سبد انرژی راه‌حل قرن بیست و یکم برای دوران انتقال به انرژی‌‌‌های پاک و پیامدهای آن
راه حل گذر از بحران انرژی
این شامل سوخت‌‌‌های فسیلی (نفت، گاز طبیعی و زغالسنگ)، انرژی هستهای و بسیاری از منابع انرژی تجدیدپذیر (چوب و سایر انرژی‌‌‌های زیستی، آبی، باد، خورشیدی و زمین گرمایی) می‌شود. این منابع انرژی اولیه، به عنوان مثال، برای تولید برق، تامین سوخت برای حمل‌ونقل و گرمایش و سرمایش ساختمان‌‌‌های مسکونی و صنعتی استفاده می‌‌‌شوند. ترکیب انرژی از یک کشور یا منطقه به کشور دیگر بسیار متفاوت است و بسته به دوره زمانی می‌تواند به طور قابل‌توجهی تغییر کند.
متغیرها در این رابطه عبارتند از:
*در دسترس بودن منابع قابل استفاده در داخل یا امکان واردات آنها
*میزان و نوع انرژی موردنیاز که باید برآورده شود
*انتخاب‌‌‌های سیاستی که به واسطه عوامل تاریخی، اقتصادی، اجتماعی، جمعیتی، محیطی و ژئوپلیتیکی تعیین می‌‌‌شوند
* ترکیب انرژی جهانی تحت سلطه سوخت‌‌‌های فسیلی
به عنوان مثال، این تفاوت‌‌‌ها را می‌توان با مقایسه ترکیب انرژی جهانی، اروپا و فرانسه مشاهده کرد. از زمان انقلاب صنعتی، توسعه جامعه تا حد زیادی توسط سوخت‌‌‌های فسیلی هدایت شده است. در سطح جهانی، سهم تجمعی زغالسنگ، نفت و گاز در ترکیب انرژی در سال 2018 نزدیک به 85درصد بود، در حالی که سهم انرژی آبی (8/ 6 درصد)، سایر انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر (4 درصد) و هستهای (4/ 4 درصد) بسیار عقب‌‌‌تر بودند. در اروپا، انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر (5/ 15 درصد) و هستهای (3/ 10 درصد) توسعه‌یافته‌تر هستند، اما سوخت‌‌‌های فسیلی منبع اصلی انرژی با سهم 2/ 74 درصدی هستند.
تنها با نگاهی به فرانسه، این تجزیه و تحلیل، تصویری کاملا متفاوت به دلیل حضور قوی صنعت هستهای نشان می‌دهد که سهم 5/ 38 درصدی در سبد انرژی این کشور دارد. فرانسه دارای نسبت انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر کمتر از میانگین اروپا با 4/ 10درصد است، در حالی که زغالسنگ سهم ناچیز 4/ 3درصد از کل را تشکیل می‌دهد.
چین، هند و ایالات متحده
در چین و هند، زغالسنگ تقریبا 60درصد از ترکیب انرژی این کشورها را تشکیل می‌دهد. هر دو کشور پیشتاز اصلی توسعه انرژی خورشیدی و بادی هستند، اما نیازهای اقتصادهای در حال رشد سریع آنها به این معنی است که سهم این انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر کم است. به همین دلیل، آنها همچنین در کاهش نسبت زغالسنگ که به وفور با هزینه کم در این کشورها یافت می‌شود، با مشکلات زیادی مواجه هستند. از لحاظ تاریخی، ایالات متحده تا حد زیادی از زغالسنگ و نفت نیرو می‌گیرد. اما مصرف زغالسنگ در دهه گذشته به دلیل رونق گاز شیل و برق تولیدشده از منابع تجدیدپذیر به طور قابل‌توجهی کاهش یافته است. این در حالی است که این کشور از آغاز قرن یک‌سوم معادن زغالسنگ خود را بسته است.
