انرژی خورشیدی تحولی در تامین انرژی و پایداری شبکه برق
تعمیرکار: فشارهای روز افزون برای کاهش انتشار دی اکسیدکربن و مواجهه با آلودگی هوا، انرژی خورشیدی را به یکی از ارکان اصلی راهبردهای ملی و فراملی تبدیل گشته است.
به گزارش تعمیرکار به نقل از مهر؛ با شتاب گیری گذار جهانی بسمت منابع انرژی تجدیدپذیر، بخصوص در پی توافقات بین المللی مواجهه با تغییرات اقلیمی، فشارهای روز افزون برای کاهش انتشار دی اکسیدکربن و مواجهه با آلودگی هوا، انرژی خورشیدی به یکی از ارکان اصلی راهبردهای ملی و فراملی تبدیل گشته است. این منبع پاک نه تنها ظرفیت بالقوه ای برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای دارد، بلکه می تواند ساختار سبد انرژی کشورها را متنوع ساخته و وابستگی به سوخت های فسیلی را بشدت کم کند. با این حال، ادغام گسترده انرژی خورشیدی در شبکه برق، بخصوص در مقیاس های بزرگ، با چالش های فنی، مدیریتی و امنیتی هم راه است. ماهیت متناوب و وابسته به شرایط جوی تولید انرژی مبتنی بر خورشید موجب می شود که خروجی آن در طول روز و فصول سال بشدت نوسان داشته باشد، موضوعی که می تواند سبب تغییرات فرکانس و ولتاژ شبکه شود. همین طور در صورت فقدان زیرساخت های ذخیره سازی، سیستم های پیش بینی پیشرفته و چارچوب های تنظیم گری مؤثر، این نوسانات مستقیماً قابلیت اطمینان و کیفیت توان شبکه را تحت تأثیر قرار می دهد. اهمیت این چالش در کشورهایی مانند ایران که با ناترازی مزمن عرضه و تقاضا، محدودیت ظرفیت تولید و وابستگی به نیروگاه های متمرکز روبه رو هستند، دوچندان می شود؛ بطوریکه مدیریت ادغام منابع خورشیدی با شبکه به یکی از محورهای کلیدی امنیت انرژی بدل می گردد.
تأثیر انرژی خورشیدی بر پایداری شبکه
تولید انرژی خورشیدی ذاتاً متغیر و وابسته به پارامترهایی مانند ساعات روز، زاویه تابش، پوشش ابری، دما و شرایط آب وهوایی است. این وابستگی سبب تغییرات لحظه ای و گاه شدید در خروجی نیروگاه های خورشیدی می شود که در صورت همزمانی با افت یا افزایش ناگهانی بار شبکه، می تواند منجر به انحراف فرکانس از محدوده مجاز، نوسانات ولتاژ و حتی ایجاد پدیده های گذرای الکتریکی گردد. این وضعیت علاوه بر افزایش احتمال خاموشی های جزئی یا گسترده، می تواند به لطمه تجهیزات حساس، کاهش کیفیت توان و افزایش نرخ فرسودگی زیرساخت های شبکه منجر شود. بررسی تجربه کشورهایی با سهم بالای انرژی خورشیدی در سبد تولید نشان داده است که در صورت فقدان سیستم های ذخیره سازی، پیش بینی دقیق و مدیریت بلادرنگ، امنیت عملکرد شبکه بشدت تضعیف خواهد شد. در این کشورها، راهکارهایی همچون استفاده از اینورترهای پیشرفته با قابلیت کنترل دینامیک توان، ایجاد ظرفیت ذخیره سازی متمرکز و غیرمتمرکز و پیاده سازی شبکه های هوشمند، نقش کلیدی در مهار این اثرات بازی کرده است.
از همین روی، در گام نخست باید به این مسئله توجه داشت که استقرار گسترده نیروگاه های خورشیدی در کشور، مستلزم اتخاذ تدابیر فناورانه، زیرساختی و حکمرانی دقیق است.
فناوریهای ذخیره انرژی خورشید در ساعات اوج تابش
متخصصان حوزه انرژی در جواب چالش های ذکر شده در مورد به کارگیری انرژی خورشیدی در شبکه برق سراسری، برخی نوآوری های فناورانه و زیرساختی را پیشنهاد می دهند. بمنظور کنترل اثرات منفی تولید انرژی خورشیدی بر شبکه، مجموعه ای از فناوری های پیشرفته و نگاههای مهندسی توسعه یافته است که تلفیقی از ذخیره سازی، مدیریت توان و پیش بینی دقیق را شامل می شود. سیستم های ذخیره سازی انرژی، همچون باتری های لیتیوم-یون با چگالی بالا و سیستم های هیدروپمپی با ظرفیت چندصد مگاواتی، قادرند مازاد تولید را در ساعات اوج تابش ذخیره و در زمان کاهش یا قطع تولید، انرژی را به شبکه بازگردانند. این فرایند، ضمن تثبیت فرکانس و ولتاژ، امکان پاسخ گویی سریع به نوسانات لحظه ای را فراهم می آورد و در کاهش فشار بر نیروگاه های پایه ایفای نقش می کند. همچنین، اینورترهای هوشمند نسل جدید با قابلیت کنترل دینامیک توان راکتیو و اکتیو و هماهنگی با سیستم های مدیریت پیشرفته، امکان تنظیم لحظه ای و خودکار خروجی نیروگاه را متناسب با نیاز شبکه فراهم می سازند و می توانند در سناریوهای اضطراری نیز از شبکه پشتیبانی کنند. افزون بر این، سیستم های پیش بینی مبتنی بر هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، با تحلیل داده های بلادرنگ هواشناسی، تاریخچه تولید و حتی داده های ماهواره ای، دقت پیش بینی تغییرات تولید انرژی خورشیدی را به سطحی می رسانند که برنامه ریزی بهینه تولید و ذخیره سازی و همین طور مدیریت بار در شبکه به شکل پیش دستانه ممکن می شود. از طرفی، علاوه بر اقدامات فناورانه، چارچوب های سیاستی و مقرراتی نقش حیاتی در تضمین ادغام پایدار و ایمن انرژی خورشیدی با شبکه برق ایفا می کنند. این چارچوب ها باید به شکلی طراحی شوند که الزامات فنی، اقتصادی و امنیتی را بطور همزمان پوشش دهند. تدوین مقررات الزام آور که تولیدکنندگان انرژی تجدیدپذیر را موظف به ارائه خدمات پشتیبان شبکه مانند پشتیبانی ولتاژ، تنظیم فرکانس، ذخیره سازی اضطراری و مشارکت در مدیریت بار کند، می تواند تاب آوری و انعطاف پذیری سیستم را به شکل قابل ملاحظه ای ارتقا دهد. از طرفی، ایجاد سازوکارهای تعرفه ای و بازارهای جانبی برای جبران هزینه های این خدمات، انگیزه اقتصادی لازم را برای مشارکت فعال بخش خصوصی فراهم می آورد. همچنین، سیاستهای تشویقی هدفمند برای توسعه تولید پراکنده، همچون نصب پنل های خورشیدی پشت بامی و سیستم های خودتأمین، با توزیع جغرافیایی منابع تولید، فشار بر نیروگاه های متمرکز را کاهش داده، ریسک اختلالات سراسری را کم می کند و سهم تاب آوری محلی را بیشتر می کند. هم زمان، همین طور لازم است چارچوب های نظارتی و پایش مداوم عملکرد این منابع تدوین گردد تا اطمینان حاصل شود که ادغام انرژی خورشیدی نه تنها از نظر زیست محیطی پایدار، بلکه از نظر فنی و امنیتی نیز سازگار با نیازهای شبکه ملی است.
میانگین ساعات آفتابی در خیلی از نقاط ایران بیشتر از ۳۰۰ روز در سال است
جمهوری اسلامی ایران به سبب موقعیت جغرافیایی ممتاز، پهنه وسیع و میانگین بالای تابش خورشیدی در اکثر مناطق کشور، ظرفیت بالقوه قابل توجهی برای توسعه انرژی خورشیدی دارد. بر مبنای داده های سازمان انرژی های تجدیدپذیر و راندمان برق، میانگین ساعات آفتابی در خیلی از نقاط ایران بیشتر از ۳۰۰ روز در سال است که مزیتی استراتژیک بحساب می آید. با این وجود، ناترازی ساختاری شبکه برق، محدودیت ظرفیت انتقال و توزیع و ضعف در ذخیره سازی انرژی، ضرورت توجه به جنبه های امنیتی و فنی ادغام انرژی خورشیدی در شبکه برق سراسری را دوچندان می کند. وابستگی شبکه به تولید متمرکز حرارتی، فقدان سیستم های ذخیره سازی در مقیاس بزرگ و کمبود زیرساخت های مدیریت هوشمند و پاسخ گویی بار، همچون موانع بنیادین هستند که می توانند کارآیی و اثرگذاری سرمایه گذاری های انجام شده در زمینه انرژی خورشیدی را محدود کنند. از طرفی، بهره برداری هدفمند از انرژی خورشیدی می تواند به کاهش فشار بر شبکه در ساعات اوج مصرف، بخصوص در فصل تابستان و در مناطق با مصرف بالای سرمایشی، کمک کرده و سهم انرژی پاک در سبد تولید را بشکل محسوسی افزایش دهد. از همین روی، اجرای پروژه های ترکیبی انرژی خورشیدی و گسترش زیرساخت ذخیره سازی، پیشرفت شبکه های انتقال و توزیع، توسعه شبکه هوشمند و بازبینی و پیشرفت مقررات پشتیبان و تعرفه های تشویقی، برای ایران ضرورتی راهبردی و بخشی جدایی ناپذیر از سیاستگذاری کلان امنیت انرژی بحساب می آید. انرژی خورشیدی می تواند همزمان یک فرصت بزرگ و یک چالش جدی برای پایداری شبکه برق باشد. بهره برداری بهینه از این منبع، مستلزم نگاهی جامع و چندبعدی است که در آن نوآوری فناورانه، سیاستگذاری هوشمند، سرمایه گذاری هدفمند زیرساختی و ایجاد ظرفیت نهادی به شکل هم افزا عمل کنند. در ایران، توجه همزمان به توسعه ظرفیت تولید انرژی خورشیدی در مقیاس نیروگاه های متمرکز و سیستم های پراکنده، همراه با تقویت زیرساخت های ذخیره سازی مقیاس بزرگ، مدیریت هوشمند بار، پیشرفت ظرفیت شبکه انتقال و توزیع و پیاده سازی سیستم های پیش بینی پیشرفته، می تواند راهگشای عبور از بحران ناترازی و پیشرفت امنیت انرژی باشد. سرانجام، میتوان نتیجه گرفت که این مسیر نیازمند همکاری ساختاریافته و پایدار میان دولت، بخش خصوصی، مراکز پژوهشی و نهادهای تنظیم گر است تا انرژی خورشیدی نه تنها به عنوان یک منبع پاک و کم کربن، بلکه به عنوان اهرمی برای افزایش تاب آوری، انعطاف پذیری و پایداری شبکه ملی انرژی ایفای نقش کند و جایگاه کشور را در گذار جهانی به انرژی های تجدیدپذیر ارتقا بخشد.
منبع: setfix.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان سایت تعمیرکار در مورد این مطلب