نیروگاه‌ها در نقطه‌جوش

تعمیرات و آماده‌سازی واحدهای نیروگاه رامین اهواز برای تامین پایدار برق در تابستان 1404

تجربه تابستان 1403 نیز موید این نگرانی‌هاست؛ در آن دوره، اوج مصرف برق به 77هزار مگاوات رسید و کشور با ناترازی 17هزار مگاواتی مواجه شد. برخی گزارش‌ها این ناترازی را تا 18هزار مگاوات و حتی 20هزار مگاوات نیز برآورد کرده‌اند. این ارقام، نشان می‌دهد که چالش انرژی در ایران یک رویداد منفرد نیست، بلکه الگویی تکرارشونده است که آسیب‌پذیری زیرساخت‌های فعلی برق کشور را در برابر رویدادهای شدید آب‌وهوایی، به‌ویژه دمای بالا، به وضوح آشکار می‌سازد. این وضعیت، شبکه برق را در آستانه ظرفیت‌های بحرانی خود قرار داده و هرگونه فشار اضافی، مانند موج گرما، می‌تواند آن را به سمت چالش‌های جدی سوق دهد. بنابراین، چالش پیش‌رو فراتر از مدیریت یک موج گرما به تاب‌آوری و سازگاری بلندمدت شبکه ملی برق در برابر تغییرات اقلیمی اشاره دارد. در این بین نکته‌ای که باید به آن توجه کرد آن است که در شرایط گرمای شدید عملکرد نیروگاه‌ها نیز تحت تاثیر قرار می‌گیرد. بنابراین در چنین وضعیتی علاوه بر سمت تقاضا، از طرف عرضه برق نیز کاستی‌ها تشدید خواهد شد.

 تاثیرات مستقیم گرما بر نیروگاه‌ها

افزایش دمای محیط، تاثیرات مخربی بر عملکرد نیروگاه‌های حرارتی، به‌ویژه توربین‌های گازی و بخار دارد که به کاهش ظرفیت تولید و افزایش مصرف سوخت منجر می‌شود. توربین‌های گازی به‌شدت به دمای هوای ورودی حساس هستند. این مسئله در نهایت به کاهش توان خروجی و افت راندمان توربین منجر می‌شود. بررسی‌ها نشان می‌دهد که راندمان توربین‌های گازی می‌تواند به ازای هر 1 درجه سانتی‌گراد افزایش دما (بالاتر از 15 درجه سانتی‌گراد) حدود 0.06درصد کاهش یابد. در یک مطالعه موردی، افزایش دمای هوای ورودی به کمپرسور به 35 درجه سانتی‌گراد، 22.1 درصد از توان خروجی را کاهش داده و راندمان حرارتی را 5.8 درصد افت داده است.

نیروگاه‌های بخار و سیکل ترکیبی نیز از تاثیرات گرما مصون نیستند. این نیروگاه‌ها برای خنک‌سازی گاز خروجی از توربین، به سیستم‌های خنک‌کننده کارآمد (برج‌های خنک‌کننده) وابسته هستند. افزایش دمای محیط، راندمان این نیروگاه‌ها را نیز کاهش می‌دهد. این کاهش راندمان در هر دو نوع توربین، توان تولیدی کل شبکه را در شرایط اوج گرما به‌شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد.

جبران کاهش راندمان و حفظ سطح تولید برق مورد نیاز در نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی، مستلزم افزایش مصرف سوخت است. این امر نه تنها هزینه‌های عملیاتی را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد، بلکه فشار مضاعفی بر ذخایر سوخت ملی، به‌ویژه گاز طبیعی، وارد می‌کند. مطالعات نشان می‌دهند که به ازای هر 2.25درصد افزایش در دمای محیط، مصرف سوخت حدود 0.25 درصد افزایش می‌یابد. این موضوع، بار اقتصادی پنهانی را بر دوش کشور می‌گذارد، زیرا یارانه‌های انرژی در ایران بسیار بالاست و افزایش مصرف سوخت، به معنای هدررفت بیشتر منابع و تحمیل هزینه‌های اضافی بر بودجه ملی است.

