخت و پیچیده می کند . کمبود گاز نیروگاه ها را از کار می اندازد و از کار افتادن نیروگاه ها اقتصاد را در هم می کوبد.

راندمان واقعی نیروگاه های حرارتی کشور حدود ۳۲ درصد است در حالی که نیروگاه های حرارتی که در جهان مورد استفاده قرار می گیرند دارای راندمان ۵۵ تا ۶۰ درصد می باشند. مصرف گاز نیروگاه های کشور روزانه حدود ۳۰۰ میلیون متر مکعب است. اگر راندمان نیروگاه ها به ۵۵درصد برسد به مفهوم آن است که با مصرف همین میزان گاز تولید برق کشور حدود ۸۰ درصد افزایش خواهد یافت.

چنانچه نیروگاه ها در حاشیه دریا در شمال و جنوب کشور احداث شوند به دلیل سطح ارتفاع از دریا و تاثیر فشار هوا راندمان نیروگاه ها تا ده درصد افزایش می یابد. در کشورهای عربی حوزه خلیج فارس نیروگاه های سیکل ترکیبی به همراه اب شیرین کن احداث و راندمان برق و حرارت را به ۸۰ تا ۸۵ درصد رسانده اند به این مفهوم که به ازای هر یک متر مکعب گاز(با انرژی ۹۰۰۰کیلوکالری) که مصرف نموده اند حدود ۶۰ درصد برق برق(به میزان ۵۴۰۰ کیلوکالری معادل ۶.۲کیلو وات ساعت انرژی برق) تولید می کنند و مابقی انرژی بخار تولید شده صرف تولید آب شیرین از دریا می شود. یا یک نیروگاه هزار مگاواتی می توان سالانه صدمیلیون متر مکعب آب شیرین از دریا تولید نمود.

میزان نفت درجای ایران حدود ۲۰۸ میلیارد بشکه است و متوسط نفت قابل برداشت حدود ۲۵درصد دخیره یعنی حدود ۵۰ میلیارد بشکه می باشد. اما با روش هایی می توان میزان برداشت نفت از مخازن نفت را افزایش داد. به ازای هر یک درصد افزایش برداشت بیش از ۲میلیارد بشکه از مخزن برداشت می شود که با لحاظ قیمت های کنونی نفت ارزش آن حدود ۱۵۰ میلیارد دلار می باشد.

با تزریق co2  به همراه نیتروژن خروجی دودکش نیروگاه ها و واحدهای بزرگ پتروشیمی و صنعتی می توان بین ۳ تا ۵ درصد میزان تولید نفت را افزایش داد. دلیل تاکید بنده بر احداث نیروگاه های بزرگ در سواحل نزدیک میدان های نفت گاز عبارتند از:

• راندمان نیروگاه ها در سواحل دریا تا ده درصد بالاتر از نقاط دور از دریا می باشد
• نیروگاه ها آب زیادی مصرف می کنند یک نیروگاه هزار مگاواتی سالانه حدود ۸۰ میلیون متر مکعب آب جهت خنک کاری مصرف می کند. لذا با احداث نیروگاه ها در آب شیرین محدود در مناطق مرکزی کشور به هدر نمی رود
• تبدیل نیروگاه های حرارتی به سیکل ترکیبی در کنار دریا از جذابیت اقتصادی بالاتری برخوردار است.
• با بخار مازاد حاصل از یک نیروگاه سیکل ترکیبی هزار مگاواتی می توان صد میلیون متر مکعب آب شیرین تولید نمود.
• راندمان نیروگاه های سیکل ترکبی به همراه آبشیرین کن در حاشیه دریا جمعا بین ۸۰ تا ۸۵درصد می باشد درحالی که متوسط راندمان انرژی نیروگاه های کشور حدود ۳۲ درصد است.
• از دودکش نروگاه میزان زیادی co2 و نیتروژن خارج می شود که انتقال آن به میادین نفت و گاز همجوار و تزریق به مخازن نفت و گاز منجر به ازدیاد برداشت ۳ تا ۵درصد از مخزن خواهد شد.
• در برخی میادین بزرگ مثل میادین آغاجاری و چند مخزن دیگر تاسیسات تزریق به مخزن وجود دارد لذا نیاز به سرمایه گذاری جدیدی در این خصوص وجود ندارد.
• یک نیروگاه هزار مگاواتی سالانه حدود ۱.۵میلیارد متر مکعب گاز می سوزاند که منجر به تولید حدود سه برابر یعنی حدود۴.۵میلیارد متر مکعب co2به همراه نیتروژن می شود که از دودکش نیروگاه خارج می شوند. تزریق سالانه ۴.۵ میلیارد متر مکعب ترکیب co2 و نیتروژن به مخازن نفت و گاز طی مدت ده سال می تواند منجر به ایجاد افزایش بازیافت نفت به میزان حدود صد میلیون بشکه نفت طی این مدت شود.
• با تزریق co2 و نیتروژن به مخازن نفت و گاز از آلودگی محیط زیست جلوگیری می شود و مردم ساکن در منطقه هوای پاک تری را استنشاق خواهد نمود و در کاهش گرمایش منطقه و کره زمین نیز نقش دارد. چنانچه در کره زمین co2 نبود دمای کره زمین بسیار کمتر از وضع کنونی بود بشر هیچ چاره ای جز کنترل انتشار co2 ندارد.
• با کابل های فشار قوی نسل جدید که ولتاژ آنها بیش از هزار کیلووات است و ارتفاع دکل های انتقال برق در  آنها حدود ۲۲۰ متر و فاصله سیم ها تا زمین حدود ۲۰۰ متر است می تواند با افت یک درصدی برق به به هزارکیلومتر دور تر منتقل نمود و در چین چنین شبکه انتقال گسترده ای نصب گردیده است. لذا مشکل افت و هدر رفت در شبکه انتقال به دلیل فاصله شهر های بزرگ از سواحل و صادرات برق به این شیوه قابل حل می باشد.
• توسعه نیروگاه های کوچک CHP:

