برای انتقال یک قدرت معین، هر قدر ولتاژ را زیادتر کنیم، جریان داخل سیمهای انتقال کمتر شده و در نتیجه تلفات خط I2R و نیز افت ولتاژ که متناسب با جریان است کاهش می‌یابد و همچنین با کم شدن مقطع سیم، وزن سیم مصرفی کمتر می‌گردد. از آنجا که ساختن مولدهای برق با ولتاژهای تولید زیاد (بیش از 20 کیلو وات) از نظر فنی دشوار است و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، برای انتقال با ولتاژ زیاد، یک ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ در ابتدای خط قرار می‌دهند.{117} پس از انتقال قدرت به وسیله خطوط هوایی، چون از نظر ایمنی نمی‌توان خطوط فشار قوی (ولتاژ بالا) را به نقاط مختلف شهر برد، معــمولاً در محــل‌هایی در نزدیکی شهر به نام پست فشار قــوی، ولتاژ را با ترانسفور ماتورهایی پایین می‌آورند.
مقصود از انتقال، مجموعه ای از این خطوط فشار قوی همراه با پست ها، ترانسفورماتورها، دکل ها و مقره‌های مربوطه است که انرژی الکتریکی را در مقیاس کلان جابجا می‌کنند. امروزه خطوط مذکور در ایران 230 کیلو ولت و 400 کیلو ولت هستند. هر قدر ولتاژ بالاتر باشد تلفات کمتر میشود اما در عوض قیمت ترانسفورماتورهای ابتدا و انتهای خط و قیمت سایر تجهیزات افزایش می‌یابد و نیز لازم میشود فاصله بین سیم ها و ارتفاع آنها از زمین بیشتر شود.
به این ترتیب شبکه انتقال، نیروگاه را به شبکه توزیع (و مصرف کنندگان بزرگ صنعتی) متصل می‌کند، اما این شبکه، سراسری است و این موضوع، مزایای فراوانی به همراه دارد که از آن جمله موارد زیر را می‌توان مطرح کرد:{408}
· افزایش قابلیت اطمینان سیستم و ارتقای سطح پایداری
· فراهم آمدن امکان داد و ستد انرژی میان تمام کشور
· سود جستن از اختلاف افق بین شرق و غرب کشور و کاهش اوج بار مجموعه شبکه
· کاهش هزینه های تولید
· اصلاح منحنی بار
· افزایش قابلیت مانور بین نیروگاههای کشور
· کاهش نوسانات برق
· کاهش نیاز به ذخیره برق
شاید باور کردنی نباشد، اما شبکه سراسری در ایران، تنها در همین اواخر مفهوم شبکه سراسری به معنی واقعی خود را پیدا کرده است. قسمتی از جنوب کشور و قسمتی از استان خراسان به اصطلاح رینگ نبود؛ شبکه برق سیستان و بلوچستان به شبکه سراسری متصل نبود؛ در فوق توزیع مشکلاتی نظیر دوگانگی ولتاژ 63 و66 کیلوولت وجود داشت؛ به صورت موردی از شبکه های 33 و 11 در بعضی نقاط کشور استفاده می‌شد{202}؛ و توان انتقال خطوط پایین بود.
تنها در همین اواخر، یا به صورت دقیقتر در تاریخ 18/4/80 بود که مدار دوم خط 230 کیلوولت کهنوج –ایرانشهر، شبکه برق سیستان و بلوچستان را به شبکه سراسری پیوند داد. این پیوند گذشته از مزایای عمومی ذکر شده در مورد شبکه، مزایای زیر را نیز به همراه داشته است:{202}
· جایگزینی واحدهای دیزلی کوچک با نیروگاههای بزرگ با راندمان بالاتر و استفاده از سوخت مناسب تر گاز بجای گازوئیل و نفت کوره
· کـاهش نیـاز به حمل حجم عظیم سوخت مورد نیاز مولدهای منطقه به وسیله تانکر یا حمل دریایی و صرفه‌جویی عظیم در مصرف سوخت برای حمل سوخت بخصوص برای سوخت دیزل ژنراتورها
· امکانات بیشتر برای اتصال به شبکه برق رسانی کشورهای همجوار شرقی
نکته اخیر نیاز به توجه بیشتری دارد. می‌دانیم که “حداکثر توان انتقالی هر خط بستگی به ولتاژ، طول خط، قطرهادی و تعداد هادی هر فاز دارد.”{501} بنابر این به هر خط، تا حد معینی می‌توان بار اضافه کرد. اما واقعیت آن است که رشد شبکه انتقال در کشور ما، فراتر از پاسخگویی به نیازهای مصرف بوده است. به نظر می‌رسد در سالهای اخیر، با یک آینده نگری و با در نظر گرفتن امکان تبادل الکتریکی با کشورهای منطقه، شبکه انتقال بازسازی شده و گسترش یافته است.
اگر ارقام ده ساله 83-73 اعم از عملکرد سالهای طی شده و پیش بینی سالهای باقیمانده از برنامه سوم را بررسی کنیم، خــواهیم دید که خطوط 400 کیلوولت در این دهه به اندازه تمام سالهای قبل از آن نصب و راه اندازی میشود و طول خطوط نصب شده هر سال به طور متوسط 613 کیلومتر مدار می‌باشد.{202و107}طول خطوط 230 کیلوولت نیز از حدود 13 هزار کیلومتر مدار در سال 73، به 23 هزارکیلومتر مدار در سال 83 خواهد رسید. ظرفیت پست 400 و 230 کیلوولت که در آغاز انقلاب به ترتیب 1250 و 6760 مگاولت آمپر بود،{408} رشدی بسیار مناسب دارد و در پایان برنامه سوم (سال 83) به ترتیب به 31220 و 43485 مگاولت آمپر خواهد رسید.{202}به عبارت دیگر ظرفیت پست 400 کیلوولت ما ظرف 26 سال، 25 برابر شده است. این رشد عمدتاً از افزایش مصرف و پیشرفت فنی ناشی میشود. اما به هرحال شبکه انتقال ما توانایی آن را دارد که در خدمت صادرات برق هم باشد.
شبکه توزیع مجموعه ای از خطوط، تأسیسات و پستهای فشار متوسط و فشار ضعیف هوایی و زمینی، شبکه روشنایی معابر، انشعابات و لوازم اندازه‌گیری، و تأسیسات ساختمانی مربوطه است که مأموریت آن خرید و توزیع بهینه نیروی برق به طور مستمر بر اساس استانداردهای وزارت نیرو، و فروش آن به مشترکین و متقاضیان، و جلب رضایت آنان در حوزه عملیات شرکت است.{501}
دایره مشتریان شبکه توزیع، تقریباً تمام کشور را دربر می‌گیرد. هم اکنون صددرصد جمعیت شهری و 96 درصد جمعیت روستایی کشور از انرژی برق برخوردار هستند.{202}تعداد روستاهای برق دار کشور و مشترکان برق از 4367 و 3399000 درسال 57 {408}، به 44204 روستا و 15579000 مشترک در سال 79 رسیده است {114} و در واقع دیگر جای چندانی برای سرمایه گذاری در توسعه و احداث باقی نمانده است.
گذشته از توسعه و احداث، سایر وظایف شبکه توزیع هر روز گسترده تر میشود و حتی با توجه به این که توزیع تا مدتها به صورت سنتی و استاد کاری انجام می‌شده است {202}، اهمیت ارائه خدمات مطلوب تر بیشتر میشود. برخی از این خدمات را می‌توان چنین بیان کرد:
1- توسعه شبکه در حدود نرخ رشد توسعه
2- کنترل و بازدید تأسیسات و تعمیر و نگهداری شبکه
3- بهبود کیفیت خدمات مشترکان بویژه از طریق کاهش زمان تحویل انشعاب ، رعایت دقیق تعرفه های مصوب، و کیفیت خدمات بعد از نصب انشعاب
4- دریافت یا خرید برق به منظور توزیع بهینه آن
5- اطلاع رسانی به مشترکین
6- بهینه سازی مصرف مشترکین
7- نصب لوازم اندازه‌گیری
8- ارتقاء کیفیت برق تحویلی
9- کنتور خوانی و صدور صورتحساب
10- جلوگیری از وارد آمدن خسارت، و پرداخت خسارت در صورت وقوع
11- پیشگیری از تخلف مصرف کنندگان و حفظ منافع مشترکین
12- روشنایی معابر
گستردگی شبکه‌های توزیع برق، غیرمهندسی بودن آنها، عدم وجود آمار و اطلاعات دقیق، تلفات انرژی زیاد، پراکندگی تأسیسات، سرقت‌های برق، عدم طراحی مناسب، انحصار و عدم امکان ایجاد رقابت، قیمتهای غیرواقعی، عدم وجود سازوکارهای قانونی در خصوصی سازی، عدم تعیین تکلیف مالکیت تأسیسات، و کمبود اعتبار و نقدینگی از عمده‌ترین مشکلات بخش توزیع می‌باشد که برای رفع معضلات فوق، راه‌کارهایی در قانون برنامه سوم تحت عنوان انتقال مالکیت تأسیسات برای حل مشکل قانونمندی و خصوصی سازی برای کاهش تصدی‌گری دولت و ایجاد رقابت، بدون ارائه چگونگی روش جذب سرمایه‌های بخش خصوصی عنوان شده‌است. {109}
اگر نیروگاه با ظرفیت کافی نصب شده باشد، عرضه و تقاضای برق به سرعت انطباق می‌یابد زیرا برق کالایی نیست که بتوان آن را تولید و انبار کرد تا مصرف کننده در موقع نیاز ازآن استفاده کند. برعکس، در هر ساعت به همان میزان که تقاضا وجود داشته باشد، تولید نیز صورت می‌گیرد. بنابر این در مورد برق این تساوی در هر لحظه برقرار است :
مصرف ð صادرات– واردات + تلفات – تولید
هر چند در مورد الکتریسیته بحث موجودی انبار مصداق ندارد، اما درصد تلفات، تولید سرانه برق، اوج مصرف، سهم هر بخش در مصرف، ودرصد رشد سالانه مصرف نکاتی است که باید مورد توجه قرارگیرد. شاید بتوان این خصوصیات را در مورد مصرف برق در ایران چنین بیان کرد:
· تولید سرانه برق در کشور پایین است.جمعیت ایران حدود یک درصد جمعیت جهان است. در حالی که میزان برق مصرفی ما 75/0% برق مصرفی درجهان است.{66}
· رشد مصرف از رشد جمعیت و رشد تولید ناخالص داخلی بیشتر است. می‌توان گفت ایران عقب ماندگی قبلی خود در استفاده از الکتریسیته را به سرعت جبران می‌کند.
· درصد اتلاف انرژی در مراحل مختلف تولید، انتقال، توزیع و حتی در مراحل پیش از تولید برق و نیز هنگام مصرف الکتریسیته، بسیار زیاد است.
· توزیع مصرف برق در بخشهای مختلف صنعتی، کشاورزی، خانگی و تجاری بیانگر استفاده نامناسب از الکتریسیته است.جدول 1-8 سهم هر بخش را در استفاده از انواع انرژی نشان میدهد. طبق این جدول صنعت کمتر از 12% کل انرژی مورد نیاز خود را توسط استفاده از برق تأمین می‌کند.
· متأسفانه مصرف برق در ایران بسیار ناموزون است. پاسخگویی به نیاز ساعات پیک، سرمایه و نیروی عظیمی را در صنعت برق به خود مصروف می‌کند.
1-8- سرعت افزایش مصرف و علل آن
اکنون برخی از عوامل یاد شده را با جزئیات بیشتر بررسی می‌کنیم .