سبد انرژی در مقابل ترکیب تولید برق
سبد انرژی را نباید با ترکیب تولید برق (همچنین به عنوان ترکیب برق شناخته می‌شود) اشتباه گرفت. ترکیب تولید برق، در حقیقت تجزیه منابع انرژی مورد استفاده خاص برای تولید برق است. به همین دلیل، مسائل مربوط به استفاده از انرژی در حمل‌ونقل و بخش‌‌‌های بزرگ صنعت و مسکن را در نظر نمی‌گیرد. بنابراین ترکیب تولید برق با ترکیب انرژی مربوطه بسیار متفاوت هستند. با در نظر گرفتن مثال فرانسه، سهم انرژی هستهای در تولید برق این کشور 7/ 71درصد در سال 2018 بوده است. با این حال، سهم آن در ترکیب کلی انرژی فرانسه در همان دوره زمانی بالغ بر 5/ 38درصد بود.
از طرف دیگر سهم انرژی خورشیدی و بادی که به سختی در ترکیب انرژی قابل مشاهده است، در ترکیب تولید برق افزایش قابل‌توجهی کرده است. همچنین باید توجه داشت که ارقام ترکیب انرژی اولیه - که عاملی در مصرف هر کشور از همه منابع انرژی موجود است، اعم از تولید داخلی یا وارداتی - با ارقام مصرف نهایی انرژی مطابقت ندارد. این به این دلیل است که بخش نسبتا زیادی از انرژی اولیه در فرآیند تبدیل آن به انرژی ثانویه از بین می‌رود.
یک راه‌حل برای دوران‌گذار انرژی
امروزه انرژی یک نیاز اساسی برای بشر است. چراغ خانه خود را روشن کنید، شام را با آن بپزید، از آن برای رانندگی به محل کار استفاده کنید یا خانه خود را با آن گرم نگه دارید. اما در پشت پرده تولید این کالای همیشه در دسترس بیشتر از آنچه ما معمولا حس می‌‌‌کنیم، داستان وجود دارد. تبدیل یک منبع به انرژی قابل مصرف نیاز به عملیات معمولا پیچیده‌ای دارد و طیف بسیار گسترده‌‌‌ای از منابع نیز در دسترس هستند.
بنابراین انرژی اعم از برق یا گرما نباید به عنوان یک کالای واحد بلکه به عنوان سبدی از منابع مختلف در دسترس برای مصرف در نظر گرفته شود. این دیدگاه برای بحث در مورد انتقال انرژی، پایداری انرژی یا دورکردن خانوارها از مصرف گاز طبیعی مفید است، زیرا هر منبع دارای قیمت خاص، فرآیند تبدیل خاص با اتلاف انرژی معین و آلودگی خاص خود است که در نتیجه تبدیل و مصرف ایجاد می‌شود.
ترکیب سبد انرژی‌برخلاف لفاظی‌‌‌ها و شعارهای بلندمرتبه، بر اساس میزان تقاضا و سیال بودن شبکه برق تعیین می‌شود. درگیری روسیه و اوکراین نشان داده است که تقسیم بین شعارهای انتقال انرژی و واقعیت می‌تواند با ایجاد عدم‌تعادل در دسترسی کشورها به جریان‌‌‌های متنوع انرژی، منجر به پیامدهای جهانی عمیقی شود. تسلیحات هیدروکربنی روسیه به عنوان تابعی از این درگیری، نمونه‌‌‌ای روشن از این پیامدهاست. با این حال، اگر فشاری برای حذف تدریجی گاز طبیعی (همان‌طور که چند کشور تلاش کردند در کنفرانس تغییرات آب و هوایی سازمان ملل متحد در سال 2021 این کار را با زغالسنگ انجام دهند) می‌توانست تاثیر بیشتری داشته باشد.
اگر کشورهای اروپایی برای حذف تدریجی گاز طبیعی، همزمان با برچیدن زیرساخت‌‌‌های آن (مانند زغالسنگ) فشار می‌‌‌آوردند، امکان واردات گاز طبیعی مایع (LNG) از بین می‌‌‌رفت. در کشورهایی مانند ایالات متحده، افزایش واردات LNG برای کمک به اروپا برای برآوردن نیازهای انرژی‌‌‌اش بیهوده بود. به این ترتیب، تله برچیدن پیش از موعد تاسیسات فسیلی موجود برای نصب شبکه‌‌‌های صددرصد تجدیدپذیر در مقیاس میلیون‌‌‌ها نفر، دور زده می‌شود.
