رنج تولید
واکاوی ساختار و مشکلات تولید برق در اقتصاد ایران
مختصات برق در اقتصاد
صنعت برق یکی از مهم‌ترین پایه‌های اقتصاد هر کشور است که هم به‌طور مستقیم و هم به‌طور غیرمستقیم در رشد اقتصادی و رفاه کشورها نقش می‌آفریند. در شیوه مستقیم، ارزش‌افزوده صنعت برق خود از یک طرف در محاسبه تولید ناخالص داخلی محاسبه می‌شود و از طرف دیگر، خود زمینه اشتغال و تخصص را در این صنعت ایجاد می‌کند. در شیوه غیرمستقیم، صنعت برق به عنوان یک محرک عمل کرده و موتور تولید سایر صنایع را به حرکت در می‌آورد. اهمیت برق در تولید و اقتصاد کشور یکی از مولفه‌های اصلی توسعه به شمار می‌رود. انرژی الکتریکی از انواع انرژی‌هایی است که دارای کاربردهای منحصر به فردی بوده و می‌تواند در برخی زمینه‌ها جایگزین منابع انرژی مختلفی باشد، با شناسایی برق به عنوان منبع انرژی و برتری آن بر سایر انرژی‌ها از لحاظ آثار زیست‌محیطی و با توجه به افزایش قیمت‌های سوخت‌های فسیلی، گرایش به سرمایه‌گذاری در تولید برق افزایش یافته است. انرژی الکتریکی علاوه بر آنکه به عنوان یک انرژی پاک می‌تواند جایگزین انرژی‌های آلاینده محیط‌زیست شود، دارای کاربردهای اختصاصی است که شاید نتوان به‌جای آن از دیگر منابع انرژی استفاده کرد. گذشته از اینکه برق به عنوان یک کالای نهایی مصرفی (روشنایی) مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما قابلیت مهم آن ورود به عرصه تولید به صورت یک نهاده است که از این مجرا می‌تواند سطح تولید کل اقتصاد را نیز تحت تاثیر قرار دهد. صنعت برق یکی از صنایع استراتژیک و بسیار پویاست که نقش اساسی و محوری در تحقق برنامه‌های توسعه ملی هر کشور ایفا می‌کند، از این‌رو حکومت‌ها به‌طور سنتی به صنعت برق به عنوان یک صنعت پیشرو نگریسته‌اند، از سوی دیگر به دلیل اثرات اجتماعی، محیطی و نیاز به حجم بالای سرمایه‌گذاری در این صنعت دولت‌ها سعی کرده‌اند تا آن را به صورت متمرکز کنترل کنند. بنابراین مکانیسم سرمایه‌گذاری در این صنعت درجه نقش‌آفرینی صنعت برق را در اقتصاد توضیح می‌دهد. هرچه سیاستگذار زمینه را برای سرمایه‌گذاری بیشتر و مدرن‌تر در این صنعت ایجاد کند، صنعت مذکور نقش موثرتری در پیشبرد اهداف اقتصادی کشورها دارد. بررسی نحوه تولید برق کشور می‌تواند نقاط ضعف و قوت صنعت برق را بیش از پیش روشن کند. نگاهی گذرا بر روش‌های تولید برق ایران نشان می‌دهد همچنان وابستگی شدیدی به سوخت‌های فسیلی وجود دارد.
