عقيل براتي_ آيدا پوريانسب
انرژي تجديدپذير، وعده‌ي ساده و وسوسه‌انگيزي به همراه دارد: منبع بي‌پايان انرژي براي به حركت دراوردن زندگي ماشيني مدرن، بدون تهي كردن منابع زمين. با توجه به آلودگي و تغييرات آب و هوايي، يا هزينههاي تحميلي اقتصادي، اجتماعي و سياسي ناشي از مصرف سوخت‌هاي فسيلي، اين وعده به خاطر هزينههاي بالاي منابع انرژي تجديدپذير خورشيدي و بادي در مقايسه با سوخت‌هاي فسيلي مثل زغال سنگ، نفت و گاز، دور و دست نيافتني به نظر مي‌رسد. علي‌رغم شكست‌هاي بسيار در بخش تجديدپذيرها و پذيرش غيرمداوم و گهگاهي آن، به خاطر پيشرفت‌هاي فناورانه شاهد پتانسيل رشد شتاب يابنده‌اي در دهه‌ي بعد خواهيم بود كه شكاف هزينه‌اي بين سوخت‌هاي فسيلي و نياز رشديابنده براي يافتن منابع انرژي تجديدپذير را كم مي‌كند.
به نظر مي‌رسد كه انرژيهاي خورشيدي و بادي تا سال 2025 به صورتي رقابتي در كنار سوخت‌هاي فسيلي در برخي مناطق وجود خواهند داشت، در واقع انتظار مي‌رود پذيرش اين انرژي‌ها به طور چشمگيري گسترده باشد. يكي از انگيزه‌هاي اين پذيرش گسترده مي‌تواند كاهش قيمت‌ها باشد، همين طور يارانه‌هاي دولتي كه در جهت برطرف ساختن مشكلات مرتبط با تغييرات اب و هوا مي‌تواند موثر باشد.
محتواي نقشه‌راه انرژيهاي تجديدپذير تا 2030
ايرنا (آژانس بين‌المللي انرژيهاي تجديدپذير) نقشه‌راه انرژيهاي تجديدپذير را تا 2030 ارائه مي‌دهد. اين آژانس، سناريوي مرجع كشورها را در نقشه‌ي راه 2030 بررسي مي‌كند و گزينه‌هايي را براي دو برابر كردن سهم انرژيهاي تجديدپذير پاينده از مجموع مصرف نهايي انرژي دنيا تا 2030 ارائه مي‌دهد. سناريوي مرجع، تحت عنوان REmap 2030 و گزينه‌ها، تحت عنوان REmap Options مطرح مي‌شوند. بر اساس سياست‌هاي اجرايي سناريوي مرجع، سهم انرژيهاي تجديدپذير از مقدار كنوني 18% به 21% در 2030 خواهد رسيد. ولي با استفاده از گزينه‌هاي نقشه‌ي راه و دوبرابر كردن نرخ بهبود كارايي انرژي و دستيابي به منابع جهاني جديد انرژي تجديدپذير، مي‌توان اين سهم را به 36% افزايش داد. براي فرارفتن از دوبرابر شدن سهم انرژيهاي تجديدپذير و نيل به سهم حدود 50% از TFEC، ايرنا گزينه تركيبي كارايي انرژي (EE) بعلاوه توسعه انرژيهاي تجديدپذير را تحت عنوان RE+ Options مطرح مي‌كند. علاوه بر اقدامات Remap Options، اين گزينه مشتمل بر اقداماتي همچون تغيير مودها (شيوه‌ها)، برق‌رساني گسترده‌تر، بازآرايي سبد غالب انرژي در صنايع، اسقاط زودهنگام تجهيزات انرژي‌بر و جايگزيني با تجهيزات انرژي كارآمد و با قابليت بهره‌گيري از منابع تجديدپذير و همچنين فناوريهاي غيرمنتظره (Breakthrough Tech.) مي‌شود.