جبران عقب ماندگی قبلی
عوامل رشد مصرف برق در ایران را نمی‌توانیم به رشد تولید ناخالص داخلی و رشد جمعیت محدود کنیم. البته می‌دانیم که رشد جمعیت نیز به نحوی در رشد تولید ناخالص داخلی مستتر می‌باشد، اما حتی اگر این دو را کاملاً مستقل فرض کنیم باز هم حداکثر تأثیری که می‌توانند بر نرخ رشد مصرف برق بگذارند کمی بیشتر از مجموع آنها خواهد بود. مقدار اضافی برابر حاصلضرب دو نرخ رشد می‌باشد. اما «تولید ناخالص داخلی ایران طی دهه 1379-1369 از میانگین رشد 7/4 درصد برخوردار بوده است. فروش برق در داخل کشور طی مدت یاد شده به طور متوسط از رشدی معادل 2/7درصد برخوردار بوده است.»{202} در دهه یاد شده، جمعیت به طور متوسط هر سال 5/1 درصد رشد داشته است. بنابراین حداکثر رشد مصرف برق می‌توانست 27/6 درصد باشد زیرا: 27/6% = 5/1% × 7/4% + 5/1% + 7/4%
اما واقعیت آن است که کشور ایران با این ثروت عظیم و منابع ملی فراوان نفت و گاز، در سالهای قبل از انقلاب از برق چندان استفاده ای نمی‌کرده است. همچنانکه در مبحث تولید گفته شد، ایران در مقایسه با بسیاری از کشورها هنوز ظرفیت سرانه پایین تری دارد. این فاصله هنوز در حال پر شدن است. درمبحث توزیع، رشدعظیم تعداد روستاهای برق دار کشور و تعداد مشترکین در مقایسه با قبل از انقلاب نشان داده شد. این موضوع به خوبی گرایش کشور به گسترش عدالت اجتماعی را بیان می‌کند.
همچنانکه جدول 1-1-8 نشان میدهد، حدود 12% کل روستاهای کشور، تنها در همین سال های اخیر یعنی درچهار ساله 79-1375 به برق دسترسی پیدا کرده اند. در دورانی که هرروستایی در کشورهای پیشرفته صنعتی به اینترنت هم دسترسی دارد، ما هنوز عقب ماندگی زیادی داریم که باید جبران کنیم. در چنین شرایطی طبیعی است که رشد مصرف، بیش از اندازه های معمول باشد.
ساعات پیک
اگردر یک فرض ناممکن، طی یک دوره زمانی، مقدار مصرف دریافتی از یک نیروگاه همواره ثابت باشد، میگوییم ضریب بار آن نیروگاه 100% بوده است. این فرض ناممکن است زیرا قبل از هر چیز، میزان مصرف طی ساعات مختلف شبانه روز، کم وزیاد میشود. اکنون کشوری غیر صنعتی را در نظر بگیریم که از برق تنها برای مصارف روشنایی استفاده می‌کند. فرض کنیم در آن کشور به مدت چهار ساعت هنگام تاریک شدن هوا، همه چراغها روشن شود و در ساعات دیگر شبانه روز، هیچ استفاده ای ازبرق نشود. در این صورت ضریب بار آن کشور 67/16% خواهد بود و آن چهار ساعت، پیک[1] یا قله یا اوج یا فراز مصرف نامیده میشود. برای بدست آوردن ضریب بار طی یک دوره زمانی مشخص ( روز، هفته، سال...)، نخست برق تولید شده طی آن مدت را به طول مدت ( برحسب ساعت) تقسیم می‌کنیم تا مشخص شود در هر ساعت به طور متوسط چقدر برق تولید شده است. سپس این عدد را به بالاترین مصرف یک ساعته طی مدت یادشده تقسیم می‌کنیم و عدد حاصل را به صورت درصد بیان می‌نماییم. درعمل ضریب بار با دقت بیشتر و بر حسب متوسط روزانه محاسبه میشود.
در ایران بخش خانگی بیشترین سهم را در مصرف برق دارد و در عین حال «وسایل خاصی که بتواند مصرف آنها را در ساعات متفاوت شبانه روز به صورت جداگانه ثبت نماید» {202} وجود ندارد. لذا از اهرم تعرفه نیز نمی‌توان برای هدایت مصرف به ساعات غیر پیک استفاده کرد. اما اقدامات پیک سایی و دره زایی برای کاستن از اوج قله مصرف به صورتهای مختلف انجام میشود تا با کار فرهنگی، به کارگیری اهرم تعرفه، تغییر ساعت رسمی، محدودیت ساعت کار اصناف، زمان بندی تعطیلات سالانه صنایع، و طرح هایی نظیر تبدیل انشعاب چاههای کشاورزی از 24 ساعت به 20 ساعت، معضل بزرگ ساعت پیک تعدیل شود. اما ضریب بار متوسط شبکه سراسری در سال 79 هنوز رقم 95/63% رانشان میدهد.{114}
اگر رشد مصرف را کنار این ضریب بار مورد توجه قرار دهیم، علت بحران مصرف و احتمال خاموشی بیشتر مشخص میشود. برای درک اهمیت و جدیت این بحران می‌توانیم روزهایی از سال را که در آن هم ذخیره گردان و هم ذخیره غیر گردان صفر بوده، یعنی از همه ظرفیت تولید واحدهای درمدار و خارج ازمدار استفاده شده است بشماریم. جدول 2-1-8 حاصل چنین کاری است.
تلفات الکتریکی
قبلاً گفته شد که در تبدیل سوخت به برق، بخش بزرگی ازانرژی از دسترس خارج میشود. اما طبعاً آن را تلفات الکتریکی نمی‌دانیم زیرا هنوز در آن مرحله الکتریسیته تولید نشده است. پس از آن که برق تولید شد، بخشی از انرژی تولید شده درهر نیروگاه برای گردش کارها و ماشین آلات همان نیروگاه به مصرف می‌رسد. از این جهت انرژی تحویل شده به شبکه های انتقال درخروجی هر نیروگاه، کمتر ازمقداری است که وسایل اندازه گیری مولدها نشان میدهد. اگر این مصرف داخلی را از تولید ناویژه نیروگاه کسر کنیم، به تولید ویژه می‌رسیم. نیروگاههای آبی کمترین و نیروگاههای دیزلی بیشترین مصارف داخلی را دارند. درصد مصرف داخلی نیروگاهها در سال 77 معادل 6/4% و در سال 78 معادل 69/4 درصد کل تولید نیروگاهها {106} و در سال 79 معادل 7/4% بوده است و دائماً صعود کرده است. درشبکه انتقال، فوق توزیع و توزیع به دلایل فنی ، فیزیکی . پراکندگی مناطق، فرسودگی شبکه، و استفاده های غیر مجاز، باز هم این گلوله برفی آب میشود تا جایی که طبق جدول 3-1-8 نهایتاً 7/78% تولید نیروگاهها به مصرف کننده می‌رسد.
همچنانکه ملاحظه میشود تلفات برق ایران پس از تحویل به شبکه 6/16% بوده است که 66/1 برابر مقدار تقریبی قابل قبول می‌باشد. به عنوان مقایسه یادآور میشود که تلفات درکره جنوبی 7/5% و در تایلند 11% بوده است. {115} امید می‌رود کارشناسان مربوطه درهمایش های اخیر خود راه کارهای مناسبی برای کاهش این تلفات ارائه کنند.{640}
تلفات برق در صنایع
اما تلفات واقعی از مرحله مصرف آغاز میشود! همینکه سهم مصرف برق در بخش صنعتی تنها 32 درصد بوده است به خودی خود نشان دهنده خوب استفاده نکردن از این نعمت است. در سال 1992 سهم بخش صنعت از مصرف برق درترکیه 60% و در چین 80% بوده است.{33}
حدود 20% برق تولید شده در کشور به مصرف روشنایی اختصاص می‌یابد و 69% ازاین مقدار به مصرف روشنایی خانگی می‌رسد. اکثر لامپهایی که برای روشنایی استفاده میشود، لامپهای معمولی (رشته‌ای ملتهب) است که در بین لامپهای مصرفی ، بازده پایینی دارند و نزدیک به 95% از انرژی مصرفی در این لامپها به صورت تشعشع امواج با طول موج مادون قرمز به گرما تبدیل میشود.
در صنایع وضع مطلوب تر نیست. میانگین مصرف ویژه الکتریکی کارخانجات سیمان کشور درسال 78 به 118 کیلو وات ساعت بر تن کاهش یافت .{244}درحالی که در سطح جهانی این مقدار 80 کیلو وات ساعت برتن گزارش شده است. یعنی مصرف درایران در بهترین حالت 48% بیشتر از سطح جهانی بوده‌است. علل این امر را بعداً بررسی خواهیم کرد. همچنین در فاصله سالهای 74-70، شدت مصرف انرژی کارخانه های کاغذ سازی در ایران ، هلندو آمریکا به ترتیب 53، 19، 25 گیگاژول بر تن بوده است.{33}
80% هدر رفت انرژی
در سال 79 به استناد ترازنامه انرژی، 1283 میلیون لیتر گازوئیل، 6492 میلیون لیتر نفت کوره، و 22883 متر مکعب گاز برای تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار گرفته است. ارزش حرارتی سوخت های فوق جمعاً 271082 میلیارد کیلو کالری است که بنا بر آمار، به 115708 میلیون کیلووات ساعت برق تبدیل شده است. چه مقدار از این انرژی به مصرف واقعی می‌رسد؟
مصرف داخلی نیروگاه راکسر می‌کنیم: 110248=5460-115708
انرژی یاد شده مربوط به نیروگاههای حرارتی است. پس برق آبی را هم کم می‌کنیم:
106598=3650-110248
تلفات انتقال و توزیع را کسر می‌کنیم: 88903= (6/16%-100%)×106598
تلفات مصرف را نیز کسر می‌کنیم: میلیون کیلو وات ساعت 62232=(30%-100%)×88903
تبدیل واحد: میلیارد کیلو کالری 53543 = (1000 × 8760) : (7537000 × 62232 )
20% # 271082 : 53543
البته زیاد تعجب آور نیست. اگر حتی تلفات را به حداقل هم برسانیم باز حدود یک سوم کالری دریافت شده به مصرف مفید می‌رسد. البته انرژی برق ارزشی بالاتر از میزان کالری و ارزش حرارتی انرژی دارد. خواهیم دید که قیمت آن نیز در سطح جهانی برای کالری های مساوی ، دوتا سه برابر قیمت گاز طبیعی است.
2-8- بهای الکتریسیته
قیمت تمام شده
با استفاده از یک محاسبه درمورد قیمت تمام شده هــر کیلووات ظرفیت نیروگــاه {504}می‌توان طرحی برای محاسبه قیمت تمام شده هر کیلو وات ساعت برق تولیدی در نیروگاه بخار و نیروگاه گازی ارائه داد. صرفاً برای بهره گیری در مباحث بعدی ، این طرح به اختصار بیان میشود.
· در مورد نیروگاه بخار، هزینه سرمایه گذاری اولیه برای هر کیلو وات ظرفیت تولید 300دلار، هزینه خدماتی دوران ساخت 50 دلار، دوره احداث 4 سال، ضریب تأثیر درجه حرارت 90%، و ضریب تأثیر ساعات کارکرد 75% می‌باشد. این ارقام در مورد نیروگاه گازی به ترتیب 230 دلار، 30دلار، یک سال، 95% و 80% است . در مورد هر دو نیروگاه،ضریب تأثیر فشار هوا 96%، نرخ بهره سالانه 12%، و نرخ تعدیل سالانه 4% منظور میشود. بنابراین هزینه سرمایه گذاری نهایی عبارت است از :
هزینه سرمایه گذاری نهایی هر کیلو وات ظرفیت تولید برای نیرو گاه بخار:
18/305 = 75% × 90% × 96% × (4:2)]100/(4 + 12) + 1[(50 + 300)
هزینه سرمایه گذاری‌نهایی هر کیلو وات ظرفیت تولید برای نیروگاه گازی:
31/204 = 80% × 95% × 96% × (1:2) ]100/(4 + 12) + 1[(30 + 230)
ساعات بار کامل در طول عمر مفید به این صورت محاسبه میشود که از کل ساعات موجود در یک سال (8760=24×365) ، ساعات مربوط به خروج اضطراری، خروج طبق برنامه تعمیرات،توقف اقتصادی،کاهش بار اضطراری، کاهش بار طبق برنامه، و ساعات رزرو را کسر می‌کنیم.
