چرا ظرفیت نصبشده با برق تولیدی برابر نیست؟
رمزگشایی از آمار نیروگاههای خورشیدی
در ماههای اخیر، همزمان با افزایش ظرفیت نیروگاههای تجدیدپذیر، بارها اعدادی درباره ظرفیت نصبشده، میزان تولید و سهم این نیروگاهها در تامین برق کشور منتشر شده؛ اعدادی که گاه به دلیل تفاوت در ماهیت آنها، حتی برای فعالان صنعت برق نیز ابهام ایجاد میکند.
به گزارش برق مدیا، بررسی مفاهیم فنی صنعت برق نشان میدهد بخش مهمی از این اختلاف برداشتها ناشی از خلط دو مفهوم «توان» و «انرژی» و همچنین تفاوت میان ظرفیت اسمی و عملکرد واقعی نیروگاههاست.
توان با انرژی تفاوت دارد
یکی از رایجترین خطاها در تحلیل آمارهای برق، مقایسه دو شاخصی است که اساساً واحد اندازهگیری متفاوتی دارند.
«توان» که با واحد مگاوات (MW) بیان میشود، میزان تولید برق در یک لحظه مشخص را نشان میدهد؛ اما «انرژی» با واحد مگاواتساعت (MWh)، حاصل تولید برق در طول زمان است.
به عنوان مثال، اگر یک نیروگاه بتواند بهطور مداوم ۱۵۰۰ مگاوات برق تولید کند، در پایان ۲۴ ساعت حدود ۳۶ هزار مگاواتساعت انرژی تولید کرده است.
به همین دلیل، زمانی که در برخی گزارشها توان لحظهای کل شبکه برق کشور در کنار انرژی تولیدشده نیروگاههای تجدیدپذیر قرار میگیرد، مقایسهای میان دو شاخص متفاوت انجام میشود که میتواند تصویری نادرست از عملکرد این نیروگاهها ایجاد کند.
چرا ظرفیت اسمی با تولید واقعی برابر نیست؟
یکی دیگر از پرسشهای رایج درباره صنعت برق، فاصله میان ظرفیت نصبشده نیروگاهها و میزان تولید واقعی آنهاست.
ظرفیت اسمی هر نیروگاه در شرایط استاندارد آزمایشگاهی تعیین میشود؛ یعنی دمای ۲۵ درجه سانتیگراد، فشار استاندارد و شرایط ایدهآل بهرهبرداری. اما در عمل، هیچ نیروگاهی در تمام ساعات سال در چنین شرایطی فعالیت نمیکند.
این موضوع تنها به نیروگاههای خورشیدی محدود نیست و تقریباً تمام فناوریهای تولید برق را دربر میگیرد.
در ایران که بخش زیادی از کشور در ارتفاع بیش از هزار متر از سطح دریا قرار دارد، نیروگاههای گازی و سیکل ترکیبی به دلیل کاهش چگالی هوا با افت راندمان مواجه میشوند. از سوی دیگر، نیروگاههای خورشیدی اگرچه از ارتفاع آسیب نمیبینند و حتی در برخی مناطق مرتفع از تابش بیشتری برخوردارند، اما دمای بالای محیط یکی از مهمترین عوامل کاهش توان خروجی آنهاست.
گرمای تابستان، دشمن پنهان پنلهای خورشیدی
برخلاف تصور رایج، پنل خورشیدی در هوای بسیار گرم عملکرد بهتری ندارد. اگرچه تابش خورشید بیشتر میشود، اما افزایش دمای سلول خورشیدی باعث افت توان خروجی آن خواهد شد.
بر اساس مشخصات فنی اغلب پنلهای تجاری، به ازای هر یک درجه افزایش دمای سلول نسبت به دمای استاندارد ۲۵ درجه سانتیگراد، بین ۰.۳ تا ۰.۵ درصد از توان خروجی پنل کاهش مییابد.
به همین دلیل در استانهای جنوبی مانند خوزستان، بوشهر، هرمزگان و بخشهایی از کرمان و سیستان و بلوچستان، دمای بسیار بالا میتواند بخشی از ظرفیت نامی نیروگاههای خورشیدی را کاهش دهد؛ موضوعی که در طراحی نیروگاهها نیز لحاظ میشود.
راندمان پنل با ضریب ظرفیت تفاوت دارد
یکی دیگر از مفاهیمی که معمولاً با یکدیگر اشتباه گرفته میشوند، «راندمان پنل» و «ضریب ظرفیت نیروگاه» است.
راندمان پنل نشان میدهد چه میزان از انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل میشود. این عدد در پنلهای تجاری امروزی معمولاً بین ۲۰ تا ۲۴ درصد است.
اما ضریب ظرفیت، شاخص دیگری است که نشان میدهد یک نیروگاه در طول یک سال، چه میزان از ظرفیت نامی خود را عملاً تولید کرده است.
