امنیت انرژی در سایه کدام فناوری ها تامین می شود مسئولان بخوانند
به گزارش پارسی کاو، فناوری های هوش مصنوعی، انرژی خورشیدی و بادی، ساختمان های هوشمند، بلاکچین، منابع اقیانوسی و حتی راکتورهای مدولار کوچک می توانند بعنوان ابزارهای کلیدی ارتقاء تاب آوری ملی ایفای نقش کنند.
به گزارش پارسی کاو به نقل از مهر؛ بحران ناترازی انرژی امروز نه فقط یک چالش فنی بلکه معضلی ساختاری و چندبعدی است که ابعاد اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی مختلفی را دربر می گیرد. در همین جهت، رشد تقاضای جهانی برای انرژی، فشارهای ناشی از تغییرات اقلیمی، وابستگی به سوخت های فسیلی و محدودیت منابع تجدیدپذیر در خیلی از کشورها، سبب شده است که توجه به تکنولوژی های جدید برای بهینه سازی مصرف و افزایش بهره وری در صدر سیاستگذاری های ملی و بین المللی قرار گیرد.
این در حالیست که در جمهوری اسلامی ایران هم بحران مزمن ناترازی انرژی بخصوص در فصل های اوج مصرف، فرسودگی نیروگاه ها، تلفات بالای شبکه های انتقال و توزیع و وابستگی سنگین به سوخت های فسیلی، ابعاد جدیدی از این چالش را طی سالیان اخیر آشکار کرده است.
در چنین شرایطی، فناوری های نوینی همچون هوش مصنوعی، انرژی خورشیدی و بادی، ساختمان های هوشمند، بلاکچین، منابع اقیانوسی و حتی راکتورهای هسته ای مدولار کوچک می توانند بعنوان ابزارهای کلیدی برای مدیریت تقاضا، کاهش اتلاف، تنوع بخشی به سبد انرژی و در نهایت ارتقاء تاب آوری ملی ایفای نقش کنند.
گزارش حاضر مروری جامع و تحلیلی بر مهم ترین تکنولوژی های جدید در این حوزه و ظرفیت آنها برای مساعدت با حل بحران انرژی ایران به حساب می آید.
هوش مصنوعی؛ عاملی برای شتاب بهینه سازی مصرف و تولید انرژی
هوش مصنوعی بعنوان یکی از مهم ترین فناوری های تحول آفرین قرن حاضر، علاوه بر کاربردهای متنوع در همه ابعاد زیست روزمره شهروندان، نقشی بی بدیل در مدیریت پیچیدگی های فرآیند توزیع انرژی هم ایفا می کند. طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی، استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی می تواند تا سال ۲۰۳۵ سالانه تا ۱۱۰ میلیارد دلار صرفه جویی در صنعت برق جهان ایجاد نماید.
این فناوری با قابلیت هایی چون پردازش کلان داده ها، پیشبینی هوشمند تقاضا، مدیریت بار در ساعات اوج و ادغام بهینه منابع تجدیدپذیر، به افزایش تاب آوری شبکه و کاهش فشار بر زیرساخت های تولید و انتقال برق کمک می نماید. در ایران هم که بحران ناترازی انرژی در تابستان با اوج مصرف برق و در زمستان با کمبود گاز نمود پیدا می کند، هوش مصنوعی می تواند ابزار کلیدی برای مدیریت تقاضا، کاهش اتلاف و افزایش بهره وری نیروگاه ها باشد. بطور مثال، پیشبینی دقیق بار شبکه، تنظیم هوشمند توزیع منابع و بهینه سازی مصرف صنایع بزرگ با استفاده از این فنآوری نوظهور می تواند از خاموشی ها و فشار بیش از اندازه بر شبکه توزیع جلوگیری نماید. افزون بر این، هوش مصنوعی با توانایی کوتاه کردن چرخه نوآوری، می تواند توسعه مواد جدید و بهبود طراحی تجهیزات را تسریع نماید. چنین قابلیتی در ایران هم می تواند به توسعه سلول های خورشیدی بومی، بهینه سازی فرایند پالایشگاه ها و ارتقاء بازده نیروگاه های فسیلی کمک نماید.
