برنامه ها و الگوهای موفق کاهش سریع مصرف برق در دنیا

تقریباً تمامی مناطق دنیا, کمبودهای عمده و ناگهانی در تولید و تامین برق را دست کم یک بار تجربه کرده اند

تقریباً تمامی مناطق دنیا، کمبودهای عمده و ناگهانی در تولید و تامین برق را دست‌کم یک بار تجربه کرده‌اند. چنین کمبودهایی با علایم وقوع فزاینده، ممکن است به دلیل کاهش تولید نیروگاههای آبی در اثر خشکسالی، خروج نیروگاه، یک موج هوای گرم، کمبود ظرفیت یا حادثه‌ای جزیی در شبکه‌های انتقال و توزیع، از چند ساعت تا چند سال رخ دهد. در این بحران‌ها،‌زیربنای تحویل برق به مشترکین سالم باقی مانده ولی امکان تامین مطلوب و کافی برق در حد تقاضا وجود ندارد. زمان پایان بحران نیز عموماً قابل تخمین است: باران مخازن و دریاچه سدها را مجدداً پر می‌کند، نیروگاه تعمیر می‌شود، موج هوای گرم فروکش می‌کند و ظرفیت کامل انتقال بازیابی می‌شود. فرض طراحان تجهیزات و مقامات رسمی،‌ثبات نسبی میزان تقاضا، با توجه به برآوردها،‌است. هنگامی که کمبود تولید مختصری حادث می‌شود، می‌توان با استفاده از قراردادها و تفاهم‌نامه‌های کاهش بار منعقده با صنایع و برخی از ابزارهای فنی کاهش تقاضا و افت مختصر فرکانس کمبود را جبران کرد.

ولی مواردی پیش می‌آیند که این روش‌ها کافی نیستند. برای بسیاری ازطراحان که عمدتاً با سمت تولید و تامین برق آشنا هستند، اعمال خاموشی‌های گسترده تنها راه‌حل است. آیا می‌توان تقاضای برق را دست‌کم به طور موقت و در عین حال با سرعت، کم کرد، بدون اینکه خسارات قابل ملاحظه‌ اقتصادی یا خرابی‌های فراگیر رخ دهند؟ بسیاری از کشورها با چنین وقایعی روبرو شده و با موفقیت از فروپاشی شبکه و خاموشی‌های گسترده از طریق اجرای برنامه‌های کاهش تدریجی مصرف برق تفاوت‌ها و همچنین‌ شباهت‌هایی دارد.

به دلیل تحولات زیست‌محیطی،‌خصوصی‌ شدن فزاینده صنعت‌برق در دنیا و نگاه اقتصادی‌تر به سرمایه‌گذاری تاسیسات برق، دفعات وقوع این حوادث افزایش یافته‌اند، از این رو مرور تجارب موفق و ناموفق مواجه با کمبودهای عمده سال‌های اخیر، اهمیت مضاعفی یافته است.

بسیاری از تجارب یاد شده سخاوت‌مندانه ‌و حتی با افتخار توسط دانشگاه‌ها یا سازمانهای دولتی کشورهای اجرا‌کننده، به تفصیل منتشر شده‌اند. آژانس جهانی انرژی نیز جمع‌بندی و توصیه‌هایی بر اساس این گزارش‌ها کرده که به تفصیل در این مقاله بررسی و زمینه‌های قابل الگوبرداری معرفی می‌شود.

● بررسی علل فزاینده کمبودهای عمده و ناگهانی سال‌های اخیر

خاموشی سال ۲۰۰۱ کالیفرنیا، مشهورترین بحران برق سال‌های اخیر، خشکسالی و هوای سرد سال‌های ۲۰۰۲ و ۲۰۰۳ و خالی شدن چند باره مخازن سدها در نروژ و احتیاط‌های منطقی ایمنی و خارج کردن نیروگاه‌های هسته‌ای در تابستان ۲۰۰۳،‌که وضعیت توکیو را تا مرز یک خاموشی گسترده برده، از این موارد هستند.

رخدادهای آب و هوایی غیرمعمول، مانند خشکسالی، موج هوای خیلی گرم یا خیلی سرد، سیل و طوفان،‌علل عمده راتشکیل می‌دهند، هرچند هنوز هم خطاهای مکانیکی یاخروج‌های خودکار تجهیزات، برای احتیاط‌های ایمنی و یا پرهیز از فروپاشی، سهم قابل ملاحظه‌ای دارند. برخی از این وقایع به دلیل تجدید ساختار رخ داده‌اند و یا به این دلیل تشدید شده‌اند. با این حال همه آنها دو جانبه فیزیکی مشترک دارند. زیرساخت‌های تحویل برق به مشترکین اساساً سالم مانده‌اند. مدت کمبود با تقریب قابل قبولی مشخص است، برطرف شدن سرما یا گرمای شدید هوا، شروع بارندگی، تعمیر خط انتقال و مواردی از این قبیل را نشان می‌دهد.

