تلاش جهاددانشگاهی برای رفع چالش ناترازی انرژی در کشور

به گزارش خبرنگار ایکنا، نشست «ذخیره‌ سازهای انرژی و نقش آنها در جبران ناترازی انرژی و پایداری شبکه» صبح امروز، دوشنبه ۱۲ آبان‌ماه در حاشیه نمایشگاه «گزیده‌ای از دستاوردهای علمی و فناورانه دستاوردهای جهاددانشگاهی» در محل سازمان برنامه و بودجه برگزار شد.

 

در ابتدای این نشست محمدرضا توکلی‌محمدی، مدیرکل دفتر تخصصی علوم پایه و فنی مهندسی جهاددانشگاهی با اشاره به فعالیت‌های این نهاد در حوزه پژوهش و شبکه‌سازی علمی گفت: در حال حاضر بیش از ۴۵۰ پژوهشگر در استان‌های مختلف کشور در قالب این دفتر فعالیت می‌کنند و طی دو تا سه سال اخیر، سیاست اصلی ما ایجاد شبکه‌ای منسجم از گروه‌های پژوهشی بوده است تا بتوانیم از تمام ظرفیت‌ها برای حل مسائل ملی بهره ببریم.

 

وی افزود: در این مسیر، گروه‌های مختلفی در حوزه‌های مواد، معدن، زمین‌شناسی و فناوری اطلاعات تشکیل شده است و مرکز ما با همکاری ۷ عضو هیئت علمی و ۱۳۹ پژوهشگر در سه محور اصلی فعالیت می‌کند. یکی از موضوعات مهمی که در دستور کار قرار دارد، توسعه نیروگاه‌های خورشیدی و فناوری‌های مرتبط با ذخیره‌سازی انرژی است که در حال حاضر در مرحله اجرایی قرار دارد.

 

توکلی‌محمدی ادامه داد: جهاددانشگاهی با رویکرد شبکه‌سازی پژوهشی، همکاری‌های نزدیکی با مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی دارد تا بتوانیم از طریق مطالعات علمی و فناورانه در حل چالش‌های اساسی کشور نقش مؤثری ایفا کنیم. یکی از این چالش‌ها، مسئله رقابت‌پذیری تولیدات داخلی است که نیازمند نگاه فناورانه و دانش‌محور در سیاست‌گذاری و اجراست.

 

وی اظهار کرد: جهاددانشگاهی همواره با نگاهی پیشرو وارد عرصه‌های پژوهشی شده است. در موضوع انرژی‌های تجدیدپذیر نیز تلاش کرده‌ایم در کنار توسعه فناوری‌های بومی، زیرساخت‌های لازم برای ورود به بازار رقابتی را فراهم کنیم تا وابستگی به واردات، به‌ویژه از کشورهایی مانند چین، کاهش یابد.

 

مدیرکل دفتر تخصصی علوم پایه و فنی مهندسی جهاددانشگاهی در ادامه، با اشاره به اهمیت تعامل میان پژوهشگران و صنعتگران گفت: از مدیران و متخصصان حوزه انرژی دعوت کرده‌ایم تا در این نشست حضور یابند و ضمن معرفی ظرفیت‌ها و پروژه‌های خود، زمینه همکاری‌های علمی و صنعتی گسترده‌تری را فراهم کنند.

 

وی افزود: هدف ما از برگزاری این نشست‌ها، ایجاد تعامل میان پژوهشگران جوان و مدیران اجرایی است تا بتوانیم از ظرفیت علمی داخلی برای پیشرفت کشور بهره ببریم.

 

توکلی‌محمدی در پایان سخنان خود تأکید کرد: جهاددانشگاهی با بهره‌گیری از توان علمی و شبکه‌ای خود، در مسیر توسعه فناوری‌های بومی و رفع چالش‌های انرژی کشور گام برمی‌دارد و امیدواریم با استمرار همکاری‌ها، نتایج عملی این تلاش‌ها به‌زودی در سطح ملی مشاهده شود.

 

سخنران دوم این پنل محمد فرزی، عضو هیئت علمی جهاددانشگاهی، به تشریح چالش‌های حوزه انرژی کشور و ضرورت توسعه فناوری‌های ذخیره‌سازی پرداخت و گفت: بحث ذخیره‌سازهای انرژی از نیازهای اساسی کشور است و متأسفانه تاکنون به آن توجه کافی نشده است. ما هنوز در این حوزه اقدام جدی انجام نداده‌ایم، در حالی که ضرورت آن از کارخانه‌ها و واحدهای تولیدی ما نیز بیشتر است. باید هرچه سریع‌تر این موضوع در دستور کار سیاست‌گذاران و تصمیم‌گیران قرار گیرد تا بتوانیم پاسخگوی نیاز روزافزون کشور به انرژی باشیم.

