بهترین روش برای تأمین برق کارخانههای تولیدی (بهویژه صنایع پرمصرف مثل فولاد، سیمان، پتروشیمی) در شرایط فعلی ایران و دنیا، ترکیبی از منابع مختلف است که هم پایداری، هم صرفهجویی، و هم امنیت انرژی را فراهم کند. مراتب ذیل گزینه های بهینه بر روی میز در شرایط حال کشور هستند:
۱. نیروگاه اختصاصی (Self-Generation)
ایجاد نیروگاه CHP (تولید همزمان برق و حرارت) گازی یا سیکل ترکیبی در کنار کارخانه.
مزیت: بهرهوری بالا (تا ۷۰%) و کاهش وابستگی به شبکه سراسری.
عیب: نیاز به سرمایهگذاری بالا و تأمین پایدار گاز.
۲. استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر (خورشیدی و بادی)
احداث نیروگاههای خورشیدی یا بادی در محل یا حوالی کارخانه.
مزیت: کاهش هزینههای بلندمدت و کاهش اثرات زیستمحیطی.
عیب: نیاز به سرمایه اولیه و محدودیت تولید در ساعات خاص.
۳. قرارداد خرید برق (PPA) از نیروگاههای خصوصی
خرید برق از نیروگاههای خصوصی بهصورت قراردادی بلندمدت.
مزیت: بدون نیاز به سرمایهگذاری اولیه زیاد.
عیب: وابستگی به تامینکننده ثالث.
۴. ذخیرهسازی انرژی (Battery Storage)
استفاده از باتریهای صنعتی برای ذخیره برق در ساعات غیرپیک و استفاده در ساعات پیک.
مزیت: کاهش هزینههای پیکبار و بهبود پایداری.
عیب: هزینه بالا و فناوری در حال توسعه.
۵. ترکیب هوشمند (Hybrid System)
•ترکیب منابع بالا و استفاده از سیستم مدیریت هوشمند انرژی (EMS) برای بهینهسازی مصرف و تولید.
سناریوی پیشنهادی برای ایران (با توجه به چالش گاز و برق):
نیروگاه CHP + خورشیدی + باتری + خرید اضطراری از شبکه
این مدل هم وابستگی را کاهش میدهد، هم هزینه را کنترل میکند، و ریسک کمبود انرژی را کاهش میدهد.
مدل محاسباتی نمونه برای کارخانه فولاد با لحاظ میزان برق، ظرفیت نیروگاه و هزینهها:
فرضیات اولیه:
ظرفیت تولید کارخانه: ۱ میلیون تن فولاد در سال.
مصرف برق: حدود ۷۰۰ کیلووات ساعت به ازای هر تن (میانگین فولادسازی قوس الکتریکی).
مجموع مصرف برق سالیانه:
۱,۰۰۰,۰۰۰ × ۷۰۰ = ۷۰۰,۰۰۰,۰۰۰ کیلووات ساعت (۷۰۰ گیگاوات ساعت)
سناریوی ترکیبی پیشنهادی:
منبع انرژی |
ظرفیت مورد نیاز (MW) |
سهم از کل مصرف |
توضیحات |
نیروگاه CHP گازی |
۵۰ |
۵۰٪ |
بهرهوری بالا + تأمین برق پایدار |
نیروگاه خورشیدی |
۳۰ |
۲۰٪ |
تولید روزانه + صرفه زیستمحیطی |
باتری صنعتی (ذخیره) |
۱۰ (4 ساعت ذخیره) |
۱۰٪ |
ذخیره برای ساعات اضطراری |
خرید اضطراری از شبکه |
متغیر (تا ۲۰٪) |
۲۰٪ |
|
تخمین سرمایهگذاری اولیه:
|
هزینه تقریبی (میلیون دلار) |
CHP گازی (۵۰ مگاوات) |
۴۵ |
نیروگاه خورشیدی (۳۰ مگاوات) |
۲۰ |
باتری صنعتی (۴۰ مگاوات ساعت) |
۱۵ |
زیرساخت + مدیریت هوشمند انرژی |
۵ |
جمع کل سرمایهگذاری |
۸۵ میلیون دلار |
صرفهجویی و مزایا:
کاهش وابستگی به شبکه و قطع برق.
کاهش هزینه برق نسبت به خرید از شبکه.
کاهش ردپای کربن و بهبود پایش زیستمحیطی.
پایداری تولید و پیشبینیپذیری هزینهها.