نمونه‌های عینی از چالش‌های سال 1403

تابستان 1403 نمونه‌ای بارز از تاثیرات مخرب گرما بر شبکه برق کشور بوده است. ایران در این دوره با ناترازی برق بین 17هزار تا 20هزار مگاوات مواجه بود که به خاموشی‌های گسترده و طولانی‌مدت در بسیاری از شهرها منجرشد. گزارش‌ها از قطع برق‌های اعلام‌نشده تا چهار ساعت در مناطق مرکزی تهران و وضعیت بحرانی‌تر در استان‌های جنوبی خبر می‌داد که حتی به تعطیلی ادارات منجر شد. این بحران، نتیجه مستقیم موج گرمای بی‌سابقه و ناتوانی نیروگاه‌ها و شبکه در مقابله با فشار ترکیبی کاهش تولید و افزایش تقاضا بود. علاوه بر این، سرمایه‌گذاری ناکافی و نگهداری نامناسب در نیروگاه‌ها و خطوط انتقال فرسوده، این مشکل را تشدید کرده است. این مسائل نشان می‌دهد که مشکل تنها کاهش خطی تولید نیست، بلکه تعامل پیچیده‌ای است که می‌تواند به فرسودگی سریع، از کار افتادن‌های برنامه‌ریزی نشده و کاهش سریع قابلیت اطمینان کلی سیستم منجر شود.

 اثرات فشار گرما در سمت تقاضا

تاثیر موج گرما تنها به عملکرد نیروگاه‌ها محدود نمی‌شود، بلکه فشار بی‌سابقه‌ای را بر کل شبکه سراسری برق کشور وارد می‌کند و خطر ناپایداری گسترده را افزایش می‌دهد.

موج گرمای پیش‌رو به‌طور قطع منجر به افزایش چشمگیر مصرف برق، عمدتاً به دلیل استفاده گسترده از سیستم‌های سرمایشی مانند کولرهای گازی، خواهد شد. پیش‌بینی‌ها حاکی از رشد 20 تا 30 درصدی مصرف در ساعات اوج بار است. این میزان رشد، تقاضای پیک را به سطوح بی‌سابقه‌ای می‌رساند؛ به‌طوری که هر یک درجه سانتی‌گراد افزایش دما می‌تواند حدود 1500 مگاوات به مصرف برق کشور اضافه‌کند. این در حالی است که میانگین رشد سالانه مصرف برق در ایران طی دهه گذشته 4.7 درصد بوده، اما در سال‌های اخیر به دلیل گرمای بی‌سابقه، این رقم به بیش از 8.7 درصد رسیده که نشان‌دهنده روند پرشتاب مصرف است. این افزایش تقاضا، در کنار کاهش ظرفیت تولید نیروگاه‌ها، شکاف بین عرضه و تقاضا را به‌شدت گسترش داده است.

آسیب‌پذیری استان‌های جنوبی

تاثیر موج گرما در سراسر کشور یکسان نیست. استان‌های جنوبی ایران، به دلیل دمای پایه بالاتر و رطوبت بیشتر، به‌طور خاص آسیب‌پذیرتر هستند. ساکنان این مناطق اغلب با خاموشی‌های مکرر و طولانی‌مدت مواجه می‌شوند که به‌طور مستقیم سلامت عمومی، به‌ویژه گروه‌های حساس مانند کودکان، سالمندان و بیماران نیازمند تجهیزات پزشکی برقی (مانند دستگاه‌های اکسیژن)، را تهدید می‌کند. زیرساخت‌های شبکه برق موجود در این مناطق نیز ممکن است در برابر گرمای شدید و بارهای بالا مقاومت کمتری داشته باشند. گزارش‌ها حاکی از آن است که وضعیت تامین برق در استان‌های جنوبی در طول موج‌های گرمای گذشته «بسیار بحرانی‌تر» بوده است. ابعاد اجتماعی و بهداشتی بحران انرژی، بر ضرورت رویکردی پیشگیرانه‌تر برای اطمینان از تامین برق پایدار برای گروه‌های حساس و خدمات حیاتی تاکید می‌کند.

