Ashena /
Featured, Featured..., Images /
توسعه ۳۰ گیگاوات انرژی باد دریایی در دهه حاضر
دکتر یوسف جلالی
این هفته نشریه ارویاهای مشترکب نوشت بیانیه دولت بایدن در مورد توسعه انرژی باد دریایی، مورد تائید و تمجید گروه های زیست محیطی و محافظان اقیانوس قرار گرفت. سازمان اقلیمی 350 اعلام کرد ا… اکنون پس از تاخیری بی نهایت، زمان خروج کشور از سوخت های فسیلی و حرکت به سوی آینده ای تجدید پذیر که طبقه کارگر و جوامع رنگین پوست در کانون آن قرار دارند، رسیده است.ب
طبق برآورد دولت، این برنامه تا سال 2030 حدود 30 گیگاوات برق از انرژی باد دریایی تولید می کند که برق مصرفی 10 میلیون خانه را تامین می نماید، 77,000 شغل جدید ایجاد می کند، و تولید گازهای گلخانه ای را به میزان 78 میلیون تن در سال کاهش می دهد.
اما با وجود ابعاد وسیع این برنامه شامل پروژه های پژوهشی، توسعه زیرساخت ها و خطوط انتقال برق، و شناسایی امیدان های انرژی بادب به مساحت 320 هزار هکتار در بخش کم عمق اقیانوس اطلس، باید دید این برنامه تا چه اندازه در راستای هدف مهار بحران اقلیم زمین و توسعه انرژی های تجدید پذیر موثر خواهد بود؟ در اینجا مروری بر شرایط توسعه انرژی بادی امریکا و هزینه تولید برق می کنیم؟
به طور کلی اثرات محیط زیستی انرژی های فسیلی و هسته ای شامل تغییر اقلیم (گرمایش) زمین، آلودگی هوا (دود-مه، باران اسیدی)، پسماند های ابدی رادیواکتیو (تری مایل آیلند، چرنوبیل، فوکوشیما)، و تخریب زیستگاه و تنوع زیستی است. طبق آمار سازمان حفاظت محیط زیست امریکا در حدود 85٪ گاز گلخانه ای CO2 در نتیجه استفاده از سوخت های فسیلی منتشر می شود، و 15٪ از جنگل زدایی و تبدیل زمین های طبیعی به مصارف انسانی و فرایندهای صنعتی حاصل می گردد.
در حال حاضر سالیانه در سطح جهانی حدود 50 میلیارد تن معادل گاز دی اکسید کربن (CO2-eq) به اتمسفر وارد می شود که حدود 3/2 آن از 6 کشور: چین=28٪، امریکا=15٪، اتحادیه اروپا=9٪، هند=7٪، فدراسیون روسیه=5٪، و ژاپن=4٪ منتشر می شود. اجلاس اخیر زمین بر مبنای کاهش 50٪ سوخت فسیلی تا سال 2030، و کاهش نهایی گازهای گلخانه ای در حد توقف گرمایش زمین تا سال 2050 است.
انرژی های پاک نه تنها میزان بسیار کمی آلودگی و گازهای گلخانه ای تولید می کنند، بلکه از منابع اولیه ثابت و دائمی (تقلیل ناپذیر) تولید می شوند، و در مقایسه با حفاری های مخرب معدنی و چاه های نفت و گاز، به مراتب با طبیعت همساز تر، و به خاطر قابلیت تولید داخلی و محلی، از امنیت و ثبات و خود کفایی بیشتری برخوردار است.
انرژی های پاک یا تجدید پذیر به 7 دسته تقسیم می شوند: پنج نوع انرژی های خورشیدی، بادی، هیدروالکتریک، گاز هیدروژن (بشرط تولید توسط انرژی های پاک)، و اقیانوسی (انرژی مکانیکی از موج دریا، و انرژی حرارتی از تفاوت دمای آب های سطحی و عمقی، که در مراحل اولیه پژوهشی است) معمولا جهت تولید مستقیم برق استفاده می شوند؛ و دو نوع انرژی ژئوحرارتی، و توده زیستی ( بیوگاز (متان)، بیو سوخت (اتانول)، و مواد چوبی) که می تواند جهت تولید برق، و یا حرارت استفاده شود.
همچنین باید توجه داشت که انرژی های بادی و خورشیدی به صورت منقطع و ناهمسان تولید می شوند یعنی میزان تولید لحظه ای انرژی با نوسانات شدت وزش باد یا تابش نور خورشید تغییر می کند. لذا این دو نوع انرژی بدون استفاده از باتری های عظیم، قابلیت انعطاف جهت عرضه پیوسته انرژی مورد نیاز لحظه ای را ندارند (Non-dispatchable)، در حالی که انرژی های سد آبی، ژئو حرارتی، جرم میکربی (بیوگاز)، و سوخت های فسیلی انعطاف پذیرند (Dispatchable).
