کدام نوع برق، ارزانتر تمام میشود؟
یک راهحل ناگزیر در پیش روی رفع ناترازی و پایدار ساختن توان تولیدی برای شبکه مصرف برق، متنوعسازی منابع تولید برق در کشور است.
تهران(شبکه اقتصاد)ـ سید حجت قدیری اصلی، کارشناس حوزه انرژی و عضو اندیشکده اقتصاد دانشبنیان در یادداشتی اختصاصی درباره برق نوشت، در چند سال اخیر، ناترازی انرژی به یکی از معضلات سطح کلان کشور تبدیل شده است. از طرفی، قطعیهای چندساعته برق در بخش خانگی یا صنعت، برق را به یک منبع ناپایدار انرژی نیز مبدل کرده است. آمارها از میزان کمبود تولید برق در کشور رقمهای متفاوتی است، اما اگر عدد اعلامی وزیر نیرو در حضور رهبر انقلاب در نمایشگاه پیشرفت را مبنا قرار دهیم، حدود ۲۰ هزار مگاوات کمبود تولید برق در کشور وجود دارد. در رفع ناترازی و همچنین پایدار ساختن تولید برق در کشور – به معنی توانایی تولید برق با توان ثابت در تمام ایام سال -، یکی از اصلیترین راهحلهای پیش رو، متنوعسازی سبد منابع تولید برق در کشور با توجه به اولویتهای اقتصادی است.
از بین منابع مختلف تولید برق مانند، نیروگاههای سوخت فسیلی، هستهای، بادی و یا خورشیدی، باید ابتدا به سراغ راهکارهایی رفت که برق ارزانتری را در مدتزمان طولانیتری از سال تولید میکنند. برای مقایسه این راهکارها بایستی به سراغ شاخصهای مختلفی مثل میزان اثرات زیستمحیطی، افزایش پایداری، بهرهوری و کارایی شبکه و از همه مهمتر، جنبههای اقتصادی رفت.
هزینههای سرمایهگذاری اولیه (CapEx) و هزینههای عملیاتی از این شاخصها هستند. در مورد نیروگاههای برق، شاخص LCOE (Levelized Cost of Energy) یا میزان «هزینه همتراز شده تولید برق» یکی از مهمترین شاخصها برای مقایسه هزینههای مختلف تولید برق است. این شاخص به طور کلی هزینه کلی تولید برق را در طول عمر یک پروژه محاسبه میکند و هزینه تولید هر واحد برق را بر اساس کل هزینههای سرمایهگذاری، عملیاتی و نگهداری در نظر میگیرد.
اما شاخص LCOE چیزی فراتر از کپکس (هزینههای سرمایهگذاری اولیه) را در نظر میگیرد و به صورت دقیقتر به هزینههای بلندمدت تولید برق پرداخته و آنها را تحلیل میکند. از طرفی، به اذعان برخی کارشناسان، در دسترس بودن و قیمت تمام شده برق برای شهروندان، یک شاخص رفاهی و برای جامعه شاخصی تأثیرگذار در توسعه و رشد اقتصادی است. در نتیجه اقتصاد نیروگاهی بدین صورت معنا میشود که برای حصول یک شبکه پایدار و قابل اطمینانِ برق، چه میزان هزینه باید صورت بگیرد.
هزینه همتراز شده برق معیار استاندارد و مناسبی از قیمت تمام شده برق ارائه میدهد و میتواند نشان دهد که چه مقدار هزینه به ازای هر کیلووات ساعت برق تا پایان عمر نیروگاه صرف میشود. در این شاخص اقتصادی تمامی مؤلفههای مهم در هزینههای یک نیروگاه لحاظ میشود و هزینهها به طور کلی تا انتهای عمر نیروگاه محاسبه میشوند. به عبارت سادهتر قیمت هر واحد (عموماً مگاوات ساعت) انرژی تولیدی توسط نیروگاه را محاسبه میکند. این در حالی است که CapEx تنها هزینههای سرمایهگذاری اولیه را در نظر میگیرد و به نوعی، با قیمت تمامشده تولید برق تراز نمیشود.
در محاسبه شاخص LCOE برای یک نیروگاه، هزینههای تأسیس، راهاندازی و تست نیروگاه، هزینه عملیات تعمیر و نگهداری، هزینه سوخت مصرفی به ازای توان نامی و همچنین هزینه برچیدن در تمام سالهای خدمت نیروگاه محاسبه و جمع زده میشوند و تمامی هزینههای لازم برای تأسیس یک نیروگاه تولید برق به دست میآید. از طرفی این مقادیر به ازای انرژی (برق) تولید شده تراز میشود. به عبارت سادهتر، کل هزینههای یک نیروگاه از راهاندازی تا اتمام فعالیت آن در ازای میزان برق تولیدی آن در نظر گرفته میشود. بنابراین، برای مقایسه منابع مختلف نیروگاهی تولید برق، بایستی به سراغ منبعی رفت که در طول عمر نیروگاه، برق بیشتری نسبت به هزینههای انجامشده ارائه دهد؛ به بیان اقتصاد نیروگاهی، باید شاخص LCOE برای آن کمتر باشد.