ساعات بار کامل نیروگاه بخار در هر سال
5851=464-6315=(98+126+240)-(249+1698+498)-8760
ساعات بار کامل نیروگاه گازی در هر سال
4822=430-5252=(115+105+210)-(1752+1414+342)-8760
این ساعات سالیانه را در طول عمر مفید نیروگاه ضرب می‌کنیم:
کل ساعات بار کامل در طول عمر نیروگاه بخار 117020=5851×20
کل ساعات بار کامل در طول عمر نیروگاه گازی 72330=4822×15
اکنون ارزش فعلی سرمایه گذاری برای تولید هر کیلو وات ساعت برق در طول عمر نیروگاه با یک تقسیم به دست می‌آید:
سرمایه گذاری بر حسب سنت برای هر کیلو وات ساعت تولید نیروگاه بخار
26/0 = 100 × (117020 : 18/305)
سرمایه گذاری بر حسب سنت برای هر کیلو وات ساعت تولید نیروگاه گازی
28/0 = 100 × (72330 : 31/204)
· هزینه متغیر بهره برداری(بجز سوخت ) بر حسب سنت به کیلو وات سال برای نیروگاه بخار 13 و برای نیروگاه گازی 11 است.این اعداد را نخست به میزان ساعات بهره برداری از کل ساعات یک سال محاسبه می‌کنیم و سپس به ساعات بار کامل توزیع می‌نماییم.
هزینه متغیر هر کیلو وات ساعت برای نیروگاه بخار 0016/0 = 5851 : ](8760 : 6315) × 13[
هزینه متغیر هر کیلو وات ساعت برای نیروگاه گازی 0014/0 = 4822 : ](8760 : 5252) × 11[
· هزینه‌های ثابت بهره برداری (پرسنلی) نیز به ترتیب 12و16 می‌باشد که تماماً توسط ساعات بار کامل جذب میشود:
هزینه های ثابت بهره برداری برای هر کیلو وات ساعت در نیروگاه بخار 0021/0 = 5851 : 12
هرینه های ثابت بهره برداری برای هر کیلو وات ساعت در نیروگاه گازی 0033/0 = 4822 : 16
· سوخت مورد نیاز را 2/0 لیتر برای هر کیلو وات ساعت و قیمت هر لیتر را 8 سنت فرض می‌کنیم و 6/1 سنت حاصله را به ارقام فوق اضافه می‌کنیم:
هزینه های سوخت، متغیر، و پرسنلی برای یک کیلو وات ساعت در نیروگاه بخار
6037/1=0021/0 + 0016/0 + 6/1
هزینه های سوخت، متغیر، و پرسنلی برای هر کیلو وات ساعت در نیروگاه گازی
6047/1 = 0033/0 + 0014/0 + 6/1
· برای به دست آوردن ارزش فعلی مبلغ فوق، از ضریب بازیافت سرمایه کمک می‌گیریم. به این ترتیب که که 20% نرخ مالیات، 10% نرخ بیمه، و 12% نـرخ بهره را جمعاً به صورت مختلط 42%، در طول مدت بهره‌برداری محاسبه می‌کنیم:
ضریب بازیافت سرمایه در نیروگاه بخار 4204/0=(1-4220/1) : 42/0×4220/1
ضریب بازیافت سرمایه در نیروگاه گازی 4222/0=(1-4215/1) : 42/0×4215/1
جمع هزینه های ثابت و متغیر و سوخت را به ضریب فوق تقسیم،و نتیجه را با هزینه سرمایه گذاری جمع می‌کنیم:
ارزش فعلی قیمت تمام شده هر کیلو وات ساعت برق تولید شده درنیروگاه بخار برحسب سنت:
075/4 = 26/0 + (4204/0 : 6037/1)
ارزش فعلی قیمت تمام شده هر کیلو وات ساعت برق تولید شده درنیروگاه‌گازی برحسب سنت:
081/4 = 28/0+ (4222/0 : 6047/1)
· در این محاسبه صرفه جویی در مصرف سوخت، و نیز نحوه قیمت گذاری آن اهمیت بسیار دارد. به‌نحوی که اگر قیمت هر لیتر سوخت بالاتر برود ومثلاً به 12 سنت برسد، قیمت تمام شده درنیروگاه گازی ارزان تر خواهد شد. تغییر ارزش ریال و نرخ های متفاوت ارز نیز در این محاسبه شدیداً تأثیر می‌گذارد.
· دریک محاسبه دیگر که در سال 70 انجام شده {505}، نشان داده شده است که در بندرعباس با دلار 70 ریالی نیروگاه بخار، و با دلار600 ریالی نیروگاه سیکل ترکیبی ارجحیت داشته است.
· لازم به توضیح است که همه هزینه های مورد بحث دراینجا به تولید مربوط بوده است و هزینه های انتقال و توزیع در محاسبات فوق منظور نشده است. برای منظور نمودن این هزینه‌ها به صورت تقریبی، می‌توان 25 درصد به هزینه‌های تولید اضافه کرد.
قیمت فروش
با توجه به آمار و ارقام مختلفی که در ترازنامه انرژی وجود دارد، محاسبه زیر را انجام می‌دهیم:
سوخت مصرفی سال 79 نیروگاهها میلیون ریال
1283 میلیون لیتر گازوئیل، هر لیتر 110 ریال 141130
6492 میلیون لیتر نفت کوره، هر لیتر 55 ریال 357060
22883 میلیون متر مکعب گاز، هر مترمکعب 20 ریال 457660
جمع کل هزینه سوخت 955850
v فروش شبکه سراسری 90179 میلیون کیلو وات ساعت بوده که اگر برق آبی را از آن کسر کنیم، 86529 میلیون کیلووات ساعت خواهد شد. اگر قیمت متوسط اعلام شده یعنی 51/88ریال بر کیلو وات ساعت را منظور کنیم، فروش کل 7658682 میلیون ریال خواهد شد.
v اگر بخواهیم سوخت را به قیمت جهانی محاسبه کنیم، می‌توانیم قیمتهای معادل جهانی را به شرح زیر منظور کنیم:
میلیون ریال 13509688 = 360 × 22883 + 616 × 6492 + 992 × 1283
که تقریباً 14 هزار میلیارد ریال می‌باشد. یعنی می‌توان گفت 13 هزار میلیارد ریال یارانه سوخت به صنعت برق داده شده است.
v اگر بخواهیم فروش را به قیمت جهانی محاسبه کنیم، می‌توانیم 86529 میلیون کیلووات ساعت را به نرخ 400 ریال ( میانگین تقریبی در ایالات متحده) منظور کنیم که حدود 35 هزار میلیارد ریال میشود.
v تفاوت هزینه سوخت و مبلغ فروش درحال حاضر حدود 6 هزار میلیارد ریال است اما این تفاوت با قیمتهای جهانی، 21 هزار میلیارد ریال می‌باشد.
v یارانه اعلام شده برق در سال 79، درمجموع مبلغ 5/32825 میلیار ریال بوده است.{115} پس می‌توان گفت صنعت برق نیز حدود 20 هزار میلیارد ریال روی برق فروش رفته یارانه داده است. البته برق آبی قسمتی از این یارانه را جبران می‌کند.
v گفته میشود {37} به ازای هر کیلو وات ساعت برق، 100 ریال یارانه داده شده است که 45 ریال یارانه سوخت و 55 ریال یارانه از طرف صنعت برق پرداخت شده است.
برای مقایسه و مطابقت قیمت ها در سطح جهانی، جدول 1-2-8 تنظیم شده است.
[1] Peak
مصرف جهانی انرژی هر ده سال یکبار دو برابر میشود و در این افزایش مداوم، مصرف انرژی الکتریکی بیشترین سهم را دارد، زیرا در همان مدت 4 برابر میشود. {504} منابع غنی نفت و گاز ایران به عنوان انرژی اولیه، تأمین کننده سوخت مورد نیاز برای تولید برق هستند و تنها بخش کوچکی از نیروی برق به کمک منابع تجدیدپذیر و برق آبی تولید میشود. این موضوع در تراز برق سال 1379 (جدول 1-5) به‌خوبی نمایان است. در این تراز نکات زیر قابل ذکر است:
- همه ارقام به تراوات ساعت[1] تبدیل شده است.
- آمار و ارقام از کتاب های «آمار تفصیلی برق[2]» و «ترازنامه انرژی[3]» استخراج شده است.
- جمع تولید[4] به کمک هر دو منبع و به صورت جداگانه محاسبه شده است و مغایرت[5] مورد توجه قرار گرفته است.
- میزان و حجم تلفات تبدیل[6] و تلفات توزیع و انتقال[7] مشخص شده است.
جدول مذکور حاوی نکات بسیار مهمی به شرح زیر است:
1- ایران هنوز از نیروگاههای اتمی استفاده نمیکند.
2- انرژیهای تجدیدپذیر درحال حاضر تقریباً جنبه مطالعاتی دارد.
3- استفاده از منابع برق آبی بسیار محدود است.
4- درتبدیل نفت و گاز به برق، حدود 67 درصد انرژی قبل از تبدیل شدن به برق از دسترس خارج میشود.
5- علاوه بر رقم فوق، 8/4% از برق تولیدی، در همان بخش انرژی به مصرف می‌رسد.
6- پس از آنکه برق به شبکه انتقال و توزیع تحویل شد، بازهم شاهد 6/16% تلفات دیگر هستیم.
7- تنها حدود نیمی از ظرفیت نصب شده نیروگاهی مورد بهره‌برداری قرارمیگیرد.
8- صادرات برق فقط6/0 درصد میزان تولید است.
9- تنها حدود یک چهارم برق تولیدی در بخش صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بااینهمه روند توسعه در عرصه صنعت برق،در سالهای پسازانقلاب بسیارچشمگیر است. کافی است توجهکنیم که قدرت نصب شده نیروگاهها در پایان سال 1357 تنها 7024 مگاوات بود. {408} طی این سال‌ها همه شاخصها منجمله میزان قدرت سرانه، تولید سرانه انرژی برق، و ضریب بار بهبود یافته و به ترتیب از 236 وات نفر، 545 کیلووات ساعت، و 9/56% به 512، 1906، 95/63% رسیده‌است. {114} نمودارهای 2-5 و 3-5 معرف این واقعیت هستند.پیشبینیها نشان میدهد که این روند توسعه، با سرعت بیشتری به پیش خواهد رفت. در بهار و تابستان سال 1380 تولید ناویژه برق به ترتیب 29739 و 36820 هزارمگاوات ساعت بود{629} که نسبت به سال 79 به‌ترتیب4% و9/7% رشد نشان می‌دهند. کل انرژی تولیدشده در سال 80، نزدیک به 127 تراوات ساعت بود. {643} انتظار می‌رود ظرفیت تولید تا پایان برنامه سوم به 39179 مگاوات و تا پایان سال 1388 به 42724 مگاوات{107} و تا سال 1400 به 96هزارمگاوات برسد.{33} هریک از این ارقام به ترتیب 4/10، 5/5، و 3/6 درصد رشد سالانه را پیش‌بینی می‌کنند.
مقایسه آماری شاخصهای عمده صنعت برق با کشورهای جهان نیز غرورآفرین است. البته ظرفیت سرانه ایران تقریباً از همه کشورهای عضو آژانس بینالمللی انرژی (بجز چند کشور نظیر مکزیک و ترکیه) کمتر است. (جدول4-5)
گذشته از جدول یاد شده و کشورهای آژانس بینالمللی انرژی، کشورهای تایوان، روسیه، قزاقستان، اوکراین، عربستان، رومانی، ونزوئلا، آفریقای جنوبی، مالزی، و آرژانتین رتبه بهتری بر پایه ظرفیت سرانه دارند.{107} می‌توان گفت کشورهای بحرین، قبرس، فلسطین، کویت، عمان، قطر، امارات متحده عربی، لیبی، شیلی، پاراگوئه، پورتوریکو، ارمنستان، آذربایجان، بلاروس، استونی، گرجستان، قرقیزستان، لیتوانی، تاجیکستان، ترکمنستان، و ازبکستان هم ظرفیت سرانه بالاتری دارند.