این نیروگاه های دارای راندمان ۸۰ درصد در تولید برق و بخار هستند و در مناطق مختلف درون شهرها بین شهری و حتی مناطق سعب الاعبور قابل نصب و بهره برداری می باشند. از انرژی حرارتی این نیروگاه ها می توان جهت تامین گرمایش مورد نیاز گلخانه ها، واحدهای دام وطیور، مجتمع های مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده نمود.

ظرفیت تولید این نیروگاه ها از زیر یک مگاوات تا چند ده مگاوات می باشد. و قیمت آنها از حدود ۲۰۰ هزار دلار تا چند ده میلیون دلار متناسب با ظرفیت و راندمان و نوع برند می باشد.

توصیه می شود از نیروگاه های راندمان بالا و ظرفیت پائین حمایت شود و این نیروگاه ها بر اساس طرح امایش سرزمینی و مطالعات اقتصادی توسعه یابند. هر چند می بایست برای انتشار co2 اینگونه نیروگاه ها نیز برنامه ریزی لازم انجام پذیرد.

• کولرهای آبی راندمان بالا

حدود ۲۰میلیون کولر آبی در ایران وجود دارد که راندمان انرژی آنها بین ۴۰ تا ۵۰ درصد است با جایگزینی این کولرهای آبی با کولرهای BLDC راندمان انرژی به ۹۰ درصد می سد و مزیت های زیر را نیز به دنبال دارد:

• برد بیشتر باد جهت خنک سازی
• عدم پوسیدگی کف کولر به دلیل استفاده از کف پلیمری
• کاهش جذب گرما از سقف به دلیل استفاده از سقف پلیمری و در نتیجه کاهش تبخیر آب
• کنترل مصرف آب به دلیل افزایش یا کاهش ورود آب متناسب با افزایش یا کاهش سرعت چرخش پره ها
• کاهش ۵۰درصدی در مصرف آب به دلیل استفاده از جاذب های آب ژله ای در محل پاشش آب و کنترل مصرف متناسب با سرعت پره ها( کولرهای آب روزانه ۲۰۰ متر مکعب آب مصرف می کنند که با جایگزینی یا تبدیل آنها به کولرهای BLDC مصرف آب هر کولر به ۱۰۰متر مکعب در شبانه روز می رسد. جنانچه ۲۰ میلیون کولر آبی به کولرهای آبی BLDC تبدیل شوند. روزانه دو میلیون متر مکعب در مصرف آب کشور صرفه جویی خواهد شد.)

نکته: تفاوت قیمت کولرهای معمولی با کولرهای BLDC با توان تولید سرمایش برابر حدود ۷میلیون تومان است که با لحاظ قیمت جهانی برق این تفاوت قیمت درخرید این دو نوع کولر طی مدت چند ماه بازگشت خواهد شد.  حتی کولرهای معمولی موجود را می توان به کولرهای BLDC  تبدیل نمود که جذابیت آن  از حیث سرمایه گذاری ثابت بیشتر خواهد بود.

محاسبات صرفه جویی مصرف برق کولر BLDC:

با لحاظ اینکه با این نوع کولر مصرف برق ۴۰درصد کمتر می شود و مدت استفاده ۶ ماه در سال و مدت استفاده از شبانه روز ۲۰ ساعت باشد و با لحاظ اینکه مصرف برق مولر آبی معمولی ۷۰۰ وات بر ساعت باشد و با جایگزین کولر آبی BLDC به میزان ۳۰۰ وات در ساعت صرفه جویی در مصرف برق ایجاد شود محاسبات انجام می شود. متوسط قیمت برق صادراتی ایران در ماه های گرم ۱۰ سنت لحاظ می شود.