با این وجود، ضعف دسترسی به داده های با کیفیت، کمبود مهارت های تخصصی و نارسایی زیرساخت های دیجیتال در کشور، موانع اصلی تحقق این ظرفیت ها به شمار می روند و مسائلی هستند که به توجه بیشتر سیاست گذاران نیاز دارند. به زعم خیلی از کارشناسان، حل این چالش ها نیازمند سرمایه گذاری در زیرساخت های داده و برنامه های ملی ارتقاء مهارت است.
انرژی خورشیدی؛ فرصتی راهبردی برای ایران
بر اساس برآوردهای صورت گرفته، جمهوری اسلامی ایران با میانگین بیشتر از ۳۰۰ روز آفتابی در سال، ظرفیتی راهبردی برای توسعه انرژی خورشیدی دارد. این مزیت جغرافیایی می تواند در صورت برنامه ریزی صحیح به یکی از مهم ترین ابزارهای کشور برای رویارویی با بحران ناترازی انرژی بدل شود. در عین حال، باید به این نکته توجه داشت ماهیت نامتناوب تولید انرژی خورشیدی، بدون زیرساخت های ذخیره سازی و پیشبینی دقیق، می تواند به بی ثباتی شبکه بینجامد و حتی در مقاطع اوج مصرف، فشار بیشتری بر شبکه برق تحمیل کند.
راهکارهای فناورانه برای غلبه بر این چالش متنوع و مکمل یکدیگر هستند. استفاده از سامانه های ذخیره سازی انرژی همچون باتری های لیتیوم-یون با ظرفیت بالا یا سامانه های هیدروپمپی، می تواند اضافه تولید را در ساعات اوج تابش ذخیره و در زمان کاهش تولید به شبکه بازگرداند. همچنین، به کارگیری اینورترهای هوشمند نسل جدید امکان کنترل بلادرنگ توان اکتیو (P) و راکتیو (Q) را فراهم می آورد و به پایداری ولتاژ و فرکانس شبکه یاری می رساند. در کنار این اقدامات، بهره برداری از الگوریتم های پیشبینی مبتنی بر هوش مصنوعی که داده های هواشناسی و الگوهای مصرف را تحلیل می کنند، امکان مدیریت پیش دستانه و کارآمدتر تولید و مصرف انرژی خورشیدی را مهیا می سازد.
کاربست این فناوری در ایران می تواند ظرفیت شبکه را برای ادغام مقیاس وسیعی از انرژی خورشیدی آماده کرده و ضمن کاهش وابستگی به نیروگاه های حرارتی پرمصرف، قسمتی از بحران ناترازی برق در تابستان را مدیریت کند. در کنار توسعه این فناوری ها، چارچوب های مقرراتی و مشوق های مالی برای تضمین ادغام ایمن انرژی خورشیدی در شبکه ملی برق امری حیاتی و حائز اهمیت می باشد. توسعه ترکیبی نیروگاه های متمرکز در مناطق کویری و سامانه های پراکنده، مانند پنل های پشت بامی و سامانه های خودتأمین صنعتی، می تواند نقشی کلیدی در پایین آوردن ناترازی و افزایش امنیت انرژی ایفا کند.
ساختمان های هوشمند و بهره وری انرژی
بهره وری انرژی به معنای استفاده از انرژی کمتر برای انجام همان وظایفی است که در روش های پرمصرف انرژی انجام می شوند. این مفهوم شامل استفاده از فناوری ها، طراحی ها و تغییرات رفتاری برای کاهش مصرف انرژی بدون کاهش عملکرد، آسایش یا بهره وری است. به صورت مشخص، در ساختمان ها بهره وری انرژی به معنای کاهش نیاز به گرمایش، سرمایش، روشنایی و تجهیزات الکتریکی بوسیله بهینه سازی طراحی و استفاده از تکنولوژی های جدید است. از همین روی، ارتقاء بهره وری انرژی در این بخش، یکی از سریع ترین و اثربخش ترین مسیرهای کاهش بحران است.
