تاریخ انتشار: ۱۴۰۴/۰۷/۲۶
چرا انرژی پاک، کلید ساختن آینده‌ای مقاوم در برابر ناملایمات است؟
وضعیت کنونی جهان، سیستم‌های قدرت جهانی را به چالش کشیده و اهمیت امنیت انرژی را پررنگتر ساخته است.
مفهوم «تاب‌آوری» می‌تواند به عنوان چارچوبی فراگیر، تعادل میان ارکان «مثلث انرژی» - برابری، امنیت و پایداری - را برقرار سازد.
انرژی پاک نقشی کلیدی در تاب‌آوری ایفا می‌کند و اولویت‌دادن به آینده‌سازی سیستم‌های قدرت باید در کانون سرمایه‌گذاری‌های جهانی باقی بماند.
سیستم‌های قدرت در سراسر جهان با چالش‌های فزاینده‌ای روبرو هستند. در میانه تنش‌های ژئوپلیتیک فزاینده، رویدادهای آب‌وهوایی شدید، اولویت‌های سرمایه‌گذاری در بخش برق به سرعت در حال تغییر است.
اگرچه طراحی سیستم‌های انرژی در دهه‌های اخیر بیش از پیش تحت هدایت معیارهای «قابل خرید بودن» و «پایداری» قرار گرفته، اما امنیت انرژی بار دیگر در کانون توجه قرار گرفته است - همان‌گونه که در حادثه قطعی گسترده برق در شبه‌جزیره ایبری شاهد بودیم.
در پاسخ به این تغییر، تاب‌آوری چارچوبی یکپارچه برای سازگاری با طیف وسیعی از اختلالات ارائه می‌دهد، در حالی که تعادل هر سه ضرورت «معمای سه‌گانه انرژی» - برابری، امنیت و پایداری - را برقرار می‌سازد.
انرژی برای تأمین نیروی زندگی روزمره ضروری است.
برق در جوامع مدرن یک ضرورت محسوب می‌شود. این منبع، بیمارستان‌ها، سیستم‌های امنیتی و زنجیره‌های تأمین حیاتی مانند غذا و آب را نیرودهی می‌کند و توانمندساز کلیدی برای اقتصادهای ما و بخش‌های حیاتی مانند حمل‌ونقل و مالی است. ما باید اطمینان حاصل کنیم که برق به صورت ۲۴ ساعته در دسترس است.
با این حال، انرژی در حال تبدیل شدن به نقطه‌ای آسیب‌پذیر در امنیت جوامع مدرن است. با برقی‌شدن فرآیندهای متعدد – از وسایل نقلیه و دیجیتالی‌سازی تا سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی – فعالیت‌های بیشتری به عملکرد بدون وقفه شبکه‌های برق وابسته شده‌اند.
به عنوان مثال، قطعی گسترده برق در ۲۸ آوریل که اسپانیا، پرتغال و همچنین بخش‌هایی از فرانسه و آندورا را تحت تأثیر قرار داد، اختلالات گسترده‌ای ایجاد کرد: سیستم حمل‌ونقل عمومی از کار ایستاد، کسب‌وکارها و خدمات عمومی کلیدی تعطیل شدند و دستگاه‌های خودپرداز غیرفعال شدند.
با افزایش تنش‌های بین‌المللی و نوسانات قیمت انرژی، فضایی مشابه بحران نفتی دهه ۱۹۷۰ در حال شکل‌گیری است. تفاوت امروز در این است که جهان به راه‌حل‌های نوآورانه جدیدی برای افزایش تاب‌آوری انرژی دسترسی دارد.
تاب‌آوری سیستم برق به عنوان مفهومی یکپارچه
تاب‌آوری سیستم‌های برق به توانایی آن‌ها در مقاومت در برابر شرایط زیر اشاره دارد:
Ø شرایط اقلیمی شدید مانند امواج گرمایی و طوفان‌ها
Ø شوک‌های خارجی مانند نوسانات شدید قیمت‌های بازار، تغییرات تعرفه‌های تجاری مختل‌کننده تجارت بین‌الملل، تحریم‌ها، بحران‌های مالی و همه‌گیری‌ها
Ø خشونت شامل جنگ‌هاو حملات سایبری
توانایی سازگاری و پاسخ سیستم‌های انرژی باید چنین خطراتی را در جهانی که اغلب در وضعیت «چندبحرانی» توصیف می‌شود، در نظر بگیرد. همچنین باید توجه داشت که سیستم‌های برق مکانیسم‌های سرایت ذاتی خود را دارند، به طوری که خرابی‌های آبشاری در سراسر سیستم‌های به هم پیوسته، اغلب به عنوان علت اصلی قطعی‌های گسترده برق شناسایی می‌شوند.
