نیروگاه‌ خورشیدی به‌صرفه است؟

مقدمه:

در حال حاضر بیشترین میزان تولید انرژی در جهان از سوزاندن سوختهای فسیلی تولید می شود. منابع سوختهای فسیلی در جهان محدود بوده و پس از مصرف قابلیت جایگزینی ندارند. این در حالیست که آب، باد و خورشید منابع نامحدودی هستند که چنانچه از آنها برای تولید انرژی استفاده شود همواره در دسترس بوده و می توان از آنها در جهت تولید انرژی سود برد. هریک از این منابع نیازمند تکنولوژی هائی جهت استحصال انرژی هستند. تبدیل انرژی جنبشی یا حرارتی به انرژی الکتریکی، اساس کلیه این تکنولوژی هااست. در سالهای اخیر رونداستفاده از انرژی های تجدید پذیر در جهان افزایش یافته است.

گستره وسیع کشورمان و تابش نور خورشید،ایران را در زمره یکی از کشورهای دارای پتانسیل مناسب برای تولید برق از این منبع قرارمی دهد. در عین حال، نیروگاه‌های برقابی کوچک قابلیت آن را دارند تا در مسیر رودخانه های کوچک، آبشارها و مسیرهای انتقال آب احداث شده و از برق آنها در محدوده محلی و ملی مورد استفاده قرارگیرد. این نیروگاه ها بدون مصرف آب و صرفا با استفاده از پتانسیل اختلاف ارتفاع یا سرعت جریان آب ، برق تولید می کنند.

اما آنچه که در این میان اهمیت دارد محدودیتهای سرمایه ای موجود برای گسترش هریک از انواع انرژی های تجدید پذیر است. این امر، سیاستگذاران را ناگزیر می سازد تا در شرایط برابر توسعه هریک ازاین تکنولوژیها، با توجه به مسائل فنی و اقتصادی، اولویت هریک آنها را مشخص سازند.

لازم به ذکر است که ظرفیتهای نصب نیروگاه های خورشیدی در کشور محدود بوده و بزرگترین نیروگاه نصب شده در ایران یک واحد 500کیلوواتی است. این در حالیست که اصولا این ظرفیت در اندازه های نیروگاه های بسیار کوچک برقابی می باشد لذا جهت امکان پذیری مقایسه نیروگاه های خورشیدی با نیروگاه های برقابی، فرض شده در آینده امکان توسعه نیروگاه ها ی خورشیدی با ظرفیت بیشتر(تا 15مگاوات) در کشور میسر باشد.

سهم تولید نیروگاه های خورشیدی و برقابی در جهان :

بر اساس آمارهای بانک جهانی، کل تولید برق جهان در سال 2012 حدود 21016 تراواتساعت بوده، که 67 درصد آن از طریق سوخت‌های فسیلی، 23 درصد از طریق منابع تجدیدپذیر و 11 درصد از طریق انرژی هسته‌ای تامین می‌شود (جدول 1).

چنانچه ملاحظه می‌شود نیروگاه‌های برقابی به عنوان مهم‌ترین منبع تجدیدپذیر تولید برق، حدود 4/16% از کل ظرقیت تولید برق جهان را به خود اختصاص داده است. این در حالیست که نیروگاه های خورشیدی کمتر از 1% از این ظرفیت را شامل میشوند.

سهم تولید نیروگاه های خورشیدی و برقابی در ایران :

بر اساس آخرین آمارهای ارائه شده در منابع رسمی وزارت نیرو (آمارنامه تفصیلی برق) از حدود 11000 مگاوات ظرفیت انرژی تجدیدپذیر کشور (10948مگاوات) تنها 163 مگاوات به انواع انرژی خورشیدی، بادی و زمین گرمائی اختصاص دارد که از این میان سهم نیروگاه های خورشیدی کمتر از 1 مگاوات است.از ظرفیت انرژی های تجدید پذبر کشور در حدود 99%به نیروگاه های برقابی (10785 مگاوات) اختصاص دارد.

با توجه به مساحت کشور ایران و جغرافیای آن در جهان، منابع انرژی خورشیدی به وفور قابل دسترس است. به گفته متخصصان این فن، ایران با وجود 300 روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش 5 کیلووات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است. اما عدم توجه لازم به انرژی های تجدید پذیر در کشور، میزان سرمایه گذاری مورد نیاز جهت توسعه پیچدیگی های نسبی فنی آن در کنار راندمان نسبتا پائین تولید سبب شده است که تا کنون از این پتانسیل به خوبی استفاده نگردد.

