آینده نیروگاههای گازی در اقتصاد ناتراز ایران
نبرد مگاوات و مترمکعب به کجا میانجامد؟
در شرایطی که کشور با ناترازی گاز مواجه است، نیروگاهی که برای تولید یک مگاواتساعت برق، گاز بیشتری مصرف میکند، تنها یک واحد کمبازده نیست؛ بلکه به بخشی از مسئله ناترازی انرژی تبدیل میشود.
ایران برای عبور از ناترازی برق به مگاوات بیشتر نیاز دارد، اما برای تولید همین مگاواتها با یک محدودیت جدیتر روبهروست: گاز. در شرایطی که نیروگاههای گازی همچنان ستون اصلی تولید برق کشورند، فرسودگی و راندمان پایین بخشی از این نیروگاهها، همزمان دو فشار را تشدید میکند؛ کمبود برق و مصرف فزاینده گاز. اکنون مسئله دیگر صرفاً ساخت نیروگاه جدید نیست؛ پرسش مهمتر این است که چگونه میتوان از هر مترمکعب گاز، مگاوات بیشتری گرفت و نیروگاههای گازی را از یک مصرفکننده بزرگ سوخت به یک پشتوانه پربازده و انعطافپذیر برای شبکه آینده تبدیل کرد.
آینده گازیها در معمای برق جهان
نیروگاههای گازی در جهان در آستانه یک تغییر نقش قرار گرفتهاند؛ تغییری که برخلاف برخی پیشبینیها به معنای پایان عمر این نیروگاهها نیست، بلکه جایگاه آنها را در معماری آینده صنعت برق دگرگون میکند. توسعه شتابان انرژیهای تجدیدپذیر، افزایش فشارهای زیستمحیطی و حرکت کشورها به سمت کاهش انتشار کربن، نیروگاههای گازی را از جایگاه تولیدکننده اصلی برق به سمت تولیدکنندهای انعطافپذیر و پشتیبان شبکه سوق داده است.
در ایران اما داستان متفاوت است؛ ناترازی برق، محدودیت سرمایهگذاری و وابستگی شدید شبکه به نیروگاههای حرارتی باعث شده نیروگاههای گازی همچنان یکی از ارکان اصلی تأمین برق باشند. با این حال، ادامه فعالیت نیروگاههای کمبازده و فرسوده در شرایطی که کشور همزمان با ناترازی برق و گاز مواجه است، دیگر نمیتواند راهحل پایدار باشد .آینده نیروگاههای گازی را نمیتوان بدون توجه به تحولات بازار جهانی برق تحلیل کرد.
آژانس بینالمللی انرژی پیشبینی کرده تقاضای جهانی برق در فاصله سالهای ۲۰۲۶ تا ۲۰۳۰ با سرعتی قابل توجه افزایش یابد و بهطور متوسط سالانه حدود ۳.۶ درصد رشد کند. توسعه خودروهای برقی، افزایش استفاده از سیستمهای سرمایشی، رشد صنایع برقبر و مهمتر از همه گسترش مراکز داده و زیرساختهای مرتبط با هوش مصنوعی، از عوامل اصلی این افزایش تقاضا هستند. در همین شرایط، اگرچه ظرفیت خورشیدی و بادی با سرعت زیادی در حال افزایش است، تولید برق از گاز نیز در برخی بازارها روند صعودی خواهد داشت.
آیا این وضعیت متناقض به نظر نمیرسد و چگونه ممکن است در دورهای که جهان میلیاردها دلار برای انرژیهای تجدیدپذیر سرمایهگذاری میکند، تقاضا برای نیروگاههای گازی نیز افزایش یابد؟
پاسخ را باید در ماهیت متفاوت این دو فناوری جستوجو کرد. خورشید و باد برق پاک تولید میکنند، اما تولید آنها تابع شرایط طبیعی است. نیروگاه گازی در مقابل میتواند در زمان نیاز شبکه وارد مدار شود و تولید خود را با تغییرات تقاضا و تولید تجدیدپذیرها تنظیم کند. به همین دلیل هرچه سهم انرژیهای متناوب در شبکه افزایش یابد، ارزش نیروگاههایی که قابلیت تنظیم سریع تولید دارند نیز بیشتر میشود.
