نیروگاه‌های برق آبی عامل رشد و توازن چرخه تولید برق در کشور

نیروگاه‌های برق آبی نیاز به سوخت ندارند و به لحاظ حفظ محیط زیست و ذخایر آبی، یاری رسان هستند. در کنار آن، تجربه نشان داده است که پرداختن به تبعات صنعت سدسازی می‌تواند منافع درازمدت کشور را تضمین کند و برخلا‌ف تصور برخی افراد از دست رفتن زمان، به هنگام اجرای طرح به منظور مقابله با زیان‌های احتمالی این صنعت، نه تنها از دست رفتن منافع نیست، بلکه باعث افزایش منافع حاصل از احداث سد و فعالیت‌های سدسازی خواهد بود.
این در حالی است که برخی از این نوع سدها می‌توانند عامل تنظیم و تعادل تولید و مصرف برق در شبکه باشند.
بررسی عملکرد وزارت نیرو نشان دهنده آن است که در انتخاب محل سدها با احتیاط بیشتری نسبت به گذشته حرکت می‌کند و همه ملا‌حظات زیست محیطی، بالا‌دستی و پایین دستی را برای احداث سدها در نظر می‌گیرد.
سهم انرژی برق آبی از کل مصرف انرژی جهان تا سال ۲۰۲۵ میلا‌‌دی بالغ بر ۸ درصد پیش‌بینی شده و این در شرایطی است که رشد تولید انرژی برق آبی در مدت زمان محاسبه شده ۵۶ درصد افزایش می‌یابد.
نیروگاه‌های برق آبی در کنترل فرکانس شبکه نقش مؤثری دارند، با توجه به معضل تغییر فرکانس در شبکه کشور، وجود این نیروگاه‌ها در کنترل فرکانس مفید است.
نیروگاه‌های برق آبی، انرژی مورد نیاز خود را برای تولید برق از جریان آب رودخانه‌ها یا کانال‌های انتقال آب تأمین می‌کنند. حدود ۲۶ هزار مگاوات ظرفیت تولید برق آبی در ایران وجود دارد که بخش عمده آن از حوزه رودهای کارون، کرخه و دز تأمین می‌شود.
تولید برق کشور در ۶ ماهه اول سال جاری، ۱۱۰ میلیارد کیلووات ساعت بوده که این رقم در سال گذشته معادل ۱۰۴میلیارد کیلووات ساعت بوده است به نحوی که تولید، ۵/۶ درصد رشد را نشان می‌دهد.
نیروگاه‌های گازی بیشترین سهم تولید برق کشور را به میزان ۱۴هزار و ۳۰۰مگاوات به عهده دارند، ضمن اینکه بخش بخار سیکل ترکیبی ۸هزار و ۹۰۰مگاوات، نیروگاه‌های بخاری سهمی معادل ۱۵هزار و ۵۶۰ مگاوات، نیروگاه‌های آبی ۷هزار و ۱۰۰مگاوات و بخش توربین‌های دیزلی ۳۸۰مگاوات را در تولید برق به خود اختصاص داده‌اند.
این درحالی است که نیروگاه‌های برق آبی در افزایش ظرفیت تولید برق در کشور نقش قابل توجهی را بر عهده دارند.
در نیمه اول سال جاری، ۲هزار و ۳۷۰مگاوات واحد جدید نیروگاهی وارد مدار شده که ۶۰۰مگاوات آن برق آبی و بقیه مربوط به نیروگاه‌های حرارتی و سیکل ترکیبی است.
براساس برنامه ریزی اعلا‌م شده قرار است نیروگاه‌های گتوند در سال جاری ۱۵۰۰ مگاوات، سد کارون ۴ معادل هزارمگاوات و سیمره نیز ۵۰۰مگاوات ظرفیت برق آبی کشور را افزایش ‌دهند. توسعه نیروگاه مسجد سلیمان قبلاً‌ هزار مگاوات بوده که در حال حاضر ظرفیت آن به ۱۵۰۰ مگاوات رسیده است.
در کنار زمان مورد نیاز برای احداث این نوع نیروگاه‌ها برخی نکات دیگر نیز از سوی مخالفان توجه به این نوع نیروگاه مطرح است که از آن جمله می‌توان گفت با توجه به اینکه برای نصب نیروگاه‌های برق –آبی نیاز به احداث سد است در نتیجه، هزینه ثابت این نیروگاه‌ها بسیار زیاد خواهد بود زیرا برای ساختن سد، ابتدا باید مسیر آب منحرف و سپس سد مناسب ایجاد شود که هزینه عمرانی این سدها بسیار زیاد است و با توجه به اینکه تولید این نیروگاه‌ها بستگی به میزان آب پشت سد دارد، در نتیجه در سال‌های کم آبی، تولید این نیروگاه‌ها با مشکل همراه خواهد بود.
اما این موارد نمی‌تواند باعث نادیده گرفتن محاسن احداث این نیروگاه شود. در تبیین مزایای استفاده از نیروگاه‌های برق آبی می‌توان به نکات زیر اشاره کرد:
۱) عمر مفید این نیروگاه‌ها بیش از ۵۰ سال است و تا ۱۰۰ سال هم می‌رسد و در مقایسه با عمر نیروگاه‌های بخاری (حدود ۲۵ تا ۳۰ سال) بسیار زیاد است.
۲) پایداری این نیروگاه‌ها در مقایسه با نیروگاه‌های بخاری بسیار بالا‌ست وبا گذشت زمان، بازده این نیروگاه‌ها تغییر نمی‌کند.
۳) هزینه نگهداری این نیروگاه‌ها بسیار پایین است.