برای مقابله با این چالش‌ها، در ادامه چهار راه برای افزایش تاب‌آوری سیستم برق ارائه شده است:
۱. توزیع ظرفیت تولید برق
سیستم‌های برق متمرکز که بر اساس تعداد محدودی نیروگاه حرارتی بزرگ طراحی شده‌اند، در معرض اختلالات پرتأثیر بیشتری هستند. تنها یک نقطه شکست خطری بزرگ برای چنین سیستم‌هایی محسوب می‌شود و آن‌ها هزینه‌های بیشتری برای راه‌حل‌های پشتیبان متحمل می‌شوند.
کاهش هزینه‌های فناوری‌هایی مانند انرژی خورشیدی (کاهش ۲۱ درصدی در سال ۲۰۲۴) و باتری‌ها (کاهش ۴۰ درصدی در سال ۲۰۲۴) و همچنین توانایی زیرسیستم‌ها برای عملکرد به عنوان ریزشبکه‌ها، گزینه‌های فناورانه جدیدی برای تاب‌آوری انرژی معرفی کرده‌اند.
با آزمایش پیکربندی‌های مختلف سیستم برق، همراه با مکان‌های احتمالی مختلف برای نیروگاه‌ها و خطوط انتقال، و همچنین در نظرگیری سرعت باد و مسیر طوفان‌های آیک و هاروی، یک مطالعه توسط مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک نشان می‌دهد که چگونه در نظر گرفتن تاب‌آوری در برنامه‌ریزی تولید و انتقال برق، و سرمایه‌گذاری در منابع انرژی کوچکتری که در قلمروی جغرافیایی پراکنده شده‌اند، می‌تواند کاهش قطعی بار را به میزان قابل توجهی کم کند.
۲. استفاده از مکمل‌های منابع انرژی برای تنوع‌بخشی به ریسک‌ها
در بیشتر موارد می‌توان از ترکیبی از فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر برای متعادل‌سازی شبکه استفاده کرد. نیروی برق‌آبی، انرژی بادی و فتوولتائیک خورشیدی به چرخه‌های طبیعی مختلفی وابسته هستند و بنابراین در بازه‌های زمانی مختلف دچار نوسانات تولید می‌شوند. انرژی زمین‌گرمایی، زیست‌توده و ذخیره‌سازی، سینرژی‌های اضافی ایجاد می‌کنند.
هر منبع انرژی، مزایا و ریسک‌های خاص خود را در زمینه تاب‌آوری دارد. انرژی بادی می‌تواند در برابر رویدادهای شدید آب‌وهوایی مانند طوفان‌ها آسیب ببیند و انرژی خورشیدی در برابر تگرگ آسیب‌پذیر است، در حالی که نیروگاه‌های حرارتی (از جمله زیست‌توده) ممکن است در معرض حملات هوایی و تسلیحاتی یا اختلال در زنجیره تأمین سوخت قرار گیرند، اما معمولاً مقاومت بهتری در برابر طوفان‌ها دارند.
این تنوع پروفایل‌های ریسک نشان می‌دهد که چگونه - به ویژه در دوران آشفتگی‌های طبیعی و سیاسی - تنوع‌بخشی به سبد برق و بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر، احتمال از دست دادن همزمان سهم بزرگی از ظرفیت تولید برق را کاهش می‌دهد.
۳. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای کاهش مواجهه با شوک‌های خارجی
انرژی‌های تجدیدپذیر پاسخی مقرون‌به‌صرفه برای بومی‌سازی تولید برق ارائه می‌دهند.
در سال ۲۰۲۲، آلمان با بهره‌گیری از سهم فزاینده برق سبز خود، از یک بحران انرژی - که توسط حمله روسیه به اوکراین و کاهش متعاقب عرضه گاز ایجاد شده بود - جلوگیری کرد. این امر در شرایطی که هزینه سوخت‌های فسیلی سر به فلک کشیده و تنوع‌بخشی به تأمین‌کنندگان شتاب گرفته بود، به حفظ عرضه انرژی و کاهش نوسانات قیمت کمک کرد.
این بحران انرژی همچنین نشان داد که در یک بازار یکپارچه که قیمت‌های نهایی توسط نیروگاه‌های سوخت فسیلی تعیین می‌شود، سهم بالاتر تجدیدپذیرها به‌طور مستقیم مصرف‌کنندگان را از افزایش قیمت‌های انرژی مصون نمی‌دارد، چرا که در اروپا قیمت‌ها اغلب با هزینه تولید نیروگاه‌های گازی هم‌خوانی دارد.