اين نقشه‌ي راه، وضعيت فعلي بازارهاي انرژي تجديدپذير در بخش‌هاي الكتريسيته، حرارت و كاربر نهايي (صنعت، ساختمان و حمل و نقل) و همچنين توسعهي آنها بين 2010 تا 2030 با فرض اجرايي شدن گزينه‌هاي نقشه‌ي انرژيهاي تجديدپذير را بررسي مي‌كند. همچنين، پيشنهادهايي براي سياست‌گذاري ملي به منظور بهبود چهارچوب سياستي موجود ارائه مي‌دهد و فرصت‌هاي همكاري بين‌المللي دولت‌ها براي دو برابر كردن سهم جهاني انرژيهاي تجديدپذير را تحليل مي‌كند. ناگفته نماند اين بررسيها به طور تفصيلي براي 26 كشور مورد بررسي در نقشه‌راه انرژيهاي تجديدپذير و با استفاده از گزارشهاي ارائه شده از سوي آنها و پايش شده از جانب آژانس انجام شده است.
بر اساس محاسبات اين نقشه‌راه هزينه‌ي متوسط جايگزيني براي دو برابر شدن سهم تجديدپذيرهاي پايدار 2.5 دلار آمريكا به ازاي هر گيگاژول مصرف نهايي انرژيهاي تجديدپذير در 2030 خواهد بود. با پيش‌بيني قيمت 100 دلار آمريكا به ازاي هر بشكه نفت، يك گيگاژول نفت خام قيمتي معادل با 17 دلار آمريكا خواهد داشت. اين هزينه‌ي جايگزيني براي كشورهاي مختلف متفاوت است و محدوده‌اي بين 12- تا 14 دلار آمريكا به ازاي هر گيگاژول خواهد داشت.
مزايا
متوسط منافع سلامتي در نتيجه‌ي كاهش آلودگي ناشي از مصرف سوخت‌هاي فسيلي بين 1.9 تا 4.6 دلار به ازاء هر گيگاژول و مجموع منافع حاصل از كاهش انتشار دي اكسيد كربن در محدوده 3 تا 12دلار به ازاي هر گيگاژول خواهد بود. تحليل هزينه- فايده راهكارها نشان مي‌دهد صرفه‌جويي‌هاي حاصل حداقل 123 و حداكثر 738 ميليارد دلار تا 2030 خواهد بود. همچنين، گزينه‌هاي نقشه‌ي راه انرژيهاي تجديدپذير به طور متوسط موجب ايجاد 900 هزار شغل جديد تا 2030 خواهند شد.
با توسعهي صحيح نقشه‌راه انرژيهاي تجديدپذير، سهم انرژيهاي تجديدپذير در 2030 در بخش عرضه برق 44% ، در ساختمان 38% ، در صنعت 26% و در حمل و نقل 17% خواهد بود. در مجموع، حدود 40% از كل پتانسيل انرژيهاي تجديدپذير در 2030 به توليد برق اختصاص مي‌يابد و 60% مابقي در سه بخش ديگر خواهد بود.
سوخت‌های زيستی به دست آمده از پسماندهاي جنگل‌ها و محصولات كشاورزي جهان می‌توانند سالانه به اندازه ۷۰ ميليارد تن نفت‌خام انرژی در دسترس بشر قرار دهند که اين ميزان ۱۰ برابر مصرف سالانه‌ي انرژی در جهان است.
فناوريهاي انرژيهاي تجديدپذير منتخب آژانس بين المللي انرژي
فناوريهاي انرژيهاي تجديدپذير كه نقشه‌راه انرژيهاي تجديدپذير 2030 بر اساس آنها نگاشته شده است، شامل انرژيهاي زيستي (براي توليد حرارت و الكتريسيته و سوخت‌هاي زيستي)، انرژي زمين گرمايي، انرژي برقابي (هيدرو)، انرژي اقيانوسي، انرژي خورشيدي (فتوولتائيك، انرژي خورشيدي متمركز (CSP) و گرمايش خورشيدي) و انرژي باد (فراساحلي و خشكي) مي‌شود.