 

فرزی با اشاره به چالش ناترازی انرژی در کشور، افزود: هم‌اکنون فاصله میان تولید و مصرف انرژی برق، که از آن با عنوان ناترازی یاد می‌شود، هر روز در حال افزایش است. حتی با توسعه ۳۰ هزار مگاوات نیروگاه خورشیدی نیز این مشکل به طور کامل برطرف نخواهد شد. بر اساس آمار سال ۱۴۰۱، ظرفیت نیروگاه‌های کشور حدود ۸۸ هزار مگاوات بوده و اگرچه سهم انرژی‌های تجدیدپذیر اندکی افزایش یافته است، اما همچنان فاصله زیادی تا سطح مطلوب وجود دارد.

 

وی ادامه داد: بررسی‌ها نشان می‌دهد رشد ظرفیت نیروگاهی و رشد پیک مصرف هم‌تراز نیست و عمده ناترازی‌ها در ساعات اوج مصرف یا به‌اصطلاح «پیک‌لود» رخ می‌دهد. در کشور، منحنی مصرف برق طی ۲۴ ساعت شبانه‌روز نشان می‌دهد که در برخی ساعات مصرف بسیار پایین و در برخی دیگر به اوج می‌رسد. پیش‌تر این پیک بیشتر در ساعات شبانه و به دلیل استفاده از وسایل سرمایشی رخ می‌داد، اما اکنون در طول روز نیز شاهد افزایش قابل توجه مصرف هستیم.

 

فرزی گفت: در برخی روزهای تابستان، پیک مصرف برق به حدود ۸۵ هزار مگاوات می‌رسد، در حالی که در همان روز و ساعات کم‌مصرف، این رقم به حدود ۳۳ هزار مگاوات کاهش پیدا می‌کند. علاوه بر نوسانات روزانه، نوسانات فصلی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، در شش ماه نخست سال، تولید نیروگاه‌ها حدود ۶۵ تا ۷۰ هزار مگاوات است، اما مصرف در برخی دوره‌ها تا ۸۵ هزار مگاوات افزایش می‌یابد.

 

وی با بیان اینکه راهکار فعلی برای کنترل ناترازی، قطع برق و خاموشی بخشی از مصرف‌کنندگان است، افزود: این روش پایدار نیست و در بلندمدت باید به سمت فناوری‌های ذخیره‌سازی حرکت کنیم. نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند در ساعات اوج مصرف روزانه به کاهش فشار شبکه کمک کنند، اما برای مدیریت پیک‌بار شبانه نیز باید انرژی ذخیره‌شده در ساعات کم‌بار به شبکه بازگردانده شود.

 

عضو هیئت علمی جهاددانشگاهی تأکید کرد: ذخیره‌سازهای انرژی این امکان را فراهم می‌کنند که در ساعات کم‌مصرف، انرژی مازاد ذخیره و در زمان اوج مصرف به شبکه تزریق شود. این فناوری می‌تواند هم در سطح مصرف‌کننده (محلی) و هم در سطح شبکه سراسری اجرا شود و علاوه بر رفع ناترازی، به افزایش راندمان نیروگاه‌ها و کاهش تلفات انتقال انرژی نیز منجر گردد.

 

وی افزود: انتقال برق از مراکز تولید به مراکز مصرف باعث تلفات قابل‌توجهی در شبکه می‌شود. با استفاده از سیستم‌های ذخیره‌سازی در محل مصرف، می‌توان این تلفات را به میزان زیادی کاهش داد.

 

فرزی در تشریح روش‌های مختلف ذخیره‌سازی انرژی گفت: چندین روش برای ذخیره‌سازی انرژی وجود دارد؛ از جمله روش‌های مکانیکی مانند ذخیره‌سازی انرژی فشرده، و روش‌های الکتروشیمیایی که مبتنی بر باتری هستند. امروزه در جهان تمرکز اصلی بر توسعه سیستم‌های مبتنی بر باتری است، چرا که این روش‌ها به‌ویژه در جبران نوسانات لحظه‌ای و پاسخ به شرایط گذرا در شبکه برق بسیار مؤثرند.

 

وی همچنین به روش ذخیره‌سازی انرژی از طریق هیدروژن اشاره کرد و گفت: در این روش، انرژی الکتریکی در شرایط کم‌مصرفی به کمک فرآیند الکترولیز به هیدروژن تبدیل و در زمان نیاز دوباره به برق تبدیل می‌شود. این فناوری در بسیاری از کشورها به عنوان راهکار آینده‌نگر ذخیره انرژی مطرح است.