نمودار انرژی و سرمایهگذاری:
در این نمودار:
سمت چپ: سهم منابع تأمین برق از کل ظرفیت (MW) را نشان میدهد.
سمت راست: میزان سرمایهگذاری مورد نیاز برای هر بخش (میلیون دلار) را نمایش میدهد.
همانطور که دیده میشود، نیروگاه CHP بیشترین سهم و سرمایهگذاری را دارد، در حالی که خرید اضطراری از شبکه بدون سرمایهگذاری است ولی وابستگی بالایی ایجاد میکند.
جدول هزینههای عملیاتی سالانه و سرمایهگذاری:
منبع انرژی |
مصرف سالانه (GWh) |
هزینه عملیاتی هر کیلووات ساعت (سنت) |
هزینه سالانه (میلیون دلار) |
CHP گازی |
350 |
4 |
14.00 |
خورشیدی |
140 |
1 |
1.40 |
باتری صنعتی |
70 |
0.5 |
0.35 |
خرید از شبکه |
140 |
7 |
|
جمعبندی:
کل هزینههای عملیاتی سالانه ترکیبی: حدود 25.55 میلیون دلار
سرمایهگذاری کل مورد نیاز: حدود 80 میلیون دلار
دوره بازگشت سرمایه (ROI ساده): حدود 38 سال (بر اساس صرفهجویی نسبت به خرید کامل از شبکه با تعرفه 7 سنت)
نکته:
مدت بازگشت سرمایه بالا است چون هزینه خرید برق از شبکه در ایران به نسبت یارانهای است.
اما اگر قطعی برق یا رشد قیمت سوخت را هم لحاظ کنیم، ROI واقعی کاهش مییابد و امنیت انرژی افزایش مییابد.
تحلیل سناریوها در سه حالت پایه، بدبینانه و خوش بینانه:
سناریو |
کل هزینه عملیاتی سالانه (میلیون دلار) |
ROI (سال) |
پایه (وضع موجود) |
25.55 |
38 سال |
خوشبینانه (قیمت برق شبکه 12 سنت) |
32.55 |
بازگشت سریع (منفی: سودآور از روز اول) |
بدبینانه (افزایش 20٪ هزینههای عملیاتی) |
30.66 |
6.5 سال |
نتیجه:
سناریوی خوشبینانه: با افزایش قیمت برق شبکه به 12 سنت، مدل پیشنهادی از روز اول سودآور است (ROI منفی یعنی صرفهجویی آنقدر زیاد است که بازگشت سریع اتفاق میافتد).
سناریوی بدبینانه: با افزایش ۲۰٪ هزینههای عملیاتی (سوخت، تعمیرات)، بازگشت سرمایه به حدود ۶.۵ سال کاهش مییابد که همچنان جذاب است.
سناریوی پایه: بازگشت سرمایه حدود ۳۸ سال است که در شرایط فعلی ایران (یارانه انرژی) رقم بالایی است.
تحلیل حساسیت ROI بر اساس تغییر قیمت برق شبکه:
قیمت برق شبکه (سنت) |
هزینه خرید کامل از شبکه (میلیون دلار) |
ROI تقریبی (سال) |
7 |
49 |
38 |
8 |
56 |
11.4 |
9 |
63 |
7.1 |
10 |
70 |
5.1 |
11 |
77 |
3.9 |
12 |
84 |
سودآور از روز اول (ROI منفی) |
13 |
91 |
سودآور از روز اول (ROI منفی) |
14 |
98 |
سودآور از روز اول (ROI منفی) |
15 |
105 |
سودآور از روز اول (ROI منفی) |
توضیح:
در قیمت ۷ سنت: دوره بازگشت سرمایه حدود ۳۸ سال است (کم صرفه).
در قیمت ۱۰ سنت: بازگشت سرمایه به حدود ۵ سال کاهش مییابد (جذاب).
در قیمت بالاتر از ۱۲ سنت: هزینه خرید از شبکه آنقدر زیاد میشود که سرمایهگذاری انجامشده نهتنها سریع بازمیگردد، بلکه عملاً از روز اول سود خالص تولید خواهد شد.
مدل تأمین برق ترکیبی برای کارخانههای تولیدی در ایران در سناریوی افزایش قیمت حاملهای انرژی (یا حذف یارانهها) بسیار اقتصادی و کمریسک میشود و سرمایهگذاری سریعاً باز میگردد.