در سال 2009، انرژيهاي زيستي حدود 248 تراوات ساعت الكتريسيته، معادل با 1.24% از توليد الكتريسيتهي جهاني را فراهم كردند. هم چنين تأمين 2% از سوخت‌هاي مورد نياز حمل و نقل جهاني نيز از طريق انرژيهاي زيستي بود. دراين ميان، سهم بيوماس‌ها به شدت زياد و رشديابنده بود.
زيستتوده سهم بزرگی در ميان ديگر انواع منابع انرژی‌های تجديدپذير دارد به طوري كه پس از ذغال‌سنگ، نفت و گاز طبيعي، چهارمين منبع بزرگ انرژی در دنيا است. اين منبع حدود 14 درصد از انرژی اوليه‌ي جهان را تأمين مي‌كند.
از 18% سهم كنوني انرژيهاي تجديدپذير، نيمي از آن يعني 9% متعلق به بيوماس‌هاي سنتي است. البته بايد توجه داشت كه تمام مصرف امروزي بيوماس سنتي پايدار (تجديدشونده) نيست. هرچقدر ميزان بيوماس‌هاي سنتي كاهش يابد، سهم تجديدپذيرهاي مدرن بيشتر خواهد شد.
براي تشخيص روندهاي هزينه‌اي انرژيهاي زيستي در آينده، بايد گفت هزينههاي فناوري و توليد گرما و/يا الكتريسيته از انرژيهاي زيستي فقط به فناوري و مقياس عملياتي آن وابسته نبوده و به كيفيت، نوع، دسترس‌پذيري و هزينههاي مواد اوليه زيستتوده و الگوي تقاضاي انرژي هم وابسته است؛ اين يعني برآورد هزينه دامنه‌ي وسيعي دارد.
اكنون كه سوخت‌هاي زيستي پيشرفته، اكنون نمي‌توانند با بنزين و ديزل رقابت قيمتي كنند (به جز موارد خاصي مثل بيواتانول در برزيل)، توسعهي به كارگيري آنها در بازار بر اساس محرك‌هاي سياست‌گذاري ميسر است. انگيزش‌هاي اين سياست‌ها مي‌تواند موجب بهبود تنوع و امنيت انرژي شود و انتشار گازهاي گلخانه‌اي را كاهش دهد، يا از بخش زراعت پشتيباني كند؛ اين سياست‌ها بسته به اهميت موارد پيشگفته در هر بازار متفاوت است.
در سال 2009، از انرژي زمينگرمايي تقريبا 67.2 تراوات ساعت الكتريسيته و 223 پتاژول گرما به دست آمده است . درهمين سال، الكتريسيتهي زمين گرمايي، سهم چشمگيري از مجموع تقاضاي الكتريسيته در ايسلند (25%)، كنيا و فيليپين (هركدام 17%)، و كاستاريكا (13%) را پاسخ داده است. همچنين در اين سال، بيشترين الكتريسيتهي زمين گرمايي در ايالات متحد آمريكا توليد شده و بيشترين گرمايش حاصل از انرژي زمين گرمايي در چين به مصرف رسيده است.
انتخاب نوع واحد توليد انرژي زمين گرمايي بسته به درجه حرارت، عمق مخزن، فشار و طبيعت منبع زمينگرمايي متفاوت است و به سه نوع اصلي بخار فلش (آني)، بخار خشك و باينري (دو مداره) تقسيم مي‌شود. هزينههاي توسعهي الكتريسيتهي زمينگرمايي به ميزان قابل توجهي متفاوت اند، چرا كه به طيف گسترده‌اي از شرايط بستگي دارند. از طرفي نيز، هزينههاي پروژه‌ي ايجاد يك سايت پاك جديد با گسترش يك واحد كارخانه‌ي موجود متفاوت است. هزينههاي توسعه هم چنين به قيمت جهاني كالاهايي مثل نفت خام، فولاد و سيمان بستگي دارد. در سال 2008، هزينههاي سرمايه‌گذاري الكتريسيتهي زمين گرمايي براي توسعهي كارخانه‌هاي بخار فلش از 2000 تا 4000 دلار آمريكا به ازاي هر كيلووات الكتريسيته متغير بود.
