بررسی قابلیت جایگزینی نیروگاه زرند با ظرفیت معادل نیروگاه خورشیدی

نیروگاه زرند هزینه های بسیاری به اقتصاد کشور تحمیل می کند؛ در حالی که با صرفه جویی در این هزینه ها، می توان زمینه توسعه نیروگاه فتوولتائیک را فراهم کرد که توانایی جلوگیری از مصرف آب و سوخت، انتشار کربن و تولید فاضلاب نیروگاه حرارتی زرند را دارد. یک نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت حدود هشتاد مگاوات می تواند تمام انرژی الکتریسیته تولیدی نیروگاه زرند را در طول سال به شبکه تزریق کند. سیستم های فتوولتائیک اولین بار برای تامین برق مورد نیاز در سفینه های فضایی و تبدیل نور موجود در انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی ابداع شدند؛ توسعه این سیستم ها در کشور ما وابسته به میزان حمایت دولت می باشد.

کلیدواژه: نیروگاه، زرند، انرژی.

ضرورت و اهداف پژوهش

نیروگاه زرند به ازای تولید الکتریسیته، هزینه های بالایی را به اقتصاد کشور تحمیل می کند؛ در حالی که می توان با صرفه جویی در این هزینه ها و پرداخت مقداری از این صرفه جویی ها به سرمایه گذاران، زمینه توسعه نیروگاه فتوولتائیک را در مناطق پرپتانسیل خورشیدی کشور فراهم کرد. احداث یک نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت هشتاد مگاوات در منطقه زرند، توانایی جلوگیری کامل از مصرف سوخت، انتشار کربن، مصرف آب و تولید فاضلاب نیروگاه حرارتی زرند را دارد؛ چنین نیروگاه فتوولتائیکی سالانه ۷۱۹۹۸۲ مترمکعب صرفه جویی در منابع آب را در پی دارد و از رها شدن ۲۹۷۷۴۸ مترمکعب فاضلاب در محیط زیست جلوگیری می کند. در این گزارش یک الگوی اقتصادی برای از مدار خارج کردن نیروگاه زرند و جذب سرمایه گذار برای توسعه نیروگاه های خورشیدی ارائه شده است.

مشخصات نیروگاه زرند

نیروگاه زرند در شمال غربی استان کرمان در مجاورت شهرستان زرند واقع شده است. این نیروگاه شامل دو واحد سی مگاواتی بخار است که از سوخت مازوت استفاده می کند.

میزان مصرف سوخت و راندمان نیروگاه زرند

راندمان نیروگاه زرند در حدود ۲۷ الی ۲۸ درصد می باشد که در مقایسه با دیگر نیروگاه های با سوخت فسیلی بازدهی پایین تری دارد. تولید سالانه نیروگاه تقریبا ۱۳۴ گیگاوات ساعت می باشد که این مقدار تولید نیازمند مصرف ۴۶۲۴۳ هزار لیتر مازوت می باشد. پس اگر بتوان ۱۳۴ گیگاوات ساعت الکتریسیته را سالانه به وسیله منابع تجدیدپذیر تولید کرد، به میزان ۴۶۲۴۳ هزار لیتر در سوخت مازوت صرفه جویی شده است.

مصرف آب نیروگاه زرند

در سطح جهان بهره برداری و مدیریت پایدار منابع آب از اهداف مهم کشورها می باشد. متاسفانه در ایران، بحث مدیریت منابع آب های زیرزمینی جدی گرفته نشده و اکنون در بعضی از نقاط خشک کشور مانند استان کرمان، به یک چالش جدی تبدیل شده است. یکی از بخش های مصرف کننده آب زیرزمینی در استان کرمان نیروگاه های با سوخت فسیلی می باشند که با کاهش تولید نیروگاه های قدیمی با راندمان کم، مصرف آب های زیرزمینی در این بخش نیز کاهش می یابد. بدون لحاظ کردن آبیاری فضای سبز، برای تولید هر مگاوات ساعت الکتریسیته در نیروگاه زرند، ۵۳۷۳ لیتر آب مصرف می شود.

میزان انتشار کربن نیروگاه زرند

در نیروگاه زرند برای تولید هر مگاوات ساعت الکتریسیته، ۳۴۵.۵ لیتر مازوت مصرف می شود و هر لیتر مازوت معادل ۳۶۳۴۴ بی تی یو(BTU) است؛ پس تولید هر مگاوات ساعت الکتریسیته معادل مصرف ۱۲۵۵۶۸۵۲ بی تی یو مازوت است. با توجه به اینکه هر میلیون بی تی یو مازوت ۷۳ کیلوگرم کربن منتشر می کند، لذا هر مگاوات ساعت الکتریسیته در نیروگاه زرند ۹۱۸ کیلوگرم کربن به محیط زیست وارد می کند.

میزان فاضلاب رها شده نیروگاه زرند در طبیعت

طبق آمارهای گذشته، نیروگاه زرند در هر ساعتی که تولید داشته باشد حدودا ۲۴۲ مترمکعب آب مصرف می کند که از این مقدار آب، ۱۰۰ مترمکعب تبخیر شده و ۴۰ متر مکعب از طریق تصفیه به سیکل نیروگاه باز می گردد، پس تقریبا ۱۰۰ مترمکعب از آب مصرفی اولیه به صورت فاضلاب اسیدی وارد محیط زیست می شود. بنابراین در نیروگاه زرند با تولید هر مگاوات ساعت الکتریسیته ۲۲۲۲ لیتر فاضلاب وارد محیط زیست می شود.

