به گزارش اکومتر، روز یکشنبه 25 آبان ماه 1404، مهدی عرب صادقی کارشناس حوزه انرژی در گفتگو با پایگاه خبری جماران مدعی شده بود « انرژی خورشیدی تنها چهار تا پنج ساعت، نهایتا شش ساعت در روز، قابلیت تولید دارد و بهرهوری واقعی آن نسبت به ظرفیت نامی حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد است. بنابراین این نیروگاهها نمیتوانند ناترازی انرژی کشور را پوشش دهند.»
اکومتر برای بررسی صحت و سقم این ادعا به بررسی مقالات علمی مرتبط با این موضوع، آخرین وضعیت ناترازی برق کشور، میزان ظرفیت تولید انرژی خورشیدی و همچنین پتانسیلهای این نوع انرژی پرداخته است.
آیا تنها 5 ساعت، انرژی از خورشید تولید میشود؟
نیروگاه خورشیدی فقط در ساعات اوج تابش حدود ۴ تا ۶ ساعت ظرفیت نامی خود را تولید میکند. به این معنا که یک نیروگاه ۱ مگاواتی، اگر روزی ۵ ساعت “اوج تابش” داشته باشد، حدود ۵ مگاواتساعت در روز تولید میکند. این معادل بهرهوری سالیانه ۱۸–۲۳ درصد است، نه ۷۰–۸۰ درصد.
بر اساس مقاله Frontiers in Energy Research ، تولید نیروگاه فتوولتاییک(نیروگاه خورشیدی) در یک «روز نمونه» عمدتا بین ساعت ۱۰ تا ۱۶ فعال است و اوج تولید حدود ساعت ۱۳ اتفاق میافتد.
از طرفی «4–۶ ساعت» معمولاً به Peak Sun Hours (PSH) اشاره دارد؛ PSH واحدی است برای بیان میزان تابش معادل 1,000 W/m² در یک روز.
در مناطق آفتابی (مثلاً بخشهایی از ایران) میانگین PSH سالانه معمولاً در حدود 4–6 kWh/m²/day گزارش شده است . (مطالعههای محلی برای تهران عددی نزدیک به 4.8 kWh/m²/day نشان میدهند.) اما این عدد نمیگوید پانلها فقط در همین ساعتها روشناند – پانل در تمام ساعات روشنایی خورشید برق تولید میکند ولی شدت و خروجی در خارج از «ساعات اوج» کمتر است.
بهرهوری واقعی انرژی خوردشیدی نسبت به ظرفیت نامی چقدر است؟
برای بررسی این امر ابتدا باید دو مفهوم Performance Ratio و Capacity Factor مورد تحلیل قرار گیرد.
PR معیاری است که نشان میدهد یک سیستم فتوولتائیک (PV) چقدر از انرژی نظریای که میتواند تحت شرایط استاندارد (STC) تولید کند را واقعاً تولید میکند.
طبق استاندارد IEC EN 61724، PR = انرژی تولیدشده واقعی تقسیم بر انرژی نظری (تابش مؤثر × ظرفیت نامی پنل).
این نسبت تقریباً مستقل از اندازه نیروگاه یا تکنولوژی است، چون نشاندهندهی تلفات مختلف (شیدینگ، دما، تبدیل DC-به-AC، کابلکشی، کیفیت ماژولها و غیره) است.
مقادیر معمول PR در عمل
در گزارش «Cost & Performance Trends» از IEA PVPS، توزیع PR در نیروگاههای مختلف نشان داده شده است که بخش قابلتوجهی از سیستمها در محدودهی 0.75 تا 0.85 هستند.
در گزارش فنی BRE (یک مطالعه عملی) آمده است که PRهای بین 0.8 تا 0.85 سیستم «بسیار خوب» تلقی میشوند، با تلفات معمولی شامل تبدیل اینورتر، کابلها، تطبیق ماژول، دما و غیره.
از سوی دیگر در مطالعه روی سه نیروگاه بزرگ متصل به شبکه (سنجش واقعی)، مقادیر PR در برخی سایتها بین ۰.۸ و ۰.۸۵ دیده شدهاند که توسط نویسندگان به عنوان «عملکرد خوب بهشرایط استاندارد اروپایی» توصیف شده است.
همچنین در آنالیز ۷۵ سیستم PV در آمریکا (مطالعه NREL) میانگین PR حدود ۷۸.۶ درصد بوده است (حداقل ۴۶ درصد تا بیش از ۱۰۰ درصد در مدلها، در موارد خاص).
چرا PR همیشه به ۱۰۰درصد نمیرسد و چه عواملی آن را کاهش میدهد
عوامل مؤثر بر کاهش PR عبارتاند از:
- دمای ماژول: وقتی ماژول داغ میشود راندمان آن پایینتر میآید.