انرژي برقابي، منبع غالب انرژيهاي تجديدپذير در سراسر جهان است، كه در سال 2009، 3252 تراوات ساعت الكتريسيته معادل با 16.2% از الكتريسيتهي جهاني را توليد كرده است. رهبران جهان در توليد الكتريسيته از انرژي برقابي، چين، برزيل، كانادا، ايالات متحد آمريكا و روسيه هستند. انرژي برقابي در برزيل و كانادا به ترتيب با سهمي حدود 80% و 60% ، بيشترين سهم را در توليد برق كشور دارد. توليد انرژي برقابي جهان از 1990 تا 2009، 50% رشد داشته است و بيشترين رشد متعلق به چين بوده است.
هزينههاي سرمايه‌گذاري در پروژه‌هاي برقابي بسته به مقياس و محل پروژه، اندازه‌ي مخزن و نحوه‌ي عرضه و بارگذاري متفاوت است. برآورد اين هزينه‌ها براي كشورهاي عضو سازمان همكاري‌هاي اقتصادي و توسعه، براي پروژه‌هاي بزرگمقياس، كمتر از 2ميليون دلار آمريكا به ازاي هر مگاوات و براي پروژه‌هاي كوچكمقياس، بين 2 تا 4 ميليون دلار آمريكا به ازاي هر مگاوات است.
پنج فناوري استخراج انرژي از اقيانوس (درياها) شامل قدرت جزر و مد، جريان‌هاي جزر و مدي، توان امواج، گراديان دما و درجهي شوري مي‌شود. در حال حاضر بخش عمده‌ي توليد انرژي از سيستم‌هاي اقيانوسي در اروپا از پروژه لارنس فرانسه است كه در 2009، 491 گيگاوات ساعت انرژي توليد كرده است. كل ظرفيت ساير سيستم‌هاي توليد انرژي از جزر و مد و امواج در اروپا حدود 5.9 مگاوات برآورد مي‌شود. همچنين ظرفيت قابل توجهي نيز در كانادا (حدود 20 مگاوات) وجود دارد. سند انرژيهاي تجديدپذير اتحاديه اروپا نشان مي‌دهد كه تا 2020، در اتحاديه اروپا ظرفيت 2.1 گيگاوات الكتريسيتهي اقيانوسي استفاده خواهد شد. قيمت اين فناوري‌ها اكنون رقابتي نيست، ولي پتانسيل كاهش قيمت آنها در آينده وجود دارد. با توجه به اينكه اغلب فناوريهاي اين حوزه هنوز به مرحله تجاري‌سازي نرسيده‌اند، به همان اندازه كه كاهش هزينههاي توليد برق براي اين فناوريهاي مهم است، دستيابي به بلوغ فناوري و عمليات قابل اطمينان فناوريهاي انرژي اقيانوسي نيز مهمند.
از سال 2000 تا 2010، فوتوولتائيك خورشيدي، به لحاظ نرخ سالانه‌ي رشد بازار سريع ترين رشد را در فناوريهاي توليد برق جهان داشته است. ظرفيت نصب شده‌ي انباشتي فوتوولتائيك خورشيدي در 2000 ، 1.5 گيگاوات و در پايان 2010، 40 گيگاوات بوده است.
انرژي خورشيدي متمركز (CSP)، يك بازار بازنوظهور است. اغلب واحدهاي تجاري كه در اوخر 1980 در كاليفرنيا احداث شدند، در سال 2006 دوباره فعاليت شان را شروع كردند. ظرفيت انباشتي اسپانيا در پايان 2010، 350 مگاوات بوده است. در حال حاضر، ايالات متحد آمريكا و اسپانيا تنها دو كشوري هستند كه ظرفيت چشمگيري در انرژي خورشيدي متمركز دارند. امروزه، انرژي خورشيدي متمركز در بازار عمده فروشي اكتريسيته ، به جز در برخي موارد خاص مثل جزيره‌ها و شبكه‌هاي راه دور قيمت رقابتي ندارد، بنابراين توسعهي آن در كوتاه مدت به مشوق‌ها بستگي دارد. براي واحدهاي مقياس بزرگ (50 مگاوات)، هزينههاي سرمايه‌گذاري ، بسته به هزينه‌ي نيروي كار و زمين، مقدار و توزيع تابش مستقيم نرمال (DNI) و مهم تر از همه، ميزان ذخيره سازي و اندازه مزرعه خورشيدي، بين 4.2 تا 8.4 دلار به ازاي هر وات است.