ماهیت صنعت برق
کالای برق مانند هر کالای دیگری در اقتصاد، یک چرخه متوالی از تحقیق و تولید تا توزیع دارد که در هر کدام از مراحل مذکور نیاز به ملاحظات و سرمایه‌گذاری‌های هدفمند دارد. نیروگاه که در اولین مراحل صنعت برق نقش می‌آفریند جایی است که وظیفه تبدیل انرژی‌های گوناگون به انرژی الکتریکی را دارد و کالای برق را به مراحل بعدی توزیع خرد و کلان انتقال می‌دهد. منبع تامین انرژی و میزان آلایندگی آنها، تفاوت‌های اصلی بین نیروگاه‌های مختلف است. پژوهش‌ها نشان می‌دهد که در سال‌های گذشته سوخت‌های فسیلی مایع بیش از نیمی از نیاز این نیروگاه‌ها را تامین کرده‌اند. اما به مرور این فرآورده‌های نفتی با گاز طبیعی جایگزین شده‌اند و سهم گاز طبیعی تا حدود ۷۵ درصد رشد کرده است. اما با رشد روزافزون تقاضای برق، تامین سوخت نیروگاهی به یک چالش جدی تبدیل شده است. مضاف بر اینکه هزینه‌های سرمایه‌گذاری در این بخش نیز بسیار قابل توجه است. محدودیت دسترسی به حامل‌های انرژی فسیلی و افزایش احتمالی قیمت آنها، مشکلات را تشدید نیز می‌کند. بر مبنای گزارش‌های منتشرشده از سوی توانیر در کشور ما نیز همچون دیگر کشورها ملاحظاتی در مورد استفاده از سوخت‌های فسیلی برای تولید برق وجود دارد؛ دو مورد از مهم‌ترین ملاحظات استفاده از سوخت‌های فسیلی «محدودیت منابع» و «آلاینده‌های زیست‌محیطی» هستند. همین دو عامل کافی است تا دست‌اندرکاران صنعت برق به دنبال افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در تولید برق کشور باشند. از این‌رو یکی از خط‌مشی‌های اصلی صنعت برق کشور افزایش ظرفیت تولید برق با استفاده از نیروگاه‌های انرژی نو و تجدیدپذیر مانند برق‌آبی، بادی، خورشیدی، امواج و... است. بررسی‌های کارشناسان صنعت برق نشان می‌دهد که تا ۲۵ سال آینده نیاز جهانی انرژی ۶۰ درصد افزایش می‌یابد؛ این در حالی است که منابع سوخت‌های فسیلی حداکثر تا پایان قرن ۲۱ میلادی دوام می‌آورند. به‌طور کلی، نیروگاه‌های اصلی تولید برق کشور عبارتند از: نیروگاه گازی، نیروگاه چرخه ترکیبی، نیروگاه بخاری، نیروگاه برق‌آبی، نیروگاه اتمی و تجدیدپذیر و نیروگاه دیزلی.
مکانیسم عمل و پتانسیل نیروگاه‌های بخاری
منبع انرژی اصلی یک نیروگاه بخاری سوخت‌های فسیلی مانند نفت، گاز، گازوئیل، زغال‌سنگ و مازوت است. در این نیروگاه‌ها در اثر اشتعال سوخت‌های فسیلی، حرارت قابل توجهی در محفظه‌ای به نام کوره تولید می‌شود. این حرارت آب موجود در دیگ بخار را به بخار خشک تبدیل می‌کند؛ یعنی آب کاملاً تبخیرشده و بخاری تولید می‌شود که کاملاً به حالت گاز است و اثری از مایع در آن نیست. دمای بخار تا حدود ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد برآورد می‌شود. اتفاقی که می‌افتد این است که بخار حاصل پس از خروج از کوره وارد توربین می‌شود و پره‌ها و روتور توربین و به دنبال آن ژنراتور را به چرخش در می‌آورد که برق تولید می‌شود. اما بخار ایجادشده نیز کاملاً از بین نمی‌رود، بلکه توسط مکانیسمی وارد کندانسور می‌شود. کندانسور وسیله‌ای است که بخار خشک را سرد کرده و به مایع تبدیل می‌کند. مایع حاصل توسط پمپ‌هایی مجدداً به دیگ بخار پمپاژ می‌شوند. به‌طور خلاصه در نیروگاه‌های