اما تقریباً همه کشورهای دیگر جهان، به‌ویژه کشورهای واقع در شرق ایران، ظرفیت سرانهای کمتر از ایران دارند و طبیعی است که به دنبال واردات برق باشند. کشورهای ترکیه، عراق، سوریه، لبنان، اردن، افغانستان، پاکستان، بنگلادش، برمه، چین، هند، اندونزی، سنگاپور، تایلند، ویتنام، و کره‌شمالی کشورهایی هستند که ظرفیت سرانهای پایینتر از ایران دارند، اکثراً بهمنابع انرژی دسترسی ندارند، و ایران می‌تواند از طریق خشکی با آنان ارتباط برقرار کند.
بیشترین نیروگاههای جهان آبی یا حرارتی هستند. انرژیهای نو و تجدیدپذیر، حتی نیروگاههای آبی کوچک، بحث جداگانهای را میطلبند. مقصود از برق آبی دراین تقسیمبندی کلی، نیروگاههای بزرگ آبی است. نیروگاههای حرارتی نیز همه سوختهای احتراق پذیر، فسیلی و هسته‌ای را شامل می‌شوند.
درواقع چیزی که مبنای طبقهبندی نیروگاهها قرار می‌گیرد، نوع سوخت آنها نیست، بلکه طراحی سیستم تولید برق نیروگاه مطرح است. یک نیروگاه بخار ممکن است با گاز، زغال سنگ یا سوختهای دیگر، و حتی با سوخت هسته‌ای کارکند. اما نحوه عملکرد آن با نیروگاه گازی متفاوت است و در نتیجه کاربرد آن نیز متفاوت خواهدبود.
طراحی، کارکرد و کارایی نیروگاههای مولد برق به‌طور گستردهای برعلم ترمودینامیک متکی‌است. قانون اول ترمودینامیک قانون بقای انرژی است که میگوید انرژی نه به وجود می‌آید و نه نابود میشود. انرژی سیستمی که تغییر حالت میدهد (یا در طی فرایندی تحول پیدا می‌کند) ممکن است در نتیجه تبادل با محیط، کم یا زیاد شود، و یا در درون سیستم از شکلی به شکل دیگر درآید.{112} به‌عبارت سادهتر، ما می‌توانیم سوخت را به گرما، و گرما را به کار تبدیل کنیم و از حرکت حاصله با استفاده از خواص سیمپیچ و مغناطیس، برق بهدست آوریم. البته این کار نه از طریق یک روند، بلکه به کمک یک چرخه صورت می‌گیرد زیرا لازم است سیستم نه یک بار، بلکه به صورتی پیوسته عمل کند. چرخه متشکل از تعدادی فرایند است که از حالت معینی شروع و به همان حالت ختم میشود. به‌این‌ترتیب چرخه می‌تواند تا هنگامی که نیاز باشد به‌طور نامحدود تکرارشود.
ما بیش از همه با دونوع انرژی، به‌صورت گرما و کار، روبرو هستیم. قانون دوم ترمودینامیک، همارزی تبدیل این دو را نفی نمیکند، ولی برای آن حدی قائل است. کار، انرژی با ارزشتری است. کار را می‌توان به‌طور کامل و پیوسته به گرما تبدیل کرد، ولی عکس آن درست نیست. گرما را نمی‌توان به‌طور کامل و پیوسته به کار تبدیل کرد. به‌عبارت دیگر گرما به‌طور پیوسته یعنی به‌طور چرخهای، کاملاً قابل تبدیل به کار نیست. (هرچندکه در یک فرایند می‌تواند چنین باشد.) بخشی از گرما را که نمی‌توان به این‌ترتیب به کار تبدیل کرد، انرژی دسترسناپذیر مینامند که بایستی پس از انجام کار، به‌عنوان گرمای با کیفیت نازل دفع شود.
این همان بخش بزرگی از انرژی است که در مرحله تولید الکتریسیته، در نیروگاهها از دسترس خارج میشود و در ترازنامه انرژی تحت عنوان تلفات تبدیل ذکر شده‌است. پیچیدهتر کردن چرخه تولید الکتریسیته و استفاده از فوق گرما دادن، باز گرمایش، بازیابی، پیش‌گرم‌کن و نظایر آن، روش‌هایی است که با محاسبات اقتصادی در مورد این یا آن نیروگاه تحت این یا آن شرایط به کار گرفته میشود. مثلاً در چرخه رانکین، “اختلاف دمای بسیار کوچک در نقطه تنگش منجر به اختلاف دمای کلی کم و در نتیجه بازگشت ناپذیری کمتر، ولی مولد بخار بزرگتر و گرانتر میشود. اختلاف دمای بسیار بزرگ در نقطه تنگش منجر به مولد بخار کوچک و ارزان، ولی اختلاف دمای کلی و بازگشت‌ناپذیری بیشتر میشود که در این صورت بازده نیروگاه کاهش می‌یابد. اقتصادی ترین اختلاف دما در نقطه تنگش با بهینه سازی به دست می‌آید که در طی آن هم هزینه‌های ثابت (براساس هزینه‌های سرمایه‌گذاری) و هم هزینه‌های جاری (بر اساس بازده و در نتیجه هزینه سوخت) در محاسبه واردمیشوند.” {112}
در مورد توربینهای گازی نیز با افزایش دمای ورودی، فشار و در نتیجه بازده بالا می‌رود. البته هزینه سرمایه‌گذاری نیز بالا می‌رود اما کاهش مصرف سوخت، به سرعت این اختلاف هزینه سرمایه‌گذاری را باز میگرداند.
رودلف دیزل (1913- 1858) در پاریس از والدین آلمانی به دنیا آمد. او در سال 1893 و در آلمان موتور اختراعی را به‌نام خودش به ثبت رساند. چرخه ایدهآل او سیستم بستهای به شکل زیر است:این چرخه تشکیل میشود از فرایند تراکم ایدهآل بی‌دررو (بدون تبادل گرما)1-2؛ فرایند فشار ثابت گرماگیر 2-3؛ فرایند انبساط ایدهآل بی‌دررو 3-4؛ فرایند حجم ثابت گرماده 4-1 که سرانجام چرخه را به حالت یک باز میگرداند.
در نیروگاه دیزل با استفاده از سوخت گاز یا مایع در سیلندرها، انرژی مکانیکی بهدست می‌آید که توسط ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می‌گردد. نیروگاه دیزل برخلاف دیگر نیروگاههای حرارتی و آبی، فاقد توربین می‌باشد.
این سادهترین نوع نیروگاه است که به راحتی نصب و راهاندازی میشود. اگر وقت صرف شده جهت نصب و راهاندازی یک واحد نیروگاه دیزلی را یک فرض کنیم، نیروگاه گازی 10، نیروگاه بخاری 20، و نیروگاه آبی 90 واحد زمان لازم خواهدداشت.{507} در ایران نیز نخستین نیروگاه، یک واحد 400 کیلوواتی دیزل بود که در زمان مشروطه توسط حاج امینالضرب در سال 1285 شمسی در خیابان چراغ برق تهران (امیرکبیر) راهاندازی شد. {505} جای تأسف است که پس از آن 53 سال طول کشید تا نیروگاه حرارتی طرشت راهاندازی شود.
امروزه حتی اگر نیروگاههای دیزلی را بخواهیم به طور کامل کناربگذاریم، بازهم استفاده از دیزل ژنراتور در نیروگاهها ضروری است. زمانی که شبکه سراسری Black Outمیشود، برق اولیه به وسیله یک دیزل ژنراتور تأمین می‌گردد که به نوبه خود توربین گازی را با برق 380 ولت ACبه عنوان Prime Mover راه میاندازد. توربین گازی به نوبه خود بار لازم برای راهاندازی توربین های بخار را تأمین می‌کند.{116}
ویلیام جان ام رانکین(1872-1820) استاد مهندسی ساختمان در دانشگاه گلاسکو بود. وی یکی از پیش‌کسوتان علم ترمودینامیک و نخستین شخصی بود که به تدوین و نگارش این علم همت گماشت.{112} چرخهای که او طراحی کرد، بنام چرخه رانکین معروف است که یک چرخه مایع و بخار به‌شمار می‌آید.
نیروگاههای بخار معمولاً نیروگاههای بزرگی هستند که به سرمایه و زمان زیادی برای نصب نیاز دارند. این نیروگاهها به دلیل داشتن ضریب ظرفیت بالا، برای تأمین بار پایه بسیار مناسب می‌باشند. محاسبات نشان میدهد برای یک نیروگاه بخار 1000 مگاواتی، سالانه 19 میلیون مترمکعب آب لازم است.{505} لذا این نیروگاهها باید نزدیک منابع آب تأسیس شوند.
نیروگاه گازی طبق چرخه برایتون و با استفاده از گاز حاصل از احتراق، توربین را به گردش درمیآورد. مهمترین مزایای نیروگاه گازی در مقایسه با نیروگاه بخار به شرح زیر است:
1- نیروگاه توربین گازی، در مقایسه با نیروگاه بخار کوچکتر است، وزن کمتری دارد و هزینه اولیه آن برای تولید هرواحد توان از هزینه مربوط به نیروگاه بخار کمتر است.{112}
2- مدت زمان لازم برای تحویل توربین گازی نسبتاً کوتاه است و می‌توان آن را سریعاً نصب کرد و مورد استفاده قرارداد.
3- راهاندازی و توقف توربینهای گازی ساده است و در عرض ده دقیقه این اعمال انجام می‌گیرد.{116}
4- آلودگی کمتری نسبت به توربینهای دیگر دارد و به همین جهت در همه جا می‌توان آن را نصب کرد.
5- اکثر توربینهای گازی با هوا خنک می‌شوند و در نتیجه نیاز به آب و تصفیه خانه ندارند.
اما این نیروگاه معایب مهمی هم به شرح زیر دارد:
1- بازده چرخه برایتون، اصولاً به اندازه بازده چرخه رانکین(نیروگاه بخار) نیست.
2- قطعات یدکی آن گران است.
توأم بودن هزینه سرمایه‌گذاری پایین و بازده پایین در توربین گازی موجب میشود که از آن عمدتاً به‌عنوان نیروگاه تأمین بار پیک استفاده شود و طبعاً از چنین نیروگاهی انتظار نمیرود بیش از 1000 تا 2000 ساعت در سال در مدار باشد. بدیهی است که برای چنین مواردی، استفاده از نیروگاههای بزرگ بخار، غیراقتصادی خواهدبود.
نیروگاه چرخهترکیبی به نیروگاهی گفته میشود که درآن هم در توربین گازی و هم در توربینبخار، قدرت تولید میشود. به‌این‌ترتیب از انرژی بسیار زیاد گازهای خروجی توربین، برای تولید بخار جهت یک نیروگاه بخار استفاده میشود. این روش کاملاً عملی است زیرا توربین گاز، یک ماشین با دمای نسبتاً بالا و توربین بخار، یک ماشین با دمای نسبتاً پایین است. این کارکرد توأم توربین گازی در«طرف گرم» و توربین بخار در«طرف سرد» را نیروگاه چرخه ترکیبی مینامند.{112}
چرخه ترکیبی علاوه بر داشتن بازده و توان بالا، از مزایای دیگری نیز مانند انعطاف‌پذیری، راهاندازی سریع، مناسب بودن برای تأمین بار پایه و عملکرد دورهای و بازده بالا در محدوده گستردهای از تغییرات بار برخوردار است.
در 1950 حدود دوسوم الکتریسیته جهان از منابع حرارتی و حدود یک سوم آن از منابع هیدروالکتریک بهدست میآمد. در 1990 منابع حرارتی همچنان حدود دوسوم نیرو را تأمین میکردند، اما منابع هیدروالکتریک به تقریباً 20% کاهش یافتند و نیروی هسته‌ای تقریباً 15% کل الکتریسیته جهان را تشکیل میداد.{269} طبق اطلاعات ارائه شده در شهریور80 تعداد 438 نیروگاه اتمی درجهان وجود داشته‌است که 16% برق جهان را تولید میکردهاست. {64} این اعداد و ارقام، روند رو به‌رشد بهره‌گیری از نیروگاه اتمی را نشان میدهد. این روند به‌ویژه در کشورهای پیشرفته بسیار چشمگیر است.
