راهکاری فنی برای حفظ تداوم تأمین برق زیرساختهای حیاتی است
به گزارش پایگاه خبری بامداد 24 برگرفته از ساتبا، افزایش تابآوری شبکه برق در برابر تهدیدات جنگی مستلزم کاهش وابستگی به زیرساختهای متمرکز و توسعه تولید پراکنده است. ریزشبکه های مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر، همراه با سامانههای ذخیرهسازی انرژی و اینورترهای پیشرفته، یکی از مؤثرترین راهکارهای فنی برای حفظ تداوم تأمین برق زیرساختهای حیاتی در شرایط بحران محسوب میشوند.
شبکههای برق متعارف در بسیاری از کشورها بر پایه تولید متمرکز در نیروگاههای بزرگ و انتقال انرژی از طریق خطوط طولانی فشارقوی شکل گرفتهاند؛ این ساختار در شرایط عادی اقتصادی و کارآمد است، اما در شرایط جنگی یا بحرانهای شدید، به شدت آسیبپذیر میشود. تجربه درگیریهای نظامی در سالهای اخیر نشان داده است که زیرساختهای انرژی یکی از نخستین اهداف حملات محسوب میشوند، زیرا اختلال در تأمین برق میتواند عملکرد خدمات حیاتی، مدیریت بحران و حتی پایداری اجتماعی را مختل کند.
تخریب یا از کار افتادن یک نیروگاه بزرگ یا پست برق کلیدی انتقال میتواند به خاموشی گسترده در مناطق وسیعی منجر شود. در چنین شرایطی، وابستگی بیش از حد به شبکههای متمرکز، ریسک سیستماتیک شبکه برق را افزایش میدهد. از این رو، بسیاری از کشورها در حال حرکت به سمت شبکههای برق انعطافپذیر، غیرمتمرکز و تابآور هستند.
ریزشبکه ها شبکهای محلی از منابع تولید، ذخیره و مصرف انرژی است که میتواند به شبکه سراسری متصل باشد، اما در صورت بروز اختلال در شبکه اصلی، بهطور مستقل به فعالیت خود ادامه دهد. این قابلیت که به عملکرد جزیرهای معروف است، امکان تأمین برق برای مراکز حیاتی را حتی در صورت فروپاشی بخشی از شبکه سراسری فراهم میکند.
مهمترین مزایای ریزشبکهها برای تابآوری زیرساخت انرژی عبارتاند از:
• کاهش وابستگی به شبکه سراسری انتقال، فوق توزیع و توزیع برق
• امکان ادامه تأمین برق برای زیرساختهای حیاتی مانند بیمارستانها، مراکز امدادی و سامانههای ارتباطی
• افزایش انعطافپذیری شبکه در شرایط بحران
• کاهش احتمال خاموشیهای گسترده در مقیاس ملی
به همین دلیل، در بسیاری از کشورها، مراکز نظامی، پایگاههای امدادی، بیمارستانهای بزرگ و زیرساختهای حیاتی بهطور فزایندهای به ریزشبکهها مجهز میشوند.
انرژیهای تجدیدپذیر، بهویژه نیروگاه های خورشیدی و بادی، به دلیل قابلیت استقرار در مقیاسهای کوچک و پراکنده، امکان احداث در نقاط مختلف با سرعت بالا و عدم وابستگی به زنجیره تأمین سوخت در شرایط بحرانی گزینهای مناسب برای کمک به توسعه ریزشبکهها محسوب میشوند. در واقع در شرایطی که انتقال سوخت فسیلی با اختلال مواجه شود، منابع تجدیدپذیر میتوانند بهصورت محلی برق تولید کنند و وابستگی شبکه را به منابع خارجی کاهش دهند. این ویژگی، آنها را به یکی از مؤلفههای مهم امنیت انرژی در شرایط جنگی تبدیل میکند.