البته هدف اصلی کاهش سریع مصرف، پرهیز از خاموشی‌ گسترده است، ولی پس ازخاموشی گسترده هم غالباً نیاز به این کاهش سریع وجود دارد. سیستم‌هایی با وابستگی زیادی به انرژی هسته‌ای، آسیب‌پذیری بیشتری دارند، زیرا راه‌اندازی مجدد این نیروگاه‌ها، نسبت به نیروگاه‌های با سوخت فسیلی، زمان بیشتری نیاز دارد. در فروپاشی شبکه اونتاریو و شمال آمریکا، ۵ واحد از ۱۲ نیروگاه هسته‌ای تا یک هفته بعد هنوز خارج از مدار بوده‌اند ولی اکثر نیروگاه‌های فسیلی تا ۲۴ ساعت بعد به مدار بازگشته بودند.

خاموشی‌های گسترده از نظر تعداد و احتمالا شدت و گستردگی،‌ رو به افزایش هستند. تجدید ساختار و آزادسازی بازار برق، باعث کاهش ظرفیت‌های رزرو تولیدو انتقال برق شده است. بهره‌برداران شبکه‌های تامین سوخت، مانند خطوط لوله، تاسیسات ذخیره‌سازی سوخت و حمل زغال‌سنگ، نیز به دنبال بهره‌برداری با حاشیه رزرو کمتری هستند. نتیجه این رویکردها،‌افزایش آسیب‌پذیری سیستم تامین برق است.

تغییرات آب و هوای جهانی هم می‌تواند تشدید‌کننده این معضل باشد. این تغییرات ابتدا با بزرگ‌شدن و افزایش دفعات رخداد پدیده‌های آب و هوایی، حتی با تغییر اندک مقادیر میانگین و سپس به صور خشکسالی و سیل و طوفان یا شدت گرما و سرمای بیشتر و دیگر وقایع پدید آورنده بحران‌های کوتاه مدت برق، نمایان می‌شوند. به موازات این موضوع، گسترش شهرنشینی، نیاز به تهویه مطبوع فزاینده‌ای درهوای گرم ایجاد می‌کند.

● تفاوت سیاست‌های کاهش سریع و تدریجی

سیاست‌های کاهش سریع مصرف با سیاست‌های کاهش تدریجی و آرام،‌ تفاوت دارند. در کاهش سریع:

۱) فقط کاهش موقت در مصرف برق مورد نیاز است. پس از رفع بحران، مصرف می‌تواند به سطح اولیه خود بازگردد. عدم موفقیت در کاهش مصرف می‌تواند منجر به خسارات اقتصادی یا خرابی گسترده شود.

۲) اقدامات رفتاری برای کاهش تقاضای برق در زمان کمبودهای گسترده موقت، اهمیت به مراتب بیشتری دارند. زمان کافی برای آماده‌سازی زیر‌ساخت‌ها برای نصب تجهیزات بهبود بازده فنی، به منظور دستیابی به کاهش قابل ملاحظه وجود ندارند.

۳) قیمت‌های انرژی نقش محدودتری بازی می‌کنند. به دلیل تاخیر در مراحل تصویب و محاسبات یا مشکلات تحویل قبوض جدیدبه مشترکین، ممکن است زمان کافی برای بازخورد ناشی از اصلاح قیمت‌ها نباشد. به عنوان نمونه خیلی از مناطق قبوض برق خود را به صورت دوماهه دریافت می‌کنند. از این رو مشترکین افزایش قیمت‌ها را تا زمانی که حادثه کاملاً جا افتاده باشد و یا حتی گذشته باشد، حس نمی‌کنند. شرکت‌های برق اروپایی، فقط یکبار در سال، کنتورهای خانگی را قرائت کرده، قبوض تخمینی را برای بقیه سال صادر می‌کنند. بنابراین مشترکین هیچ شاخصی از تلاش‌های کاهش مصرف خود، تا چندین ماه مشاهده نمی‌کنند. قانون تعرفه‌های خانگی فرانسه که اجازه اعمال نرخی ۱۰ برابر بهای عادی برای ۲۲ روز پرمصرف سال می‌دهد، به دلیل هدف‌گذاری خاص، برای کاهش پیک مصارف گرمایش زمستانی، موفق نبوده است. برنامه‌های پاسخ تقاضا با وجودی که هنوز اهمیت دارند، احتمالاً در صورت تجاوز میزان کمبود از محدوده پاسخ مصرف به قیمت،‌به تنهایی نتوانند به تعدیل بازار تقاضا کمک کنند.