بخاری در مرحله اول انرژی شیمیایی موجود در سوخت‌های فسیلی به انرژی حرارتی تبدیل می‌شود و با حرارت تولیدشده آب مایع کاملاً به حالت گازی درمی‌آید. سپس انرژی حرارتی بخار توربین را به حرکت وامی‌دارد و به انرژی مکانیکی مبدل می‌شود. در پایان نیز ژنراتور انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد کرد. خصلت اصلی نیروگاه‌های بخاری، نیاز به آب است. راندمان این نیروگاه‌ها نیز کمتر از ۴۰ درصد برآورد می‌شود. بر اساس آخرین اطلاعات منتشرشده توسط توانیر، مجموع تولید نیروگاه‌های بخاری کشور در سال گذشته معادل ۹۰۳۳۸ میلیون کیلووات ساعت بوده که سهم حدود ۳۰درصدی از کل تولید نیروگاه‌های کشور را تشکیل می‌دهد. ظرفیت نامی، توان پیوسته‌ای است که سفارش و طراحی مولد برق بر اساس آن صورت می‌گیرد که بر روی دستگاه توسط سازنده درج می‌شود. اما در عمل، توان تولیدی کمی کمتر از توان نامی است. چراکه در قدرت عملی، حداکثر توان تولید مولد در محل نصب با در نظر گرفتن شرایط محیطی همچون ارتفاع از سطح دریا، دمای محیط و رطوبت نسبی محاسبه می‌شود. از این‌رو قدرت عملی تولید برق نیروگاه‌های بخاری در سال ۱۳۹۶ معادل ۱۵۸۲۹ مگاوات بوده است. اما شاخصی که به‌طور عملی نشان می‌دهد که یک نیروگاه به چه میزان تولید برق داشته است، «تولید ناویژه» نیروگاه است. تولید ناویژه جمع انرژی تولیدی مولدهای برق یک نیروگاه است که طی یک دوره زمانی معین (مثلاً یک‌سال) روی پایانه خروجی مولدها بر حسب کیلووات ساعت یا مگاوات ساعت اندازه‌گیری می‌شود. این شاخص برای نیروگاه‌های گازی در سال ۹۶ حدود ۸۵۰ هزار کیلووات ساعت بوده است. همچنین در این سال بیشترین سوخت فسیلی که در این نیروگاه‌ها استفاده شده، گاز طبیعی به حجم نزدیک به ۱۹ هزار میلیون مترمکعب بوده است و به مقدار بسیار کمتر نیز گازوئیل و نفت کوره استفاده شده است.
راندمان نیروگاه گازی
تفاوت اصلی نیروگاه گازی با بخاری در این است که در نیروگاه گازی به آب نیاز نیست اما هزینه برق تولیدی آنها بالاست و رنج تولید و راندمان کمتری نسبت به نیروگاه‌های بخاری دارند. در این نیروگاه‌ها آنچه موجب چرخش توربین می‌شود، هوای محیط است. هوای فشرده‌شده توسط کمپرسور وارد اتاق احتراق می‌شود و با سوخت‌های فسیلی ترکیب می‌شود. حاصل این احتراق خروج گاز داغی با فشار بالا از اتاق احتراق است که البته ضریب آلایندگی بالایی نیز دارد. گاز پرفشار توسط نازل با فشار زیاد و حرارت بالا به توربین می‌رسد و چرخش روتور و به دنبال آن ژنراتور را موجب می‌شود. سوخت این نیروگاه‌ها نیز معمولاً مازوت، گاز و گازوئیل است. بر اساس گزارش توانیر، بیشترین ظرفیت نامی بین نیروگاه‌های کشور در اختیار نیروگاه‌های گازی است. ظرفیت نامی این نیروگاه‌ها در پایان سال ۹۶ حدود ۲۶ هزار مگاوات بوده است که این مقدار حدود ۳۳ درصد از ظرفیت کل نیروگاه‌های کشور است. در سال‌های اخیر به این نیروگاه‌ها به دلیل قیمت پایین‌تر، امکان افزایش راندمان (تبدیل آنها به چرخه ترکیبی) و امکان ساخت داخل برای بیشتر تجهیزات اصلی جانبی، توجه خاصی شده است. در این نیروگاه‌ها نیز بیشترین سوخت مصرفی گاز طبیعی و به میزان حدودی ۲/ ۲۲ هزار میلیون مترمکعب بوده است.
