ناترازی انرژی از دریچه علم/۴
چالش‌های ذخیره‌سازی انرژی؛ راهکارهای علمی کاهش تلفات انرژی کدامند؟
یک کارشناس ارشد انرژی با برشمردن چالش‌های ذخیره‌سازی انرژی، افزایش ظرفیت باتری‌ها برای ذخیره انرژی بیشتر و رشد ایمنی به‌‌خصوص در برابر خطرات انفجار و آتش‌سوزی را ازجمله این چالش‌ها برشمرد.
خبرگزاری آنا ـ حسین بوذری؛ ناترازی انرژی در ایران، فراتر از یک عدم تعادل ساده بین عرضه و تقاضا به یک بحران ساختاری تبدیل شده که ابعاد اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی متعددی را تحت تأثیر قرار داده است.
این بحران، ریشه در مجموعه‌ای از عوامل پیچیده دارد که ازجمله آنها می‌توان به الگوی مصرف ناکارآمد انرژی، سرمایه‌گذاری ناکافی در زیرساخت‌های تولید و انتقال انرژی و سیاست‌های ناکارآمد در حوزه مدیریت تقاضا اشاره کرد.
بررسی دقیق‌تر وضعیت موجود نشان می‌دهد که ناترازی انرژی در ایران نه‌تنها به صورت فصلی و در دوره‌های اوج مصرف بروز می‌کند، بلکه به صورت یک معضل مزمن در حال ظهور است.
این وضعیت، پیامد‌های جدی برای اقتصاد کشور به همراه دارد؛ ازجمله کاهش رشد تولید ناخالص داخلی، افزایش وابستگی به واردات انرژی و ناپایداری درآمد‌های ارزی.
علاوه بر این، ناترازی انرژی به تشدید آلودگی هوا، تخریب منابع طبیعی و افزایش آسیب‌پذیری کشور در برابر شوک‌های قیمتی انرژی نیز منجر شده است.
ناترازی انرژی از دریچه علم/۱ عزم دانشگاه آزاد برای ایجاد ۱۰۰ مگاوات نیروگاه خورشیدی؛ از تولید ذخیره‌ساز سرمایی تا ساخت قایق تفریحی
این بحران، نیازمند رویکردی جامع و مبتنی بر دانش است که نه‌تنها به رفع علائم آن بپردازد، بلکه ریشه‌های اصلی آن را نیز مورد هدف قرار دهد.
گزارش زیر با هدف بررسی دقیق‌تر ابعاد بحرانی ناترازی انرژی در ایران به تحلیل عوامل کلیدی مؤثر بر این پدیده، پیامد‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی آن و ارائه راهکارهای اقتصادی مؤثر می‌پردازد.
بدیهی است که حل بحران ناترازی انرژی در ایران، نیازمند عزم جدی و همکاری همه‌جانبه نهادها و سازمان‌های مختلف است.
امیدواریم بستری برای اتخاذ تصمیمات آگاهانه و اقدامات مؤثر درراستای مدیریت بحران انرژی در کشور فراهم شود و به حفظ منافع ملی و بهبود کیفیت زندگی مردم کمک کند.
خبرنگار آنا در ادامه بررسی معضل ناترازی انرژی در کشور در قالب پرونده «ناترازی انرژی از دریچه علم» گفت‌وگویی را با سحر اصلان‌زاده کارشناس ارشد حوزه انرژی و استاد دانشگاه ترتیب داده است که مشروح این گپ و گفت در پی می‌آید:
شاخص‌های کلیدی ناترازی انرژی؛ از ضریب بار شبکه تا تلفات انرژی و کارایی شبکه انتقال
آنا: ناترازی انرژی دقیقاً بر چه مبنای علمی تعریف می‌شود و چه پارامترها و شاخص‌هایی در این ناترازی دخالت دارند؟
اصلان‌زاده: ناترازی انرژی به‌معنای اختلاف بین عرضه و تقاضای انرژی در یک سیستم است و می‌تواند ناشی از عوامل متعددی باشد، این مفهوم به‌طور علمی براساس شاخص‌های متنوعی تعریف می‌شود، ازجمله میزان تولید، میزان مصرف، تلفات در شبکه، راندمان انرژی و ذخیره‌سازی انرژی.
در سطح کلان ناترازی انرژی می‌تواند به‌دلیل نبود توازن میان تولید انرژی (مانند تولید برق یا استخراج گاز طبیعی) و مصرف آن در بخش‌های خانگی، صنعتی و تجاری به وجود آید.
شاخص‌های کلیدی شامل ضریب بار شبکه، شدت انرژی (Energy Intensity)، تلفات انرژی و کارایی شبکه انتقال و توزیع هستند، علاوه بر این، متغیر‌هایی مانند نرخ رشد جمعیت، توسعه صنعتی و تغییرات قیمت انرژی نیز تأثیرگذار هستند.
ناترازی انرژی معمولاً به دو شکل قابل مشاهده است: کمبود انرژی (مانند قطعی برق) یا مازاد انرژی بدون استفاده.