در سال 2001 نزدیک به یک چهارم کل الکتریسیته کشورهای سازمان همکاری اقتصادی و توسعه در نیروگاههای اتمی تولید شده‌است.{325} در این سال 29 درصد تولید برق اسپانیا به نیروگاههای اتمی اختصاص داشته است. این رقم برای کشورهای فنلاند، آلمان، ژاپن، سوئیس، مجارستان، کرهجنوبی، سوئد، اسلواک، بلژیک و فرانسه به ترتیب 31، 31، 32، 36، 39، 39، 44، 53، 58، و بالاخره 78 درصد بوده‌است. این درحالی است که درمورد نیروگاه اتمی ایران، خبر به راه افتادن قریبالوقوع آن هر چند سال یکبار تکرار میشود. {617} اما در عمل موانع جدی و جدید بر سر راه آن ایجاد می‌گردد.
سازمان انرژی اتمی ایران در سال 1355 قرارداد مربوط به واحد 1300 مگاواتی نیروگاه با سوخت اتمی را با یک شرکت آلمانی منعقد نمود. اما کار پس از انقلاب متوقف شد. در سال 1374 جهت تکمیل واحد یک با ظرفیت 1000 مگاوات، قرارداد دیگری با کشور روسیه منعقد شد که به نظر میرسید در بهار سال 1381 به بهره‌برداری برسد. اما در بهار 81 گفته میشود پیشرفت عملیات واحد یک، حدوداً به 52 درصد رسیده و پیش‌بینی میشود در سال 1383 به بهره‌برداری برسد.{202}
یکی از زیباترین و پاکیزهترین سیستمهای تولید برق، تبدیل انرژی نور خورشید به انرژی پتانسیل آب است. در نیروگاههای آبی، این انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل میشود و توربینها را به حرکت در میآورد. بلندا، میزان آب (دبی)، تداوم جریان آب، در دسترس بودن و نیز مناسب بودن زمینی که باید زیر آب برود، عواملی هستند که در مورد نیروگاههای آبی از اهمیت بسیار برخوردارند.{113} حتی وجود یک رودخانه مرتفع دائمی پرآب، سرمایه عظیمی به حساب می‌آید زیرا می‌توان در مسیر آن سدهای متعددی احداث کرد و برق بسیاری تولید نمود.
گرچه سرمایه موردنیاز برای ظرفیت هر وات برق آبی، بین یک تا 5/3 دلار تخمین زده شده است.{626} اما هزینه‌های جاری برقآبی بسیارناچیز است. مزیت دیگر این نیروگاهها آناست که می‌توانند خیلی سریع شروع به‌کار کنند و یا به سهولت از مدار خارج شوند. بنابراین برای تولید در ساعات پیک بسیار مناسب هستند.
یکی از مسایل این نیروگاهها، زمان بر بودن آنهاست که به دوره احداث مربوط میشود. در فعالیتهای جاری نیز باید به این مسئله مهم توجه کرد که تولید برق آبی وابسته به نزولات جوی است.{505} در ایران در سال 72 میزان تولید برق آبی 9/12% کل الکتریسیته تولید شده در کشور بوده‌است. اما در سال 79 این رقم به 3% تنزل پیدا کرد که کمترین میزان در همه سالهای مندرج در جدول 12-1 ترازنامه انرژی می‌باشد. یعنی این کم آبی و تأثیر آن بر برق آبی، لااقل در 34 سال اخیر بینظیر بوده‌است.
نفت، گاز طبیعی، زغال سنگ و اورانیوم به عنوان منابع اولیه انرژی برای رشد صنعتی و اقتصادی اهمیت حیاتی دارند. دهههای اخیر شاهد تغییرات بنیادی در اقتصاد انرژی جهان بوده است. یکی از این تغییرات، انتقال کنترل تولید نفت از شرکتهای بینالمللی نفت به کشورهای نفت‌خیز بوده است. در نتیجه افزایش سهم کشورهای یادشده یا به دلیل ملّی شدن منابع نفت، مقدار نفت خام که توسط شرکتهای چند ملیتی فروخته می‌شد در فاصله سالهای 1974 و 1980 از 90% به 40% رسید. می‌توان گفت رفتار طرف عرضه، تحت فشارها و تأثیرات جدیدی قرار داشت که نه از جانب شرکتها بلکه از سوی دولتها اعمال می‌شد. در کنار این تهدید سیاسی، تئوریهای «محدودیت رشد» نیز سرعت تخلیه منابع کرهزمین را پیش‌بینی می‌کند. از آنجا که منابع سوخت، استراتژیک هستند، تهدید کمبود نفت بسیار جدی است. به محض آنکه توازن عرضه و تقاضا بهم می‌خورد، قیمت نفت به صورت یک متغیر بزرگ اقتصاد کلان رخ مینماید. {305}
زمانی بیش از یک چهارم برق جهان از نفت تأمین می‌شد. اما تحت تأثیر عوامل یادشده و به ویژه شوک قیمتهای نفت، سهم آن بسیار کاهش می‌یابد و به حدود 9% [21]خواهد رسید. در عوض زغال سنگ که قیمت معادل یک بشکه نفت خام آن سه برابر گرانتر است، {505} پا به پای رشد تولید برق جهان رشد می‌کند و تقریباً درصد ثابتی (حدود 39%) را به خود اختصاص میدهد. علت این امر ذخایر بسیار غنی زغال سنگ و نیز پراکندگی آن در سطح جهان است. در حالیکه قسمت اعظم نفت جهان در کشورهای اوپک و در خاورمیانه متمرکز می‌باشد. مزیت دیگر زغال سنگ آن است که گرچه حمل نفت بسیار راحتتر است، اما پراکندگی زغال سنگ در سراسر جهان، این امکان را به وجود میآورد که نیروگاه در مجاورت منابع سوخت احداث گردد.
در ایران ذخایر کشف شده زغال سنگ تا پایان سال 1378 حدود 6/3 میلیارد تن بوده است که سهم ذخایر زغال سنگ کشف شده را نسبت به مجموع ذخایر زغال سنگ و نفت و گاز کشور به 5/7% میرساند. طرح ایجاد نیروگاه با سوخت زغال سنگ که در منطقه طبس و با ظرفیت 1500 مگاوات مطرح شده است، به منظور تنوع بخشی به سبد انرژی کشور صورت گرفته است. این هدف نیز مطرح است که باطلههای زغال شویی حاصل از شست و شوی زغال برای تهیه کک ذوب آهن اصفهان که خود یک معضل زیست محیطی است، در ترکیب با زغال سنگ با ارزش حرارتی بالاتر، مورد استفاده قرار گیرد. {57}
کاهش نقش نفت را اتم بیش از هر سوخت دیگری پر می‌کند، به طوریکه برآورد میشود حدود 16% ازکل تأمین برق جهان را به خود اختصاص دهد. نیروگاه اتمی سوخت کمی میخواهد، اما به هزینه‌های سرمایه‌گذاری عظیمی نیاز دارد. همچنین منابع مطمئن جریان آب سرد نظیر دریا یا رودخانه نیز باید در دسترس باشد. مشکل سوخت اتمی کمتر از سوخت نفت نیست. این درست است که اتم گرمای زمین یا باران اسیدی ایجاد نمیکند، اما تفالههای خطرناکی دارد که هزاران سال باقی میماند.
یکی دیگر از منابع تولید برق، گاز است که گرچه عمر ذخایر آن بسیار کم است، اما به‌کارگیری آن رشد چشمگیری دارد. سهم گاز در انرژی جهان هر سال بیشتر میشود و پس از زغال سنگ، مهمترین منبع اولیه تولید برق محسوب میشود، (19%) که در عین حال قیمتی مناسب دارد، به راحتی حمل میشود، آلودگی بسیار کمی دارد، قابل تبدیل به صورت مایع (LNG) می‌باشد، و اعتصاب بردار هم نیست!
در ایران استفاده از گاز رشدی بسیار سریع دارد و طبق آمار مندرج در ترازنامه انرژی، از سال 1366 تا کنون اولاً تنها سوختی است که میزان استفاده از آن در نیروگاهها از رشد برخوردار بوده است، ثانیاً این رشد هر سال شتاب بیشتری می‌گیرد. در نتیجه:
1- با گازسوز شدن نیروگاه، نفت کوره (مازوت) را می‌توان صادر کرد. نفت کوره حدود ده برابر گرانتر از گاز طبیعی است و صادرات آن هم راحتتر است. {505}
2- با گازسوزشدن نیروگاه، نفت گاز (گازوئیل) کمتر وارد میشود. در سال79 از طریق جایگزین شدن سوخت گاز به جای مازوت و گازوئیل، امکان صادرات سالانه بیش از400 میلیون دلار سوخت برای کشور فراهم شد. {61}
3- هزینه‌های تعمیر و نگهداری کاهش می‌یابد. مثلاً با گازسوز کردن نیروگاه تبریز، از خوردگی در لولههای سوپرهیت و رهیتر که توسط سوخت مازوت ایجاد میشود، جلوگیری خواهد شد. {62}
با این حال در سال 79 هنوز حدود 2/27% از سوخت مصرفی نیروگاههای کشور را نفتکوره و نفتگاز تشکیل میدادهاند. (نمودار2-2-5) البته این موضوع تا حدودی الزامی است زیرا نفت کوره در مرحله
راهاندازی نیروگاهها به کار می‌رود و نفت گاز نیز در نیروگاههای گازی و چرخه ترکیبی در فصل زمستان به دلیل کمبود گاز طبیعی ناشی از افزایش مصارف خانگی، به عنوان پشتیبان استفاده میشود.
منبع انرژی دیگری که تقریباً معادل گاز (19%) از تولید برق جهان را تأمین خواهد کرد، آب است. یک نیروگاه آبی بزرگ فضای زیادی اشغال می‌کند و به سرمایه و زمان زیادی برای احداث نیاز دارد. در همه جا نیز ساخت آن امکانپذیر نیست. اما نیروگاه آبی مزایای زیادی هم دارد. ماهاتیر محمد نخست وزیر مالزی، در پاسخ به این ادعاها که نیروگاه برق آبی گرانتر از نیروگاههای گازی است، اظهار داشت: «این یک واقعیت است. ولی گاز یک منبع تولید برق پایانناپذیر نیست. ما معتقدیم پروژه بکون برای مدت زمانی که باران می‌بارد، دائمی است.» {25} همچنین باید گفت برق آبی، هزینه متغیر سوخت ندارد.
در ایران در سال 1379 به دلیل بارندگی کم، سهم برق آبی بسیار کاهش پیدا کرد. در آن سال 3% برق کشور توسط نیروگاههای آبی و بقیه با استفاده از نیروگاههای حرارتی تأمین گردید. متأسفانه پروژههای بزرگ هیدروالکتریک این مشکل را دارند که درصورت کم آبی، تولید برق نیز شدیداً کاهش خواهد یافت.
گذشته از منابع یاد شده بشر به دنبال استفاده هرچه بیشتر از انواع انرژیهای تجدیدپذیر است که درباره آن در مبحثی جداگانه صحبت خواهد شد. اما در حد فاصل این دو نوع منابع انرژی می‌توان به این نکته اشاره کرد که از هر چیز سوختنی می‌توان برق تولید کرد. بنابراین انواع سوختهای جامد از چوب - که بازده ناچیزی دارد و به محیط زیست لطمه شدید میزند - تا لاستیک خودرو، می‌تواند به عنوان سوخت نیروگاه مطرح باشد. برای نمونه سال 79 در تایلند یک نیروگاه سوزاندن پوست برنج به مرحله بهره‌برداری رسید. {58} و در سال جاری نیز نیروگاه زباله‌سوز تهران مراحل کار خود را آغاز خواهد کرد.
