سازمان تنظیم مقررات برق ملی پاکستان (نپرا) در گزارش ارزیابی عملکرد نیروگاه‌های عملیاتی برای سال 2023-2024، به چالش‌های گذار به انرژی خورشیدی و بادی اشاره کرده است.
این گزارش اذعان می‌دارد که ادغام مؤثر انرژی‌های تجدیدپذیر در شبکه ملی پاکستان، نیازمند سرمایه‌گذاری‌های قابل توجه در فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی و مدیریت انعطاف‌پذیر شبکه برای حفظ پایداری است. نیروگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی پمپاژی (PSH) قابل اطمینان‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین فناوری برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ هستند و با متعادل‌سازی نوسانات شبکه و پشتیبانی از ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر، پایداری شبکه را با حداقل ریسک و هزینه تضمین می‌کنند.
با توجه به تاکید جهانی بر انرژی سبز، پاک، تجدیدپذیر و مقرون‌به‌صرفه، تمرکز بر بهینه‌سازی ظرفیت نیروگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی پمپاژی افزایش یافته است .PSH یک راهکار ذخیره‌سازی انرژی مؤثر است که می‌تواند به صورت مستقل یا در ترکیب با نیروگاه‌های برق‌آبی معمولی عمل کند.
نیروگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی پمپاژی (PSH) با جذب انرژی مازاد در زمان‌های تولید بالا و آزادسازی آن در زمان‌های کمبود عرضه یا افزایش تقاضا، به طور مؤثری گلوگاه‌های شبکه را مدیریت می‌کنند. این ویژگی به ویژه در مواقعی که این نیروگاه‌ها در کنار سیستم‌های انرژی خورشیدی و بادی قرار می‌گیرند، بسیار ارزشمند است.
در حال حاضر، ظرفیت نصب‌شده PSH در سراسر جهان بیش از 179 گیگاوات (GW) است و پروژه‌های متعددی نیز در دست توسعه هستند. پیش‌بینی می‌شود ظرفیت جهانی PSH طی دو دهه آینده دو برابر شود و این رشد توسط بازاری با ارزش تقریبی 348 میلیارد دلار هدایت می‌شود. کشورهایی مانند چین، ژاپن، ایالات متحده آمریکا، آلمان و هند در مقیاس قابل توجهی از PSH استفاده می‌کنند.
سیستم‌های PSH به طور مشابه با نیروگاه‌های برق‌آبی معمولی عمل می‌کنند، اما قابلیت منحصر به فرد بازیافت آب را دارند. در ساعات کم‌بار، برق اضافی برای پمپاژ آب از مخزن پایین به مخزن بالا استفاده می‌شود. هنگامی که تقاضای برق به اوج خود می‌رسد، آب ذخیره‌شده به مخزن پایین جریان می‌یابد و در حین عبور از توربین‌ها، برق تولید میکند. این فرآیند چرخه‌ای، PSH را به ابزاری مؤثر برای متعادل‌سازی عرضه و تقاضای برق و افزایش قابلیت اطمینان شبکه تبدیل میکند.”
در پاکستان، علی‌رغم افزایش وابستگی کشور به منابع انرژی تجدیدپذیر متناوب مانند باد و خورشید، استفاده از PSH به میزان قابل توجهی کمتر از حد انتظار است. این منابع، اگرچه پایدار هستند، ذاتاً متغیر بوده و برای اطمینان از تأمین برق پایدار، به سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مکمل نیاز دارند. با این حال، سرمایه‌گذاری اولیه بالای مورد نیاز برای توسعه PSH، احتمال اینکه بخش خصوصی یا تولیدکنندگان مستقل برق (IPPs) پیشگام این حوزه شوند را کاهش می‌دهد. بنابراین، مداخله دولت امری ضروری است.
