توسط : انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر یکی از مؤثرترین راهکارها برای کاهش انتشار کربن به شمار می‌روند، اما خود نیز به‌شدت تحت‌تأثیر تغییرات اقلیمی هستند. استانداردها و نظام ارزیابی انطباق IEC می‌توانند به افزایش تاب‌آوری این فناوری‌ها کمک کنند.
با تداوم افزایش دمای جهانی، حرکت به‌سمت انرژی‌های تجدیدپذیر به یک ضرورت بدل شده است. هرچند در برخی نقاط جهان همچنان با تردید و مخالفت‌هایی همراه است، اما این منابع یکی از مهم‌ترین ابزارها برای مقابله با تغییرات اقلیمی و دستیابی به اهداف خالص صفر انتشار به شمار می‌روند.
طبق گزارش جدید مجمع جهانی اقتصاد، در پایان سال ۲۰۲۳ سهم انرژی‌های تجدیدپذیر از ظرفیت نصب‌شده جهانی برق به ۴۳ درصد رسید و در سال ۲۰۲۴ نیز این ظرفیت با رشد ۱۵.۱ درصدی دیگر (عمدتاً به‌واسطه انرژی خورشیدی) افزایش یافت. بااین‌حال، پروژه‌های تجدیدپذیر با موانعی روبه‌رو هستند؛ موانعی که مستقیماً به پیامدهای تغییرات اقلیمی بازمی‌گردد.
دانلود گزارش IRENA از ظرفیت تجدیدپذیر ۲۰۲۴
نیروگاه‌های برق‌آبی زیر فشار خشکسالی و سیلاب
برق‌آبی همچنان بزرگ‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و نقشی کلیدی در پایداری شبکه دارد. این نیروگاه‌ها با استفاده از ذخیره‌سازی تلمبه‌ای، مانند باتری انعطاف‌پذیر عمل کرده و در کنار منابع ناپایدار مانند خورشید و باد، به توازن تولید و مصرف کمک می‌کنند.
بااین‌حال، اصلی‌ترین چالش این بخش، دسترسی به منابع آب است. تولید برق‌آبی به‌شدت وابسته به الگوهای بارندگی، خشکسالی و حتی ذوب یخچال‌های طبیعی است. «پیر ماروزفسکی»، رئیس کمیته فنی IEC در حوزه توربین‌های هیدرولیک، تأکید می‌کند که تغییرات اقلیمی آینده نیروگاه‌های برق‌آبی را میان دو قطب متضاد ــ کم‌آبی شدید و سیلاب‌های گسترده ــ گرفتار خواهد کرد. او همچنین اعلام کرد که در ۲۰۲۶، بحث‌های جدی درباره به‌روزرسانی استانداردهای IEC با محوریت تغییرات اقلیمی آغاز خواهد شد:
«وقتی سطح آب رودخانه پایین می‌آید، توربین‌ها با مشکل روبه‌رو می‌شوند. ناپایداری‌های هیدرولیکی می‌تواند لرزش‌های شدیدی ایجاد کند که به پره‌ها و سایر اجزای توربین آسیب می‌زند و باعث فرسودگی آنها می‌شود. در مقابل، هنگام ذوب برف‌ها یا بروز طوفان، حجم بالای آب از ظرفیت توربین‌ها فراتر می‌رود و ناچار می‌شویم آب را بدون بهره‌برداری تخلیه کنیم.»
ماروزفسکی پیش‌بینی می‌کند که شرکت‌های برق ممکن است ناچار شوند ترکیبی از توربین‌های فرانسیس، کاپلان و پلتون (که هرکدام در سطح متفاوتی از ارتفاع و فشار آب کارایی دارند) را به‌کار گیرند: «توربین‌های جدیدتر و انعطاف‌پذیرتری نیز درحال معرفی هستند که امکان تولید برق در سطوح پایین آب ــ جایی که معمولاً ناپایداری ایجاد می‌شود ــ را فراهم می‌کنند. اما اجرای همه این راهکارها مستلزم سرمایه‌گذاری زیادی است. اما اگر اصلاً آبی در دسترس نباشد، هیچ راهکاری قادر به ادامه کار نخواهد بود.»
استانداردهای IEC برای انواع مختلف توربین‌های آبی از پیش تدوین شده‌اند. برای مثال، استاندارد IEC 62364 دستورالعمل‌هایی برای مقابله با فرسایش هیدرو-سایشی در توربین‌های فرانسیس، کاپلان و پلتون ارائه می‌دهد. سومین ویرایش این استاندارد هم‌اکنون در دست تدوین است و انتظار می‌رود تا پایان سال ۲۰۲۶ منتشر شود.
