بهره‌برداری از مزارع انرژی بادی ارزان‌تر از سوخت‌های فسیلی

به گزراش پایگاه خبری تاسیسات نیوز، این هفته وزارت انرژی کشور آمریکا گزارشی را منتشر کرد که با استناد به آمار و ارقام سال ۲۰۱۸ به بررسی وضعیتانرژی بادی در این کشور پرداخته است. نتایج تجزیه‌و‌تحلیل نشان می‌دهد که قیمت تجهیزات بادی درحال کاهش است، حتی با اینکه در طرح‌های جدید توربین‌ها، انرژی تولید شده به‌وسیله‌ی هر توربین در حال افزایش است. درنتیجه، مزارع انرژی بادی جدید چنان ارزان شده‌اند که می‌توان با هزینه‌ای کمتر از هزینه خرید سوخت‌های فسیلی این مزارع را راه‌اندازی و مورد بهره‌برداری قرار داد. البته اعتبار مالیاتی که به تولید انرژی‌های تجدیدپذیر اختصاص داده می‌شود یکی از دلایل ارزان‌تر بودن انرژی بادی است و از آن‌جایی که این اعتبارات قرار است حذف شود، بازار انرژی در بلندمدت دچار وضعیت نامطمئنی خواهد شد چراکه تقاضا برای انرژی به‌طور کلی ثابت مانده یا در حال کاهش است.

در سال ۲۰۱۸ حدود ۷/۶ گیگاوات ظرفیت جدید از نوع انرژی بادی به شبکه اضافه شد که تقرییا ۲۰ درصد از افزایش ظرفیت شبکه برق آمریکا را شامل می‌شود. این امر موجب شد این انرژی پس از گاز طبیعی و انرژی خورشیدی در مقام سوم قرار گیرد. اگرچه این امر با توجه به وضعیت سکون انرژی‌هایی مانند زغال‌سنگ و انرژی هسته‌ای چندان تأثیرگذار به‌نظر نمی‌رسد.

وزش باد در تمام مناطق آمریکا یکسان نیست و بخش عظیمی از تأسیسات بادی در بخش‌هایی که وضعیت وزش باد بهتری دارد مانند دشت بزرگ مستقر شده‌اند. بر این اساس، ظرفیت نصب‌شده‌ی نیروگاه‌های آمریکا به حدود ۱۰۰ گیگاوات می‌رسد. از این نظر، تنها کشور چین است که پیش‌تر از آمریکا قرار گرفته اگرچه شکاف بین این دو کشور قابل‌ملاحظه است و چین دارای ظرفیت نصب‌شده‌ی دوبرابر کشور آمریکا است. انرژی بادی تنها ۶/۵ درصد از کل تولید انرژی برق آمریکا در سال ۲۰۱۸ را شامل می‌شد و از این نظر کشورهای زیادی پیش‌تر از آمریکا قرار دارند. چهار مورد از این کشورها (دانمارک، آلمان، ایرلند و پرتغال) بیش از ۲۰ درصد از انرژی برق مورد نیاز خود را ازطریق باد تأمین می‌کنند که این مقدار در مورد کشور دانمارک بیش از ۴۰ درصد است. این رقم قابل‌توجه است، زیرا اگر بیش از ۳۰ درصد از انرژی به‌وسیله‌ی منابع متناوب تأمین شود، بسیاری از شبکه‌های برق دچار مشکل خواهند شد. اما شماری از ایالت‌های آمریکا اکنون از آستانه‌ی ۳۰ درصد عبور کرده‌اند: کانزاس، آیووا و اکلاهما و ایالت‌های داکوتای شمالی و جنوبی که فاصله‌ی چندانی با آن‌ها ندارند. مخزن انرژی جنوب غربی که برق دو مورد از این ایالت‌ها و نیز تگزاس را تأمین می‌کند، درحال حاضر یک چهارم از برق خود را از باد می‌گیرد (تگزاس با ۲۵ گیگاوات ظرفیت انرژی بادی نصب‌شده مقام اول را در میان ایالت‌های آمریکا دارد). بنابراین درحالی‌که باد سهم کوچکی در کل بازار برق آمریکا دارد، بخش‌هایی از این کشور هستند که در ترکیب انرژی آن‌ها باد سهم زیادی دارد و با توجه به روند نزولی قیمت‌ها، آن بخش‌ها احتمالا گسترش پیدا کنند.