این اهمیت در ایران با عنایت به بحران ناترازی انرژی دوچندان می شود؛ چونکه مصرف بالای بخش خانگی و اداری، بار قابل توجهی بر شبکه برق و گاز وارد می نماید و در زمان اوج مصرف به خاموشی ها و قطع گاز منجر می شود. در چنین شرایطی، عایق کاری پیشرفته و استفاده از پنجره های چندجداره می توانند مصرف انرژی گرمایشی و سرمایشی را به صورت قابل توجهی، در حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد، کاهش دهند و از فشار بر شبکه های برق و گاز بکاهند. در کنار آن، سیستم های روشنایی «LED» وقتی با سنسورهای حرکتی و تنظیم کننده شدت نور ترکیب شوند، امکان صرفه جویی شایان توجهی در مصرف برق فراهم می آورند.
همچنین سیستم های مدیریت هوشمند انرژی (BEMS) که بر پایه یادگیری ماشین کار می کنند، می توانند با تحلیل الگوهای مصرف و مدیریت هوشمند گرمایش، سرمایش و روشنایی، هزینه ها و میزان مصرف را بهینه کنند. از طرف دیگر، تجهیزات خانگی و اداری کم مصرف که با استانداردسازی و رتبه بندی انرژی تولید می شوند هم همان عملکرد تجهیزات پرمصرف را با انرژی کمتر عرضه کرده و نقش برجسته ی در کاهش بار شبکه ایفا می کنند.
افزون بر مزایای مستقیم، ارتقاء بهره وری در ساختمان ها می تواند به کاهش کسری بودجه دولت در بخش یارانه های انرژی و هم کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک نماید. در عین حال، هزینه های اولیه بالا، ضعف آگاهی عمومی و فقدان استانداردها و مشوق های حمایتی، از مهم ترین موانع توسعه در ایران محسوب می شوند. تجربه کشورهایی مانند آلمان و ژاپن نشان داده که سیاستهای الزام آور و یارانه ای می تواند سرعت پذیرش را افزایش دهد و در صورت بومی سازی این سیاستها در ایران، امکان مدیریت پایدار بحران ناترازی انرژی فراهم خواهد شد.
بلاکچین و شفافیت در مدیریت انرژی
فناوری بلاکچین، فراتر از حوزه ارزهای دیجیتالی، بعنوان ابزاری کلیدی برای تحقق شفافیت، اعتماد و مدیریت غیرمتمرکز انرژی هم مطرح است و کاربردهای عملی گسترده و چندلایه در این مورد دارد. در ادامه به مرور کوتاه تعدادی از این کاربردها می پردازیم.
مبادله انرژی همتابه همتا (P2P) می تواند به خانوارها و صنایع کوچک این امکان را بدهد که اضافه انرژی خورشیدی یا بادی خودرا به همسایگان و مصرف کنندگان دیگر بفروشند. همینطور رهگیری منشأ انرژی های تجدیدپذیر و صدور گواهی های دیجیتال، سطح اعتماد مصرف کنندگان به واقعی بودن ماهیت و منشأ انرژی سبز را افزایش داده و بازار انرژی پاک را شفاف تر می سازد. از طرف دیگر، بلاکچین می تواند مدیریت بازارهای کربن و اعتباردهی شفاف به پروژه های کاهش انتشار را آسان کند و در نهایت با ثبت بلادرنگ تراکنش های انرژی و استفاده از قراردادهای هوشمند، انعطاف پذیری شبکه های هوشمند را ارتقا دهد.