فشار بر شبکه تنها به کاهش تولید محدود نمی‌شود. اجزای فیزیکی شبکه مانند خطوط انتقال، ترانسفورماتورها و پست‌های برق نیز مستقیماً تحت تاثیر گرمای شدید قرار می‌گیرند. گرما مقاومت خطوط برق را افزایش می‌دهد که می‌تواند منجر به تماس با پوشش گیاهی یا سایر زیرساخت‌ها و در نتیجه آتش‌سوزی یا قطعی برق شود. ترانسفورماتورها و پست‌های برق که برای تنظیم ولتاژ و توزیع برق حیاتی هستند، می‌توانند بیش از حد گرم شده و منجر به خرابی عایق و از کار افتادگی شوند. این وضعیت به این معنی است که حتی اگر نیروگاه‌ها بتوانند برق کافی تولید کنند، زیرساخت‌های انتقال و توزیع فرسوده و تحت فشار گرما ممکن است قادر به انتقال مطمئن آن به مصرف‌کنندگان نباشند. این امر با ایجاد گلوگاه‌هایی، عدم تعادل عرضه و تقاضا را تشدید می‌کند.

راهکارهای فوری و بلندمدت

برای مقابله با چالش‌های ناشی از موج گرمای پیش‌رو و افزایش تاب‌آوری شبکه برق کشور، اتخاذ رویکردی چندوجهی شامل راهکارهای فنی، مدیریتی و سیاستی ضروری است.

نصب سیستم‌های خنک‌کن پیشرفته: با توجه به بحران آب در ایران، گذار از برج‌های خنک‌کننده تر به سیستم‌های خنک‌کن خشک (Dry Cooling) حیاتی است. این سیستم‌ها به جای آب، از هوا برای خنک‌سازی بخار خروجی از توربین استفاده می‌کنند و مصرف آب در فرآیند خنک‌سازی را تا بیش از 80درصد کاهش می‌دهند. این اقدام می‌تواند تاثیر کمبود آب بر عملکرد نیروگاه‌ها را در طول خشکسالی و موج‌های گرما به حداقل برساند. پروژه‌هایی برای تبدیل برج‌های خنک‌کننده تر به خشک در نیروگاه‌های بعثت تهران، اصفهان و شهید مفتح همدان آغاز شده است که پروژه اخیر 70 درصد پیشرفت داشته است.

افزایش سهم نیروگاه‌های تجدیدپذیر: سرمایه‌گذاری قابل توجه در منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشیدی و بادی، می‌تواند ترکیب انرژی کشور را متنوع کرده و وابستگی به نیروگاه‌های حرارتی حساس به گرما و آب را کاهش دهد. گرچه راندمان پنل‌های خورشیدی با گرمای شدید کاهش می‌یابد (حدود 0.4 تا 0.5 درصد به ازای هر یک درجه سانتی‌گراد افزایش دما بالاتر از 25درجه سانتی‌گراد)، اما مزایای زیست‌محیطی، کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و پتانسیل تولید پراکنده، آنها را به یک راه‌حل بلندمدت حیاتی تبدیل می‌کند. ایران در حال حاضر طرح‌هایی مانند نصب 500 مگاوات ظرفیت جدید خورشیدی در محل سدها را دنبال می‌کند که از زیرساخت‌های موجود برق‌آبی برای پایداری شبکه بهره می‌برد.

اجرای طرح‌های پیک‌شکنی (Time-of-Use - TOU): پیاده‌سازی و افزایش تعرفه‌های زمان اوج مصرف (TOU) می‌تواند مصرف‌کنندگان را تشویق کند تا مصرف برق خود را از ساعات پیک (معمولاً 11 صبح تا 5 بعدازظهر و 7 تا 11 شب) به ساعات کم‌بار منتقل کنند. با ارائه برق ارزان‌تر در ساعات غیرپیک (به‌ویژه شب‌ها) و نرخ‌های گران‌تر در ساعات اوج تقاضا، تعرفه‌های زمان اوج مصرف تغییرات رفتاری را تشویق می‌کنند که می‌تواند بار پیک شبکه را به‌طور قابل توجهی کاهش دهد.