شاید زمانی که به آلودگی نیروگاهها فکر می‌کنیم، قبل از هرچیز فاجعه چرنوبیل را بهخاطر میآوریم، و یا دودکشهای بلند درنظرمان مجسم میشود. تاثیرات زیست محیطی منفی نیروگاهها به فاجعه اتمی یا آلودگی هوا محدود نمی‌شود. تولید مقادیر عظیم انرژی الزاماً با افتهایی در منابع آن، تخلیه خاکستر و دیگر آلایندهها در هوا، ایجاد اختلال در رواناب رودخانه ها و بسیاری از عوارض و پدیدههای دیگر همراه است که همگی در تغییر زیست‌کره موثر می‌باشند. {504}
برق را می‌توان به روشهای متعدد تولید کرد که هریک از آنها ویژگیهای فنی ، اقتصادی و محیطی منحصر به فردی دارد. هر روش تولید، مجموعه تأثیرات محیطی خاص خود را دارد که قبل از هر چیز با خصوصیات ذاتی فنآوری مورد استفاده تعیین می‌شوند. حتی نیروگاه‌هایی که از فنآوریهای اصلی یکسانی استفاده می‌کنند، بسته به شرایط بومی متفاوت، تأثیرات محیطی کاملاً متفاوتی دارند. {200} این تأثیرات را می‌توانیم به‌صورت زیر طبقهبندی کنیم:
نشر آلایندههای گازی از دودکش نیروگاههای حرارتی با سوخت فسیلی، یکی از عوامل مهم انتشار آلودگی در این نیروگاهها است. ترکیبات حاصل از احتراق سوختهای فسیلی عبارتند از: اکسیدهای کربن، خاکستر فرار، ذرات نسوخته یا نیمسوز سوخت، اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای ازت و گازهای ناشی از سوخت ناقص مثل هیدروکربورها، که تمام این ترکیبات، سمی، خطرناک و گاه سرطانزا هستند. در ایران در سال 79 با مصرف حدود 5/6 میلیارد لیتر مازوت، 3/1 میلیارد لیتر گازوئیل، و 23 میلیارد متر مکعب گاز طبیعی برای تولید برق، طی یکسال حدود 300 هزار تن گاز 2SO و حدود 72 میلیون تن گاز 2CO و 110 هزارتن اکسیدهای ازت وارد هوا شده است. منواکسیدکربن یکی از آلایندههای موجود در گاز خروجی از نیروگاهها است. انتشار ذرات معلق نیز از دیگر عوامل آلوده کننده هوا است که بیشتر منابع انتشار آن ناشی از احتراق سوخت های
فسیلی است. باتوجه به جدول 1-3-5 می‌بینیم که درمیان منابع و صنایع مختلف، نیروگاهها پس از بخش حمل و نقل، بیشترین سهم را در آلودهکردن محیط زندگی انسان دارند. در جدول 2-3-5 نیزشاخص هرینه‌های اجتماعی تولید برق را از آلایندههای مختلف مشاهده می‌کنیم . این جدول نشان میدهد که هزینه اجتماعی هر کیلوواتساعت برق تولیدی در کشور به‌طور متوسط 188 ریال است. این هزینه درواقع به نوعی بیان کننده خسارات وارده بر محیط در اثر تولید برق می‌باشد که جامعه بایستی برای برگشت به حالت اول، آن را پرداخت نماید.
در مقایسه آمار سالهای مختلف میتوانگفت که نیروگاههای بخاربیشترین سهم را در انتشار آلایندهها دارند. اما در اینجا گذشته از نوع نیروگاه، نوع سوخت هم اهمیت پیدا می‌کند. گاز طبیعی سوختی است که بیشتر از سایر سوختها در نیروگاههای توربین بخار به‌کار می‌رود. گرچه گاز طبیعی یک سوخت فسیلی منتشر کننده 2CO است، اما انتشار کربن آن بسیار کمتر از زغال سنگ یا نفت جایگزین می‌باشد. آلایندگی 2SO گاز طبیعی ناچیز است. آلایندگی NOx آن گرچه درخور توجه است، اما راههای کاهش آن سادهتر از مورد زغالسنگ می‌باشد. زغال سنگ بیشتر از سایر روشهای تولید الکتریسیته، کربن منتشر می‌کند. همچنین هنگام استخراج از معدن و نیز موقع حمل به فواصل دور، گازهای گلخانهای بطور غیر مستقیم منتشر می‌شوند. علاوه برآن احتراق زغال سنگ، با انتشار اسیدهای 2SO و NOxو ذرات تجزیه‌پذیر تواماست. بسیاری از جوامع این موضوع را پذیرفتهاند که گاز طبیعی کم زیانتر از سایر روشهای تولید الکتریسیتهاست و استفاده از آنبرای تولید برق، مرحلهمناسبی درانتقال کامل به انرژی پایدار آینده محسوب میشود .
آلودگی تشعشعی
تاثیرات زیست محیطی نیروی هسته‌ای، با ریسک وعدماطمینان مشخص میشود. قبل از هر چیز باید از ریسک فاجعه اتمی نام برد.{200} در نیروگاههای برق هسته‌ای و تأسیسات وابسته به آن که از فنآوریهای پیچیده برخوردارند، آنچه که به صورت حادثهای «بسیار ناچیز» شروع میشود، می‌تواند به سرعت از کنترل خارج شود و فاجعه بزرگی به بار آورد. در نیروگاه «چرنوبیل» از زمانی که رایانه برای توقف راکتوراعلام خطر کرد تاتخریب کامل راکتور، بیشتر از 90 ثانیه طول نکشید .{56}
زبالههای حاصل از فعالیت یک نیروگاه هسته‌ای با سوخت اورانیوم به قدری آلودهاست که برای بشر خطرهای جدی بهوجود میآورد. بیشتر زبالههای هسته‌ای، قرنها به‌طور خطرناک برجای میمانند و ممکن است زندگی نسلهای آتی را بهخطر بیاندازند. اگر تمام مواد زاید نیروگاههای اتمی سال 2000 در یک زمین فوتبال جمع شوند، بلندی آن به ارتفاع 8/1 متر خواهد رسید.
محصول فرعی دیگر راکتورهای هسته‌ای، پلوتونیوماست که می‌توان از آن به عنوان سوخت هسته‌ای استفادهکرد. ولی پلوتونیوم به دلیل عمر طولانی، برای بشر خطرناک است و باید به دقت به کار رود. برای نمونه اگر یک ذره کوچک از پلوتونیوم وارد ریه شود، سبب بروز سرطان میشود. آنچه اهمیت بیشتری دارد این است که پلوتونیوم جزء اصلی ساخت بمب اتم است و تنها ده کیلو از آن برای ساختن یک بمب با نیروی تخریبی 100 تنTNT کافی است.{19}
آخرین پیش بینی آژانس بینالمللی انرژی که یکی از وظایف آن ارتقاء و توسعه انرژی اتمی است، نشان میدهد که سهم نیروی برق هسته‌ای نسبت به کل برق تولیدی در مقایسه با میزان فعلی، 16% کاهش خواهد یافت و تا سال 2020 میلادی این مقدار در حدود 10 تا 14 درصد خواهد بود. ملاحظات ایمنی و هزینه‌های مرتبط با فنآوری مورد استفاده برای کاهش ریسک حوادث، نقش بسزایی در کاهش میزان استفاده از برق هسته‌ای داشتهاند.{56}
براساس آمار سال 1980 حدود20% کل آبهای جاری بهمصرف خنککردن نیروگاهها رسیده‌است و درحال حاضر نیاز آبی نیروگاهها 50% کل نیاز انسانی و 75% کل نیاز صنعتی را تشکیل میدهد. آلودگی حرارتی هر نوع انتقال حرارت نامطلوب به محیط زیست است که می‌تواند آلودگی حرارتی آبی (پساب حاصل از زیر آب بویلرها، پساب خروجی از سیستمهای خنککن) و یا آلودگی حرارتی گازی (بخار یا هوای داغ خروجی از سیستمهای خنک کن، و گاز خروجی از اگزوزها) باشد. تخلیه پساب حرارتی باعث تغییراتی در اکوسیستم آب های پذیرنده میشود و به دنبال آن تغییراتی در زندگی آبزیان مجاور خود بهوجود میآورد.
میزان آب مصرفی برای یک نیروگاه بخاری در هر مگاوات ساعت معادل 2 تا 3 مترمکعب تخمین زده شده است و با این فرض که 70 درصد مقدار الکتریسیته تولیدی در جهان را نیروگاههای بخاری تولید می‌کنند، مقدار متوسط مصرف سالیانه آب خام به 1014 × 5/6 مترمکعب خواهد رسید که قسمت اعظم آن به فاضلاب های نیروگاهی تبدیل شده و در آلودهسازی منابع آبی مختلف جهان سهم بسزایی را به خود اختصاص خواهد داد.
نیروگاههای بخار، ازجمله صنایع تولید کننده پساب هستند که با ایجاد آلودگی در آبهای سطحی و عمقی منطقه، سهم بسیاری در آلودگی آب ها دارند. نیروگاههای گازی چنین پسابی تولید نمیکنند. عمده منابع تولید پسابهای صنعتی در نیروگاههای بخار، مربوط به واحدهای تصفیه آب خام، زیر آب برجهای خنک کننده تر، و شستوشوی شیمیایی تجهیزات به‌کار رفته در بویلر و متعلقات آن است. این پساب ها از نظر کیفی بیشتر به پنج گروه پسابهای نمکی، پساب های سمی، پساب های بهداشتی، پساب های آلوده به سوخت و روغن، و پسابهای داغ تقسیم می‌شوند.
آلودگی برق فقط به نیروگاهها محدود نمی‌شود. خطوط انتقال و پستهای فشارقوی از مکانهایی است که علاوه بر نیروگاه، به علت وجود جریانها و ولتاژهای بالا، دارای میدانهای الکتریکی و مغناطیسی بالایی هستند. محوطه ژنراتور، ترانسهای اصلی در نیروگاهها، زیرباس بازها، بریکرها و دیگر تجهیزات فشار قوی پست، از جمله مناطق مهم ایجاد میدانها هستند.
درمورد زندگی در کنار خطوط فشار قوی باید گفت اثرات وتغییرات ناشی از انتقال برق بر روی محیط زیست و سلامت انسانها آنچنان کند است که تقریباً نادیده گرفته میشود. خطوط انتقال همچنین ممکن است پوششهای گیاهی را در مسیر خود از بین ببرند.
براساس اندازهگیریهای انجام گرفته برروی اکثر نیروگاههای کشور، قسمت های توربین، ژنراتور، مشعلها، دیاریتورها، پمپ های تغذیه و دمندههای هوایی بویلر از منابع مهم تولید صدا بوده و از سروصدای زیادی برخوردارند، بهطوری که در بعضی نیروگاهها شدت تراز صوت از مرز 115 دسیبل نیز میگذرد واین درحالی است که استاندارد شدت تراز صوت 85 دسیبل است.{19}
گفته میشود برق آبی برای محیط زیست مشکل بهوجود نمیآورد و موجب افزایش گرمای خاک یا باران اسیدی نمی‌شود. علاوه بر آن بهعلت زیاد شدن سطح تبخیر آب و بالارفتن رطوبت منطقه، شرایط اقلیمی منطقه در مقیاس کوچکی بهبود یافته و سطح پوشش گیاهی و غلظت اکسیژن افزایش می‌یابد.{25} اما باید گفت شاید بیش از هر روش دیگر تولید الکتریسیته، تأثیرات زیست محیطی نیروگاههای آبی بزرگ به دست خود انسانها است. توانایی تهیه مقادیر فراوان برق در کشورهای پیشرفته بدون تقریباً هیچ نوع آلودگی گازهای گلخانهای را می‌توان با ترک خوردن و شکسته شدن سد در جوامع دیگر و تخریب اکوسیستم مقایسه کرد. تأثیرات زیست محیطی نیروگاههای آبی بزرگ، تقریباً به‌طور کامل نتیجه فعالیتهای مرحله ساخت است.{200} به‌عبارت دیگر اگر فساد، کمکاری، سهلانگاری و نظایر آن در مرحله ساخت نیروگاه آبی وجود نداشته باشد، در آینده نیز فقط تأثیرات مثبت زیست محیطی را برای این نیروگاهها خواهیم دید. در آن صورت شاید تنها اثر منفی این نیروگاهها، وسعت زمینی باشد که مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا ممکن است عدهای را مجبور به مهاجرت کند و یا منطقهای که گیاه دارد زیر آب برود.