۴) و نهایتاً این حوادث می‌توانند تاثیرات شدید سیاسی داشته باشند و از این رو نیازمند سیاست‌های متفاوت هستند. ممکن است وزرای انرژی، مقامات محلی و مدیران شرکت‌های برق به دلیل ناتوانی در جلوگیری یا رفع بحران، از مشاغل خود برکنار شوند. در نروژ، افزایش بهای برق به چهار برابر نرخ عادی، برای هفته‌ها ادامه یافت. نارضایتی از افزایش ناگهانی‌ بهای برق، که به دلیل همزمانی با زمستانی بسیار سرد،‌تشدید شده بود، معضل را به سرعت به حوزه سیاست کشاند. برکناری وزیر نیروی بنگلادش پس از خاموشی‌های مکرر و کشته شدن ۲۰ نفر از کشاورزان معترض در خرداد ۱۳۸۵ نمونه دیگری از تاثیرات سیاسی این حوادث است.

۵) در زمان بحران، سیاست‌مداران ناگزیر هستند بر مبنای اطلاعاتی با قابلیت اطمینان کمتر از زمان عادی، تصمیم‌گیری کنند.

در موارد نادری امکان کاهش عمده سریع از سمت مصرف نهایی وجود دارد، اما متاسفانه، انجام اقدامات گسترده و پراکنده‌ای که نقش اساسی در تسکین مشکل ندارند، ساده و رایج است. به عنوان نمونه، شرکت برق توکیو در گام نخست، کاهش مصرف مشترکین خانگی را مدنظر قرار داد. اما پس از آنکه مقالات کنایه‌دار روزنامه‌ها، سهم نسبتاً کم بخش خانگی در ساعات بحرانی اوج مصرف را متذکر شدند،‌ تغییر رویه داد. (البته در بسیاری‌از مناطق دیگر، سهم بخش خانگی قابل ملاحظه بوده است.

همچنین سیاست‌مداران زلاندنو، به دلیل محدودیت شدید انرژی و ناکافی بودن اقدامات رفع بحران، مجبور به تقاضا از مشترکین برای خاموش کردن دستی آبگرمکن‌ها و سیستم ذخیره‌سازی آنها در ساعاتی از روز شدند.

● دسته‌بندی اقدامات کاهش سریع مصرف

▪ دو راه برای کاهش سریع مصرف برق وجود دارد:

۱) بهبود بازده (اقدامات فنی): تامین همان خدمات توسط تجهیزاتی با مصرف کمتر برق

۲) تغییرات رفتاری: کاهش مصرف با اقدامات و تغییراتی در زمان یا میزان استفاده از تجهیزات برقی که می‌تواند موجب کاهش خدمات دریافتی یا آسایش شود.

اقدامات فنی یا روش‌های بهبود بازده

اقدامات فنی کاهش سریع مصرف برق، شبیه فعالیت‌های مدنظر در کاهش مصرف متعارف و تدریجی هستند، به این تفاوت که به منظور تاثیر سریع‌تر و بیشتر، با یارانه‌ها یا روش‌های ارایه و تحویل ویژه همراه هستند. این فعالیت‌ها با سه مثال تشریح می‌شوند:

- حدود ۸ درصد از برق مصرفی در صنایع برای تولید هوای فشرده استفاده می‌شوند. بخش زیادی از این انرژی به دلیل نشت، تلف می‌شود از این رو سیستم‌های هوای فشرده هدف مناسبی برای صرفه‌جویی انرژی هستند. در کالیفرنیا گروه‌های بازرسی تنظیم تجهیزات هوای فشرده تشکیل و پشتیبانی شدند. تنها در اثر این اقدام، در ۸ کارخانه حدود ۲ مگاوات صرفه‌جویی به دست آمد.