آنا: آیا تعریف واحد و جهان‌شمولی از ناترازی انرژی در علوم مختلف وجود دارد یا تعاریف متفاوتی بسته به زمینه کاربرد ارائه شده است؟
اصلان‌زاده: تعریف واحد و جهان‌شمولی از ناترازی انرژی وجود ندارد؛ چراکه این مفهوم بسته به زمینه کاربرد و بخش‌های مختلف انرژی متفاوت تعریف می‌شود. در علوم فیزیکی، ناترازی انرژی معمولاً به معنای عدم تعادل انرژی در یک سیستم بسته یا باز است، مانند تلفات انرژی در یک فرآیند.
در مهندسی برق، به تلفات در خطوط انتقال و توزیع یا عدم تطابق بین تولید و مصرف اشاره دارد، در علوم اقتصادی، ناترازی انرژی به ناکارآمدی در تخصیص منابع انرژی یا شکاف بین عرضه و تقاضای انرژی گفته می‌شود.
در سیاست‌گذاری انرژی، ناترازی به چالش‌های ساختاری مانند عدم سرمایه‌گذاری کافی در زیرساخت‌های تولید یا انتقال، مرتبط است، بنابراین هر رشته تعریفی خاص از ناترازی انرژی ارائه می‌دهد که بسته به اهداف و زمینه مورد مطالعه متفاوت است.
آنا: تغییرات اقلیمی در کشورمان چه تأثیر علمی و مستقیم بر تشدید ناترازی انرژی داشته و مکانیزم‌های این تأثیرگذاری چیست و آیا مدل‌های علمی موجود قادر به پیش‌بینی دقیق‌تر تأثیرات متقابل ناترازی انرژی و تغییرات اقلیمی هستند؟
اصلان‌زاده: تغییرات اقلیمی تأثیرات عمده‌ای بر ناترازی انرژی در ایران داشته‌اند و افزایش دما و کاهش بارش‌ها منجر به کاهش تولید انرژی آبی در کشور شده است، این مسئله به‌‌خصوص در فصل تابستان که تقاضای انرژی به اوج می‌رسد، منجر به ناترازی جدی در عرضه و تقاضا می‌شود.
علاوه بر این، افزایش دما موجب افزایش مصرف برق برای سرمایش در مناطق شهری و روستایی شده است ومکانیزم‌های این تأثیر شامل کاهش راندمان نیروگاه‌های حرارتی به‌دلیل گرمای بیش‌ازحد، کاهش منابع آبی برای خنک‌سازی نیروگاه‌ها و کاهش تولید برق آبی است.
تغییرات اقلیمی تأثیرات عمده‌ای بر ناترازی انرژی در ایران داشته‌اند و افزایش دما و کاهش بارش‌ها منجر به کاهش تولید انرژی آبی در کشور شده است، این مسئله به‌‌خصوص در فصل تابستان که تقاضای انرژی به اوج می‌رسد، منجر به ناترازی جدی در عرضه و تقاضا می‌شود
مدل‌های علمی مانند مدل‌های اقلیمی-انرژی (Climate-Energy Models) قادر به پیش‌بینی این تأثیرات هستند، اما نیازمند داده‌های دقیق‌تر و تطبیق با شرایط بومی ایران هستند تا پیش‌بینی‌های بهتر و سیاست‌های موثرتر ارائه شود.
آنا: با توجه به پیشرفت‌های علمی، چه تکنولوژی‌های نوین و کارآمدی برای تولید انرژی پاک و پایدار در کشور وجود دارد؟ (به‌عنوان مثال انرژی خورشیدی پیشرفته، باد، زمین‌گرمایی و ...) و چالش‌های علمی و فنی اصلی در تجاری‌سازی و مقیاس‌پذیری این تکنولوژی‌ها چیست؟
اصلان‌زاده: در زمینه فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی، پیشرفت‌های قابل‌توجهی در توسعه باتری‌های لیتیوم-یونی، باتری‌های حالت جامد و فناوری هیدروژن حاصل شده است. باتری‌های لیتیوم-یونی ظرفیت بالاتری دارند و در خودرو‌های برقی و سیستم‌های ذخیره انرژی استفاده می‌شوند.
فناوری‌های هیدروژن، مانند الکترولیز آب برای تولید هیدروژن سبز، چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای برای ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ دارند، با این حال، چالش‌های عمده‌ای نیز مانند افزایش ظرفیت باتری‌ها برای ذخیره انرژی بیشتر و افزایش ایمنی به‌‌خصوص در برابر خطرات انفجار و آتش‌سوزی وجود دارد.
کاهش هزینه‌های تولید و استفاده از مواد جایگزین به‌جای لیتیوم و کبالت. پیشرفت‌های جدید، مانند استفاده از نانو‌مواد و بهبود طراحی الکترودها می‌تواند این چالش‌ها را کاهش دهد و ذخیره‌سازی انرژی را کارآمدتر کند.