در دهه 1970 برنامه ای پژوهشی جهت توسعه فناوری های توربین بادی در مقیاس بزرگ، با همکاری وزارت انرژی، و سازمان فضایی ناسا، و بنیاد ملی علوم، و صنایع مربوطه امریکا انجام گرفت که موجب توسعه و بهره برداری از 13 توربین بادی آزمایشی در چهار طرح اصلی توربین گردید.
این برنامه، پیشگام بسیاری از فناوری های توربین های چند مگاواتی، از جمله برج لوله-فولادی، ژنراتور سرعت متغییر، مواد کامپوزیت پره ها، و مهندسی آیرودینامیک و صوت توربین ها شد. در دهه 1980 با تصویب امتیاز مالیاتی برای پروژه های انرژی بادی توسط ایالت کالیفرنیا، اولین نیروگاه برق شهری با استفاده از توربین های بادی تاسیس گردید.
در سال 2014 با استفاده از توربین های مرتفع (90-120 متر ارتفاع توپی چرخ) و پره های دراز تر که بادهای سریع تر در ارتفاع بالاتر را با راندمان بهتری تبدیل به انرژی مکانیکی می کنند، قیمت تولید برق با انرژی بادی، ارزان تر از سوخت ذغال سنگ شد. در سال 2019 انرژی بادی به عنوان بزرگترین منبع انرژی تجدید پذیر در امریکا، از میزان برق تولیدی توسط سدهای آبی (هیدروالکتریک) پیشی گرفت. پنج ایالت تکزاس، آیووا، اکلاهما، کنزاس و کالیفرنیا جمعا بیش از نیمی از انرژی بادی امریکا را تولید می کنند.
طبق گزارش مرکز سیستم های پایدار دانشگاه میشیگان، پنج کشور تولید کننده برتر انرژی بادی در حدود 70٪ تولید جهانی را بر عهده دارند (اعداد زیر انرژی اسمی توربین ها به گیگاوات است؛ میزان واقعی تولید برق حدود یک سوم انرژی اسمی است): 1.چین = 210 گیگاوات، 2.امریکا = 122، 3.آلمان = 61، 4.هند = 38 و 5.اسپانیا = 26 .
طبق آمار وزارت انرژی امریکا، میزان تولید بالقوه برق توسط انرژی بادی به مراتب بیش از 10 برابر مصرف کل برق فعلی ایالات متحده است. بعلاوه، برق تولیدی از انرژی باد دریایی دارای کم ترین هزینه است. در سال گذشته هزینه بدون یارانه و متعادل شده انرژی (LCOE) برای باد دریایی بین 2.6-5.4، و برای باد خشکی برابر با 8.6 سنت در هر کیلووات ساعت برآورد شد، در حالیکه پائین ترین هزینه برای سوخت فسیلی توسط توربین گازی ترکیبی برابر با 4.4-7.3 سنت در کیلووات ساعت برآورد شد.
نیروی برق توسط سه منبع اولیه انرژی، یعنی سوخت های فسیلی، انرژی هسته ای، و انرژی های پاک تولید می شود. نسبت مصرف انرژی در بخش های مختلف اقتصاد (ستون اول)، و نسبت مصرف منابع اولیه انرژی در هر بخش، شامل تولید برق (470 گیگاوات) در سال 2020 طبق گزارش آزمایشگاه ملی انرژی های تجدید پذیر (NREL) در بالا آمده است:
آمار فوق نشان می دهد انرژی های پاک فقط 20٪ از کل انرژی برق امریکا را تولید کردند (94 گیگاوات)، و در سایر بخش های اقتصادی حتی کم تر از 10٪ استفاده شدند. بنابراین، طبق تعهد جدید اجلاس زمین، امریکا می باید تا آخر دهه کنونی در حدود 190 گیگاوات نیروی برق جدید از انرژی پاک تولید کند، و استفاده از انرژی پاک در سایر بخش ها را می باید بین 24٪ در بخش تجاری تا 47٪ در حمل و نقل افزایش دهد.
با این قیاس، برنامه اعلام شده توسعه انرژی باد دریایی، هر چند گامی مثبت و ستودنی، اما فقط حکم دهان شیرین کردن را دارد. وزارت انرژی امریکا نیز پیش بینی کرده تا سال 2030 میزان تولید برق از انرژی بادی به 20٪ تقاضای کل کشور (16٪ باد دریایی+ 4٪ باد خشکی) خواهد رسید که مستلزم احداث 305 گیگاوات توربین، معادل افزایش سالیانه 14.6 گیگاوات برق است. بزرگ ترین افزایش انرژی بادی به میزان 16.9 گیگاوات در سال 2020، و قبل از آن 11.9 گیگاوات در سال 2012 بود. 
در این راستا ضروری است مهلت امتیاز های مالیاتی جهت تولید یا سرمایه گذاری در انرژی های پاک توسط پارلمان امریکا مجددا ابقاء شود تا انگیزه بیشتری جهت دستیابی به تعهد اجلاس زمین 2021 بوجود آورد.