- جایگزینی لامپ‌های روشنایی با لامپ کم‌مصرف، اولین و رایج‌ترین اقدام فنی است. مشترکین برق کالیفرنیا نزدیک به ۸ میلیون لامپ کم‌مصرف طی دوره بحران نصب کردند. با این اقدام حدود ۵۰۰ مگاوات از مصارف کاهش یافت. در شهرهای کالیفرنیا میلیون‌ها لامپ نشانگرهای راهنمایی و رانندگی با لامپ‌های LED جایگزین شد. هر جایگزین حدود ۸۰ وات صرفه‌جویی به همراه داشت. مصرانه جایگزینی تجهیزات برقی قدیمی با انواع جدید دارای گواهی و برچسب استاندارد پربازده، به مشترکین توصیه می‌شد.

- بازگشت به استفاده از سوخت به جای برق: بازده نیروگاه‌های چرخه ترکیبی به عنوان بهترین بازده و نیروگاه‌های حرارتی حدود ۵۰ تا ۶۰ درصد (در ایران میانگین بازده نیروگاه‌های حرارتی حدود ۳۷ درصد) است. از این رو بازگشت به استفاده از سوخت به جای برق، صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای به همراه دارد. از برق برای گرم کردن هوا یا آب به ویژه در مناطق با جمعیت پراکنده استفاده می‌شود. زمینه‌های عملی زیادی در استفاده مستقیم از گاز طبیعی یا نقت یا حتی هیزم برای تامین گرمای مطلوب وجود دارد. به عنوان مثال در نروژ و زلاندنو در زمان بحران،‌گرم کردن هوا و آب به وسیله دیگ‌ها و بخاری‌های هیزمی قدیمی انجام شد. اگر چه این روش عمدتاً در سرمای زمستان مفید است، ولی گاهی برای اوج مصرف تابستان هم کار‌آیی دارد، برزیلی‌ها آبگرمکن‌های برقی خود را با انواع گازی جایگزین کردند. هر جایگزینی حدود ۳ کیلووات از تقاضای برق را در زمان استفاده کاهش داده است.

● میزان تاثیر اقدامات فنی

اصلاحات فنی نیازمند امکانات و توانمندی زیربنایی برای تولید یا سفارش و نصب تجهیزات در مدتی کوتاه هستند. این گستره از ظرفیت تولید کارخانه‌ها تا پرسنل ماهر نصب تجهیزات را شامل می‌شود. در بیشتر موارد زمان یا توانمندی زیربنایی کافی برای دستیابی به کاهش مصرف قابل ملاحظه‌ وجود ندارد. به عنوان نمونه در نروژ سیستم و برنامه‌های ویژه و ضربتی برای نصب پمپ‌های حرارتی، سیستم‌های مدیریت انرژی و بخاری‌های هیزم‌سوز مدنظر قرار گرفتند. پرسنل فنی به صورت فشرده و با عجله نصب تجهیزات را انجام می‌دادند. اما نمی‌توان گفت که این اقدامات بحران کمبود برق را برطرف کرده است. اما به عنوان مثالی از موارد آمادگی، در کالیفرنیا از قبل شبکه‌ای برای تحویل تدریجی تجهیزات صرفه‌جویی انرژی وجود داشت. این سیستم که هنوز ناکافی بود، توانست به سرعت فعالیت‌های خود را برای جبران کمبودهای بحران، به میزان قابل ملاحظه افزایش دهد.

● سیاست‌های تغییر رفتار

دشواری انجام اقدامات‌فنی در سطح وسیع،‌ انگیزه‌ای برای توجه بیشتر به نوع دیگر اقدامات یعنی تغییر موقت رفتار مشترکین است. ابزار این تغییرات معمولاً‌رسانه‌ها و سلسله عملیات هماهنگ و متمرکز برنامه‌ریزی شده از طریق آنها، در کنار دیگر فعالیت‌ها و سیاست‌های تقویت پیام کاهش مصرف است. مراحل کلیدی برنامه‌های موفق در زیر شرح داده شده‌اند.

هدف نهایی، متقاعد‌ کردن مشترکین برای پذیرش و انجام رفتارهای منجر به کاهش مصرف برق در حین بحران است، ولی غالباً نیاز به تعیین اهداف میانی هم‌ هست.

۱) ابتدا باید مشترکین متقاعد شوند که واقعاً‌بحران وجود دارد. گاهی مشترکین بحران را مرتبط با تجدید ساختار و بهانه‌آی برای گرانی می‌بینند. در نروژ، ‌زلاندنو و برزیل از روش ساده قانع کردن مردم با نمایش مخازن خالی سدها استفاده شده، ولی به ویژه در کالیفرنیا و توکیو انتقال پیام دشوار‌تر بوده و ابتدا برای غلبه بر عدم اعتماد عمومی و تصور ساختگی بودن بحران،‌ اقدام شده است.