مکانیسم ترکیبی نیروگاه‌ها
نیروگاه چرخه ترکیبی، ترکیبی از دو نیروگاه گازی و بخاری است. در نیروگاه‌های گازی با خروج گازهای پرانرژی از طریق دودکش توربین، مقداری از این گاز از چرخه تولید برق خارج می‌شود و همین امر راندمان را کاهش می‌دهد. اما در چرخه ترکیبی از گاز خارج‌شده استفاده می‌شود، چراکه این گاز با دمای بالا می‌تواند آب مایع را به بخار خشک تبدیل کند که همان مکانیسمی است که در نیروگاه‌های بخاری انجام می‌شود. در این نیروگاه‌ها دو نیروگاه گازی و بخاری را کنار هم قرار می‌دهند. برای فعالیت توربین گازی از سوخت فسیلی استفاده می‌کنند اما برای فعالیت توربین بخار، انرژی حاصل از دودهای خارج‌شده را به‌کار می‌گیرند. این امر باعث می‌شود که در ازای مقدار معینی سوخت فسیلی، انرژی الکتریکی بیشتری نسبت به دو نیروگاه بخاری و گازی تولید شود که بیان‌کننده راندمان بالای این نوع نیروگاه‌هاست. آن‌طور که شرکت توانیر گزارش داده، ظرفیت تولید این نیروگاه‌ها پس از نیروگاه‌های گازی بیشترین سهم را در بین نیروگاه‌های کشور دارند و سهم آنها معادل ۸/ ۲۹ درصد است. در صنعت برق ایران، این نیروگاه‌ها به دلیل راندمان بالا و آلایندگی کمتر زیست‌محیطی مورد توجه قرار گرفته‌اند. نیروگاه‌های ترکیبی دارای بیشترین ضریب بهره‌برداری در بین انواع نیروگاه‌ها هستند. ضریب بهره‌برداری به نسبت کل انرژی تولیدشده در یک نیروگاه طی یک دوره مشخص (عموماً یک دوره یک‌ساله) به حاصلضرب قدرت عملی نیروگاه است. به زبان ساده‌تر ضریب بهره‌برداری نشان می‌دهد تا چه حد از توان یک نیروگاه برای تولید برق بهره‌برداری شده است. همچنین متوسط راندمان نیروگاه ترکیبی در سال ۹۶ حدود ۴۷ درصد بوده است که حدود ۱۰ درصد از نیروگاه‌های بخاری و گازی بیشتر است. مجموعاً سه نوع نیروگاه گازی، بخاری و ترکیبی حدود ۸۳ درصد از کل ظرفیت نامی تولید برق ایران را در اختیار دارند. اتفاقی که در طول یک دهه اخیر افتاده این است که سهم نیروگاه‌های برق‌آبی، اتمی و تجدیدپذیر با شیب ملایم افزایش یافته است.
راندمان نیروگاه‌های دیزلی
در نیروگاه دیزلی، عامل تحرک ژنراتور یک موتور درونسوز دیزلی است. این نیروگاه‌ها ظرفیت تولید چندانی در صنعت برق ایران ندارند و ۶/ ۰ درصد از ظرفیت کل نیروگاه‌های ایران را تشکیل می‌دهند. چراکه این نیروگاه‌ها دارای راندمان پایینی هستند و هزینه تولید برق آنها بالا و دارای عمر کمتری نیز است. قدرت نامی آنها در سال ۹۶ تنها ۴۳۹ مگاوات بوده است. معمولاً از این نیروگاه‌ها در مواقع اضطراری استفاده می‌شود و در ایران در مناطقی که به شبکه سراسری متصل نیستند کاربرد دارد. نیروگاه دیزلی می‌تواند به عنوان برق اضطراری مکان‌هایی مانند بیمارستان‌ها، دانشگاه‌ها و... یا مراکز دورافتاده‌ای که هزینه انتقال برق از هزینه تولید نیروگاه دیزلی بیشتر است، مورد استفاده قرار گیرد.
