نیروگاه تجدیدپذیر ترکیبی در اقلیم خشک و نیمه‌خشک

با توجه به چالش‌های فزاینده تأمین انرژی پایدار در مناطق دورافتاده و ضرورت کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، نیروگاه تجدیدپذیر ترکیبی به‌عنوان راه‌حلی کارآمد در دستیابی به امنیت انرژی و کاهش آلایندگی مطرح شده است. این سیستم‌ها با تلفیق منابع پاک مانند خورشید و باد با ذخیره‌سازهای انرژی یا ژنراتورهای پشتیبان، قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری لازم را برای مناطق محروم فراهم می‌کنند. پژوهش حاضر با بررسی جامع ۱۵ منطقه در استان خراسان جنوبی و به‌کارگیری روش‌های چندمعیاره، بهینه‌ترین مکان را برای احداث نیروگاه تجدیدپذیر ترکیبی در اقلیم خشک شناسایی کرده و ترکیبی بهینه از فناوری‌های خورشیدی، بادی و دیزلی را پیشنهاد می‌دهد که تا ۸۰ درصد انرژی موردنیاز را از منابع پاک تأمین می‌کند.

تقاضای انرژی در سال‌های اخیر به-دلیل رشد جمعیت و توسعه اقتصادی کشورها افزایش چشمگیری داشته است. از سوی دیگر، با توجه به کاهش منابع انرژی فسیلی و آلودگی محیط‌زیست، سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در تولید انرژی روزبه‌روز درحال افزایش است. از انرژی‌های تجدیدپذیر می‌توان به‌عنوان منابع جایگزین نیز استفاده کرد. بااین‌حال، به‌دلیل عدم دسترسی دائمی به این انرژی‌ها، ترکیب آنها با سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی می‌تواند قابلیت اطمینان بیشتری در سیستم ایجاد کند و برای کاربردهای مستقل از شبکه مورد استفاده قرار گیرد.

در سال‌های اخیر، سیستم‌های ترکیبی به گزینه مناسبی برای استفاده در مناطق دورافتاده تبدیل شده‌اند. از سوی دیگر، ایران پتانسیل بالایی در زمینه انرژی خورشیدی و انرژی بادی دارد، و با توجه به ناترازی انرژی در کشور، اکنون استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر موردتوجه قرار گرفته است.

این مقاله پژوهشی که در «فصلنامه علمی انرژی‌های تجدیدپذیر و نو» منتشر شده است، به بررسی جامع طراحی سیستم‌های انرژی هیبریدی برای مناطق دورافتاده می‌پردازد. پژوهشگران با استفاده از ترکیب روش‌های پیشرفته تصمیم‌گیری چندمعیاره شامل وزن‌دهی آنتروپی شانون و تکنیک تصمیم‌گیری چندمعیاره TOPSIS، به تحلیل ۱۵ منطقه مختلف در استان خراسان جنوبی پرداخته و درنهایت بهینه‌ترین مکان را با توجه به شاخص‌ها شناسایی کرده‌اند.

مکان‌یابی نیروگاه تجدیدپذیر ترکیبی در اقلیم خشک و نیمه‌خشک

در این تحقیق، ۱۴ شاخص در دسته‌های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. شاخص‌های فنی و اقتصادی شامل فاصله تا شبکه برق، فاصله تا جاده و هزینه‌های احداث بوده‌اند. شاخص‌های اقلیمی مانند بارندگی، رطوبت نسبی، دما، تابش خورشیدی، ارتفاع از سطح دریا، تعداد روزهای گردوغبار و شاخص‌های اجتماعی و محیطی شامل تراکم جمعیت و اثرات زیست‌محیطی نیز به دقت بررسی شده‌اند.

نتایج پژوهش نشان می‌دهد اسدیه با امتیاز ۰.۸۹۳۲ به‌دلیل دسترسی مناسب به شبکه حمل‌ونقل، نزدیکی به مراکز مصرف و پتانسیل بالای انرژی تجدیدپذیر به‌عنوان مکان بهینه در خراسان جنوبی انتخاب شده است.

مقاله با استفاده از نرم‌افزار HOMER، ترکیب بهینه‌ای از سیستم هیبریدی شامل ۹.۲۹ کیلووات پنل خورشیدی، دو توربین بادی ۱۰ کیلوواتی، دیزل ژنراتور ۲۹ کیلوواتی و ۱۸ باتری ۵ کیلوواتی را پیشنهاد می‌دهد. این پیکربندی با توجه به شرایط خاص اقلیمی منطقه ازجمله تابش خورشیدی مناسب و پتانسیل بادی عالی طراحی شده و قادر است تا ۸۰ درصد انرژی موردنیاز را از منابع پاک تأمین کند.

نمودار وزن شاخص‌ها که با روش آنتروپی شانون محاسبه شده در شکل زیر نمایش داده شده است. در این روش، وزن هر شاخص براساس میزان پراکندگی آن تعیین می‌شود. نتایج نشان می‌دهد شاخص «فاصله تا جاده» با امتیاز ۰.۲۷۶۲ بیشترین وزن را به خود اختصاص داده که بیانگر پراکندگی قابل‌توجه این شاخص است. در رتبه‌های بعدی به‌ترتیب شاخص‌های «فاصله تا شبکه سراسری برق» (۰.۲۳۳۵)، «جمعیت» (۰.۱۵۳۴) و «فاصله تا پست برق» (۰.۱۵۱۶) قرار دارند. درمقابل، شاخص‌های «رطوبت نسبی» (۰.۰۰۱۲) و «تشعشع» (۰.۰۰۱۱) کمترین وزن را دریافت کرده‌اند که نشان‌دهنده پراکندگی محدود این متغیرها در منطقه مطالعه است. این نتایج به‌وضوح تأثیر متفاوت معیارهای مختلف در تحلیل مکان‌یابی را نشان می‌دهد.

از مهم‌ترین دستاوردهای این پژوهش می‌توان به ارائه مدل تصمیم‌گیری ترکیبی برای مناطق خشک، کاهش ۶۸ درصدی آلایندگی نسبت به سیستم‌های دیزلی خالص و طراحی سیستم اقتصادی با دوره بازگشت سرمایه ۵ ساله اشاره کرد.

این مطالعه با رویکردی نظام‌مند و مبتنی بر داده‌های واقعی، راهکاری عملی برای تأمین انرژی پایدار در مناطق خشک ارائه کرده که می‌تواند الگویی ارزشمند برای برنامه‌ریزان انرژی در مناطق مشابه باشد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که با ترکیب مناسب منابع انرژی تجدیدپذیر و در نظر گرفتن تمام جوانب فنی، اقتصادی و محیط‌زیستی، می‌توان به راهکارهای پایدار و مقرون‌به‌صرفه برای تأمین انرژی مناطق دورافتاده دست یافت.

دانلود مقاله

همچنین بخوانید: چرا معمولاً نیروگاه‌های خورشیدی در بیابان‌ها راه‌اندازی نمی‌شوند؟