با برداشتن یک قدم جلوتر، اگر زغالسنگ همراه با گاز طبیعی به طور کامل از چرخه انرژی حذف می‌‌‌شد، اروپا چگونه می‌توانست این شرایط بحرانی را پشت سر بگذارد؟ امضاکنندگان توافقنامه پاریس به همان اندازه با شکاف روبه‌رو هستند، زیرا چند کشور اروپایی به استفاده از زغالسنگ برای خنثی‌‌‌سازی شوک روسیه به بازار بازگشته‌اند، به‌رغم اینکه زغالسنگ آلوده‌ترین سوخت فسیلی منتشرکننده CO2 است.
ابزار انرژی برای قرن بیست و دوم
سبد انرژی همچنین به عنوان یک ابزار امنیت ملی عمل می‌کند و عمدا اشکال مختلف انرژی را دربرمی‌گیرد، و به طور قابل‌توجهی، ترکیب سبد انرژی در زمان واقعی با میزان تقاضا و سیال بودن شبکه تعیین می‌شود. همان‌طور که اکنون در اروپا می‌‌‌بینیم، عدم‌توجه به این پویایی باعث شده که در شرایطی قرار بگیرد که نیازهای انرژی در زمان واقعی برآورده نشود. علاوه بر این، تنوع بخشیدن به ترکیب انرژی کشورها و در عین حال حفاظت از بار پایه شبکه (و حفظ ارتباط متقابل با سوخت فسیلی) از ستون‌‌‌های اصلی سبد انرژی است، زیرا این امر نیازهای انرژی یک کشور را، به‌‌‌ویژه در هنگام شوک‌‌‌های شبکه، حفظ می‌کند.
به طور کلی می‌توان گفت، محافظت از بار پایه، حفاظت از جان انسان‌‌‌هاست، اما این امر مستلزم دسترسی به انرژی در صورت لزوم و در صورت نیاز شبکه است. شاید روزی جهان به سمت انرژی‌‌‌های 100درصد تجدیدپذیر حرکت کند. با این حال، هیچ یک از کشورهای امضاکنندگان توافقنامه پاریس در سال 2015، یک شبکه کاملا تجدیدپذیر، با مقیاس میلیونی ایجاد نکرده‌اند. در صورتی که با نزدیک شدن اروپا به ماه‌‌‌های سردتر، درگیری ادامه یابد، جنگ وارد جبهه جدیدی خواهد شد که هنوز از نظر تامین سوخت‌‌‌های فسیلی تجربه نشده است. از نظر زیربنایی، نورد استریم 2 غیرفعال شده در حالی که جریان گاز طبیعی نورد استریم 1 با مشکل مواجه شده است.
در نتیجه، آژانس بین‌المللی انرژی با نگرانی ابراز کرده است که اروپا باید خطر کمبود و جیره‌‌‌بندی عمده گاز را کاهش دهد، به‌‌‌ویژه در زمستان آینده که ممکن است آسیب‌‌‌پذیرترین شهروندانش بدون گاز بمانند. می‌توان انتظار داشت که پس از شروع زمستان، این احتمال تقویت شود، به‌خصوص اگر هوا سردتر از حد انتظار باشد. نکته مهم این است که واردات LNG به اروپا ناکافی خواهد بود اگر میزان واردات نتواند با تقاضای اروپا مطابقت داشته باشد.