مسیر نیروگاههای گازی از آمریکا تا اروپا
تحولات بازار آمریکا نمونه روشنی از این تغییر است. رشد شدید مصرف برق مراکز داده و توسعه هوش مصنوعی موجب شده تقاضا برای برق پایدار افزایش یابد. در چنین شرایطی نیروگاههای گازی بار دیگر مورد توجه سرمایهگذاران قرار گرفتهاند، اما نه الزاماً با همان الگوی قدیمی. نیروگاههایی که قرار است در کنار تجدیدپذیرها فعالیت کنند باید از راندمان بالا و قابلیت تغییر سریع بار برخوردار باشند. در واقع، بازار در حال حرکت از «نیروگاه گازی برای تولید برق پایه» به سمت «نیروگاه گازی برای تضمین انعطافپذیری شبکه» است.
اروپا مسیر متفاوتی را طی میکند. توسعه گسترده انرژیهای بادی و خورشیدی، سیاستهای سختگیرانه اقلیمی و توسعه شبکههای انتقال باعث شده است نقش گاز در تولید برق اروپا کاهش پیدا کند. آژانس بینالمللی انرژی انتظار دارد تولید برق گازی در اتحادیه اروپا طی سالهای آینده روند نزولی داشته باشد. با این حال حتی در اروپا نیز حذف کامل نیروگاههای گازی به این سادگی نیست؛ زیرا شبکه در دورههایی که تولید تجدیدپذیرها کاهش مییابد، همچنان به ظرفیتهای قابل اتکا نیاز دارد.
بهرهوری حلقه گمشده نیروگاههای گازی
همین تفاوت نشان میدهد نمیتوان یک نسخه واحد برای آینده نیروگاههای گازی در جهان ارائه کرد. در کشورهایی که شبکه انتقال گسترده، ذخیرهسازهای بزرگ، ظرفیت بالای انرژیهای تجدیدپذیر و امکان واردات و صادرات برق وجود دارد، سهم گاز میتواند کاهش یابد. اما در اقتصادهایی که تقاضای برق با سرعت بالا رشد میکند و زیرساخت ذخیرهسازی هنوز توسعه نیافته است، نیروگاه گازی همچنان نقش مهمی خواهد داشت.
ایران در گروه دوم قرار میگیرد. نیروگاههای حرارتی و بهویژه واحدهای گازی و سیکل ترکیبی همچنان بخش مهمی از ظرفیت تولید برق کشور را تشکیل میدهند و با توجه به ساختار شبکه، در کوتاهمدت و حتی میانمدت امکان کنار گذاشتن آنها وجود ندارد. مسئله اصلی برای ایران بنابراین «حذف نیروگاه گازی» نیست، بلکه تغییر کیفیت نیروگاههای گازی است. این تغییر از یک نقطه بسیار مهم آغاز میشود: راندمان.
در شرایطی که کشور با ناترازی گاز مواجه است، نیروگاهی که برای تولید یک مگاواتساعت برق، گاز بیشتری مصرف میکند، تنها یک واحد کمبازده نیست؛ بلکه به بخشی از مسئله ناترازی انرژی تبدیل میشود. هر مترمکعب گاز اضافهای که در یک نیروگاه کمبازده مصرف میشود، در واقع گازی است که امکان استفاده در بخش صنعت، پتروشیمی، مصارف خانگی یا حتی صادرات را از دست میدهد.
تولید برق بیشتر از گاز کمتر
تبدیل نیروگاههای گازی موجود به سیکل ترکیبی یکی از مهمترین مسیرهای پیش روی صنعت برق ایران است، چرا که در نیروگاه گازی ساده، بخش قابل توجهی از انرژی سوخت همراه گازهای خروجی از توربین به صورت حرارت از دست میرود. در سیکل ترکیبی، این حرارت بازیابی شده و برای تولید بخار و چرخاندن توربین بخار مورد استفاده قرار میگیرد. نتیجه آن است که بدون افزایش متناسب مصرف سوخت، برق بیشتری تولید میشود.
این موضوع در شرایط فعلی اقتصاد ایران اهمیت دوچندانی دارد. احداث یک نیروگاه جدید به سرمایه، زمان، تجهیزات و زیرساخت نیاز دارد؛ در حالی که ارتقای نیروگاه موجود و تبدیل آن به سیکل ترکیبی میتواند بخشی از ظرفیت جدید مورد نیاز کشور را از محل افزایش بهرهوری تأمین کند.