سیستم های فتوولتائیک

با توجه به افزایش روزافزون جمعیت در کشورهای توسعه یافته و نیاز مبرم به الکتریسیته و به منظور کاهش گازهای گلخانه ای و حفاظت از لایه اوزون، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در جهان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. سیستم های فتوولتائیک اولین بار برای تامین برق مورد نیاز در سفینه های فضایی و تبدیل نور موجود در انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی ابداع شدند و به تدریج توسعه یافته اند. با وجود کاهش قابل توجه هزینه های سرمایه گذاری سیستم های PV، توسعه این سیستم ها در ایران به علت پایین بودن تعرفه الکتریسیته هنوز وابسته به میزان و ساختار مشوق های دولتی است. دولت ها معمولاً سیاست های حمایتی خود را به دو صورت فنی و اقتصادی ارائه می دهند. در بخش فنی، انجام حمایت های لازم و دستیابی به دانش فنی تولید محصولات، افزایش کارایی تجهیزات و افزایش قابلیت اطمینان و در بخش اقتصادی سیاست هایی مانند خرید تضمینی، خود-مصرفی، گواهی سبز، وام های کم بهره و کمک های بلاعوض مالی مرسوم می باشند.

ارزیابی کارایی فنی نیروگاه فتوولتائیک

نیروگاه های فتوولتائیک عموما به وسیله شاخص های فنی ارزیابی می شوند که در ادامه تشریح شده است.

• بازدهی انرژی: بازدهی انرژی نیروگاه فتوولتائیک عبارت است از میزان تولید انرژی الکتریکی یک سیستم فتوولتائیک با ظرفیت یک کیلووات در طول یک سال، یک ماه یا یک روز.
• ضریب ظرفیت: ضریب ظرفیت یک نیروگاه یک مفهوم کاملا نظری و بیانگر نسبت خروجی واقعی به خروجی بالقوه در طول مدت زمان مشخص می باشد. حسن نیروگاه های با سوخت فسیلی، بالا بودن ضریب ظرفیت است؛ یعنی قابلیت اتکا با این تکنولوژی ها بالاتر است. نیروگاه های فتوولتائیک دارای ضریب کم تری نسبت به نیروگاه های با سوخت فسیلی هستند، چرا که میزان نور رسیده به سطح پنل های خورشیدی در زمان های مختلف روز متفاوت بوده و در شب نیز این میزان به حداقل خود می رسد. در بین انرژی های پاک و تجدیدپذیر انرژی زمین گرمایی و زیست توده دارای بالاترین مقدار ضریب ظرفیت در مقایسه با سایر انواع انرژی های نو می باشند. نیروگاه های خورشیدی معمولا دارای ضریب ظرفیتی بین ده تا سی درصد می باشند.

مشخصات فنی-اقتصادی نیروگاه فتوولتائیک برای جایگزینی نیروگاه زرند

طبق تحلیل های فنی انجام شده، حداقل ضریب ظرفیت نیروگاه فتوولتائیک در شهر زرند ۲۰ درصد می باشد؛ در حالی که طبق تولید نیروگاه های از قبل نصب شده، این عدد برای شهر زرند حدودا ۲۳ درصد است. ضریب ظرفیت ۲۰ درصد بدین معنی است که یک نیروگاه فتوولتائیک یک مگاواتی سالانه ۱۷۵۲ مگاوات ساعت تولید انرژی الکتریکی دارد. از آن جا که نیروگاه زرند سالانه ۱۳۴ گیگاوات ساعت الکتریسیته به شبکه تزریق می کند، پس می توان گفت یک نیروگاه ۷۷ مگاواتی فتوولتائیک با ضریب ظرفیت ۲۰ درصد، سالانه ۱۳۴ گیگاوات الکتریسیته تولید می کند. بنابراین یک نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت حدود ۸۰ مگاوات می تواند تمام انرژی الکتریسیته تولیدی نیروگاه زرند را در طول سال به شبکه تزریق کند. مشخصات اقتصادی نیروگاه فتوولتائیک به شرح زیر است.

هزینه سرمایه گذاری نیروگاه فتوولتائیک: ۶۰۰ یورو بر کیلووات

هزینه بهره برداری نیروگاه فتولتائیک: ۰.۰۰۲ یورو بر کیلووات ساعت

قیمت مازوت: ۰.۲۹۳۸ یورو بر لیتر

نرخ تبدیل یورو به دلار: ۱.۱۴

نرخ یورو: ۱۵۰۰۰ تومان

نرخ افزایش سالانه قیمت مازوت: صفر درصد

ضریب ظرفیت نیروگاه فتوولتائیک: بیست درصد

جمع بندی

نیروگاه زرند به ازای تولید الکتریسیته، هزینه های بالایی را به اقتصاد کشور تحمیل می کند؛ در حالی که می توان با صرفه جویی، زمینه توسعه نیروگاه فتوولتائیک را در مناطق پرپتانسیل خورشیدی فراهم کرد. توسعه سیستم های فتولتائیک در ایران به علت پایین بودن تعرفه الکتریسیته به سیاست های حمایتی دولت وابسته است. دولت ها معمولا سیاست های حمایتی خود را به دو صورت فنی و اقتصادی ارائه می دهند. در بخش فنی، انجام حمایت های لازم و دستیابی به دانش فنی تولید محصولات، افزایش کارایی تجهیزات و افزایش قابلیت اطمینان و در بخش اقتصادی سیاست هایی مانند وام های کم بهره و کمک های بلاعوض مالی مرسوم می باشند. احداث یک نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت هشتاد مگاوات در منطقه زرند، توانایی جلوگیری کامل از مصرف سوخت، انتشار کربن، مصرف آب و تولید فاضلاب نیروگاه حرارتی زرند را دارد.

این مطالعه در اندیشکده تدبیر انرژی با همکاری موسی شیخ حسینی در سال ۱۳۹۸ انجام شده  است.