۲) حل بحران نیازمند برقراری ارتباط با رفتارهای شخصی است. در کالیفرنیا و نیز زلاندنو برای مشترکین که بیش از اهداف تعیین شده، صرفه‌جویی کرده بودند، ‌جوایزی در نظر گرفته شد. در طرح کالیفرنیا، برای کاهش ۲۰ درصد در مصرف برق نسبت به دوره مشابه ۲۰ درصد تخفیف در مبلغ قبض در نظر گرفته شد. در حالی که در زلاندنو طرح «۱۰ برای ۱۰» به منظور کاهش ۱۰ درصد ازمصرف برق به مدت ۱۰ هفته، تا زمان مورد انتظار برای شروع فصل باران، مطرح شد. قوانین برزیلی‌ها، سخت‌گیرانه‌تر بود. کاهش الزامی ۲۰ درصد از مصرف نسبت به دوره مشابه سال قبل، توسط کلیه مشترکین، جریمه تخلف، قطع اشتراک برق اعلام شد.

۳) مشترکین نیازمند آموزش نحوه انجام اقدامات صرفه‌جویی به صورت موثر هستند. در رسانه‌ها باید فهرست بلند بالای اقدامات قابل اجرا، به فهرست کوتاهی که مشترکین بتوانند به خاطر سپرده و انجام دهند، تبدیل شود. اقامات فنی، مانند جایگزینی لامپ‌های کم مصرف، می‌تواند موجب تقویت و حفظ این پیام در سلسله عملیات باشد.

۴) برای پایدار نگه داشتن مشترکین، به تعهد و همکاری کاهش مصرف، نیازمند به اقدام از جهات مختلف و از طریق تبلیغات مستمر است. در نروژ،‌ زلاندنو، برزیل و کالیفرنیا، استفاده از طنز و فکاهی در نمایش‌های تلویزیونی و آگهی‌ها و تبلیغات روزنامه‌ای و دیگر موارد چاپی،‌ نقش مهمی در تشویق مردم به صرفه‌جویی داشت. اما در توکیو تقریباً‌از این ابزار استفاده‌ای نشد.

در برزیل، توان صرفه‌جویی گروه‌های مختلف، به رقابت گذاشته شد. تلویزیون‌های برزیل هر روز هنگام غروب، سطح آب پایین پشت سدها را نشان می‌دادند. در کالیفرنیا و توکیو وب‌سایت‌هایی راه‌اندازی شد (۶)، (۷) و (۸) که به مشترکین اجازه می‌داد وضعیت و اطلاعات توان تولید و نیاز مصرف را به طور زنده و در زمان واقعی مشاهده کنند.

همزمان فعالیت‌های صرفه‌جویانه نمادینی در مکان‌هایی مانند خواربارفروشی و اغذیه‌فروشی که مشتریان زیادی دارند، انجام شد. این اقدامات برای متقاعد کردن مشترکین درباره جدی بودن بحران و ناگزیر بودن از صرفه‌جویی عمومی انجام شد.

مزیت برنامه‌های کاهش مصرف از طریق تغییر رفتار، امکان اجرای تقریباً‌ فوری است. شرکت برق سوئد در یک جمعه بسیار سرد متوجه ناکافی بودن ظرفیت برای تامین بار ابتدای هفته‌ کاری در روز دوشنبه باز هم سردتر و به همراه تقاضای صنایع شد. از این رو با صدور بیانیه‌ای رسمی از مشترکین تقاضا شد از هرگونه افزایش مصرف در روز دوشنبه خودداری کنند. مشترکین این همکاری را انجام دادند. برنامه ۲۰-۲۰ کالیفرنیا و برنامه جیره‌بندی برزیل (حداکثر ۸۰ درصد مصرف دوره مشابه سال قبل) تنها طی چند هفته طراحی، معرفی و اجرا شدند. رسانه‌ها، با تکیه بر تجارب و قابلیت‌ها، تنها طی چند روز برنامه‌های خود را برای ارایه تبلیغات آماده کردند. اما میزان و مدت استمرار صرفه‌جویی انرژی، کمتر از اقدامات فنی، قطعیت دارد. بهترین ترکیب از اقدامات (فنی و رفتاری) برای هر بحران کمبود عمده، به نوع کمبود (ظرفیت یا انرژی) وسعت ابزارهای تشویقی و اطلاع‌رسانی و مدت بحران مورد انتظار بستگی دارد.

مهندس‌امیر شریف یزدی- مهندس‌مجید خانقلی

---