بهموازات استفاده بشر از منابع تمیزتر، حساسیت او نسبت به آلودگیها نیز افزایش می‌یابد. مثلاً در مورد نیروگاههای بادی، از کشتهشدن پرندگان و نیز سر و صدا به‌عنوان مسایل زیست محیطی یادشده است. و یا درمورد منابع آبی کوچک، به احتمال از دست رفتن جانوران نادر به دلیل تغییردر جریان رودخانه اشاره شده است. انرژی خورشیدی نیز به بدمنظری و اشغال زمین محکوم شده است.{200} دراین صورت باید گفت اینتنها نوع اشغالگری است که به سود همگان خواهد بود و باید از آن استقبال کرد!
دیر یا زود منابع فناپذیر فسیلی پایان خواهد یافت و بشر در معرض تهدید بحران انرژی قرار خواهد گرفت . اما خورشید که روزگاری زمین را از آغوش گرم خود به دنیا آورده است، باز مانند مادری مهربان، پرتو نور خود را به سان رگه‌های گرم شیر در کام فرزند خود خواهدریخت.
انرژیهای نو در چرخه طبیعت دوباره تولید می‌شوند و این تجدید پذیری ، الکتریسیته پایدار و مطمئن را نوید میدهد. این انرژیها در حال حاضر عمدتاً در مرحله تحقیق و توسعه قرار دارد، اما به دلایل زیر مورد حمایت کشورها قرار می‌گیرد:
1- منابع نفت، گاز و زغال سنگ رو به پایان است.
2- سوخت فسیلی محیط زیست را آلوده می‌کند.
3- عدم اطمینان در مورد سوخت هسته‌ای نیز خطرآفرین است.
حمایت از انرژیهای نو عمدتاً به کمک اهرم مالیاتی صورت می‌گیرد. کشورهای صنعتی بر سوختهای فسیلی مالیات می‌بندند تا از یکسو تولید انرژیهای نو توجیه اقتصادی پیدا کند، و از سوی دیگر سوختهای فسیلی، هزینه های زیست محیطی خود را جبران کنند.
البته باید اضافه کرد که این نگرانی‌ها به تمرکز منابع نفت و گاز در یک منطقه از جهان نیز ارتباط دارد، زیرا چنین حساسیتی نسبت به زغال سنگ مشاهده نمی‌شود و حتی یارانه این سوخت فسیلی هنوز در کشورهای صنعتی قطع نشده است. “در انگلستان، کاهش یارانه زغال سنگ باعث شد که مصرف زغال سنگ بین سالهای 1990 تا 1993 حدود 20% کاهش یابد.” {621}
ویژگیهای اصلی انرژیهای تجدیدپذیر را می‌توان چنین بیان کرد: {25}
1- منابع خیلی زیادی دارند.
2- در تمام یا مناطق وسیعی از جهان توزیع شده‌اند.
3- معمولاً خیلی تمیز هستند و تأثیرات منفی کمی بر محیط زیست دارند و گاهی حتی تأثیر مثبت هم دارند.
4- معمولاً متغیر، فصلی، و وابسته به آب و هوا هستند.
5- شدت کمی دارند.
6- شکل‌های بسیار متنوعی دارند که برخی از آنها به اختصار بیان خواهد شد.
از این انرژی به صورت سیستم های فتوولتائیک، حرارتی خورشیدی، و هیدروژن خورشیدی استفاده میشود. گفته میشود در حــال حــاضر بــرای هر وات ظرفیت آن 5 تا 10 دلار سرمایه گذاری لازم است . {626}
ایران با توجه به میزان روزهای آفتابی، آب و هوا و موقعیت خاص جغرافیایی، می‌تواند بهره‌گیری زیادی از انرژی خورشیدی بخصوص در نواحی کویری ( منجمله یزد و سمنان ) داشته باشد. ایران از نظر پتانسیل جذب انرژی خورشید، زمینه بسیار خوبی دارد. رقم متوسط روزانه بیش از 5 کیلو وات ساعت بر هر متر مربع سطح افقی برای بیشتر مناطق کشور، رقم بسیار بالایی است که تنها معدودی از کشورها رقمی بالاتر از آن دارند.{29} به این دلایل ایران قرار است طی برنامه پنجساله سوم، ظرفیت بهره برداری از انرژی خورشیدی را به یک مگاوات برساند.{64}
انرژی باد در شرایط کنونی درموقعیتی است که می‌تواند با منابع انرژی فسیلی رقابت کند. در حال حاضر قیمت هر کیلو وات ساعت برق نیروگاههای بادی به 9/3 سنت رسیده است . {621} سرمایه گذاری برای نصب هر وات نیروگاه بادی 7/1-1/1 دلار برآورد میشود. {626}
ایران به دلیل موقعیت خاص جغرافیایی و قرار گرفتن در یک منطقه کم فشار نسبت به مناطق پر فشار شمال و شمال غرب، در زمستان و تابستان در مسیر بادهای زیادی قرار دارد.{29} درحال حاضر ظرفیت نیروگاههای برق بادی منجیل و رودبار بیش از 11 مگاوات است. قرار است ظرفیت نیروگاههای برق بادی کشور طی برنامه پنجساله سوم به 130 مگاوات برسد.{64} توان بالقوه این نیروگاهها 2 هزار مگاوات پیش بینی شده است.{202} نیروگاههای بادی ایران از بالاترین ضرایب بهره گیری در میان نیروگاههای بادی جهان برخوردار می‌باشند به طوری که برق تولید شده از یک واحد 500 کیلو واتی، 1/2میلیون کیلو وات ساعت است، درحالی که در کشورهایی نظیر آلمان و آمریکا این رقم به 6/1 میلیون کیلو وات ساعت رسیده‌است.
استفاده از نیروگاههای آبی کوچک در کشورما می‌تواند با توسعه بخشیدن به مناطق روستایی، مانع مهاجرت روستائیان به شهرها گردد زیرا این نیروگاهها به آبیاری زمین‌های کشاورزی نیز کمک می‌کند. در سال 1378 دو نیروگاه با قدرت نامی 65 و 125 کیلو وات در استان‌های خراسان و گیلان، و دو نیروگاه دیگر در یاسوج ( 5/2 مگاوات ) و فارس (25/2 مگاوات ) مورد بهره برداری قرار داشتند.{202} هزینه سرمایه‌گذاری برای هر وات نیروگاه آبی کوچک، 3-2/1دلار بر آورد شده است .{626}
این انرژی از حرارت موجود در هسته مذاب کره زمین و حرارت حاصل از فعالیت عناصر رادیواکتیو و حرکتهای کوهزایی و واکنشهای شیمیایی درون زمین سرچشمه می‌گیرد. تولید برق از نیروگاههای زمین گرمایی بــه سه روش امکانپــذیر است : نیروگاههای بخار خشک؛ نیروگاههای آب داغ بـالنـده ( روش تبخیر آنی )؛ و روش سیکل دو مداره.{620}
در ایران 4 ناحیه زمین گرمایی سبلان، دماوند، خوی – ماکو، و سهند شناسایی شده است. در این نواحی منطقه سرعین به منظور استفاده گرمایش، و مشکین شهر به عنوان منطقه مستعد برای احداث نیروگاه در نظر گرفته شده است.{29} قرار است طی برنامه پنجساله سوم، ظرفیت نیروگاه هیدروترمال ایران به 20 مگاوات بــرسد،{64} که گفته میشود برای هر وات آن 3-8/0 دلار سرمایه گذاری لازم است.{626}
بیوماس نوعی ماده آلی است که به وسیله گیاهان، اعم از گیاهان خاکی ( که در زمین می‌رویند) و گیاهان آبی ( که در آب می‌رویند ) و مشتقات آنها تولید میشود. بیوماس شامل گیاهان جنگلی و پس‌مانده‌های آنها ،گیاهانی که به خاطر محتوای انرژی شان در «مزارع انرژی»کاشته می‌شوند، و شامل کود حیوانی نیز میشود.
بیوماس را می‌توان منبع انرژی تجدید پذیر تلقی کرد زیرا عمر گیاه تجدید میشود و هر سال به مقدار آن اضافه میشود. بیوماس را می‌توان شکلی از انرژی خورشیدی تصور کرد، چون که در واقع این انرژی در نتیجه فتوسنتز و رشد گیاهان حاصل میشود . {112} گفته میشود هر وات ظرفیت آن 3-9/0 دلار سرمایه گذاری لازم دارد.{626}
هر حرکتی، و هر تفاوتی در طبیعت را می‌توان منبع یک انرژی تجدید پذیر دانست . در دریا می‌توان از انرژی امواج، از جزرومد، از جریان‌های دریایی، و حتی از اختلاف درجه حرارت یا غلظت نمک در اعماق مختلف، برای تولید الکتریسیته استفاده کرد .{25}
هرچند زباله را باید نوعی سوخت برای نیروگاههای حرارتی تلقی کرد، اما به دلیل تولید مداوم، توزیع گسترده و منافع مثبت زیست محیطی، گاهی آن را در زمره انرژی های تجدیدپذیر ذکر می‌کنند.
در شهر تهران روزانه 6500 تا 7000 تن زباله جمع‌آوری میشود که مواد غیر قابل بازیافت آن را درمنطقه کهریزک دفن می‌کنند تا از تخمیر آنها کود شیمیایی تولید شود. دفن زباله علاوه بر آلوده کردن هوای منطقه کهریزک، در اثر نفوذ زباله به اعماق خاک، آبهای زیر زمینی را دچار آلودگی کرده است. در حالی که با راه اندازی یک نیروگاه زباله سوز می‌توان ضمن حل مشکل دفن زباله ها، حدود پنج مگاوات برق نیز تولید نمود . سرمایه گذاری اولیه این کار 5/16 میلیون دلار، و هزینه تعمیرات و نگهداری سالانه آن 860 هزار دلار محاسبه شده است . قیمت تمام شده برق حاصله به ازای هر کیلو وات ساعت معادل 4 سنت می‌باشد.{53}
[1] اضعاف کیلو(Kilo)، مگا (mega ، میلیون)، گیگا (giga ، میلیارد، بیلیون)، ترا (tera، تریلیون)، پتا (peta)، اگزا (exa) هرکدام مرتبهای هزار برابر بزرگتر دارند. بنابراین هر تراوات ساعت، یک میلیارد کیلو وات ساعت است.
[2] آمار تفصیلی صنعت برق ایران - سال 1379 توسط معاونت برنامهریزی، مرکز اطلاعرسانی، گروه تحلیل و انتشار آمارتهیه شده‌است .
[3] ترازنامه انرژی سال 1379که به همت دفتر برنامهریزی انرژی وزارت نیرو تنظیم شده‌است، ارقام را با واحد میلیون بشکه معادل نفت خام ذکر کرده است. اما در این پایان نامه ارقام به کیلو وات ساعت تبدیل شده‌است. هر کیلووات ساعت معادل6- 10x 588 بشکه نفت خام و یا 0966/0 مترمکعب گاز طبیعی است.
[4] با تقسیم این عدد بر حاصلضرب ظرفیت نامی در کل ساعات سال ( 8760 ساعت ) ، به (Plant Factor) ضریب سالانه نیروگاه می‌رسیم. این ضریب در سال 79 معادل 1/50% بوده‌است. ظرفیت نامی نیز26373 مگاوات بوده‌است.
[5] بیشترین علت اختلاف دو ستون، تفاوت در رقم تولید ناویژه برق آبی‌است.