برای اینکه برق با کمینه مقدار LCOE ممکن یا به عبارتی با حداقل هزینه تمام شده تولید شود لازم است تا LCOE تمام انواع نیروگاهها با یکدیگر مقایسه و بررسی شوند تا بهترین سبد انرژی که علاوه بر تنوع، دارای پایینترین LCOE هم باشد مشخص شود. نمودار زیر مقایسهای بین LCOE تمام نیروگاهها است که سازمان انرژی جهانی در آخرین گزارش «هزینههای پیشبینی شده تولید برق» [۱] منتشر کرده است.
توضیح نمودار: مستطیل بیانگر بیشترین توزیع قیمت تمامشده برای هر منبع (و خط میانی نشانگر میانه دادهها است) و دو خط بالا و پایین بیانگر بیشترین و کمترین میزان هزینه تمامشده برای هر منبع است.
همانطور که در این نمودار مشاهده میشود نیروگاههای بارپایه [۲] مانند هستهای، زغالی و گازی علیرغم تصور عموم که نیروگاههایی گران و پرخرج قلمداد میشوند، میتوانند از نظر LCOE با نیروگاههای تجدیدپذیر مانند خورشیدی و بادی رقابت کنند و به گفته برخی کارشناسان در رده ارزانترین برقهای جهان هستند. ممکن است در مورد نمودار بالا مقایسهای شکل بگیرد با این مضمون که نیروگاههای تجدیدپذیر (هر چند از مرتبه چند دلار) LCOE پایینتری نسبت به نیروگاههای بارپایه دارند اما چنین مقایسهای علمی نیست. علت اشتباه بودن چنین قیاسی تفاوت در ماهیت نیروگاههای بارپایه با نیروگاههای تجدیدپذیر است. به زبان ساده و به طور کلی؛ نیروگاههای بارپایه برای تولید برق با توانهای بالا (چند صد تا چند هزار مگاوات) به صورت مستمر طراحی میشوند و در مقابل نیروگاههای تجدیدپذیر برای تولید برق با توانهای متوسط و پایین (چند مگاوات تا تا چند صد مگاوات) و برای فعالیت در بارمیانی و اوج بار، با تولید غیر مستمر تولید میشوند.
این امر نیز قابل توجه است که نیروگاههای هستهای در رده ارزانترین برقهای جهان قرار میگیرند. بر خلاف تصور، اگرچه ممکن است هزینه راهاندازی نیروگاههای هستهای بالا باشد، اما اگر طبق شاخص LCOE، این هزینه را با تولید برق آن همتراز کنیم، نسبت به سایر منابع، نیروگاه هستهای برق ارزانتری را به شبکه توزیع برق تحویل میدهد. همچنین کم بودن مقدار دامنه [۳] LCOE در مورد یک فناوری به معنای این است که صنایع بر مختصات دانش فنی آن مسلطتر هستند و در نتیجه اجرای پروژه قابل پیشبینیتر بوده و هزینههای پیشبینینشده کمتری دارند. در این صورت امکان وقوع ایرادات خارج از برنامه نیز کمتر است.
از طرفی همان طور که گفته شد، به علت محدودیتهای فنی و مهندسی، نیروگاههای تجدیدپذیر توانایی تولید برق پایدار را ندارند؛ در حالی که نیروگاههای بارپایه اتفاقاً بر اساس تولید برق پایدار طراحی و ساخته میشوند. در رابطه با همین موضوع به نقل از Statista و آژانس بینالمللی انرژی (iea) متوسط ضریب ظرفیت [۴] نیروگاههای هستهای که بیشینه مقدار در جهان است بیش از ۹۳ درصد است. ضریب ظرفیت یا Capacity Factor عبارت است از مدت زمانی از سال که یک نیروگاه میتواند با توان نامی خود در خدمت شبکه توزیع باشد. به عبارت دیگر، نیروگاههای هستهای ۹۳ درصد از سال را میتوانند به صورت مداوم به فعالیت بپردازند.
این عدد برای دیگر نیروگاههای بارپایه نظیر گازی کمتر از ۶۲ درصد، برای نیروگاه گازیِ سیکل ترکیبی در حدود ۶۰ درصد و برای نیروگاههای زغال سوز در حدود ۴۲ درصد است. در حالی که این عدد برای نیروگاههای بادی ۳۳.۵ درصد، فوتوولتاییک خورشیدی کمتر از ۲۴ درصد و خورشیدی گرمایی کمتر از ۲۳ درصد است. به زبان سادهتر یک نیروگاه ۱۰۰۰ مگاواتی هستهای تقریباً معادل ۳ نیروگاه بادی یا ۴ نیروگاه خورشیدی فوتوولتاییک و یا ۴.۲ نیروگاه خورشیدیِ گرمایی با توان مشابه ۱۰۰۰ مگاواتی در طول یک سال برق تولید میکند.