^{در کشور آمریکا با اینکه تأسیسات انرژی بادی زیادی نصب شده ولی میزان استفاده از منابع دیگر انرژی بیشتر است}

در آمریکا قیمت انرژی بادی تا سال ۲۰۰۹ رو به افزایش بود و قیمت برق تولیدشده از باد تا حدود ۷۰ دلار به ازای هر مگاوات ساعت رسید. از آن زمان، روند نزولی ثابتی وجود داشت و در سال ۲۰۱۹ برای نخستین بار میانگین ملی به کمتر از ۲۰ دلار برای هر مگاوات ساعت انرژی رسید. دشت بزرگ داری کمترین قیمت‌ها بود. این کاهش قیمت موجب می‌شود که انرژی باد در موقعیتی رقابتی قرار گیرد. در این گزارش از برآوردی از قیمت‌ گاز طبیعی استفاده می‌شود که نشان‌دهنده‌ی یک افزایش تدریجی حدود ۱۰ دلار بر مگاوات‌ساعت تا سال ۲۰۱۵ است. قیمت گاز طبیعی، به‌تنهایی و بدون درنظرگرفتن هزینه‌ی نیروگاه، هم‌اکنون بیش از ۲۰ دلار بر مگاوات‌ساعت است. این بدان معنا است که بادی که در مرکز کشور آمریکا نشسته است، اکنون ارزان‌تر از گاز طبیعی است و بادی که در دیگر مناطق آمریکا قرار دارد، از نظر قیمت تقریبا برابر با گاز طبیعی است.

^{میله‌های سیاه قیمت گاز طبیعی، دایره‌های آبی قیمت انرژی بادی و زردها قیمت انرژی خورشیدی را نشان می‌دهند}

در این گزارش آمده است که قیمت فتوولتاییک‌ها (یکی از سیستم‌های تولید برق از انرژی خورشیدی) تقریبا به قیمت باد رسیده‌ ولی باید توجه داشت که قیمت این نوع انرژی در سال ۲۰۰۹ حدود ۱۵۰ دلار برای هر مگاوات‌ساعت بود. بنابراین مگر اینکه قیمت‌ گاز طبیعی کاهش یافته و ارزان‌تر شود، وگرنه انرژی‌های بادی و خورشیدی ارزان‌ترین منابع برق جدید آمریکا خواهند بود. هزینه‌ی هم‌تراز شده‌ی برق که تأثیر مشوق‌ها و یارانه‌ها را بر قیمت‌های نهایی حذف می‌کند، قیمت انرژی بادی را به کمتر از ۴۰ دلار به ازای هر مگاوات‌ساعت انرژی می‌رساند.

ارزان‌ترین شکل تولید گاز طبیعی حدود ۱۰ دلار در هر مگاوات ساعت انرژی است. آژانس اطلاعات انرژی آمریکا در سال ۲۰۱۵ پیش‌بینی کرد که هزینه‌ی هم‌تراز شده‌ی انرژی بادی در سال ۲۰۲۰ حدود ۷۴ دلار بر مگاوات ساعت انرژی خواهد بود. یکی از علت‌های ارزان‌تر شدن انرژی بادی نسبت به پیش‌بینی‌ها پیشرفت فناوری است. در سال ۲۰۰۸، هیچ توربین نصب‌شده‌ای در آمریکا وجود نداشت که قطر روتور آن بیش از ۱۰۰ متر باشد اما در سال ۲۰۱۸ تقریبا ۹۹ درصد از روتورهای توربین‌های بادی دارای قطری بیش از ۱۰۰ متر بودند و اندازه‌ی متوسط آن‌ها ۱۱۶ متر بود. به‌همین ترتیب، ژنراتور توربین‌ها نیز رشد کرد. متوسط ظرفیت توربین‌های نصب‌شده در سال ۲۰۱۸ برابر ۲/۴ مگاوات بود که نسبت‌به سال قبل‌ از آن ۵ درصد افزایش یافته بود.