یکی از رویکردهای قابل‌اجرا برای پاکستان، توسعه نیروگاه‌های برق‌آبی پمپاژ-ذخیره‌ای است که قابلیت‌های برق‌آبی سنتی را با قابلیت‌های PSH ترکیب می‌کنند. به‌روزرسانی نیروگاه‌های برق‌آبی موجود برای استفاده از PSH از نظر فنی امکان‌پذیر است، اما نیازمند برنامه‌ریزی مهندسی و عملیاتی قابل‌توجهی است.
به عنوان مثال، پروژه برق‌آبی 300 مگاواتیBalakot، که قرار است در رودخانه Kunhar در دره کاغان خیبر پختونخوا ساخته شود، می‌تواند بالقوه برای PSH سازگار شود. با این حال، به عنوان یک پروژه برق‌آبی رودی، ساخت یک مخزن بالایی اضافی ضروری خواهد بود که هزینه‌ها را به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.
یک گزینه عملی‌تر برای سازگاری با PSH، سد Tarbela ، یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان برق آبی پاکستان است. زیرساخت‌های مخزن موجود Tarbela می‌تواند با استفاده از سازه‌های پایین‌دست مانند کانال غازی‌باروته به عنوان مخزن پایین، ادغام PSH را تسهیل کند. در ساعات کم‌بار، برق اضافی حاصل از منابع تجدیدپذیر مانند خورشیدی یا بادی می‌تواند برای پمپاژ آب به مخزن اصلی استفاده شود و در نتیجه پایداری افزایش یافته و در زمان‌های اوج مصرف و شرایط اضطراری، پشتیبانی حیاتی از شبکه برق فراهم شود. سازگاری Tarbela با PSH نیازمند نصب پمپ‌ها، خطوط لوله و توربین‌های پمپاژ-ذخیره‌ای برگشت پذیر یا توربین‌های دوکاره برای امکان انجام عملیات پمپاژ و تولید برق است. اگرچه این امر از نظر فنی امکان‌پذیر است، اما مدیریت دقیق آب برای جلوگیری از اختلال در عملکردهای اصلی Tarbela ، مانند آبیاری، کنترل سیلاب و تولید برق معمولی، ضروری است.
اختلاف ارتفاع در سد Tarbela برای PSH مناسب است و نزدیکی آن به شبکه برق ملی، آن را به یک دارایی استراتژیک تبدیل میکند. اگرچه باید اثرات بالقوه بر اکوسیستم‌های آبی و جوامع محلی با دقت مدیریت شود ولی به‌روزرسانی زیرساخت‌های موجود برای PSH احتمالاً تأثیر زیست‌محیطی کمتری نسبت به پروژه‌های جدید خواهد داشت .
علی‌رغم این مزایا، چالش‌هایی نیز وجود دارد. پروژه‌های PSH نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه قابل‌توجهی هستند و اگر بخواهیم از سد Tarbela برای تولید برق بیشتری استفاده کنیم، ممکن است آب کمتری برای کشاورزی باقی بماند و این باعث مشکلاتی برای کشاورزان شود. پس باید تعادلی بین تولید برق و تأمین آب کشاورزی برقرار شود بنابراین، یک مدل جامع که PSH را با برق‌آبی معمولی ادغام میکند، برای مدیریت بهینه انرژی ضروری است. این رویکرد می‌تواند با تولید برق کارآمد، درآمد را به حداکثر رسانده و در عین حال پایداری شبکه را تضمین کند.
برای تحقق پتانسیل PSH در سد Tarbela ، انجام مطالعات امکان‌سنجی دقیق برای ارزیابی جنبه‌های زیست‌محیطی، اقتصادی و فنی ضروری است. این مطالعات باید از بینش‌های کارشناسان جهانی PSH بهره‌مند شوند و همکاری با ذینفعان بین‌المللی را برای تأمین مالی و کمک‌های فنی بررسی کنند.
قابل‌توجه است که واحدهای نیروگاهی 1-4 و 5-8 Tarbela ، هر کدام با ظرفیت 175 مگاوات راه‌اندازی شده در فاصله سال‌های 1977 تا 1982، عمر مفید خود را سپری کرده‌اند. تعویض و نوسازی برنامه‌ریزی‌شده آن‌ها فرصت مناسبی را برای ادغام قابلیت‌های PSH فراهم میکند.