خطای سیاستگذاران انرژی
یکی از مهمترین اشتباهات سیاستگذاری این است که مسئله کمبود برق صرفاً با «ساخت نیروگاه جدید» تعریف شود. اگر نیروگاه جدید نیز با راندمان پایین فعالیت کند، مشکل تنها از سمت ظرفیت تولید به سمت مصرف گاز منتقل خواهد شد. ایران ممکن است مگاوات بیشتری تولید کند، اما همزمان به گاز بیشتری نیاز داشته باشد و در زمستان با محدودیت سوخت نیروگاهها مواجه شود. در واقع، ناترازی برق و ناترازی گاز دو روی یک مسئله هستند.
از سوی دیگر، توسعه نیروگاههای خورشیدی نیز نباید به معنای قرار دادن این نیروگاهها در برابر نیروگاههای گازی باشد. شبکه آینده احتمالاً ترکیبی از خورشیدی، بادی، ذخیرهساز و نیروگاههای گازی انعطافپذیر خواهد بود. نیروگاه خورشیدی میتواند در ساعات روز بخش قابل توجهی از بار شبکه را تأمین کند و نیروگاه گازی در زمان کاهش تولید خورشیدی یا افزایش تقاضا وارد عمل شود.
این مدل برای ایران اهمیت بیشتری دارد؛ زیرا کشور از ظرفیت قابل توجه انرژی خورشیدی برخوردار است، اما در حال حاضر ذخیرهسازی برق در مقیاس مورد نیاز شبکه توسعه کافی ندارد. در چنین شرایطی نیروگاه گازی میتواند نقش «پل» میان انرژیهای متناوب و تقاضای دائمی برق را ایفا کند.
البته این نقش زمانی اقتصادی خواهد بود که نیروگاه گازی انعطافپذیر و پربازده باشد. نیروگاههای قدیمی که برای ساعتهای طولانی با راندمان پایین کار میکنند، در معماری جدید برق مزیت چندانی نخواهند داشت. آنها به تدریج یا باید بازسازی و ارتقا پیدا کنند یا از مدار خارج شوند.
وقت تغییر پارادایم فرا رسیده
به این ترتیب، آینده صنعت برق ایران را میتوان در یک تغییر پارادایم جستوجو کرد. در گذشته، شاخص موفقیت صنعت برق افزایش ظرفیت نصبشده بود؛ اما در آینده، شاخصهای مهمتری مانند راندمان، میزان مصرف سوخت، سرعت ورود به مدار، قابلیت تغییر بار و قابلیت اطمینان شبکه اهمیت پیدا خواهند کرد.
در این میان، تحولات فناوری نیز میتواند نقش نیروگاههای گازی را تغییر دهد. توربینهای جدید با راندمان بالاتر، سیستمهای کنترل دیجیتال، نگهداری پیشبینانه و استفاده از هوش مصنوعی برای بهینهسازی عملکرد، امکان تولید برق بیشتر با مصرف سوخت کمتر را فراهم میکنند. در بلندمدت نیز توسعه فناوریهای مرتبط با هیدروژن و سوختهای کمکربن میتواند مسیر تازهای برای نیروگاههای گازی ایجاد کند.
اما در ایران یک مسئله اساسیتر وجود دارد و آن اقتصاد نیروگاهداری است. تا زمانی که قیمت سوخت، قیمت برق و بازگشت سرمایه نیروگاهها متناسب با واقعیتهای اقتصادی اصلاح نشود، انگیزه کافی برای سرمایهگذاری گسترده در نیروگاههای پربازده ایجاد نخواهد شد. سرمایهگذار زمانی حاضر است میلیاردها تومان برای ارتقای راندمان هزینه کند که بتواند بخشی از منافع اقتصادی این افزایش بهرهوری را دریافت کند. از همینرو، آینده نیروگاههای گازی تنها یک موضوع فنی نیست؛ یک موضوع اقتصادی و سیاستگذاری است.
تغییر ماموریت نیروگاههای گازی
اگر ایران بخواهد در سالهای آینده از یک سو ناترازی برق را کاهش دهد و از سوی دیگر مصرف گاز نیروگاهها را کنترل کند، مسیر منطقی نه توقف نیروگاههای گازی و نه ادامه وضع موجود است. مسیر منطقی، بازسازی نیروگاههای موجود، تبدیل واحدهای گازی به سیکل ترکیبی، خروج تدریجی واحدهای بسیار فرسوده، توسعه نیروگاههای خورشیدی و ایجاد ظرفیت ذخیرهسازی است.