- تلفات اینورتر: تبدیل جریان DC پنل به AC همراه با تلفات است.
- شیدینگ (سایه)، آلودگی پنل (گرد و خاک) و تطابق زیرماژولها (mismatch)
- کابلکشی: افت ولتاژ در کابلهای DC و AC
- دمانژافت یا پیری ماژول: با زمان، کارایی ماژولها کم میشود.
- ترافیک عملیاتی / نگهداری: نگهداری ناخواسته یا غیر بهینه میتواند بازده را پایین بیاورد.
اما باید به این نکته اشاره کرد که در مباحث انرژی، بهرهوری واقعی یک نیروگاه در طول یک سال را با شاخصی به نام ضریب ظرفیت (Capacity Factor) اندازهگیری میکنند.
ضریب ظرفیت عبارت است از: (کل انرژی تولید شده در یک سال) تقسیم بر (حداکثر انرژی قابل تولید نظری در یک سال).
نیروگاههای خورشیدی به دلیل تولید متناوب (وابسته به روز و شب و آب و هوا)، ضریب ظرفیت پایینی دارند.
بر اساس منابع جهانی و داخلی، ضریب ظرفیت نیروگاههای فتوولتائیک (PV) مقیاس بزرگ به طور معمول در محدوده ۱۸ درصد تا ۲۵ درصد است.
به عنوان نمونه، گزارشهای آماری سالانه IRENA (به ویژه آمار تولید و ظرفیت) نشان میدهد که ضریب ظرفیت میانگین نیروگاههای خورشیدی PV در سطح جهان به ندرت از این محدوده فراتر میرود.
این گزارشها معمولاً بالاترین ضریب ظرفیت را به منابع پایدار (مانند زمینگرمایی) و پایینترین را به متناوبها (خورشیدی و بادی) اختصاص میدهند که برای خورشیدی به طور میانگین در سطح جهانی نزدیک به ۲۰درصد است.
اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده، EIAبرای مناطق با تابش خوب (مانند جنوب و جنوب غربی آمریکا)، ضریب ظرفیت نیروگاههای خورشیدی را بین ۱۸ تا ۲۵ درصد گزارش میکند.
از طرفی در تحلیلهای اقتصادی و مطالعات امکانسنجی پروژههای انرژی خورشیدی در ایران که در اندیشکدهها و مقالات علمی منتشر میشوند، برای محاسبات مالی و فنی، ضریب ظرفیت نیروگاه خورشیدی (یا نرخ بهرهبرداری) در مناطق مرکزی ایران معمولاً بین ۱۹ تا ۲۲ درصد در نظر گرفته میشود.
پوشش ناترازی انرژی در نیروگاههای خورشیدی
با توجه به ماهیت تغییرپذیر و وابسته به تابش خورشید سیستمهای PV، تولید برق خورشیدی معمولاً با اوج بار همزمان نیست و ناترازی زمانی ایجاد میکند. برای رفع این چالش، استفاده از ذخیرهسازی انرژی و فناوریهای ترکیبی ضروری است.
ذخیرهسازی انرژی با استفاده از باتریهای مدرن، مانند لیتیوم-یون، امکان جمعآوری برق تولید شده در ساعات اوج تابش خورشید و تزریق آن در ساعات کمتابش یا شب را فراهم میکند. این فناوری به کاهش نوسانات تولید و افزایش پایداری شبکه کمک میکند و سهم انرژی خورشیدی قابل اتکا را افزایش میدهد. هرچند هزینه اولیه باتریها بالاست و طول عمر محدودی دارند، اما با مدیریت هوشمند انرژی میتوان بهرهوری و عمر مفید آنها را بهینه کرد و بخش قابل توجهی از نیاز شبکه به تولید پایدار را تأمین کرد.
از طرفی نیروگاههای خورشیدی متمرکز (CSP) انرژی تابشی خورشید را به حرارت تبدیل کرده و این انرژی را در سیالات حرارتی مانند نمک مذاب ذخیره میکنند. ذخیرهسازی حرارتی امکان تولید برق حتی در ساعات بدون تابش مستقیم یا شب را فراهم میکند و ضریب ظرفیت نیروگاه را به شکل قابل توجهی افزایش میدهد. نیروگاههای CSP با ذخیره حرارتی ۷ تا ۱۵ ساعته میتوانند تقریباً به صورت ۲۴ ساعته برق تولید کنند، که این قابلیت باعث میشود نوسانات ناشی از تابش خورشید تا حد زیادی جبران شود.