از طرف دیگر اتفاقات اخیر نشان داده است که وقتی یک شبکه دچار شوک می‌شود، تلفات ممکن است رخ دهد. گردباد قطبی که منجر به مرگ و میر در ایالات متحده شد نشان داد وقتی میلیون‌‌‌ها نفر تحت‌تاثیر قرار می‌‌‌گیرند که شرایط تامین انرژی ایمن نباشد و بار پایه شبکه دچار مشکل شود. با این وجود، می‌توان انتظار داشت که زمستان‌‌‌های اروپا سخت‌تر از زمستان‌‌‌های تگزاس باشد، در نتیجه، امنیت انرژی در ماه‌‌‌های آینده موضوعی محوری برای اتحادیه اروپا خواهد بود.
ترکیب الکتریسیته
تولید الکتریسیته یکی از سه جزء مصرف‌کننده کل انرژی است. دو مورد دیگر حمل‌ونقل و گرمایش هستند. همان‌طور که گفته شد تقسیم منابع از قبیل زغالسنگ، نفت، گاز، هستهای و انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر، در صنعت برق در مقابل ترکیب انرژی متفاوت است. به طور کلی، منابع کم کربن (هستهای و انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر) سهم بیشتری در ترکیب کنونی برق نسبت به کل ترکیب انرژی ما دارند. این به آن معنی است که تمایز بین این دو مهم است. در ادامه به ترکیب الکتریسیته خواهیم پرداخت.
برق خود را از کجا تهیه کنیم؟ کدام کشورها پاک‌ترین شبکه‌‌‌های برق را دارند؟
الکتریسیته تنها یک بخش از کل انرژی است و کربنزدایی برق تنها یک گام به سوی یک سیستم انرژی کم کربن است. تولیدات خورشیدی و باد در سراسر جهان به سرعت در حال رشد هستند. این البته خبر خوبی است، زیرا ما سعی می‌‌‌کنیم سیستم‌های انرژی خود را از سوخت‌‌‌های فسیلی دور کنیم. چنین پیشرفتی اغلب در سرفصل‌‌‌ها قرار می‌گیرد. به عنوان یک نمونه در سال‌جاری، شبکه ملی بریتانیا اعلام کرد که برای اولین بار، انرژی این کشور از منابع پاک، بیشتر از سوخت‌‌‌های فسیلی تامین می‌شود.
در نگاه اول، ممکن است فکر کنیم که در حال نزدیک شدن به یک سیستم انرژی بدون فسیل هستیم. اما متاسفانه بسیاری از این عناوین گمراه‌کننده هستند. ایندیپندنت این اشتباه را مرتکب شد که از اصطلاحات الکتریسیته و انرژی به جای یکدیگر استفاده کرد، در حالی که آنها در واقع یک چیز نیستند. هنگامی که ما عناوین پیشرفت خود را در مورد کربنزدایی می‌‌‌بینیم، ارقام نقل شده اغلب به برق اشاره می‌کنند. بسیاری از کشورها در زمینه برق پاک پیشرفت می‌کنند، اما پیشرفت آنها در انرژی پاک به طور کلی بسیار کندتر است. بیایید تجزیه ترکیب انرژی و برق جهانی را با هم مقایسه کنیم که همه اینها در نمودار نشان داده شده است.
ما شاهد تفاوت زیادی بین سهمی هستیم که از منابع کم کربن به دست می‌‌‌آید. انرژی‌‌‌های هستهای و تجدیدپذیر بیش از یک‌سوم (7/ 36 درصد) برق جهان را تشکیل می‌دهند. اما آنها کمتر از نیمی‌‌‌از این رقم (7/ 15 درصد) از ترکیب انرژی جهانی را تشکیل می‌دهند. این به این دلیل است که سایر عناصر تقاضای انرژی - حمل‌ونقل و گرمایش - به شدت به سوخت‌‌‌های فسیلی متکی هستند. اما جنبه دیگری نیز وجود دارد که باید در نظر گرفت. با در نظر گرفتن این واقعیت که کربنزدایی از حمل‌ونقل و گرمایش سخت‌تر است، برق پاک اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. بسیاری از راه‌‌‌حل‌‌‌ها متکی به برق‌‌‌رسانی در بخش‌‌‌های دیگر سیستم انرژی از جمله انتقال به وسایل نقلیه الکتریکی هستند. به عنوان مثال، آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که تا سال 2030، تقاضای جهانی برق برای وسایل نقلیه الکتریکی نسبت به سال 2019 پنج تا یازده برابر افزایش یابد. اگر بخواهیم از مزایای آب و هوایی وسایل نقلیه الکتریکی بهره‌مند شویم، این برق باید تا حد امکان کم کربن باشد.