در این الگو، نیروگاه گازی همچنان در شبکه ایران باقی میماند، اما نقش آن تغییر میکند. این نیروگاه دیگر قرار نیست به تنهایی بار اصلی توسعه برق کشور را بر دوش بکشد. خورشید و باد سهم بیشتری از تولید را بر عهده میگیرند و نیروگاههای گازی پربازده وظیفه تأمین برق پایدار و تنظیم شبکه را در زمان مورد نیاز بر عهده خواهند داشت.
بنابراین، برخلاف این تصور که توسعه تجدیدپذیرها به معنای پایان نیروگاههای گازی است، واقعیت پیچیدهتر است. نیروگاه گازی کمبازده بازنده آینده صنعت برق است، اما نیروگاه گازی پربازده و انعطافپذیر میتواند یکی از برندگان گذار انرژی باشد.
برای ایران این گذار حتی ضروریتر است؛ زیرا کشور دیگر نمیتواند هزینه ناکارآمدی را از محل مصرف بیشتر گاز جبران کند. مسئله آینده صنعت برق ایران، ساخت مگاوات بیشتر به هر قیمت نیست؛ تولید برق بیشتر با سوخت کمتر، سرمایه کمتر و قابلیت اطمینان بالاتر است.
در نهایت، شاید بتوان آینده نیروگاههای گازی را در ایران در یک جمله خلاصه کرد: نیروگاه گازی قرار نیست از بین برود؛ قرار است از یک مصرفکننده بزرگ گاز به یک نیروگاه پربازده و انعطافپذیر برای پشتیبانی از شبکه برق آینده تبدیل شود.
گازیها را سیکل ترکیبی کنید
یکی از مهمترین مسیرهای ارتقای بهرهوری در صنعت برق، تبدیل نیروگاههای گازی موجود به نیروگاههای سیکل ترکیبی است. این طرح علاوه بر افزایش ظرفیت تولید برق، میتواند به کاهش مصرف گاز طبیعی در نیروگاهها منجر شود؛ موضوعی که با توجه به تشدید ناترازی گاز در کشور، ارزش اقتصادی و راهبردی قابل توجهی دارد.
بر اساس برآوردهای انجامشده، هر واحد بخار سیکل ترکیبی بهطور متوسط میتواند سالانه حدود ۲۰۰ میلیون مترمکعب گاز طبیعی صرفهجویی کند. این میزان صرفهجویی با توجه به ارزش اقتصادی گاز، رقم قابل توجهی است و نشان میدهد تبدیل نیروگاههای گازی موجود صرفاً یک پروژه فنی برای افزایش راندمان نیست، بلکه میتواند به یکی از ابزارهای مدیریت ناترازی انرژی در کشور تبدیل شود.
اهمیت اقتصادی این طرح زمانی بیشتر آشکار میشود که صرفهجویی حاصل از کاهش مصرف سوخت با قیمتهای جهانی گاز محاسبه شود. در چنین شرایطی، درآمد یا منفعت اقتصادی ناشی از آزادسازی این حجم از گاز میتواند دوره بازگشت سرمایه پروژههای تبدیل نیروگاههای گازی به سیکل ترکیبی را به شکل محسوسی کاهش دهد.
به بیان دیگر، سرمایهگذاری برای احداث بخش بخار در نیروگاههای گازی موجود، تنها به معنای تولید برق بیشتر نیست؛ بخشی از سرمایهگذاری از محل گاز صرفهجوییشده بازمیگردد. این ویژگی، تبدیل نیروگاههای گازی به سیکل ترکیبی را در شرایط فعلی اقتصاد انرژی ایران به یکی از پروژههای جذاب برای سرمایهگذاری تبدیل میکند.
از این منظر، در شرایطی که احداث نیروگاههای جدید به سرمایه و زمان قابل توجهی نیاز دارد، استفاده از ظرفیت نیروگاههای گازی موجود و تبدیل آنها به سیکل ترکیبی میتواند راهکاری سریعتر برای افزایش بهرهوری و کاهش مصرف سوخت باشد. بهویژه آنکه هرچه قیمت واقعی انرژی به قیمتهای جهانی نزدیکتر شود، ارزش اقتصادی گاز صرفهجوییشده نیز افزایش خواهد یافت و جذابیت این پروژهها بیشتر خواهد شد.