 

فرزی برای درک بهتر موضوع، به مقایسه چگالی انرژی و چگالی توان در سیستم‌های مختلف ذخیره‌سازی پرداخت و گفت: سیستم‌های سنتی مانند نیروگاه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای نیازمند جابجایی حجم بالایی از آب هستند و توان لحظه‌ای کمی دارند، اما در ابعاد بزرگ می‌توانند ظرفیت بالایی ایجاد کنند. در مقابل، فناوری‌های نوین مانند باتری‌ها یا سیستم‌های ابرخازنی، توان لحظه‌ای بالایی دارند و برای پاسخ‌های سریع شبکه بسیار مناسب‌اند.

 

وی افزود: این سیستم‌ها می‌توانند در صنایع بزرگ مانند مترو یا در مدیریت شرایط گذرا در شبکه برق بسیار کاربردی باشند. با این حال، برای ذخیره‌سازی چندساعته انرژی، گزینه‌های مبتنی بر باتری همچنان گزینه‌های اصلی محسوب می‌شوند.

 

فرزی بیان کرد: در کشور ما نیز نیروگاه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای با ظرفیت‌هایی از ۱۰ مگاوات تا ۲۵۰ مگاوات در حال اجرا هستند و سالانه حدود ۱۵۲ مگاوات‌ساعت انرژی تولید می‌کنند. توسعه این فناوری‌ها در کنار سیستم‌های نوین ذخیره انرژی می‌تواند نقش مهمی در جبران ناترازی و افزایش پایداری شبکه برق کشور داشته باشد.

 

وی با اشاره به روند جهانی توسعه ذخیره‌سازهای انرژی، گفت: تا پایان سال ۲۰۲۳ در دنیا حدود ۵۰ گیگاوات نیروگاه ذخیره‌ای ایجاد شده و توسعه باتری‌ها نیز با سرعت بالایی در حال پیشرفت است. رشد این حوزه به‌قدری سریع است که پیش‌بینی می‌شود تا چند سال آینده ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی از میزان فعلی نیز فراتر رود.

 

وی افزود: در آلمان سهم ذخیره‌سازهای باتری از مدل‌های تلمبه‌ذخیره بیشتر شده و این کشور اکنون حدود ۵۰ تا ۶۷ گیگاوات ظرفیت ذخیره باتری دارد. روش‌های ذخیره انرژی مبتنی بر هیدروژن نیز در آلمان به‌صورت جدی پیگیری می‌شود و این کشور در حال تبدیل شدن به یکی از صاحبان اصلی این فناوری است.

 

فرزی ادامه داد: در اسپانیا ۹۰ تا ۹۵ درصد ذخیره انرژی از نوع تلمبه‌ذخیره آبی است، اما باتری‌ها نیز در این کشور با سرعت قابل توجهی در حال توسعه‌اند.

 

وی با اشاره به وضعیت سایر کشورها گفت: در ژاپن نیز حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد از ذخیره‌سازی انرژی به‌صورت آبی انجام می‌شود و سهم باتری‌ها در حدود ۸ تا ۱۰ درصد است. در این میان، باتری‌های مبتنی بر جریان و الکترولیت‌های ذخیره‌ای به‌عنوان فناوری‌های نوظهور در حال رشد هستند.

 

فرزی با بیان اینکه در حال حاضر عمده تمرکز جهانی بر توسعه ذخیره‌سازهای الکتروشیمیایی است، اظهار کرد: روش‌های مکانیکی مانند تلمبه‌ذخیره‌ها جزو فناوری‌های قدیمی محسوب می‌شوند و بیشتر کشورها غیر از چین در سال‌های ۱۹۷۰ تا ۲۰۰۰ از آن‌ها استفاده کرده‌اند. اکنون روند جهانی به سمت فناوری‌های جدید مانند باتری‌ها و سیستم‌های مبتنی بر هیدروژن پیش می‌رود.

 

وی درباره عملکرد ذخیره‌سازهای شیمیایی، توضیح داد: در این نوع سیستم‌ها انرژی در سوخت‌ها یا الکترولیت‌ها ذخیره می‌شود. یکی از افق‌های روشن در این زمینه، توسعه باتری‌های مبتنی بر الکترولیت‌های مایع است که در آینده می‌تواند تحولی در صنعت خودروسازی ایجاد کند؛ به‌گونه‌ای که شاید پمپ‌بنزین‌های امروزی جای خود را به ایستگاه‌های شارژ باتری بدهند.