۱۰*۱۸۰*۲۰*۳۰۰ می شود ۱۰۸ دلار حدود ۵میلیون تومان در شش ماه سال

برای ۲۰ میلیون کولر کاهش مصرف معادل حدود ۶ میلیون کیلووات در ساعت یا ۲۵میلیارد کیلووات ساعت به ارزش ۲.۵ میلیارد دلار برای شش ماه از سال می شود.

• خودروهای برقی:

بدون تردید طی ۲۰ سال آینده بخش قابل توجهی از خودرو ها خصوصا در شهرهای بزرگ و خصوصا تهران برقی خواهد شد. تامین برق ایستگاه های شارژ خودرو در نقاط مختلف شهر نیاز به هزاران مگاوات انرژی برق دارد. شبکه برق موجود در ماه های گرم سال به سختی قادر به تامین نیاز شهروندان است و کشش توزیع بیش از این را ندارد. چنانچه صرفا دو میلیون خودرو شهر تهران برقی شوند برای شارژ آنها روزانه نیاز به ۴۰هزار مگاوات برق می باشد   لذا از هم اکنون می بایست برای آن شرایط آماده سازی های لازم انجام شود. شبکه توزیع برق تهران در حال حاضر شبکه توزیع برق تهران توانسته در اوج مصرف تا ۱۲ هزار مگاوات ساعت را تامین نماید اما با توسعه خودروهای برقی و افزایش سایر مصارف برقی شبکه توان پاسخگویی نخواهد داشت.  حتی چنانچه طی ۲۴ ساعت شبانه روز زمانبندی برای شارژ خودروها تعیین شود و خودرو ها در یک زمان خاص اقدام به شارژ ننمایند ظرفیت توزیع شبکه برق تهران می بایست ۲ تا۳ گیگاوات افزایش یابد. حتی اگر بنا باشد با نصب دیزل ژنراتورهای CHP در نقاط مختلف درون کلان شهرها این انرژی تامین شود با دو مشکل مواجه می شویم یکی آلودگی شدید شهر به دلیل انتشار روزانه صدها هزار تن CO2 این نیروگاه های کوچک و دیگری فشار سنگین به شبکه توزیع گاز کشور می باشد. این موضوع مهمی است که از هم اکنون می بایست به فکر آن بود و برای آن چاره اندیشی نمود.

• پیشنهاد های اجرایی جهت مدیریت ارتقاء نقش انرژی برق در سبد انرژی:
• با تبدیل کولرهای آبی معمولی به کولری مصرف برق را در شهرهای بزرگ مدیریت نمائیم با این اقدام می توانیم ظرفیت توزیع برق را در شهر تهران حدود یک میلیون کیلووات ساعت افزایش دهیم.
• به مرور در همه ورودی های شهرهای بزرگ ایستگاه های شارژ خودرو های برقی دایر شود
• شبکه توزیع برق از هم اکنون اصلاح و تقویت شود.
• مشروط به جلوگیری از انتشاز گاز CO2 در محیط شهری نیروگاه های CHP سیکل ترکیبی با راندمان ۸۰درصد در مناطق مناسب درون شهر نصب گردند.
• به مرور بخاری های برقی جایگزین بخاری ها و سیستم گرمایش گازی شود.

جمع بندی:

به دلایل فوق و سبب اینکه موارد ذکر شده فرابخشی و مربوط به امنیت ملی کشور می باشد ضرورت دارد اداره ای در شورای عالی امنیت ملی کشور تحت عنوان اداره امنیت انرژی تشکیل و موارد مختلف مربوطه از جمله موارد زیر را مورد پیگیری قرار دهد:

• برنامه ریزی چند وجهی چند ورود به عصر خودروهای برقی و پایان حکومت نفت بر انرژی کشور
• برنامه ریزی جهت حداکثر تولید و فروش نفت جهت جلوگیری از بی ارزش شدن هزاران میلیارد دلار نفت درجا به عنوان یکی از بارزش ترین سرمایه های ملی بین نسلی
• برنامه ریزی برای تولید برق مورد نیاز کشور طی ۲۰ سال آینده و توزیع برق در شهره های بزرگ
• هماهنگی بین دستگاه های قانونگذاری و اجرای بر اساس سیاست های انرژی ۲۰ سال آینده کشور
• هماهنگی جهت تبدیل بخاری ها و سیستم های گرمایشی به سیستم هرمتیک و مشابه آن و همچنین تبدیل کولرهای آبی به BLDC و سیستم سرمایشی با راندمان بالا
• افزایش تدریجی قیمت گاز و سوق دادن مردم به استفاده از انرژی برق بجای گاز جهت گرمایش خانه ها و مراکز عمومی از جمله مدارس و فروشگاه‌ها