البته باید در نظر داشت که عملکرد پایدار ریزشبکههای مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر بدون استفاده از سامانههای ذخیرهسازی انرژی و اینورترهای پیشرفته امکانپذیر نیست. سامانههای ذخیرهسازی انرژی، بهویژه باتریها، امکان ذخیره انرژی و تأمین برق در زمان عدم تولید منابع تجدیدپذیر را فراهم میکنند. همچنین این سامانهها میتوانند به تثبیت ولتاژ و فرکانس شبکه در حالت جزیرهای کمک کنند.
از سوی دیگر عملکرد پایدار ریزشبکههای مبتنی بر تجدیدپذیرها بدون استفاده از اینورترهای پیشرفته که از فناوریهای الکترونیک قدرت مدرن بهره می برند امکانپذیر نیست؛ از این رو است که اینورترهای پشتیبان شبکه که خدمات کمکی مانند تنظیم ولتاژ، کنترل فرکانس، تأمین توان راکتیو و بازیابی شبکه را ارائه میدهند و اینورترهای شکلدهنده شبکه که قادرند ولتاژ و فرکانس شبکه را ایجاد و کنترل کنند و نقش ژنراتور سنکرون را بهصورت مجازی ایفا نمایند، جای خود را در استانداردهای جدید شبکه برق در اروپا و آمریکا باز کرده و به تدریج در حال جایگزینی با نمونه های سنتی پیرو شبکه هستند.
برای بهرهگیری از ظرفیت ریزشبکههای مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر در افزایش تابآوری شبکه برق، لازم است سیاستگذاری در حوزه انرژی به چند محور کلیدی توجه کند:
• توسعه تولید پراکنده تجدیدپذیر در مقیاس محلی و منطقهای
• استقرار ریزشبکهها در زیرساختهای حیاتی مانند بیمارستانها، مراکز مدیریت بحران و تأسیسات آب و ارتباطات
• سرمایهگذاری در سامانههای ذخیرهسازی انرژی برای پایداری عملکرد ریزشبکهها
• حمایت از توسعه و بومیسازی فناوریهای اینورتر پیشرفته
• تدوین استانداردها و مقررات شبکه برای بهرهبرداری از ریزشبکهها و منابع تجدیدپذیر
تحولات اخیر در حوزه امنیت انرژی نشان میدهد که تابآوری شبکه برق به یکی از مؤلفههای کلیدی امنیت ملی تبدیل شده است. شبکههای متمرکز سنتی در برابر تهدیدات جنگی آسیبپذیر هستند و افزایش تابآوری آنها نیازمند تحول در معماری سیستم برق است.
در این راستا بررسیهای فنی و تجربیات بینالمللی منتشره در گزارشات آژانس بین المللی انرژی، آژانس بین المللی انرژیهای تجدیدپذیر و آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر آمریکا نشان میدهد که دستیابی به فناوری ریزشبکه های مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر یک ضرورت راهبردی برای افزایش انعطاف پذیری و تابآوری شبکه برق در شرایط جنگی است.
این ساختارها با فراهم کردن امکان تأمین برق محلی، کاهش وابستگی به شبکههای متمرکز و افزایش انعطافپذیری عملیاتی، نقش مهمی در حفظ عملکرد زیرساختهای حیاتی ایفا میکنند. در عین حال، تحقق کامل این مزایا بدون توجه به سامانههای ذخیرهسازی انرژی و فناوریهای نوین اینورتر امکانپذیر نیست؛ از این رو، سیاستگذاری در حوزه انرژی باید بهصورت همزمان بر توسعه تجدیدپذیرها، ذخیره سازها، ریزشبکه ها و فناوریهای کنترلی الکترونیک قدرت پیشرفته متمرکز شود تا شبکه برق آینده، شبکهای تابآور، مدرن، انعطافپذیر، پایدار و سازگار با شرایط بحرانی باشد.
نویسنده: مهدی تفضلی