با وجود مزایای گسترده، چالش هایی همچون مقیاس پذیری پایین، فقدان استانداردهای بین المللی و مصرف بالای انرژی در الگوریتم های اجماع وجود دارد که در مقطع فعلی توسعه حداکثری کاربردهای فناورانه بلاکچین در بخش انرژی را محدود می سازند. با این حال، باید به این نکته توجه داشت که موانع با ارائه راهکارهای مبتکرانه به مرور درحال رفع هستند. از همین روی، استفاده از بلاکچین در بخش انرژی ایران، می تواند نه فقط شفافیت در خودکفایی انرژی صنایع و تجارت فرامرزی انرژی را تقویت نماید، بلکه بستر ضروری جهت ایجاد بازارهای محلی برق، تسویه آنی مبادلات انرژی و مدیریت بهینه شبکه های توزیع در مناطق با ناترازی شدید را فراهم سازد.
انرژی بادی؛ مسیر کاهش هزینه غائی برق
انرژی بادی طی دو دهه اخیر با کاهش چشم گیر هزینه تولید از ۵۵ سنت به کمتر از ۳ سنت در هر کیلووات ساعت در آمریکا و ارتقاء بازدهی توربین ها، جایگاهی کلیدی در سبد انرژی جهانی یافته است. نوآوری هایی همچون پره های تطبیقی، چاپ سه بعدی در ساخت اجزا و کنترل های هوشمند، بازده نیروگاه های بادی را در دهه های اخیر بشکل شایان توجهی افزایش داده اند. همچنین، سرمایه گذاری در مراکز پژوهشی پیشرفته و توسعه زنجیره تأمین جهانی سبب شده است که صنعت بادی به یکی از رقابتی ترین منابع انرژی تجدیدپذیر بدل شود.
بهره گیری از این فنآوری برای رویارویی با بحران ناترازی ایران، نه فقط به تنوع بخشی سبد انرژی کمک می نماید، بلکه امکان کاهش وابستگی به منابع فسیلی و افزایش تاب آوری شبکه را هم فراهم می آورد. با عنایت به شرایط جغرافیایی ایران، بخصوص در مناطق شرق و جنوب شرق کشور که پتانسیل بادی بالایی دارند، توسعه مزارع تولید انرژی بادی می تواند به کاهش فشار بر شبکه برق در زمان اوج مصرف یاری رساند. افزون بر این، ادغام انرژی بادی با سامانه های ذخیره سازی و شبکه های هوشمند، راهکاری عملی برای مدیریت بحران ناترازی و ارتقاء امنیت انرژی ملی خواهد بود.
انرژی های تجدیدپذیر اقیانوسی؛ افق نوظهور
منابع انرژی تجدیدپذیر اقیانوسی شامل امواج، جزر و مد، جریان های اقیانوسی و اختلاف دمای سطح و عمق دریا، ظرفیتی بالا برای تأمین انرژی در کشورهای برخوردار از نوار ساحلی دارند. هرچند این فناوری ها هنوز در مراحل ابتدایی تجاری سازی قرار دارند، اما پیشبینی می شود که فناوری های مذکور تا سال ۲۰۵۰ قادر به کاهش ۵۰۰ میلیون تن انتشار کربن در سال باشند و به یکی از ستون های اصلی سبد انرژی پاک جهانی بدل گردند.
با توجه به نوار ساحلی گسترده در خلیج فارس و دریای عمان، این فناوری می تواند برای جمهوری اسلامی ایران، بعنوان مکملی برای خورشید و باد ایفای نقش کند. استفاده از سامانه های جزر و مدی در تنگه هرمز یا نیروگاه های حرارتی-اقیانوسی در مناطق جنوبی، می تواند قسمتی از نیاز برق محلی را پوشش دهد و فشار بر شبکه ملی را کم کند. همچنین، پایداری نسبی جریان های اقیانوسی نسبت به منابعی چون باد و خورشید، ظرفیت ایجاد منبعی مطمئن و پیشبینی پذیر را فراهم می آورد که برای مدیریت بحران ناترازی در ایران اهمیت دارد.
