لزوم خود تامینی انرژی صنایع مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر در افق 1420

۴ بهمن, ۱۴۰۲

لزوم خود تامینی انرژی صنایع مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر در افق 1420

محمد عباداللهی

فارغ التحصیل دکتری دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، مهندسی مکانیک (سیستم­های انرژی)،

شرکت بین المللی مهندسی ایران (IRITEC)

مقدمه:

دلیل اصلی قطعی برق به نوعی بر هم خوردن تراز تولید و مصرف انرژی است که باید آن را بسیار حائز اهمیت دانست. خشکسالی و غیرممکن شدن استفاده از ظرفیت برخی نیروگاه‌های برق‌آبی، افزایش دما و بالا رفتن مصرف برق خانگی و صنعتی، نیاز به آب بیشتر در مزارع و همچنین پدیده استخراج رمز‌ارزها از جمله دلایلی است که باعث افزایش شدید مصرف برق و بر هم خوردن تراز بین تولید و مصرف برق شده است. این موارد را باید دلایلی از رشد تقاضا در برابر عدم افزایش محسوس عرضه‌ها به شمار آورد که خروجی آن قطعی برق و حواشی جانبی آن برای صنعت برق بوده و به نظر می‌رسد این شرایط حداقل در کوتاه‌مدت تا میان‌مدت ادامه خواهد یافت. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر یکی از راهکارهای اصلی برای از بین بردن گپ بین تولید و مصرف انرژی به شمار می‌رود که موجب می‌شود صنایع با مصرف انرژی بالا به خصوص صنایع فولادی از قید وابستگی به زنجیره تامین انرژی کشور جدا شده و انرژی واحد خود را به صورت خودکفا تامین نمایند.

تشریح و واکاوری وضعیت انرژی کشور با نگاهی بر آینده:

1) مقادیر تولید و مصرف انرژی در سال 1390 تا 1399:

مقدار تولید اسمی، تولید واقعی و مقدار مصرف انرژی در سال 1390 تا 1399 از ترازنامه انرژی ایران به قرار زیر استخراج شده است. ضمنا با اندازه گیری متوسط راندمان اسمی نیروگاه‎ها در پیک مصرف که تا 75 درصد هم می‌تواند کاهش یابد به وضعیت نامطلوب انرژی صحه گذارده می‌شود. این روند به گونه‌ای است که در گزارش‌ سال‌های اخیر حتی 20 گیگاوات فاصله بین مقدار تولید اسمی و تولید انرژی در پیک مصرف مشاهده می‌شود. همچنین طبق گزارش ترازنامه انرژی ایران از سال 1394 به بعد میزان تولید واقعی توان از مصرف انرژی کمتر بوده و این گپ در سالیان اخیر نیز در حال افزایش است. راهکار موجود افزایش تولید انرژی از طریق سبد انرژی‌های تجدیدپذیر می‌باشد.

جدول 1- مقدار تولید اسمی، تولید واقعی، تولید در پیک انرژی و مقدار مصرف انرژی در سال 1390 تا 1399

سال تولید اسمی توان (گیگاوات) تولید واقعی توان (گیگاوات) مقدار مصرف (گیگاوات) تولید توان در پیک مصرف (گیگاوات)
1390 65.21 57.42 53.18 48.91
1391 68.9 60.6 55.98 51.67
1392 70.2 61.8 57.52 52.65
1393 73.2 63.9 62.21 54.9
1394 74.2 64.7 65.41 55.65
1395 76.5 66.6 67.7 57.37
1396 78.8 68.2 72.3 59.1
1397 80.47 69.76 73.01 60.35
1398 83.48 72.4 76.41 62.61
1399 85.31 74.13 63.98

شکل 1- روند تغییرات تولید اسمی، تولید واقعی، تولید در پیک انرژی و مقدار مصرف انرژی در سال 1390 تا 1399

2) پیش‌بینی مقدار توان اسمی، توان واقعی و مصرف انرژی افق 1420:

با استفاده از روند مصرف انرژی اسمی، واقعی و تولید انرژی تا سال 1400، برای تعیین چشم‌انداز صنعت انرژی کشور، تخمین‌هایی بر مبنای توابع خطی، لگاریتمی و پلی‌نومیال بیان شده است. بر این اساس فرمول‌های تخمین مقدار تولید اسمی انرژی بر مبنای سه تابع مذکور  به قرار زیر است:

Type Nominal Power
Linear 2.1417*(x) – 2910.9 0.9938
Log 2986.6*ln(x) – 21548 0.9938
Poly 0.0153966589*(x)^3 – 64.4177179487*(x)^2 + 89840.5055403837*(x) – 41766323.9888343000 0.9957

 

برای ارزیابی تولید واقعی انرژی داریم:

Type Actual Power
Linear 1.743*(x) – 2364.6 0.9911
Log 2430.5*ln(x) – 17532 0.9911
Poly 0.0197979798*(x)^3 – 82.8163636363*(x)^2 + 115477.0398988570*(x) – 53673362.2742413000 0.996

 

همچنین مصرف انرژی با روابط زیر پیش‌بینی و فرمول‌بندی می‌گردد.

Type Power consumption
Linear 2.9843*(x) – 4095.3 0.9901
Log 4160.2*ln(x) – 30055 0.9901
Poly (-0.0299158249)*(x)^3 + 125.0822438672*(x)^2 – 174325.4347233860*(x) + 80983511.8670817000 0.9928

 

 

3) محاسبه میزان گپ تولید و مصرف انرژی در افق 1420 و مشخص نمودن سهم انرژی‌های تجدیدپذیر برای پر کردن این گپ:

از جدول 2 نتیجه می‌شود که با ادامه روند فعلی افزایش ظرفیت نیروگاه‌های کشور، گپ بین تولید انرژی و مصرف انرژی به شکل فزاینده‌ای در سالیان آتی نیز ادامه خواهد داشت. با فرض ادامه این روند، گسترش انرژی‌های تجدیدپذیر راهکار مستعدی برای کاهش این گپ پیشنهاد می‌شود.

جدول 2- محاسبه میزان گپ تولید و مصرف انرژی در افق 1420

سال توان مصرفی تا سال 1420 (گیگاوات) توان واقعی تولید تا سال 1420(گیگاوات) توان واقعی تولید در پیک تا سال 1420(گیگاوات) گپ بین تولید و مصرف در حالت واقعی (گیگاوات) گپ بین تولید و مصرف در حالت پیک (گیگاوات)
1390 53.18 57.42 48.91 +4.24 -4.27
1391 55.98 60.6 51.67 +4.62 -4.31
1392 57.52 61.8 52.65 +4.28 -4.87
1393 62.21 63.9 54.9 +1.69 -7.31
1394 65.41 64.7 55.65 -0.71 -9.76
1395 67.7 66.6 57.37 -1.1 -10.33
1396 72.3 68.2 59.1 -4.1 -13.2
1397 73.01 69.76 60.35 -3.25 -12.66
1398 76.41 72.4 62.61 -4.01 -13.8
1399 79.73 74.13 63.98 -5.6 -15.75
1400 82.72 75.6 65.61 -7.12 -17.11
1401 85.7 77.343 67.21 -8.36 -18.49
1402 88.68 79.08 68.82 -9.6 -19.86
1403 91.67 80.82 70.42 -10.84 -21.25
1404 94.65 82.57 72.03 -12.08 -22.62
1405 97.64 84.31 73.64 -13.33 -24
1406 100.62 86.05 75.24 -14.57 -25.38
1407 103.61 87.80 76.85 -15.81 -26.76
1408 106.59 89.54 78.46 -17.05 -28.13
1409 109.57 91.28 80.06 -18.29 -29.51
1410 112.56 93.03 81.67 -19.53 -30.89
1411 115.54 94.77 83.27 -20.77 -32.27
1412 118.53 96.51 84.88 -22.02 -33.65
1413 121.51 98.25 86.49 -23.26 -35.02
1414 124.5 100.01 88.09 -24.49 -36.41
1415 127.48 101.74 89.70 -25.74 -37.78
1416 130.46 103.48 91.31 -26.98 -39.15
1417 133.45 105.23 92.91 -28.22 -40.54
1418 136.43 106.97 94.52 -29.46 -41.91
1419 139.42 108.71 96.12 -30.71 -43.3
1420 142.4 110.46 97.73 -31.94 -44.67