به بیانی سادهتر، از منظر ارزانی برق تولیدی و همچنین پایداری تولید برق، نیروگاههای هستهای در وضعیت بسیار مطلوبی قرار دارند. این در حالی است که نیروگاههای انرژی تجدیدپذیر نمیتوانند انرژی مورد نیاز شبکه را به صورت دائم و در تمام ساعات روز و ایام سال تولید کنند. به همین دلیل در صورت استفاده از انرژی تجدیدپذیر بازهم قطعیهای برق وجود خواهند داشت.
از طرف دیگر، مدت زمانی که یک نیروگاه میتواند در یک دوره زمانی برق تولید کند برای نیروگاههای مختلف، متفاوت است. این زمان که با ضریب دسترسی یا Availability factor مشخص میشود، برای نیروگاههای هستهای بیشتر از نیروگاههای برق تجدیدپذیر است. متوسط ضریب دسترسی برای نیروگاههای بارپایه حدود ۷۰ درصد و برای نیروگاههای تجدیدپذیر کمتر از ۵۰ درصد است.
لازم به ذکر است که استاندارد جهانی برای صنعت نیروگاهی ایجاب میکند تا هزینههایی مثل مالیات بر انتشار کربن و مالیات بر تولید گرما نیز در محاسبات اقتصاد نیروگاهی لحاظ شود که این امر به میزان کمی باعث افزایش LCOE نیروگاههای غیر تجدیدپذیر میشود. برخی کارشناسان این هزینهها را صرفاً مشوقی برای سوق دادن صنایع و بازار به سمت نیروگاههای تجدیدپذیر قلمداد میکنند.
با توجه به آنچه در سطور بالا بیان شد انتظار تکیه کاملِ شبکه توزیعِ برق به نیروگاههای تجدیدپذیر، اقدام و انتظاری غیرعلمی و غیر کارشناسانه است و تنها جلوی پیشرفت و گسترش انرژیهای تجدیدپذیر در ایران را میگیرد. این انتظارِ غیرواقعی، یک نوع مانعتراشی برای بهرهگیری از این رسته فناوریهای مهم در زمینه تأمین انرژی است.
اقتصاد نیروگاهی در کنار دلایل فنی، ایجاب میکند که صنایع و شبکه توزیع برق، مصرف اصلیشان یعنی بارپایه را توسط نیروگاههایی نظیر زغالسوز، هستهای، گازی و بخاری تأمین کنند و از نیروگاههای تجدیدپذیر جهت پیکسایی، توسعه شبکه شهری و پاسخ به نیاز مصارف خانگی – که در ایران بخش عمده مصرف برق را تشکیل میدهند – بهرهگیری شود؛ لذا قیاس نیروگاههای بارپایه با نیروگاههای تجدیدپذیر مقایسهای اشتباه است چرا که این دو دسته فناوری هر کدام جایگاه حیاتی و مختص خود را دارند. نه نیروگاههای بارپایه میتوانند جایگزین نیروگاههای تجدیدپذیر شوند و نه نیروگاههای تجدیدپذیر توانایی رقابت و جایگزینی نیروگاههای بارپایه را دارند.
در رابطه با همین موضوع تحلیل سه کارشناس حوزه انرژی به نامهای رونالد اشتاین (Ronald Stein)، دکتر رابرت جفری (Dr. Robert Jeffrey) و اولیویا وان (Olivia Vaughan) قابل توجه است. این سه کارشناس در یادداشتی مشترک – منتشره در America Out Loud NEWS- به موضوع چالش انرژی برای کشورهای در حال توسعه و راه حلهای موجود برای آن پرداختهاند و تصریح کردهاند: «توسعه نیروگاههای هستهای مزایای قابل توجهی برای کشورهای در حال توسعه دارد.» این کارشناسان این گونه استدلال کردهاند: «چنین پروژههایی نه تنها عرضه برق را تقویت میکند، بلکه از توسعه منطقهای از طریق توسعه زیرساختها، افزایش فعالیت اقتصادی و ایجاد شغل حمایت میکند». این بدان معنا است که نیروگاههای بارپایه نظیر زغالسوز، بخاری، گازسوز و بهویژه هستهای؛ نه تنها از لحاظ اقتصادی به صرفه هستند بلکه برای کشوری در حال توسعه مانند ایران مناسبترین گزینه برای توسعه شبکه برق و تأمین انرژی هستند چرا که پایداری شبکه توزیع برق و تأمین مداوم برق دو رکن اساسی و مهم توسعه و پیشرفت هستند.