با توجه به اینکه تغییرات سطح آب، خستگی مکانیکی توربین‌ها را افزایش می‌دهد، تدوین استاندارد جدید با عنوان IEC 63230 نیز در دستورکار قرار گرفته است. این استاندارد قرار است خستگی پروانه‌های توربین‌های هیدرولیک را از مرحله طراحی تا تضمین کیفیت مورد ارزیابی قرار دهد. انتشار این استاندارد برای اواسط ۲۰۲۶ برنامه‌ریزی شده است.
توربین‌های بادی مقاوم در برابر تغییرات اقلیمی
توربین‌های بادی بیش از گذشته در معرض رویدادهای شدید آب‌وهوایی مانند گردبادها و طوفان‌های حاره‌ای قرار گرفته‌اند. کمیته فنی IEC TC 88 و سامانه ارزیابی انطباق IECRE (سامانه IEC برای صدور گواهینامه تجهیزات مرتبط با انرژی‌های تجدیدپذیر) مأموریت دارند اطمینان حاصل کنند که این توربین‌ها توانایی مقاومت در برابر بادهای شدید را داشته باشند.
«الیس‌تر مک‌کینون»، کارشناس TC 88 و رئیس IECRE، تأکید می‌کند که تغییرات اقلیمی عاملی است که باید در نظر گرفته شود. به گفته وی، نقش ارزیابی انطباق در افزایش مقاومت توربین‌ها در برابر تغییرات اقلیمی بسیار مهم است؛ امری که در تمام جنبه‌های سری استانداردهای IEC 61400 که توسط TC 88 منتشر شده، گنجانده شده است.
این استانداردها جنبه‌های مختلف طراحی، عملکرد و کنترل توربین‌های بادی را پوشش می‌دهند، از جمله بادهای شدید، دماهای افراطی و فرسایش تیغه‌ها. استاندارد عمومی IEC 61400-1 اکنون شامل پیوست‌های جدیدی است که به‌طور خاص به توربین‌های بادی در مناطق طوفانی می‌پردازد.
مک‌کینون توضیح می‌دهد: «مقاومت در برابر طوفان به معنی صرفاً قوی‌تر کردن توربین‌ها نیست، بلکه طراحی آنها برای انطباق بیشتر است. ما به توربین‌هایی نیاز داریم که بتوانند در بادهای شدید به‌طور ایمن کار کنند یا در صورت لزوم، به‌طور مؤثر خاموش شوند تا از آسیب جلوگیری شود؛ رویکرد دقیق به شرایط محیطی خاص بستگی دارد.»
دمای‌های شدید گرم یا سرد (چه در خاورمیانه و چه در مناطق بسیار شمالی در زمستان) نیز می‌توانند جعبه‌دنده توربین‌های بادی را تحت تأثیر قرار دهد و همچنین روی پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک تأثیر می‌گذارند. مک‌کینون نتیجه‌گیری می‌کند: «چالش‌ها و فرصت‌ها اکنون در مواد و فرایندهای ساخت پایدارتر و همچنین در بازیافت و استفاده مجدد از مواد نهفته است.»
تأثیر دمای شدید بر پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک
در برگه اطلاعاتی اخیر از برنامه سیستم‌های قدرت فتوولتائیک (PVPS) آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) بر لزوم بهبود قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم‌های PV در شرایط آب‌وهوایی سخت‌تر و همچنین ضرورت سفارشی‌سازی بیشتر طراحی آنها تأکید شده است.
براساس این گزارش، حرکت به‌سمت ماژول‌های بزرگ‌تر و ارزان‌تر با شیشه‌های نازک‌تر برای اقلیم‌های دشوار مناسب نبوده است. عواملی مانند گردوغبار، دمای بالا و چرخه‌های حرارتی، مه نمکی، تابش شدید UV و بادهای قوی می‌توانند عملکرد سیستم‌های PV را تحت تأثیر قرار دهند. سطوح بالای رطوبت می‌تواند باعث خوردگی و تخریب قطعات، افزایش چسبندگی گردوغبار و رشد میکروبی شود که درنهایت تولید انرژی را کاهش می‌دهد. دماهای پایین می‌توانند باعث خرابی فیزیکی و ترموالاستیک شوند و به نقص سیستم منجر گردند. برف نیز می‌تواند ماژول‌ها را بیش از حد بارگذاری کند.