برای نیروگاههای خورشیدی این عدد معمولاً بین ۲۰ تا ۲۵ درصد است؛ زیرا این نیروگاهها فقط در ساعات روز برق تولید میکنند و عواملی مانند زاویه تابش، ابرناکی، گردوغبار، تعمیرات و محدودیتهای شبکه نیز بر میزان تولید آنها اثر میگذارد.
به همین دلیل، یک نیروگاه خورشیدی ۱۰۰ مگاواتی اگرچه در شرایط مناسب میتواند تا ۱۰۰ مگاوات توان لحظهای تولید کند، اما در پایان شبانهروز انرژی تولیدی آن معادل فعالیت مداوم با ظرفیت کامل نخواهد بود.
چرا تولید لحظهای خورشیدیها نوسان دارد؟
بررسی منحنی تولید نیروگاههای خورشیدی نشان میدهد تولید برق این نیروگاهها از ساعات ابتدایی صبح بهتدریج افزایش یافته، حوالی ظهر به بیشترین مقدار میرسد و سپس تا غروب کاهش پیدا میکند.
به همین دلیل ممکن است در میانه روز، تولید لحظهای نیروگاههای خورشیدی کشور از مرز دو هزار مگاوات عبور کند، اما متوسط تولید روزانه یا سالانه آنها به مراتب کمتر باشد.
همین ویژگی باعث میشود مقایسه ظرفیت نصبشده با تولید لحظهای بدون در نظر گرفتن عامل زمان، تصویری ناقص از عملکرد این نیروگاهها ارائه دهد.
سه عدد متفاوت که نباید با هم اشتباه گرفته شوند
در گزارشهای رسمی معمولاً سه شاخص مختلف درباره توسعه انرژیهای تجدیدپذیر منتشر میشود:
ظرفیت نصبشده؛ یعنی مجموع تجهیزاتی که احداث شدهاند.
ظرفیت متصل به شبکه؛ یعنی نیروگاههایی که مراحل اتصال را طی کرده و آماده بهرهبرداری هستند.
توان تولیدی لحظهای؛ یعنی میزان برقی که همان لحظه وارد شبکه میشود.
این سه شاخص مفاهیم متفاوتی دارند و مقایسه مستقیم آنها با یکدیگر میتواند به برداشتهای نادرست منجر شود.
تغییر معادلات سرمایهگذاری با کاهش هزینهها
در کنار چالشهای فنی، مهمترین تحول صنعت خورشیدی در سالهای اخیر کاهش چشمگیر هزینه فناوری بوده است.
قیمت پنلهای خورشیدی در بازار جهانی طی یک دهه گذشته بهشدت کاهش یافته و در برخی قراردادهای بزرگ بینالمللی به حدود ۰.۲ دلار به ازای هر وات (معادل حدود ۲۰۰ دلار به ازای هر کیلووات) رسیده است.
البته این رقم تنها مربوط به قیمت پنل است و هزینه نهایی احداث نیروگاه شامل تجهیزات جانبی، اینورتر، سازه، کابل، ترانسفورماتور، نصب، اتصال به شبکه و سایر زیرساختهاست. به همین دلیل، هزینه ساخت یک نیروگاه خورشیدی در مقیاس نیروگاهی همچنان بهمراتب بیشتر از قیمت خود پنل خواهد بود.
با این وجود، گزارشهای بینالمللی نشان میدهد کاهش قیمت تجهیزات باعث شده انرژی خورشیدی امروز در بسیاری از کشورها به یکی از ارزانترین روشهای تولید برق تبدیل شود.
ایران؛ مزیتی که هنوز بهطور کامل استفاده نشده است
ایران از نظر میزان تابش خورشید در میان کشورهای مستعد توسعه انرژی خورشیدی قرار دارد و بسیاری از مناطق مرکزی و جنوبی کشور از ضریب ظرفیت بالاتری نسبت به کشورهای اروپایی برخوردارند.
با این حال، توسعه این صنعت تنها به وجود تابش مناسب وابسته نیست. توسعه شبکه انتقال، تأمین مالی، تسهیل سرمایهگذاری، ایجاد ظرفیت ذخیرهسازی انرژی و استفاده از فناوریهای نوین، از مهمترین عواملی هستند که میتوانند سهم انرژیهای تجدیدپذیر را در سبد برق کشور افزایش دهند.
در شرایطی که صنعت برق ایران با ناترازی تولید و مصرف مواجه است، افزایش ظرفیت نیروگاههای خورشیدی میتواند بخشی از بار مصرف روزانه را جبران کند؛ اما تحلیل دقیق عملکرد این نیروگاهها مستلزم آن است که آمارها بر پایه مفاهیم صحیح فنی و شاخصهای قابل مقایسه ارائه شوند، تا ظرفیت واقعی این فناوری در سیاستگذاری انرژی کشور بهدرستی ارزیابی شود.