نسل جدید راهکارهای تأمین برق اضطراری | سامانه‌های ذخیره‌ساز انرژی الکتریکی
جعفر دولت آبادی مدیر ارشد حوزه انرژی شرکت فناپ زیرساخت
تابستان امسال هم مانند سال‌های گذشته، تشدید ناترازی میان تولید و مصرف برق سبب شد اجرای برنامه‌های مدیریت بار و قطعی‌های برنامه‌ریزی‌شده از بخش صنعت به بخش‌های تجاری و خانگی نیز گسترش یابد.
در سمت تولید، دولت تمرکز ویژه‌ای بر توسعه نیروگاه‌های خورشیدی داشته و با ارائه مجموعه‌ای از تشویق‌گرها، از جمله تسهیلات بانکی برای خرید تجهیزات، واگذاری زمین‌های منابع طبیعی، تضمین خرید برق، امکان فروش در بورس سبز با تعرفه آزاد و بتازگی صدور مجوز استفاده از اینورترهای هیبریدی، تلاش کرده است تا شرایط را برای حضور سرمایه‌گذاران بخش خصوصی بیش از گذشته فراهم کند.
برپایه آمار منتشرشده از سوی سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری ایران (ساتبا)، ظرفیت منصوبه نیروگاه‌های خورشیدی کشور از ۸۵۴ مگاوات در پایان اسفند ۱۴۰۳ به ۱۷۸۱ مگاوات در پایان شهریور ۱۴۰۴ رسیده است که با توجه به آن، دستیابی به هدف ۷۰۰۰ مگاوات ظرفیت تا پایان سال ۱۴۰۴ همچنان دشوار بنظر می‌رسد. یکی از دلایل اصلی این موضوع، پایین بودن بازده سرمایه‌گذاری در پروژه‌های خورشیدی نسبت به دیگر بازارهای اقتصادی است، که موجب کاهش انگیزه بخش خصوصی برای ورود گسترده به این حوزه شده است.
سیاست‌های کنونی مدیریت تولید و مصرف برق در یک نگاه
در کنار سیاست‌های سمت تولید، دولت در سمت مصرف نیز تلاش کرده است تا با ایجاد «بازار صرفه‌جویی برق»، زمینه مشارکت بخش خصوصی در کاهش بار شبکه را فراهم کند. در این مدل، شرکت‌های خدمات انرژی (ESCO) از راه اجرای پروژه‌های کاهش مصرف - همچون بهینه‌سازی روشنایی، ارتقای سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی و هوشمندسازی مصرف - می‌توانند میزان صرفه‌جویی تحقق‌یافته را بصورت رسمی ثبت و از گواهی صرفه‌جویی برق بهره‌مند شوند.
بازار گواهی صرفه‌جویی برق در اواخر پاییز ۱۴۰۳ بصورت رسمی آغاز به کار کرد و تا اواخر مهرماه ۱۴۰۴، در مجموع حدود ۸۳ میلیون کیلووات‌ساعت گواهی صرفه‌جویی برق در این بازار عرضه شده است، رقمی که معادل تولید ده‌ماهه یک نیروگاه خورشیدی ۵۵ مگاواتی است. این آمار ضمن نشان دادن نوپا بودن بازار صرفه‌جویی، بیانگر سهم محدود آن در رفع ناترازی برق کشور است. با این حال، ارائه‌دهندگان طرح‌هایی مانند «کارور انرژی» که بتازگی دستورالعمل اجرایی آن از سوی وزارت نیرو منتشر شده است، در تلاش هستند تا با گسترش مفهوم ارزش‌آفرینی صرفه‌جویی در صنایع کوچک، بخش‌های تجاری و حتی خانگی، این بازار را تعمیق ببخشند و زمینه مشارکت گسترده‌تر بازیگران جدید را فراهم کنند.