مشارکت صنایع در کاهش مصرف: مشارکت صنایع بزرگ و متوسط در برنامه‌های مدیریت پاسخگویی بار (Demand Response) برای کاهش پیک مصرف حیاتی است. این برنامه‌ها شامل توافقاتی برای صنایع جهت کاهش مصرف در ساعات پیک بحرانی، از طریق تغییر زمان‌بندی تولید، استفاده از تولید در محل، یا اجرای اقدامات بهره‌وری انرژی است. با وجود نگرانی صنایع از زیان‌های اقتصادی ناشی از قطعی برق، مشارکت ساختاریافته آن‌ها، همراه با مشوق‌ها و مکانیزم‌های جبران خسارت روشن، برای مدیریت بار ملی ضروری است. شرکت توانیر 36 بسته مدیریت مصرف را معرفی کرده که شامل اقدامات خاص برای صنایع نیز می‌شود.

اصلاح تعرفه‌های برق: اصلاح تعرفه‌های برق برای بازتاب هزینه واقعی تولید، به‌ویژه برای مشترکان پرمصرف، یک اقدام بلندمدت ضروری برای مهار مصرف بیش از حد و ترویج بهره‌وری است. یارانه‌های انرژی فعلی در ایران، که سالانه حدود 127 میلیارد دلار تخمین زده می‌شود، منجر به ترویج هدررفت شده و روند سرمایه‌گذاری در فناوری‌های پاک را کند کرده است. اگرچه این موضوع از نظر سیاسی حساس است، اما پیاده‌سازی ساختار تعرفه پلکانی یا طرح قیمت‌گذاری دوگانه با سهمیه‌های ثابت می‌تواند مصرف مسوولانه را تشویق کرده و درآمد لازم برای سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها و نوسازی را فراهم کند.

سرمایه‌گذاری در ذخیره‌سازهای انرژی: سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ، مانند سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری (BESS) یا ذخیره‌سازی تلمبه‌ای - برق‌آبی، برای افزایش انعطاف‌پذیری و پایداری شبکه، به‌ویژه با افزایش ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر متناوب، بسیار مهم هستند. این سیستم‌ها می‌توانند برق اضافی تولید شده در ساعات غیرپیک یا از منابع تجدیدپذیر را ذخیره کرده و در ساعات اوج تقاضا آزاد کنند و به تعادل فرکانس شبکه و جلوگیری از خاموشی کمک کنند. ابتکار ایران برای ترکیب زیرساخت‌های خورشیدی و برق‌آبی برای پایداری شبکه، گامی استراتژیک در این راستا است.

راهکارهای پیشنهادی به یکدیگر وابسته بوده و یکدیگر را تقویت می‌کنند. برای مثال، افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر (فنی) نیازمند سرمایه‌گذاری همزمان در ذخیره‌سازی انرژی برای مدیریت نوسانات تجدیدپذیرها و تضمین پایداری شبکه است. همچنین، اصلاح تعرفه‌های برق (سیاستی) می‌تواند سرمایه لازم برای استقرار سیستم‌های خنک‌کننده پیشرفته (فنی) و تشویق مشارکت گسترده در برنامه‌های پاسخگویی بار (مدیریتی) را فراهم کند. اتکاء به راه‌حل‌های پراکنده و جزیره‌ای، مانند صرفاً درخواست از مردم برای صرفه‌جویی بدون ارتقاء سیستماتیک، با توجه به مقیاس مشکل ناکافی است. مسائل اساسی مانند «سرمایه‌گذاری ناکافی و نگهداری نامناسب» و «درآمدهای محدود تحت تأثیر تحریم‌ها» نشان می‌دهد که تأمین مالی این راه‌حل‌های جامع، چالش بزرگی است که نیازمند برنامه‌ریزی مالی استراتژیک و مدل‌های سرمایه‌گذاری نوآورانه است.