فناوريهاي گرمايش خورشيدي، از انرژي خورشيدي براي توليد گرما استفاده مي‌كنند. اين فناوريهاي مي‌توانند براي گرم كردن آب در مقياس خانگي هم طراحي شوند، ولي به طور گسترده‌اي در توليد آب گرم در مقياس‌هاي بزرگ به منظور عمليات تجاري و صنعتي به كار مي‌روند (براي مثال در بخش مواد غذايي). ظرفيت كلكتورهاي حرارت خورشيدي در سطح جهاني تا پايان سال 2009 برابر 172.4 گيگاوات بود. بين 2004 و 2009، بطور متوسط، مساحت نصب شده سالانه كلكتورهاي آبي پوشش دار سه برابر شده است، و متوسط نرخ رشد سالانه‌ي جهاني بين 2000 و 2009 ، 20.8% بوده است. بزرگ ترين بازار با نرخ‌هاي رشد بسيار بالا چين است كه ظرفيتي برابر 101.5 گيگاوات در سال 2009 داشته است. بازارهاي بزرگ ديگر گرمايش خورشيدي در اروپا (32.5 گيگاوات) و ايالات متحد آمريكا و كانادا (15گيگاوات) هستند.
هزينههاي تأمين حرارت از كلكتورهاي خورشيدي، به شدت به منابع خورشيدي در دسترس آن محل و دسترس پذيري زنجيره‌ي تأمين در مقياس مكفي بستگي دارد تا بتوان كلكتورهاي كم هزينه ساخت؛ با اينحال در شرايط مطلوب، اين فناوري مي‌تواند قيمتي رقابت داشته باشد.
توليد انرژي بادي در جهان از 2000 تا 2009 ، 870% ، و از 2005 تا 2009، 260% افزايش يافته است. در سطح جهاني، انرژي بادي بزرگ ترين سهم الكتريسيتهي تجديدپذير غيرآبي را از 2009 دارد و از بيوماس پيشي گرفته است. انرژي بادي يكي از رقابتي ترين منابع انرژي تجديدپذير به لحاظ قيمتي است. هزينههاي اين انرژي به قيمت توربين‌هاي بادي، روش‌هاي تأمين مالي و عوامل محيطي (منابع و دسترس پذيري محل) بستگي دارد. هزينه‌ي توليد انرژي بادي خشكي (onshore) تقريبا در بازه‌ي 40 تا 160 دلار آمريكا به ازاي هر مگاوات ساعت است.
هزينههاي سرمايه‌گذاري انرژي بادي فراساحلي در سال‌هاي اخير افزايش يافته است. اين افزايش ناشي از (1) افزايش هزينههاي مواد ورودي، مانند فولاد و مس، (2) خروج تعدادي از مهندسان، ارائه دهندگان خدمات و توليدكنندگان توربين، (3) بحران دسترس پذيري نصب و راه‌اندازي، و (4) فقدان رقابت در ميان توليدكنندگان توربين بادي فراساحلي بوده است. هزينههاي عمليات و نگهداري تأسيسات فراساحلي از آنچه انتظار مي‌رفت بالاتر است ( در بازه‌ي 122400 تا 178000 دلار بر مگاوات در سال). اين مبلغ دو برابر هزينههاي دور اول بهره‌برداري پروژه‌هاي فراساحلي و تا حدي نشان دهنده‌ي كمبود ارائه دهندگان عمليات و نگهداري در اين بخش است.