ترکیب انرژی خورشیدی با سایر منابع تجدیدپذیر، مانند باد یا هیدرو، میتواند نوسانات تولید را کاهش دهد و ناترازی زمانی را جبران کند. تولید باد معمولاً در ساعات شب یا صبح افزایش مییابد، در حالی که خورشید در ظهر اوج تولید دارد، بنابراین ترکیب این دو منبع باعث پوشش پیوستهتری از نیاز شبکه میشود. همچنین استفاده از ذخایر آبی میتواند در ساعات کمتابش خورشیدی به تأمین برق کمک کند و انعطافپذیری شبکه را افزایش دهد.
مدیریت تقاضا به معنای هماهنگ کردن مصرف برق با الگوی تولید است، به طوری که مصرف در ساعات اوج تولید خورشید افزایش یافته و در ساعات کم تولید کاهش یابد. این رویکرد باعث کاهش نیاز به ذخیرهسازی بزرگ و افزایش سهم انرژی خورشیدی در شبکه میشود. به کمک سیستمهای هوشمند، زمانبندی مصرف صنعتی یا شارژ خودروهای برقی میتواند بهینه شود و ناترازی ناشی از تفاوت بین تولید و مصرف کاهش یابد.
استفاده از نیروگاههای ترکیبی و شبکههای هوشمند امکان بهرهبرداری همزمان از منابع مختلف، مانند PV، CSP، باد، باتری و هیدرو را فراهم میکند. شبکه هوشمند با مدیریت هوشمند تولید، ذخیره و مصرف انرژی، پایداری سیستم را افزایش میدهد و امکان افزایش سهم انرژیهای تجدیدپذیر تا ۵۰–۷۰ درصدی در برخی مناطق را میدهد. این رویکرد باعث کاهش وابستگی به نیروگاههای سوخت فسیلی و افزایش انعطافپذیری و اتکاپذیری شبکه میشود.
انرژی خورشیدی برای مدیریت ناترازی است نه رفع ناترازی
محسن میرصدری عضو هئیت رئیسه سندیکای صنعت برق ایران در گفتگو با اکومتر پیرامون توانایی انرژی خورشیدی در رفع ناترازی برق ایران اظهار کرد: درست است که نیروگاههای خورشیدی در ایران معمولاً بین ۴ تا ۶ ساعت تولید موثر دارند، اما نقش انرژی خورشیدی محدود به میزان ساعات تولید نیست. مهم این است که خورشید در همان ساعاتی وارد شبکه میشود که بیشترین فشار بر شبکه برق وجود دارد؛ یعنی زمانی که کارخانهها فعال هستند، مصرف خانگی بالا است و بهخصوص در فصل گرم، کولرها بیشترین بار را ایجاد میکنند.
این عضو هئیت رئیسه سندیکای صنعت برق ایران تصریح کرد: ورود انرژی خورشیدی در این ساعات فشار شبکه را بهطور قابل توجهی کاهش میدهد و همین موضوع باعث میشود نیروگاههای گازی سوخت کمتری مصرف کنند و در نتیجه امکان استفاده از ظرفیت آنها در ساعات دیگر به شکل بهینهتر فراهم شود.
وی تاکید کرد: البته انرژی خورشیدی بهتنهایی قادر به رفع ناترازی نیست و نمیتواند ناترازی را حل نمیکند، اما شبکه را بهگونهای تغییر میدهد که امکان مدیریت ناترازی فراهم شود.
میرصدری خاطرنشان کرد: راهحل واقعی برای حل ناترازی انرژی در ایران استفاده از مجموعهای از روشها مانند استفاده از سیستمهای ذخیرهسازی انرژی در کنار نیروگاههای خورشیدی، بهرهگیری از باتریها و فناوریهای جدید ذخیرهسازی برای انتقال انرژی تولیدشده به ساعات غیرخورشیدی، بهبود عملکرد نیروگاههای حرارتی و گازی و همچنین مدیریت مصرف است.
عضو هئیت رئیسه سندیکای صنعت برق ایران تاکید کرد: خورشید یک منبع ارزان و دائماً در دسترس است؛ مثل یک چاه نفت که ورودی آن رایگان است. هزینه احداث نیروگاه خورشیدی در مقایسه با نیروگاه گازی بسیار کمتر است و انرژی را با هزینه پایین تولید میکند. بنابراین نقش اقتصادی و پایداری آن کاملاً قابل توجه است.
بنابراین با توجه به دادههای مطرح شده، انرژی خورشیدی نمیتواند به تنهایی موضوع ناترازی برق در ایران با جبران کند، اما به دلیل پتانسیلهای موجود در این نوع انرژی و همچنین انجام اقداماتی همچون جاگذاری ذخیرهسازها (باتری، ذخیره پمپاژی، حرارتی)، توسعه نیروگاههای گازی وجودی، مدیریت مصرف، ایجاد شبکه هوشمند و همچنین تنوع انرژی (بادی، خورشیدی، برقآبی، زمینگرمایی) میتواند بخش بزرگی از ناترازی را جبران کند.
انتهای پیام/