۴) در این نیروگاه‌ها هیچ گونه آلودگی ناشی از گازهای حاصل از احتراق وجود ندارد و از این نظر مشکلی را برای محیط زیست ایجاد نمی‌کند.
۵) هزینه تولید انرژی نیروگاه‌های بخاری با تغییر ضریب قدرت بار، متغیر است اما این هزینه در نیروگاه‌های آبی به تقریب مستقل از ضریب قدرت بار است.
۶) باعث جلوگیری از سیل‌ها و سیلا‌ب‌های فصلی (با ایجاد سد) می‌شود
۷) با ایجاد مخزن آب در پشت سد، زمین‌های اطراف این مخزن به صورت زمین‌های حاصلخیز و کشاورزی در می‌آید.
۸) حفظ محیط زیست و عدم آلودگی فضای منطقه.
● توازن تولید و مصرف
اگرچه یکی از نیازهای اساسی کشور تأمین توان بالقوه و بالفعل تولید انرژی الکتریکی است اما یکی از مشکلا‌ت مهم و اثرگذار در این فرآیند برقراری توازن بین تولید و مصرف است و این مشکل زمانی حاد می‌شود که شبکه دارای نوسان در میزان مصرف باشد.
این مشکل را می‌توان با کاهش تولید و خارج کردن نیروگاه‌ها از مدار تولید رفع کرد اما این راه حل مشکلا‌ت زیادی را در پی دارد از یک سو، هزینه قابل توجهی به سیستم تحمیل می‌کند و از سوی دیگر، زمان قابل توجهی برای ورود مجدد یک نیروگاه به مدار تولید لا‌زم است. در کنار آن استهلا‌ک نیروگاهی نیز به شدت نگران کننده است.
براساس این، تلا‌ش می‌شود روشی به کار برده شود که یک مصرف کننده مجازی و متعادل کننده به وجود آید که ضمن تضمین فرآیند تولید و مصرف قابلیت ذخیره سازی انرژی تولید شده ( به صورت‌های دیگر) را داشته باشد.
نیروگاه‌های تلمبه ذخیره‌ای، نیروگاه‌هایی هستند که علا‌وه بر تولید انرژی الکتریکی از ظرفیت‌های آبی، امکان مصرف انرژی الکتریکی (در سطوح بالا‌ و پیک سنگین) را نیز دارند.
این امر از طریق احداث ۲ سد در تراز‌های (ارتفاع‌های) متفاوت صورت می‌گیرد. به طوری که به هنگام نیاز شبکه برق سراسری (مانند ابتدای شب) با رها کردن آب از سد بالا‌ به سد پایین انرژی الکتریکی، تولید می‌شود و هنگامی‌که شبکه در حالت پیک مصرف نیست (مانند صبح زود) با تلمبه آب رها شده در سد پایین به سد بالا، انرژی الکتریکی ذخیره می‌شود.
در این حال به جهت مشخصات فیزیکی مخازن دوگانه اینگونه سد‌ها، هدر روی آب به تقریب وجود ندارد و به واسطه قرار گرفتن سدها در ارتفاعات و رودخانه‌های کوهستانی میزان تبخیر در سطح ناچیزی است که در صورت وقوع از رودخانه تأمین می‌شود.
پس از گسترش و راه‌اندازی نیروگاه‌های برق بزرگ و پرتوان (نیروگاه‌های هسته‌ای و حرارتی نسل جدید) که هر یک گاه توان تولید تا ۷ هزار مگاوات برق را داشتند، بحث مدیریت مصرف و توزیع انرژی الکتریکی وارد مباحث جدیدی شد.
با توجه به قابلیت تواCمان مصرف و نیز تولید انرژی الکتریکی که در توان نیروگاه‌های تلمبه ذخیره‌ای است، می‌توان در ساعات پر بار و کم‌بار مصرف در شبکه برق مصرفی کشور، تعادل ایجاد کرد. این امر جدای از این مزیت آشکار، فواید عمده دیگری نیز دارد به طوری‌که برآورد‌های حداقلی اولیه حاکی از کاهش ۱۹ میلیون دلا‌ری سالا‌نه برای استهلا‌ک تجهیزات نیروگاه‌های حرارتی موجود کشور، در اثر راه‌اندازی این نیروگاه‌ها است زیرا با امکان مانوری که در استفاده از قابلیت‌های این نیروگاه‌ها وجود دارد، می‌توان استهلا‌ک قطعات حساس و گرانقیمت نیروگاه‌های حرارتی را به طرز غیرقابل تصوری کاهش داد.
● تجربه سایر کشورها
بهره‌برداری از نخستین نیروگاه‌های تلمبه ذخیره‌ای (در ابعاد بسیار کوچک) به سال ۱۸۹۰ در کشورهای سوییس و ایتالیا باز‌می‌گردد. امروزه حداقل ۹۰ هزار مگاوات (۹/۲ درصد کل انرژی الکتریکی تولید شده در سطح جهان) نیروگاه‌تلمبه ذخیره‌ای در دنیا در حال بهره‌برداری است.
براساس آمار ارایه شده برای سال ۲۰۰۵ میلا‌دی میزان انرژی الکتریکی حاصل از نیروگاه‌های تلمبه ذخیره‌ای در کشورهای آمریکا، ژاپن و آلمان به ترتیب ۲/۱۹ و ۶۷/۲۴ و ۸۵/۸ مگاوات بوده، این آمار نشان دهنده آن است که سهم نیروگاه‌های تلمبه ذخیره‌ای از کل انرژی الکتریکی تولید شده در این کشورها به ترتیب ۷۱/۲ و ۹۶/۱۱ و ۰۹/۷ مگاوات بوده است.

*کارشناس شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران

منبع : نشریه برنامه