[6] اینرقم بسیارزیاداست. باتوجه به اصول ترمودینامیک، بخش عمده آن را انرژی خارج ازدسترس تشکیل میدهد.
[7] درآمار تفصیلی برق، این رقم از تفاضل تولید ویژه و فروش بهدست آمد.
[8] این مقدار مواد نفتی، 56 میلیون بشکه معادل نفت خام می‌باشد.
[9] این حجم گاز طبیعی، 24690 میلیون مترمکعب‌است.
[10]International Energy Agency (IEA)
[11]European Unity (EU)
این کشورها عبارتند از: اتریش، بلژیک، دانمارک، فنلاند، فرانسه، آلمان، یونان، ایرلند، ایتالیا، لوگزامبورگ، هلند، پرتغال، اسپانیا، سوئد، انگلستان.
[12] سازمان‌همکاری‌اقتصادی‌وتوسعه (Organization for Economic Cooperation & development) شامل سه بخش می‌باشد: بخش اروپایی آن از 15 کشور عضو Eu و 8 کشور زیر تشکیل‌شده‌است: چک، ایسلند، نروژ، لهستان، اسلواک، سوئیس، ترکیه، مجارستان.
[13] کانادا، مکزیک، ایالات متحده
[14] استرالیا، ژاپن، کرهجنوبی، زلاندنو
[15] ایسلند، کره جنوبی، مکزیک، لهستان، اسلواک
[16] ستون « قدرت نامی سال 79 » از جدول شماره 5 گزارش عملکرد چهارساله وزارت نیرو استخراج شده است.
[17] تولید ویژه برحاصلضرب قدرت نامی و ضریب 8760 (سال برحسب ساعت) تقسیم شده است. بادرنظر گرفتن واحدها، عدد حاصل در صدهزار ضرب شده‌است. به‌این‌ترتیب در واقع ضریب سالانه نیروگاه Plant Factorبه دست آمده‌است.
[18] مقادیر «تولید ناویژه» و «مصرف داخلی» ازجدول شماره 11 سایت توانیر به آدرس www.tavanir.org استخراج شده است.
[19] از 10 نیروگاه چرخه ترکیبی، در 7 نیروگاه با قدرت نامی6/3217 مگاوات، به استناد جدول 8-4 ترازنامه انرژی، تنها بخش گازی نیروگاه فعال بوده‌است.
[20] در تولید محدود نیروگاه آبی، کاهش نزولات آسمانی مؤثر بوده‌است.
[21] درصد سهم هریک از منابع در انرژی کل جهان با استفاده از جدول پیش‌بینی شورای جهانی انرژی در زمینه منابع تولید برق، مندرج در منبع 25 محاسبه شده‌است.
بخش دوم
هیچکس در بررسی اجزای یک ارگانیسم زنده اهمیت و نقش رشتههای عصبی را با وزن و حجم کل آنها مورد قضاوت قرار نمیدهد. شاید رشته سیمهای شبکه الکتریسیته نیز چنین نقشی در حیات اقتصادی کشور داشته باشند. اعدادی که وزن سرمایه صنعت برق را بیان می‌کنند و سهم این صنعت در تولید ناخالص داخلی را نشان می‌دهند، نمیتوانند جایگاه واقعی صنعت برق را در اقتصاد ایران تعیین نمایند. با این حال در این قسمت به حسابهای ملی تکیه میشود و آمار و ارقامی در مورد کالای برق ارائه می‌گردد.
در سال 1379 تولید ناخالص داخلی به قیمتهای جاری 1/579274 میلیارد ریال بوده است، در حالیکه «آب، برق و گاز» رقمی معادل 2/4969 میلیارد ریال را تشکیل میدهد و بنابراین سهم فعالیتهای اقتصادی تحت عنوان فوق در تولید ناخالص داخلی 9/0 درصد می‌باشد. {111}
اما باید توجه کرد که در تولید ناخالص داخلی، ارزش افزوده محصولات به حساب منظور میشود و در اقتصاد ایران که قیمت حاملهای انرژی منعکس کننده قیمت واقعی آنها نیست، سهم نسبتاً کم برق در تولید ناخالص داخلی به هیچ وجه از اهمیت اقتصادی آن نمی‌کاهد.
در جستجوی ملاک و معیار مناسبتری برای تعیین جایگاه صنعت برق در اقتصاد ایران، سرمایه موجود را مورد توجه قرار می‌دهیم. قائم مقام محترم سازمان توانیر این سرمایه را 25 میلیارد دلار برآورد کردهاند. {626}
اگر دلار را 8000 ریال درنظر بگیریم، این مبلغ معادل 1014 × 2 ریال میشود که 125 برابر سرمایه شرکتی نظیر ایران خودرو است. اگر جمعیت کل کشور را 9/63 میلیون نفر درنظر بگیریم، {636} به ازای هر ایرانی 3129890 ریال در صنعت برق سرمایه‌گذاری شده‌است. البته به نظر می‌رسد سرمایهای که برآورد شده‌است، تنها نیروگاهها را مدنظر قرار داده‌باشد. به عبارت دیگر شبکهانتقال، فوق توزیع و توزیع در این محاسبات منظور نشدهاست. یک روش تخمین برای تعیین ارزش کل دارایی‌های صنعت برق، منظور نمودن یک دلار برای هر وات ظرفیت نامی است.
در صورتهای مالی صنعت برق و برمبنای بهای تمام شده تاریخی، طبق جدول 1-4 ارزش کل دارایی‌های صنعت برق در پایان سال 79 معادل 68833010 میلیون ریال بوده است.
جدول 1-4 - اقلام عمده صورتهای مالی صنعت برق ارقام به میلیون ریال
|
سال |
دارایی‌ها |
بدهی‌ها |
حقوق صاحبان سهام |
درآمد |
هزینه |
|
1379 |
68833010 |
28069352 |
40763659 |
13414327 |
10120253 |
|
1378 |
58617678 |
23370788 |
35246890 |
7572832 |
8227973 |
|
1377 |
52620180 |
18754989 |
33865191 |
5657792 |
6018444 |
منبع: توانیر (با اصلاحات) www.tavanir.org
برای درک بهتر جایگاه صنعت برق در اقتصاد کشور، باتوجه به تولید 4/121393 میلیون کیلو وات ساعت برق در سال1379 {115} می‌توان گفت به ازای هر5 ریال تولید ناخالص داخلی به قیمتهای جاری سال 1379 یک وات ساعت برق تولید شده‌است و یا به عبارت دیگر، یک وات ساعت برق به‌کار افتاده‌است تا 5 ریال تولید ناخالص داخلی به دست آید.
اگر عدد تولید ناخالص داخلی به قیمت ثابت سال 1369 را 4/51816 میلیاردریال {115} درنظر بگیریم، نسبت تولید برق به تولید ناخالص داخلی 34/2 وات ساعت به ریال میشود.
در سال 1379 تنها 722 میلیون کیلو وات ساعت {115} برق صادر شده‌است که 59/0 درصد از کل تولید برق را تشکیل میدهد. دقیقتر آن است که بگوییم 1001 میلیون کیلو وات ساعت برق صادرگردیده و 279 میلیون کیلو وات ساعت برق وارد شده‌است و درنتیجه خالص صادرات به میزان فوق بهدست آمده‌است.
پس از پایان هرسال مالی، باتوجه به قطعیت مقدار دریافتیها و عملکرد پرداختیها توسط خزانه، بودجه قطعی دولت برای سال گذشته مشخص می‌گردد. با تکیه بر سالنامه آماری کشور درسال 1379 فصل برق را در پرداختیهای قطعی امور اقتصادی بودجه عمومی دولت، بررسی می‌کنیم.
جمع کل پرداختیهای سال 78 مبلغ 6/104817 میلیارد ریال بوده‌است. از این مبلغ، 8/20358 میلیارد ریال به پرداختیهای امور اقتصادی تعلق داشته‌است. این پرداختیها به 11 فصل به شرح زیر تفکیک شده‌است: کشاورزی و منابع طبیعی، آب، برق، صنایع، نفت، گاز، معادن، بازرگانی، راه و ترابری، پست و مخابرات، جهانگردی.
دراین میان سهم برق 1/2968 میلیارد ریال بوده‌است. به این‌ترتیب فصل برق، مقام سوم را (پساز نفت، راه و ترابری) در میان فصول یازدهگانه فوق به خود اختصاص داده‌است. پرداختیهای قطعی فصل برق 6/14 درصد پرداختیهای قطعی امور اقتصادی بودجه عمومی دولت را تشکیل میدهد. همچنین می‌توان گفت پرداختیهای قطعی فصل برق، 83/2 درصد کل پرداختیهای قطعی بودجه عمومی دولت را به خود اختصاص داده‌است.
عملکرد سالهای اخیر در جدول 2-4 نشان میدهد که سرمایه‌گذاری از محل بودجه عمومی و نیز از محل سایر منابع، از رشد موزونی برخوردار نبوده و حتی گاهی نسبت به سال قبل، رشد منفی داشته‌است. با این حال مجموع عملکرد مندرج برای سالهای 79-74، جمعاً 6/33204 میلیارد ریال است که معادل 81% کل حقوق صاحبان سهام در صنعت برق در پایان سال 79 می‌باشد.
جدول 2-4 - اعتبارات سالهای 1378-1374 و پیش‌بینی سال 1379
بخش برق (ارقام به میلیارد ریال)
|
اعتبارات‌از محل |
عملکردسال 1374 |
عملکردسال 1375 |
عملکردسال 1376 |
عملکرد سال 1377 |
عملکردسال 1378 |
عملکرد سال 1379 |
|
بودجه‌عمومی |
3/1337 |
4/1068 |
2/1269 |
9/2807 |
2/2937 |
2/500 |
|
سایر منابع |
1/1431 |
8/3191 |
8/2962 |
6/2644 |
1/3255 |
9799 |
|
جمع |
4/2768 |
2/4260 |
4232 |
5/5452 |
3/6192 |
2/10299 |
منبع: گزارش اقتصادی سال 1378 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور
همچنانکه در جدول 3-4 ذکرشده‌است، در سال 1378 سرمایه‌گذاری عمرانی بخش برق 5/2956 میلیارد ریال بود. از کل این سرمایه‌گذاری، 9/68% به برنامه تولید، 5/30% به برنامه انتقال، و 5/0% به برنامه توزیع نیروی برق اختصاص داشت. علاوه بر مبالغ فوق در سال 1378 مبلغ 8/124 میلیارد ریال نیز جهت تحقیقات انرژی پرداخت شد که بخشی از آن به برق اختصاص یافته‌است. {637}
جدول 3-4- اعتبارات جاری و عمرانی دولت در سالهای 79-1375
بخش برق میلیارد ریال
|
سال |
1375 |
1376 |
1377 |
1378 |
1379 |
|
اعتبارات جاری |
8/8 |
6/10 |
9/10 |
5/11 |
6/3 |
|
اعتبارات عمرانی |
8/1042 |
8/1487 |
4/2453 |
5/2956 |
3/568 |
|
جمع |
6/1051 |
4/1498 |
3/2464 |
0/2968 |
9/571 |
مأخذ: خلاصه تحولات اقتصادی کشور در سال 1379
بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران
در سال 79 جمع کل کارکنان صنعت برق کشور 51425 نفر{114} بوده‌است که به‌صورت زیر تفکیک شده‌است:
شرکتهای برق منطقهای 15277
شرکتهای توزیع نیروی برق 25483
مدیریتهای تولید و نیروگاههای آبی 9693
سازمان مدیریت توانیر 837
سازمان آب و برق کیش 135
همچنانکه مشهود است، آمار فوق شامل همه شرکتهای تابعه و اقماری نمی‌شود. برخی از شرکتهای یادشده به فعالیتهایی نظیر آموزش اشتغال دارند که بین وظایف آب و برق وزارت نیرو مشترک است. همچنین بسیاری از اشخاصی که در صنعت برق کشور فعال هستند، از کارکنان بخش دولتی این صنعت محسوب نمیشوند.