پایه آبی صنعت برق
نیروگاه‌های برق‌آبی نیروگاه‌هایی هستند که از سدها برای تولید برق استفاده می‌کنند. آب جمع‌شده در پشت سد به پره‌های توربین برخورد می‌کند و چرخش روتور و ژنراتور و در نهایت تولید برق را سبب می‌شود. این نیروگاه‌ها آلودگی محیط زیستی و هزینه سوخت ندارند و تا ۱۰۰ سال نیز می‌توانند کار کنند. علاوه بر این، هزینه‌های نگهداری چندانی برای آنها خرج نمی‌شود و بازده آنها با گذشت زمان افت نخواهد کرد. استفاده از آب مورد نیاز کشاورزی، شرب و ایجاد فضاهای تفریحی در اطراف سدها از دیگر مزایای نیروگاه‌های برق‌آبی است. ظرفیت نامی این نیروگاه‌ها در سال ۹۶ با رشد ۷/ ۲درصدی به ۱۱۹۵۳ مگاوات رسیده است که ۲/ ۱۵ درصد از مجموع ظرفیت نیروگاه‌های کشور را به خود اختصاص داده‌اند. وزارت نیرو با احداث سد می‌تواند علاوه بر تامین برق پایدار و بهره‌مند شدن از مزیت توقف و راه‌اندازی سریع، مانع وقوع سیل در مناطق پرخطر نیز شود.
نیروگاه‌های اتمی و تجدیدپذیر
صنعت برق کشور در تلاش است تا سهم نیروگاه‌های اتمی و تجدیدپذیر در تولید برق کشور افزایش یابد. بر اساس اطلاعات شرکت توانیر، ظرفیت تولید برق از این دست نیروگاه‌های کشور معادل ۴/ ۱ درصد از ظرفیت کل نیروگاه‌ها را تشکیل می‌دهد. تولید برق در نیروگاه‌های هسته‌ای شباهت زیادی به نیروگاه‌های بخاری دارد. تفاوت اصلی این دو روش این است که انرژی مورد نیاز برای تبدیل آب به بخار خشک، در نیروگاه اتمی از واکنش‌های هسته‌ای تامین می‌شود. واکنش هسته‌ای به این شکل است که هسته اورانیوم ۲۳۵ مورد بمباران نوترونی قرار می‌گیرد و با برهم خوردن نیروهای داخلی در هسته اورانیوم، هسته اولیه به دو هسته سبک‌تر شکافته می‌شود. شکافت هسته، انرژی مورد نیاز نیروگاه را تامین می‌کند. در اینجا نیز مانند نیروگاه‌های بخاری، بخار خشک خارج‌شونده از توربین‌ها وارد کندانسور شده و تبدیل به مایع می‌شود و سپس توسط پمپ به رآکتور پمپاژ خواهد شد. یکی از مهم‌ترین مزیت‌های نیروگاه اتمی این است که آلودگی زیست‌محیطی ندارد و همچنین هزینه انتقال سوخت آن کم است. اما در مقابل در این نیروگاه‌ها، به راحتی نمی‌توان میزان تولید را کم و زیاد کرد. معمولاً از این نیروگاه‌ها تنها برای تامین بار پایه استفاده می‌شود. بار پایه، حداقل میزان انرژی مصرفی هر کشور است که بار پایه آن کشور نامیده می‌شود.