با این حال، سهم بالاتر انرژی‌های تجدیدپذیر به بازگرداندن درآمدها به داخل کشور کمک کرد و بازارهای غیریکپارچه مانند بازار خرده‌فروشی ایسلند را - که تقریباً ۱۰۰٪ گرمایش و برق آن بر پایه انرژی‌های تجدیدپذیر است - محافظت نمود.
انرژی‌های تجدیدپذیر همچنین تولید برق را در برابر اختلالات زنجیره تأمین مصون می‌کنند. پروژه‌های نیروگاه بادی و خورشیدی در مرحله اجرا نیاز به تهیه توربین یا پنل دارند، اما پس از نصب، برای تمام عمر عملیاتی خود در برابر ریسک‌های اختلال زنجیره تأمین محافظت می‌شوند. انرژی برق‌آبی نیز مشخصات مشابهی دارد و حتی عمر طولانی‌تری دارد. در مقابل، نیروگاه‌های زیست‌توده، زغال‌سنگ، نفت و گاز معمولاً تنها برای چند ماه ذخیره سوخت دارند.
بازارهای نوظهور به شکلی جدی در معرض شوک‌های خارجی و پیامدهای تغییرات آب‌وهوایی قرار دارند. برای این کشورها، ادغام مفهوم «تاب‌آوری» در برنامه‌ریزی سیستم‌های برق در حال توسعه‌شان و بهره‌گیری از انرژی پاک، امری حیاتی است. آن‌ها با چالش سرمایه‌گذاری ویژه‌ای برای ارتقای تاب‌آوری از طریق انرژی پاک روبرو هستند: برای دستیابی به اهداف خود، باید سرمایه‌گذاری سالانه را در دهه ۲۰۳۰، ده برابر افزایش دهند؛ از ۲۶۰ میلیارد دلار به ۲.۶ تریلیون دلار در سال.
این افزایش عظیم مستلزم جذب سرمایه از تمامی منابع و اتخاذ اقداماتی مانند برنامه «تأمین مالی و بسیج سرمایه‌گذاری در انرژی پاک» (CEFIM) سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) است که به آن‌ها کمک می‌کند تا منابع مالی و سرمایه‌گذاری خصوصی برای انرژی پاک را آزاد کنند.
سرمایه‌گذاری در انرژی پاک، کلید تقویت تاب‌آوری سیستم برق
آنچه مسلم است، اینکه سرمایه‌گذاری در انرژی پاک هم تاب‌آوری کوتاه‌مدت را افزایش می‌دهد و هم به کاهش تغییرات آب‌وهوایی کمک می‌کند و در نتیجه از هزینه‌های آتی می‌کاهد.
امنیت انرژی مستلزم تنوع‌بخشی به منابع انرژی پاک و همچنین مدیریت تقاضای برق است. اما در حالی که توجه جهان بر ضرورت امنیت انرژی متمرکز شده، این خطر وجود دارد که سایر ابعاد «مثلث انرژی» - یعنی برابری و پایداری - در اولویت پایین‌تری قرار گیرند.
مطابق نوشتارهای greenmatch ۱۴ منبع و فناوری انرژی جایگزین که اشاره شده عبارتند از:
1. انرژی برق‌آبی (Hydroelectricity)
2. انرژی امواج (Waves) - با فناوری WaveSub
3. انرژی جزر و مد (Tidal)
4. توربین‌های شناور (Floating Turbines)
5. توربین‌های بادی (Wind Turbines)
6. توربین‌های بادی هوابرد (Airborne Wind Turbines)
7. انرژی خورشیدی فتوولتائیک (Solar PV)
8. جاده‌های خورشیدی (Solar Roads)
9. انرژی خورشیدی فضایی (Space Solar)
10. انرژی خورشیدی حرارتی (Solar Thermal)
11. انرژی زمین‌گرمایی (Geothermal)
12. بیومس جامد (Solid Biomass) و بیوانرژی (Bioenergy)
13. سوخت‌های زیستی (Biofuels) مانند بیودیزل و بیواتانول
14. هیدروژن و وسایل نقلیه پیل سوختی (Hydrogen and fuel cell vehicles)
بیومس جامد Solid Biomass یا زیست‌توده جامد به موادی اطلاق می‌شود که منشأ زیستی (گیاهی یا حیوانی) دارند و به صورت جامد برای تولید انرژی به کار می‌روند. این مواد به طور مستقیم سوزانده می‌شوند تا حرارت تولید کنند.
منبع
https://www.weforum.org/stories/2025/04/clean-energy-resilience-uncertain-times/#:~:text=A%20mix%20of%20renewable%20energy,and%20storage%20bring%20additional%20synergies.