برون‌رفت از بحران ملی

بحران انرژی پیش‌رو، که با موج گرمای بی‌سابقه تشدید خواهدشد، فراتر از یک مشکل است؛ این یک چالش حیاتی برای امنیت ملی، ثبات اجتماعی - اقتصادی و رفاه عمومی است. تأمین برق مطمئن، زیربنای عملکرد مستمر زیرساخت‌های حیاتی (مانند بیمارستان‌ها و شبکه‌های ارتباطی)، حفظ سلامت عمومی (به‌ویژه برای گروه‌های آسیب‌پذیر نیازمند سرمایش یا تجهیزات پزشکی)، تضمین بهره‌وری صنعتی و حفظ انسجام اجتماعی است. خاموشی‌های مکرر، اعتماد عمومی ضعیف می کند، خدمات ضروری را مختل می‌کند و مانع رشد اقتصادی می‌شود. توانایی کشور در مقاومت و بازیابی از چنین شوک‌های انرژی، جزو اصلی تاب‌آوری کلی آن است.

پدیده افزایش فرکانس، شدت و مدت زمان موج‌های گرما، پیامد مستقیم تغییرات اقلیمی جهانی است. این بدان معناست که بحران فعلی یک ناهنجاری نیست، بلکه یک تهدید تکرارشونده و پیش‌درآمدی برای چالش‌های آینده، احتمالاً شدیدتر، است. استراتژی‌های بلندمدت سازگاری با اقلیم، از جمله تسریع سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های انرژی تاب‌آور در برابر تغییرات اقلیمی و گذار سریع به منابع انرژی تجدیدپذیر، دیگر اختیاری نیستند، بلکه ضرورتی استراتژیک برای تاب‌آوری و پایداری ملی محسوب می‌شوند.

هزینه‌های اقتصادی ناشی از قطعی برق سرسام‌آور و گسترده است. زیان روزانه بخش صنعت از قطعی برق حدود 8 هزار میلیارد تومان برآورد می‌شود. برآورد جامع‌تر نشان می‌دهد که قطعی برق ناشی از ناترازی، سالانه حداقل 8 میلیارد دلار خسارت به بخش صنعت و کشاورزی وارد می‌کند. بخش بهداشت و درمان نیز با اختلالات قابل توجه، آسیب احتمالی به تجهیزات و مهم‌تر از همه، موقعیت‌های تهدیدکننده زندگی برای بیمارانی که به دستگاه‌های پزشکی برقی وابسته هستند، مواجه است.

این ارقام، پیامدهای شدید اقتصادی و اجتماعی عدم اقدام را برجسته کرده و بر فوریت راه‌حل‌های قوی تأکید می‌کنند.

بنابراین، یک واکنش فوری، هماهنگ و شفاف از سوی تمامی مسوولان ذیربط ضروری است. این شامل فعال‌سازی پروتکل‌های اضطراری، اطمینان از حداکثر ظرفیت عملیاتی نیروگاه‌های موجود از طریق نگهداری دقیق، بهینه‌سازی مدیریت شبکه، و ارتباط شفاف با مردم در مورد دستورالعمل‌های مصرف و اختلالات احتمالی است. تکرار خاموشی‌ها نشان‌دهنده یک الگوی مدیریت بحران واکنشی به جای برنامه‌ریزی بلندمدت پیشگیرانه است. این وضعیت، که به عنوان «دهه‌ها سرمایه‌گذاری ناکافی» توصیف شده، به یک عدم موفقیت سیستماتیک در پرداختن به ریشه‌های عدم تعادل انرژی اشاره دارد.

در حالی که اقدام فوری برای عبور از موج گرمای کنونی حیاتی است، راه‌حل بلندمدت در یک تغییر پارادایم اساسی از واکنش به بحران، برنامه‌ریزی جامع انرژی و سرمایه‌گذاری پایدار نهفته است. این تغییر برای ایجاد تاب‌آوری واقعی در انرژی و جلوگیری از اختلالات شدیدتر در آینده ضروری است. بحران انرژی تنها یک مشکل فنی یا زیست‌محیطی نیست، بلکه نشانه‌ای از چالش‌های عمیق‌تر اقتصادی است. راه‌حل پایدار و عادلانه نیازمند پرداختن به این مسائل اساسی، از جمله تأمین مکانیزم‌های مالی کافی برای توسعه زیرساخت‌ها، تقویت چارچوب‌های نظارتی و تضمین تخصیص عادلانه و کارآمد منابع انرژی، از جمله مبارزه با مصرف غیرقانونی یا هدررفت است.

* کارشناس انرژی