استانداردهای مهم برای سیستم‌های PV شامل IEC 61215 برای ارزیابی طراحی ماژول و IEC 61730 برای ایمنی است. سایر استانداردهای مهم جنبه‌هایی مانند خوردگی ناشی از مه نمکی (IEC 61701) را پوشش می‌دهند. استاندارد IEC 62938 نیز روشی برای تعیین توان باربری ماژول‌های فریم‌دار PV در مواجهه با بارهای برف نامتوازن ارائه می‌دهد.
نیروگاه‌های هسته‌ای به مقادیر زیادی آب نیاز دارند
نیروگاه‌های هسته‌ای گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن تولید نمی‌کنند و به همین دلیل برخی کشورها برای کمک به دستیابی به اهداف کاهش انتشار خالص صفر به تولید انرژی هسته‌ای روی آورده‌اند. مشابه انرژی آبی، انرژی هسته‌ای نیز برای جبران نوسانات انرژی باد و خورشیدی در شبکه استفاده می‌شود.
بااین‌حال، یکی از مشکلات آشکار در مواجهه با تغییرات اقلیمی این است که نیروگاه‌های هسته‌ای برای خنک‌سازی سیستم‌های خود به حجم بالایی آب نیاز دارند. بنابراین، این نیروگاه‌ها احتمالاً تحت تأثیر کمبود آب قرار خواهند گرفت؛ موضوعی که انتظار می‌رود یکی از پیامدهای اصلی تغییرات اقلیمی باشد.
با خشک‌شدن تدریجی منابع آب، اختلاف‌ها بر سر این منابع درحال افزایش است. حتی در مناطقی که فعلاً آب کافی وجود دارد، نیازهای انرژی هسته‌ای می‌تواند به یک مشکل تبدیل شود.
دریاچه ژنو، که بین دو کشور فرانسه و سوئیس قرار دارد، مرکز مذاکرات بین‌المللی این دو کشور بر سر استفاده از آب برای انرژی هسته‌ای است. فرانسه به‌عنوان بخشی از برنامه توسعه هسته‌ای خود اخیراً درخواست کرده تا در مدیریت آب‌های دریاچه ژنو نقش داشته باشد. این کشور می‌خواهد حجم کافی آب برای خنک‌سازی چهار نیروگاه هسته‌ای که در طول رودخانه رون مستقر هستند، تأمین شود.
با پیش‌بینی کارشناسان درباره کاهش ۲۰ درصد جریان آب رون تا سال ۲۰۵۵ و ۷۵ درصد تا سال ۲۱۰۰ به‌دلیل ذوب یخچال‌ها، احتمال افزایش اختلافات مربوط به آب وجود دارد.
رقابت بر سر انرژی‌های تجدیدپذیر تنش‌های ژئوپلیتیکی جدیدی رقم خواهد زد
استانداردهای IEC برای ایمنی و عملکرد نیروگاه‌های هسته‌ای
کمیته فنی IEC TC 45 استانداردهای متعددی برای ایمنی و عملکرد نیروگاه‌های هسته‌ای، ازجمله سیستم‌های خنک‌کننده آبی تدوین کرده است. همچنین استاندارد IEC 60911 به‌تازگی منتشر شده که روش‌های اندازه‌گیری برای پایش خنک‌سازی کافی در هسته راکتورهای آب سبک تحت فشار را مشخص می‌کند.
کمیته بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) همچنین با آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) همکاری می‌کند؛ سازمانی که استانداردهای ایمنی هسته‌ای جهانی را تعیین می‌کند و کارشناسان IEC در کارگروه فنی IAEA در زمینه ابزار و کنترل نیروگاه‌های هسته‌ای مشارکت دارند.
استانداردهای IEC هم‌اکنون به مسائل متعددی مرتبط با تغییرات اقلیمی و تأثیر آن بر سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر و پاک پرداخته‌اند، اما با ادامه تغییرات اقلیمی و ظهور اثرات جدید، نیاز به تدوین استانداردهای بیشتر و تازه احساس می‌شود.
کمیته بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC)
IEC یک سازمان جهانی غیرانتفاعی با عضویت ۱۷۴ کشور است که فعالیت‌های حدود ۳۰ هزار کارشناس در سراسر جهان را هماهنگ می‌کند. استانداردها و ارزیابی انطباق بین‌المللی IEC پایه و اساس تجارت جهانی کالاهای الکترونیکی را فراهم می‌کنند. این استانداردها دسترسی به برق را تسهیل کرده و ایمنی، عملکرد و سازگاری دستگاه‌ها و سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی، از دستگاه‌های مصرفی مانند موبایل و یخچال، تجهیزات اداری و پزشکی، فناوری اطلاعات گرفته تا تولید برق و بسیاری موارد دیگر، را تضمین می‌کنند.