نیروگاه بادی و خورشیدی
انرژی خورشیدی و بادی از جمله انرژی‌های تجدیدپذیر و کاملاً سازگار با محیط زیست به حساب می‌آیند. استفاده از این نیروگاه‌ها برای مصارف محدود و محلی مناسب ارزیابی می‌شود. انرژی خورشیدی به دلیل متمرکز نبودن، تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار انرژی، نیاز به سطح قابل توجهی برای جذب دارد. چون این انرژی متمرکز نیست باید تجهیزاتی برای متمرکز ساختن آنها وجود داشته باشد. اما در کاربردهایی همچون گرمایش و سرمایش ساختمان، پختن غذا، گرم کردن آب، استرلیزه کردن وسایل بهداشتی و کاربردهایی از این دست می‌تواند مثمر ثمر باشد. کشور ایران به دلیل قرارگیری در کمربند خورشیدی، از نظر دریافت انرژی خورشیدی یکی از مناسب‌ترین کشورهای جهان است. به‌خصوص مناطق کویری مرکز ایران و شهرهای اطراف آن، مستعد استفاده از نیروگاه‌های خورشیدی هستند. بر اساس گزارش شرکت توانیر، در دو سال گذشته بیش از ۱۸۰ نیروگاه کوچک با ظرفیت بیش از ۱۷۰۰ کیلووات با هزینه بخش خصوصی احداث شد که برق تولیدی آنها در حال تزریق به شبکه توزیع است. نیروگاه بادی نیز که با استفاده از انرژی بادی تامین می‌شود، به دلیل محدود بودن مقدار این انرژی، ثابت نبودن و تناوبی بودن مقدار آن و نیز محلی بودن باد نمی‌توان از آن به عنوان یک منبع تولید انرژی برای آینده یاد شود. اما در مناطقی که یک متوسط وزش باد ثابت دارند و سرعت باد در آنجا مناسب است با نصب توربین‌های بادی، انرژی الکتریکی تولید می‌شود. در پایان سال گذشته این نیروگاه‌ها در مجموع حدود ۶/ ۰ درصد از قدرت نامی کشور را تشکیل می‌دادند.
مثلث چالش‌های تولید برق
اگرچه صنعت برق نقش حائز اهمیتی در توسعه اقتصادی ایران ایفا می‌کند اما به دلیل اینکه پایه اصلی این صنعت استفاده از انرژی‌های فسیلی بوده حجم قابل توجهی از تولید در جریان عملیات نیروگاه‌های حرارتی هدر می‌رود؛ به همین دلیل تلاش در راستای حل چالش‌های این صنعت مهم یکی از مهم‌ترین اولویت‌هایی است که لازم است در دستور کار برنامه‌ریزان اجتماعی قرار گیرد.
مسیر حرکت آینده صنعت جهانی برق به سمتی است که منابع فسیلی را تبدیل به منابع تجدیدپذیر برای تولید برق کند. وقتی از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌شود، یک سیکل تبدیل انرژی وجود دارد که بر اساس قوانین طبیعی ترمودینامیک کار می‌کند و به دلیل محدودیت‌های فنی، بخشی از انرژی به محیط برگردانده می‌شود؛ در واقع تمام انرژی که به سیکل تبدیل انرژی می‌دهید، تبدیل به برق نمی‌شود. این موضوع ضرورت استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای تولید برق را بیشتر می‌کند. بنابراین به‌طور کلی می‌توان گفت صنعت برق در اقتصاد ایران در فرآیند تولید، از سه چالش عمده «هزینه بالای تولید»، «تولید نسبتاً غیربهینه» و «قیمت مصرف پایین» رنج می‌برد. اگرچه دو چالش اول به مسائل فنی و مدیریت درونزای صنعت برق برمی‌گردد، اما چالش سوم؛ یعنی قیمت مصرف پایین، ریشه در مسائل اقتصاد کلان و ماهیت اقتصاد ایران دارد. هرچه اقتصاد به سمتی حرکت کند که قیمت فروش متناسب با بهای تمام‌شده باشد، نیروگاه‌های تولید برق با کارایی بیشتری نقش توسعه‌ای خود را فراهم می‌کنند. در سوی مقابل، اگر به دلیل اتکا به یارانه‌های اجتماعی، مساله تناسب قیمت با بهای تولیدنشده برق مورد توجه قرار نگیرد، کارایی نیروگاه‌های تولید برق دستخوش حرکت رو به عقب قرار می‌گیرد.
ارسال نظر