اتخاذ PSH در پاکستان با اهداف گسترده‌تر انرژی کشور در زمینه کاهش وابستگی به سوخت‌های وارداتی، تقویت امنیت انرژی و ترویج ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر همسو است. با تکامل چشم‌انداز انرژی، PSH یک استراتژی آینده‌نگر برای مقابله با چالش‌های انرژی پاکستان در عین حال که به اهداف اقلیمی جهانی کمک میکند، محسوب می‌شود. ادغام عملکرد PSH در زیرساخت‌هایی مانند سد Tarbela نه تنها انعطاف‌پذیری انرژی را افزایش می‌دهد بلکه از اهداف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کشور نیز حمایت میکند و راه را برای آینده‌ای انرژی پایدار هموار میکند.
پ . ن اندیشکده:
PSH مخفف عبارت Pumped Storage Hydropower است و به فارسی “نیروگاه ذخیره‌سازی انرژی پمپاژی” ترجمه می‌شود.
این فناوری یک روش بسیار کارآمد برای ذخیره انرژی الکتریکی است. به زبان ساده، PSH به این صورت کار میکند:
- دو مخزن آب: در این سیستم دو مخزن آب در ارتفاع‌های مختلف وجود دارد.
- پمپاژ آب: در زمان‌هایی که برق مازاد در شبکه وجود دارد (مثلاً شب‌ها که مصرف برق کمتر است)، از این برق برای پمپاژ آب از مخزن پایین به مخزن بالایی استفاده می‌شود. در واقع، انرژی الکتریکی به صورت انرژی پتانسیل گرانشی در آب ذخیره می‌شود.
- تولید برق: در زمان‌هایی که تقاضا برای برق زیاد است (مثلاً روزها که مصرف برق بالا است)، آب ذخیره شده در مخزن بالا از طریق توربین‌ها به سمت پایین جریان می‌یابد و در حین عبور از توربین‌ها، برق تولید میکند.
مزایای استفاده از فناوری PSH:
- ذخیره انرژی: این فناوری به عنوان یک باتری بزرگ عمل میکند و می‌تواند انرژی اضافی را برای استفاده در زمان‌های پیک مصرف ذخیره کند.
- پایداری شبکه برق: PSH به پایداری شبکه برق کمک میکند و می‌تواند نوسانات تولید برق از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی را جبران کند.
- افزایش بهره‌وری: با استفاده از PSH می‌توان از تمام ظرفیت نیروگاه‌های برق آبی استفاده کرد و راندمان تولید برق را افزایش داد.
- کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای: با استفاده از PSH می‌توان از سوخت‌های فسیلی کمتر استفاده کرد و در نتیجه به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کرد.
کاربرد PSH در سدTarbela :
همانطور که در متن اصلی مقاله هم توضیح داده شد، سد Tarbela به دلیل ویژگی‌های خاص خود مانند اختلاف ارتفاع زیاد بین دو مخزن و نزدیکی به شبکه برق، یک گزینه بسیار مناسب برای استفاده از فناوری PSH است. با استفاده از این فناوری در سد Tarbelaمی‌توان:
- افزایش تولید برق: با استفاده از PSH می‌توان در زمان‌های پیک مصرف، برق بیشتری تولید کرد.
- پایداری شبکه برق: PSH می‌تواند به پایداری شبکه برق در پاکستان کمک کند و از خاموشی‌های احتمالی جلوگیری کند.
- کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی: با استفاده از PSH می‌توان از سوخت‌های فسیلی کمتر استفاده کرد و به کاهش آلودگی هوا کمک کرد.
بنابراین فناوری PSH یک فناوری بسیار مهم و کاربردی برای ذخیره انرژی است. استفاده از این فناوری در سد Tarbelaمی‌تواند به بهبود وضعیت انرژی در پاکستان کمک کند و این کشور را به سمت یک آینده انرژی پایدار سوق دهد.