 

3- بررسی سناریوها و نتیجه‌گیری

– سناریو اولیه وزارت نیرو تولید 10 هزار مگاوات یا به عبارتی 10 گیگاوات برق تجدیدپذیر تا سال 1404 است. این روند در صورت ادامه‌دار بودن به طور میانگین موجب افزایش 5/2 گیگاواتی تولید برق تجدیدپذیر خواهد بود. افزایش متوسط 5/2 مگاواتی برق تجدیدپذیر موجب می‌شود از سال 1406 به بعد گپ بین مصرف انرژی و توان تولیدی واقعی از بین رفته و از آن سال مقدار تولید توان از مصرف بیشتر گردد. نهایتا در سال 1420 به مقدار 50 گیگاوات برق تجدیدپذیر وارد شبکه انرژی کشور شده که موجب می‌شود مقدار توان تولیدی واقعی از مقدار مصرفی 06/18 گیگاوات پیشی بگیرد. در صورتیکه این محاسبات برای حالت پیک در نظر گرفته شود گپ بین مصرف و توان تولیدی واقعی در سال 1415 پر می‌شود و در سال 1420 مقدار تولید برق به اندازه 37/5 گیگاوات از مصرف برق در حالت پیک نیز پیشی می‌گیرد. این محاسبات در صورتی است که روند افزایش تولید برق حرارتی و سایر منابع غیرتجدیدپذیر با روند کند فعلی ادامه یابد و در صورت تسریع در تولید برق حرارتی این گپ زودتر جبران می‌شود.

– سناریو دوم تولید سالیانه 5 گیگاوات برق تجدیدپذیر است که در صورت براورد این سناربو از سال 1402 هیچ گپی بین مقدار تولید واقعی توان و مصرف آن وجود نداشته و در سال 1420 نیز مقدار توان تولیدی به اندازه 06/68 گیگاوات از مقدار مصرف بیشتر خواهد بود. همچنین تحقق این سناریو موجب می‌شود که از سال 1405 به بعد مقدار توان تولیدی از مقدار توان مصرفی در حالت پیک نیز پیشی بگیرد که با ادامه این روند تا سال 1420، میزان تولید انرژی از مصرف انرژی در حالت پیک مصرف 33/55 گیگاوات بیشتر می‌شود. تحقق این سناریو به سرمایه‌گذاری بالا و تلاش فراوانی نیاز دارد. چرا که روند افزایش تولید کل نیروگاه‌های کشور در سالیان اخیر رقمی در حدود 1 تا 3 گیگاوات بوده است که فرض افزایش 5 گیگاواتی برق تجدیدپذیر کمی غیرمحتمل بنظر می‌رسد.

– سناریو اول در صورت ادغام شدن با افزایش بیشتر ظرفیت نیروگاه‌های کشور موجب می‌شود گپ بین تولید و مصرف انرژی بسیار سریعتر کاهش یافته و مازاد تولید انرژی نیز صرف صادرات گردد. میزان صادرات برق در سال 1398 رقم 343/8206 گیگاوات ساعت معادل با 28/2 گیگاوات است که بیش از 80 درصد آن، صادرات به کشور عراق بوده است. حال با افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر مازاد بین تولید و مصرف انرژی می‌تواند سهم صادرات شده و کشور از منظر اقتصادی نیز منتفع گردد.

Total 0 Votes
0

Tell us how can we improve this post?

+ = Verify Human or Spambot ?

دانشنامه
تغییر زبان