راهکار کاهش تلفات انرژی در شبکه‌های انتقال و توزیع برق
آنا: راهکارهای علمی برای کاهش تلفات انرژی و نقش فناوری‌های نوین در این زمینه را چه می‌دانید؟
اصلان‌زاده: برای کاهش تلفات انرژی در شبکه‌های انتقال و توزیع برق راهکارهای متعددی وجود دارد که در زیر می‌آید:
بهبود کیفیت تجهیزات: استفاده از ترانسفورماتور‌های کم‌تلفات و کابل‌های با مقاومت کمتر.
اصلاح شبکه: طراحی مجدد شبکه برای کاهش طول خطوط و بهینه‌سازی مکان پست‌های توزیع.
شبکه‌های هوشمند: این فناوری با استفاده از حسگرها، سیستم‌های مانیتورینگ و مدیریت پیشرفته بار می‌تواند تلفات انرژی را به حداقل برساند.
ذخیره‌سازی انرژی: سیستم‌های ذخیره‌سازی در نقاط استراتژیک شبکه می‌توانند پایداری را افزایش دهند.
بهبود ضریب توان: نصب خازن‌ها در شبکه‌های توزیع برای کاهش توان راکتیو و تلفات مربوطه. شبکه‌های هوشمند نقش کلیدی در کاهش ناترازی انرژی دارند، چراکه با استفاده از داده‌های آنی و الگوریتم‌های پیشرفته، توزیع و مصرف انرژی را بهینه می‌کنند.
آنا: مدل‌های اقتصادی و سیاست‌گذاری در رفع ناترازی انرژی چیست؟
اصلان‌زاده: مدل‌های اقتصادی مانند مدل‌های تعادل عمومی (CGE Models) و مدل‌های پویا (Dynamic Models)، می‌توانند تأثیر سیاست‌های انرژی بر ناترازی انرژی را پیش‌بینی کنند، این مدل‌ها با تحلیل عرضه و تقاضا، تأثیر تغییر قیمت انرژی، مالیات‌ها و یارانه‌ها را بررسی می‌کنند.
سیاست‌گذاران باید براساس داده‌های علمی مانند الگو‌های مصرف، شدت انرژی و بازده زیرساخت‌ها تصمیم‌گیری کنند، به‌عنوان مثال، اجرای سیاست‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی در بخش‌های صنعتی و خانگی، توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و سرمایه‌گذاری در شبکه‌های انتقال می‌تواند تأثیر چشمگیری بر کاهش ناترازی داشته باشد.
آنا: راهکارهای علمی برای کاهش تلفات انرژی برق در شبکه‌های انتقال و توزیع برق چیست و فناوری‌های نوین مانند شبکه‌های هوشمند چه نقشی در بهبود پایداری شبکه و کاهش ناترازی انرژی دارند؟
اصلان‌زاده: راهکارهای علمی برای کاهش تلفات انرژی برق شامل موارد زیر است:
جایگزینی تجهیزات فرسوده: استفاده از تجهیزات پیشرفته‌تر مانند کابل‌های با هدایت بالاتر.
مدیریت بار: اجرای برنامه‌های مدیریت بار و زمان‌بندی مصرف انرژی.
کاهش تلفات حرارتی: نصب خنک‌کننده‌های کارآمد برای تجهیزات.
شبکه‌های هوشمند هم نقش کلیدی دارند؛ آنها با استفاده از داده‌های بی‌درنگ و تکنولوژی IoT می‌توانند مصرف انرژی را پایدار کرده و هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهند و این فناوری‌ها به توزیع بار کمک کرده و از قطعی‌های ناشی از ناترازی جلوگیری می‌کنند.
آنا: براساس روندهای علمی موجود، چه سناریوهای احتمالی برای آینده ناترازی انرژی ایران وجود دارد و با استفاده از رویکردهای آینده‌پژوهی چگونه می‌توان برای چالش‌های احتمالی آماده شد و از ناترازی انرژی جلوگیری کرد؟
اصلان‌زاده: ایران با چالش‌های عمده‌ای در ناترازی انرژی مواجه است، ازجمله رشد سریع تقاضا، فرسودگی زیرساخت‌ها و بهره‌وری پایین. براساس روندهای علمی، سناریوهای احتمالی شامل گزاره‌ّای زیر است:
تداوم ناترازی شدید: در صورت عدم سرمایه‌گذاری کافی و بهره‌وری پایین.
بهبود نسبی: در صورت توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و ارتقای شبکه‌های انتقال.
پایداری بلندمدت: با اجرای اصلاحات ساختاری و بهره‌وری انرژی.
رویکردهای آینده‌پژوهی هم شامل استفاده از تحلیل سناریو، مدل‌سازی تقاضا و عرضه انرژی و توسعه فناوری‌های جدید است.
همچنین برای آماده‌سازی باید بر آموزش نیروی انسانی، توسعه سیاست‌های حمایتی و همکاری با کشور‌های پیشرو تمرکز کرد.
انتهای پیام/
نیمقرن پیشرفت علمی دربرابر افول غربیها ۱۳-