سطحی که به‌وسیله‌ی پره‌های توربین جاروب می‌شود، متناسب با مربع طول پره‌ها افزایش پیدا می‌کند بنابراین حتی اگر طول پره‌ها و ظرفیت تولیدِ ارزیابی‌شده به موازات این عامل افزایش پیدا کند، ظرفیت واقعی خروجی انرژی حاصل از پره‌ها افزایش بسیار بیشتری خواهد داشت. این امر باعث می‌شود توان مخصوص توربین بادی کم شود. این نوع توربین‌ها در مناطقی که باد قوی یا پایدار نیست، عملکرد بهتری دارند. در روزهای واقعا بادی، آن‌ها توانایی ژنراتور را برای استخراج انرژی اشباع می‌کنند درحالی‌که در روزهای معمولی‌تر وقتی که باد نامنظم یا سبک‌تر است، آن‌ها بیشترین انرژی را از آن بادها می‌گیرند. بنابراین حتی اگر توربین‌های بیشتری در مناطق عاری از بادهای قوی ساخته شوند، انرژی بیشتری به‌ازای هر توربین تولید خواهد شد. ضریب ظرفیت (مقدار انرژی تولیدی نسبت‌به اندازه‌ی ژنراتور) برای پروژه‌هایی که در ۴ سال گذشته ساخته شدند، به ۴۲ درصد رسید و به این ترتیب ضریب ظرفیت را برای کل صنعت انرژی بادی آمریکا برای نخستین بار در سال گذشته به بیش از ۳۵ درصد رساند.

^{هر سال، ضریب ظرفیت پروژه‌های جدیدا نصب شده بالاتر از پروژه‌ی سال‌های گذشته است}

اقتصاد این طرح‌های کم‌باد به‌حدی خوب است که در ۲۳ سایت موجود روتورهای جدید بزرگ‌تر جایگزین تجهیزات قدیمی روی برج شدند. موضوع امیدوارکننده‌ای که وجود دارد این است که به‌نظر می‌رسد میزان کاهش در ضریب ظرفیت نیروگاه‌های قدیمی (یک دهه یا بیشتر) طی زمان بسیار ناچیز باشد هرچند علت این امر مشخص نیست و نیاز به ردیابی‌های بیشتری در آینده دارد.

مدیریت بهتر شبکه نیز به اقتصاد باد کمک کرده است. در بعضی مواقع بادهای قوی می‌توانند موجب شوند که مزارع بادی مقدار انرژی بیشتری را نسبت‌به تقاضا تولید کنند و بازده مزرعه کاهش پیدا می‌کند. این فرایند که محدود کردن خوانده می‌شود، ضریب کوچکی است و تنها دو درصد از تولید بالقوه به این طریق هدر می‌رود. به‌عبارت دیگر، اگر از برق محدود شده‌ای استفاده می‌شد، ضریب ظرفیت متوسط را فقط تا حد ۰/۷ درصد افزایش می‌داد.

به‌طور کلی به‌نظر می‌رسد همچنان که اعتبارهای مالیاتی برای ساخت تأسیسات انرژی تجدپذیر طی چند سال آینده حذف می‌شود، وضعیت اقتصاد انرژی باد محکم باقی بماند. اما نبود اعتبارات موجب شده که بسیاری از توسعه‌دهندگان پروژه‌های خود را زودتر از موعد آغاز کنند. به این ترتیب در سال‌های آینده ما شاهد حبابی در ایجاد این تأسیسات خواهیم بود و پس از آن افت قابل‌توجهی رخ خواهد داد.