راندمان:

راندمان، یکی از فاکتورهای بسیار مهمِ فنی است که به تبع نوع تکنولوژی و منبع تولید انرژی به کارگرفته شده در نیروگاه‌ها، متفاوت می‌باشد. در سطح تکنولوژ‌ی‌های موجود، نیروگاه‌های برقابی بین سایر انواع مولدهای برق، اعم از تجدیدپذیر و غیرتجدیدپذیر، از بالاترین راندمان برخوردارهستند. جدول (2) اطلاعات مربوط به راندمان انواع نیروگاه‌ها را در کنار نیروگاه‌های برقابی نشان می‌دهد.

همانطور که مشاهده میشود، میزان راندمان نیروگاه های خورشیدی بسیار پایین تر از راندمان نیروگاه برقابی است. در حالیکه راندمان نیروگاه خورشیدی در بهترین شرایط 23%است، کمترین مقدار راندمان یک نیروگاه برقابی،80 درصد است.

میزان تولید به ازای هرکیلووات ظرفیت نصب

میزان تولید برق در نیروگاه های تجدیدپذیر، بستگی زیادی به مکان جغرافیایی آنها دارد. که این امر می تواند در محاسبات مربوط به هزینه تمام شده آنها تاثیر زیادی داشته باشد. مدت و شدت تابش خورشید در مناطق مختلف متفاوت بوده و این امر می تواند در میزان تولید برق این سیستم ها موثر باشد. جدول زیر میزان تولید سالانه 1 kw پنل خورشیدی را در مناطق مختلف جهان و ایران نشان میدهد.

با بررسی اطلاعات موجود در خصوص نیروگاه های برقابی متوسط و کوچک مطالعه شده در کشور (112 مورد)، میزان تولید برق به میزان یک کیلووات ظرفیت نصب محاسبه شده است. بر این اساس متوسط تولید برق در این نیروگاه ها در سال برابر با 5600کیلووات ساعت میباشد. بدین ترتیب مشاهده میشود. که با توجه به راندمان بالای نیروگاه های برقابی، میزان تولید این نیروگاه ها به ازا هرکیلووات ظرفیت نصب ، بیش از 5/3برابر نیروگاه های خورشیدی است.

هزینه‌های سرمایه گذاری اولیه و نگهداری و بهره برداری

با توجه به دامنه ظرفیتهای مورد بررسی ، براساس اطلاعات موجود و بر اساس قیمتهای پایه 2013، دامنه هزینه های سرمایه گذاری سیستم های خورشیدی از حداقل 1400 تا حداکثر1900 دلار به ازا هرکیلووات ظرفیت نصب متغیر است. این مقدار در نیروگاه های برقابی حداقل 700 دلار و حداکثر1700 دلار به ازا هرکیلووات ظرفیت نصب است. بدین ترتیب متوسط هزینه های سرمایه گذاری نیروگاه های خورشیدی درحدود 1650دلار و متوسط هزینه های سرمایه گذاری نیروگاه های برقابی 1250دلار به ازا هر کیلووات ظرفیت نصب خواهد بود.

هزینه های بهره برداری نگهداری سالانه سیستم های خورشیدی سالانه 32 دلار به ازا هرکیلووات ظرفیت نصب و این مقدار برای نیروگاه های برقابی 5/12دلار است.

هزینه تمام شده هرکیلوات ساعت برق تولیدی

به منظور مقایسه هزینه تمام شده هرکیلو وات ساعت انرژی تولیدی این دو نوع نیروگاه؛ مطابق روشهای بین المللی از روش هزینه یکنواخت(Levelized Cost) استفاده شده است. این روش صرفا جهت مقایسه های تکنولوژی ها کاریرد داشته و ملاک خوبی برای تعرفه گذاری نیست. بر این اساس، با توجه به هزینه های سرمایه گذاری اولیه و بهره برداری این دو نوع نیروگاه، نرخ بهره 7%[1] و میزان تولید یک کیلووات ظرفیت نصب هریک از این نیروگاه ها این هزینه محاسبه شده است. جدول 5 نتایج بدست آمده را در کنار محاسبات انجام شده در مطالعات مشابه نشان می دهد.

جمع بندی و نتیجه گیری

این مقاله به مقایسه تولید انرژی خورشیدی و برقابی پرداخته است. نتایج بررسی نشان می دهد اگرچه منابع انرژی خورشیدی بسیار مهیاتر از منابع انرژی برقابی میباشد. اما به سبب مسائل فنی و هزینه تمام شده کمتر، تکنولوژی نیروگاه های برقابی کوچک نسبت به انرژی خورشیدی با اختلاف بسیار زیاد اولویت دارد.

----------