اما هنگامی که ما عناوین پیشرفت در کربنزدایی بخش برق را می‌‌‌بینیم، باید به یاد داشته باشیم که این تنها بخشی از داستان انرژی است. اگر این کار را نکنیم، در خطر افتادن در حس کاذب پیشرفت هستیم و به رهبران، دولت‌‌‌ها و شرکت‌ها اجازه می‌‌‌دهیم اهدافی را به رخ بکشند که به اندازه کافی جاه‌‌‌طلبانه نیستند.
برق ما از کجا می‌‌‌آید؟
ترکیب برق ما از چه منابعی تشکیل شده است؟ چه مقدار از زغالسنگ، نفت، گاز و چه مقدار از انرژی هستهای، آبی، خورشیدی یا بادی به دست می‌‌‌آید؟ در نمودارهای تعاملی نشان داده شده در اینجا، ما تجزیه ترکیب برق را بر اساس منبع می‌‌‌بینیم. در سطح جهان می‌‌‌بینیم که زغالسنگ و به دنبال آن گاز بزرگ‌ترین منابع تولید برق هستند. از میان منابع کم کربن، نیروگاه‌‌‌های آبی و هستهای بیشترین سهم را دارند. اگرچه باد و خورشید به سرعت در حال رشد هستند. همچنین اگر به ترکیب برق کشورهای خاص نگاه کنیم، می‌توانیم تغییرات چشمگیری را در طول زمان ببینیم. انگلستان را به عنوان مثال در نظر بگیرید. در این کشور شاهد کاهش چشمگیر نقش زغالسنگ در ترکیب برق آن هستیم. در اواخر دهه 1980، زغالسنگ بیش از 60درصد تولید برق را تشکیل می‌‌‌داد. تا سال 2021 این میزان به 2درصد کاهش یافت.
سناریوهای آژانس بین‌المللی انرژی در خصوص ترکیب برق
روند تا سال 2040 به عوامل زیادی بستگی دارد، که از آن جمله می‌توان به سهم فزاینده برق مورد استفاده در حمل‌ونقل و سیاست‌‌‌های نسبتا جسورانه برای محدود کردن گرمایش جهانی، تمرکز بر صرفه‌جویی در انرژی، بهره‌وری انرژی و منابع جدید انرژی اشاره کرد. آژانس بین‌المللی انرژی سناریوهای مختلفی را برای سال 2040 بر اساس میزان این تلاش‌‌‌ها تدوین کرده است. سه ثابت وجود دارد:
*دنیایی به شدت «الکتریکی»: تولید برق در تمام سناریوها حدود 50درصد افزایش می‌‌‌یابد.
*رونق انرژی‌‌‌های تجدید پذیر: انتظار می‌رود سهم برق تجدیدپذیر (بدون احتساب آبی) که در سال 2018 به 4/ 9درصد رسید، در سناریوی میانه راه به 29درصد و در جسورانه‌‌‌ترین نتایج به 46درصد برسد.
*کاهش مصرف زغالسنگ: طبق خوش‌بینانه‌ترین سناریو، سهم این منبع در تولید برق از 38درصد به 25درصد کاهش می‌‌‌یابد.
بر اساس سناریوی آژانس بین‌المللی انرژی در خصوص سبد الکتریسیته جهانی انتظار می‌رود سهم گاز طبیعی در حدود 20درصد باقی بماند. این در حالی است که برای دستیابی به کارآمدترین سناریوی CO2 که می‌تواند سهم گاز طبیعی را نیز کاهش دهد، حتی با اجرای سیاست‌‌‌های جاه‌‌‌طلبانه جذب و ذخیره کربن، انرژی هستهای باید به طور قابل‌توجهی گسترش یابد.