راهکارهای رایج میان مصرف‌کنندگان
راهکارهایی که عموما کسب‌وکارها برای تأمین برق اضطراری انتخاب می‌کنند: استفاده از ژنراتورهای دیزلی یا گازسوز و یو‌پی‌اس‌های مبتنی بر باتری سرب اسیدی است. ژنراتورها در تأمین انرژی بلندمدت مؤثرند، اما با چالش‌هایی مانند هزینه سوخت، سروصدا، آلودگی، زمان راه‌اندازی، وزن بالا و نیاز به نگهداری مستمر مواجه‌اند. از سوی دیگر، یو‌پی‌اس‌ها، باتری‌های سرب‌اسید دارند و با توجه به ظرفیت‌شان، از چند دقیقه تا چند ساعت انرژی لازم را در زمان قطع برق فراهم می‌کنند. افزایش خاموشی‌های روزانه در تابستان سبب شده است باتری‌های سرب‌اسید با وجود نوع طراحی خود در اثر شارژ و تخلیه شارژ مکرر و با عمق تخلیه زیاد دچار افت ظرفیت شده و در بسیاری از مواقع، پیش‌تر از زمان مورد انتظار به تعویض نیاز دارند. زیرا اساس کارکرد این نوع از باتری‌ها برای استفاده پیوسته روزانه نیست و بیشتر بعنوان پل ارتباطی میان زمان قطع برق و روشن شدن ژنراتور بکار می‌روند. این موضوع نگرانی درخصوص وضعیت عملکرد باتری‌ها را در دوره بعدی اعمال مدیریت بار که ممکن است بعلت نبود امکان تامین سوخت نیروگاه‌ها در زمستان نیز شاهد آن باشیم بسیار جدی خواهد کرد.
سامانه‌های ذخیره‌ساز انرژی الکتریکی، راهکار پاسخ به چالش‌ها
در پاسخ به این چالش‌ها، سامانه‌های ذخیره‌ساز انرژی الکتریکی یا ئی‌اس‌اس (Energy Storage Systems - ESS) بعنوان نسل جدیدی از راهکارهای تأمین توان اضطراری و مدیریت انرژی مطرح شده است. این سامانه‌ها بطور معمول از باتری‌های لیتیوم‌فسفات‌آهن (LiFePO₄) بهره می‌برند که دارای چرخه عمر و بازدهی شارژ و تخلیه شارژ بالاتر هستند و به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند.
سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی یا ئی‌اس‌اس از نظر ساختار و نحوه عملکرد، با یو‌پی‌اس‌های آنلاین (Double Conversion Online UPS) تفاوت اساسی دارند. در حالی که یو‌پی‌اس‌ها بطور کلی برای تأمین توان پشتیبان کوتاه‌مدت و بی‌وقفه در هنگام قطع برق طراحی شده‌اند، ئی‌اس‌اس‌ها با هدف مدیریت هوشمند انرژی در بازه‌های زمانی طولانی‌تر و بهبود پایداری مصرف توسعه یافته‌اند. ئی‌اس‌اس‌ها همچنین قابلیت یکپارچگی با منابع انرژی تجدیدپذیر، هوشمندسازی الگوی مصرف و شرکت در بازار صرفه‌جویی یا پاسخ‌گویی بار (Demand Response) را نیز فراهم می‌کنند.
نکته قابل‌توجه این است که در بسیاری از ئی‌اس‌اس‌های مدرن، حالت کاری خاصی با عنوان UPS Mode تعبیه شده است. در این حالت، سیستم می‌تواند در هنگام قطع ناگهانی برق، بدون ایجاد وقفه محسوس (Seamless Transition) توان مورد نیاز بارهای حساس مانند سرورها، تجهیزات شبکه، سیستم‌های امنیتی و کنترل صنعتی را تأمین کند. از این رو ترکیب یک یو‌پی‌اس آنلاین با ظرفیت باتری حداقلی برای پوشش زمان انتقال و اطمینان از پایداری لحظه‌ای، در کنار یک ئی‌اس‌اس با ظرفیت بالا برای تأمین توان بلندمدت، می‌تواند بعنوان یک معماری ترکیبی در مراکز فناوری اطلاعات، بانک‌ها و سازمان‌های بزرگ مورد استفاده قرار بگیرد.
این ترکیب، ضمن افزایش تاب‌آوری انرژی در برابر ناترازی شبکه و قطعی‌های مکرر، موجب کاهش چشمگیر هزینه‌های نگهداری، افزایش بهره‌وری انرژی و مدیریت هوشمند مصرف برق نیز خواهد شد؛ بویژه در شرایطی که تداوم ناترازی برق کشور، نیاز به راهکارهای پایدار و فناورانه در سمت مصرف را بیش از پیش آشکار کرده است.