با این حال، هزینه های سرمایه گذاری بالا، دشواری اتصال به شبکه سراسری، ریسک های زیست محیطی همچون تاثیر بر زیستگاه های دریایی و ضعف زنجیره تأمین داخلی همچنان از چالش های اصلی توسعه این فناوری به شمار می روند و حل این موانع نیازمند سیاستهای حمایتی، همکاریهای بین المللی و سرمایه گذاری در پژوهش های بومی سازی است تا ایران بتواند از این ظرفیت نوظهور به صورت راهبردی بهره برداری کند.
راکتورهای مدولار کوچک (SMRs)؛ تحول در توسعه انرژی هسته ای
فناوری نوین راکتورهای هسته ای مدولار کوچک با ظرفیت کمتر از ۳۰۰ مگاوات، انعطاف پذیری بالایی در استقرار و بهره برداری دارند. خاصیت ماژولار بودن، امکان تولید کارخانه ای و حمل به محل را فراهم آورده و هزینه ها و زمان راه اندازی را می کاهد. این راکتورها علاوه بر تولید برق، قابلیت شیرین سازی آب، تأمین بخار صنعتی، گرمایش شهری و حتی پشتیبانی از صنایع بزرگ انرژی بر را هم دارند.
همچنین، ایمنی بالاتر به علت سامانه های غیرفعال، چرخه سوخت طولانی تر و قابلیت ادغام با منابع تجدیدپذیر، ای تن فناوری را به گزینه ای راهبردی برای آینده انرژی ایران بدل می سازد. این فناوری می تواند در مناطقی که شبکه انتقال ضعیف است یا دسترسی به منابع انرژی محدود وجود دارد، نقش کلیدی در تأمین برق پایدار ایفا کند و قسمتی از بحران ناترازی انرژی کشور را برطرف نماید.
علاوه بر این، استقرار ریزراکتورها در جزایر، مناطق مرزی و مراکز صنعتی می تواند امنیت انرژی ملی را تقویت کند. در عین حال، اثبات اقتصادی بودن در مقیاس صنعتی، هزینه های بالای اولیه و موانع مقرراتی و ایمنی هسته ای، از مهم ترین چالش های پیش رو به شمار می روند.
جمع بندی
در مقطع فعلی، بحران انرژی جهانی، کشورها را ناگزیر از بازاندیشی در سیاستها و فناوری های خود ساخته است. فناوری هایی چون هوش مصنوعی، انرژی خورشیدی، ساختمان های هوشمند، بلاکچین، انرژی بادی، انرژی های اقیانوسی و راکتورهای مدولار کوچک، مجموعه ای متنوع و مکمل از راهکار ها را برای مدیریت این بحران ارائه می دهند.
این در حالیست که مسئله ناترازی انرژی در جمهوری اسلامی ایران، اهمیت توجه این مورد را دوچندان کرده است. امروز کشورمان با چالش های مزمنی همچون شدت بالای مصرف انرژی، اتلاف گسترده در شبکه های انتقال و توزیع، فرسودگی زیرساخت ها و رشد شتابان تقاضا روبروست و بهره برداری هدفمند از این فنآوری ها می تواند نه فقط قسمتی از مشکل ناترازی انرژی را جبران کند، بلکه مسیر حرکت بسمت امنیت انرژی و کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی را هم هموار سازد.
در نهایت باید به این نکته عنایت ویژه داشت که ایران با عنایت به ظرفیتهای بومی و چالش های ساختاری، نیازمند نگاهی جامع است که در آن نوآوری فناورانه، اصلاحات مقرراتی و سرمایه گذاری هدفمند به شکل هم افزا عمل کنند. تنها در این صورت است که می توان از فناوری بعنوان اهرمی برای کاهش کمبود انرژی، افزایش تاب آوری و حرکت به سمت اقتصاد کم کربن بهره برد.
این مطلب پارسی کاو را پسندیدین؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات کاربران پارسی کاو در مورد این مطلب