 

فرزی تصریح کرد: ذخیره‌سازهای انرژی مولد نیستند، بلکه مکمل شبکه محسوب می‌شوند و می‌توانند در سطوح مختلف شبکه، خانگی و صنعتی به کار گرفته شوند. این تجهیزات ضمن افزایش راندمان تولید نیروگاه‌های حرارتی، قادرند در زمان‌های اوج مصرف به‌سرعت وارد مدار شوند و تغییرات بار و فرکانس شبکه را جبران کنند.

 

وی ادامه داد: این سیستم‌ها توانایی تولید توان اکتیو مثبت و منفی را دارند و می‌توانند بدون وابستگی به شبکه، انرژی را در محل تولید یا مصرف جابه‌جا کنند. همچنین توسعه ذخیره‌سازها در بخش توزیع می‌تواند موجب تعویق سرمایه‌گذاری در خطوط انتقال شود و ابزار کنترلی دقیق‌تری برای تنظیم ولتاژ و کاهش تلفات در اختیار قرار دهد.

 

عضو هیئت علمی جهاددانشگاهی با تأکید بر تأثیر ذخیره‌سازهای انرژی بر افزایش قابلیت اعتماد شبکه گفت: استفاده از این فناوری‌ها موجب بهبود کیفیت برق مصرفی، کاهش نوسانات و ارتقای پایداری شبکه می‌شود. در برخی کشورها این سیستم‌ها حتی نقش منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) را ایفا می‌کنند و برای مصارف حیاتی به کار گرفته می‌شوند.

 

فرزی با اشاره به نمونه‌های اجرایی در جهان، اظهار کرد: در یکی از پروژه‌های ذخیره‌سازی در مقیاس شبکه، فاز نخست با ظرفیت ۳۰۰ مگاوات و ۱۲۰۰ مگاوات‌ساعت اجرا شد که توانایی پشتیبانی چهار ساعته از شبکه را داشت. این طرح در فاز دوم به ظرفیت ۵۰۰ مگاوات توسعه یافت و می‌تواند تا شش هزار مگاوات‌ساعت انرژی ذخیره کند؛ رقمی که تقریباً معادل یک و نیم برابر ظرفیت یک نیروگاه اتمی است.

 

وی در ادامه گفت: نمونه‌های صنعتی و تجاری متعددی نیز در حال گسترش هستند؛ به‌گونه‌ای که شرکت‌ها تجهیزات ذخیره‌ساز را در سایت‌های خود نصب کرده و از آن‌ها برای ذخیره انرژی تجدیدپذیر و پشتیبانی از مصارف مهم استفاده می‌کنند.

 

فرزی افزود: شرکت‌هایی مانند تسلا با محصولاتی همچون «پاوروال» پیشگام این حوزه‌اند و اکنون این فناوری‌ها در مقیاس‌های خانگی و صنعتی توسعه یافته‌اند. 

 

وی در پایان تصریح کرد: جهاددانشگاهی با رویکردی دانشگاهی و فناورانه وارد این عرصه شده و توانایی طراحی و ساخت نمونه‌های سریع برای آزمایش و نصب در مناطق مختلف کشور را دارد.

 

یادآور می‌شود، نمایشگاه «گزیده‌ای از دستاوردهای علمی و فناورانه دستاوردهای جهاددانشگاهی» به مدت سه روز از شنبه تا دوشنبه 10 تا 12 آبان‌ماه با هدف معرفی آخرین نوآوری‌ها، محصولات، توانمندی‌ها و ظرفیت‌های علمی، فناورانه و پژوهشی جهاددانشگاهی در حوزه‌های فنی و مهندسی، پزشکی و سلامت، کشاورزی و منابع طبیعی، علوم انسانی و اجتماعی، فرهنگی و آموزشی در سازمان برنامه و بودجه برگزار شد که در کنار آن سلسله نشست‌های تخصصی با موضوعات سلامت و موضوعات نوپدید، تربیت و تعالی زیست فرهنگی، اجتماعی و مهارتی دانشجویان، فرآورده‌های نوین درمانی در بیماری‌های صعب‌العلاج و ناباروری، نقش فناوری‌های نوین در امنیت غذایی پایدار، افزایش بهره‌وری مصرف آب در کشاورزی و کاهش ناترازی آب کشور، ذخیره‌سازهای انرژی و نقش آنها در جبران ناترازی انرژی و پایداری شبکه و علوم انسانی و اجتماعی از نقد تا راهبرد؛ گذار از عدم کاربردپذیری تا نقش‌آفرینی در حکمرانی پیشرفت نیز برگزار شد.