تولید برق در عصر گذار انرژی: از نیروگاه های فسیلی کلاسیک تا سیستم های تجدیدپذیر، هسته ای پیشرفته و ذخیره سازی هوشمند

تولید برق به عنوان نخستین حلقه ی زنجیره ی تامین انرژی، از ماشین های ساده ی القایی فارادی در قرن نوزدهم تا نیروگاه های خورشیدی با هزینه ی ۴۰ دلار بر مگاوات ساعت و توربین های بادی فراساحلی ۱۵ مگاواتی در قرن بیست ویکم تحولی شگرف را تجربه کرده است. این مقاله با مرور پیشینه ی پژوهشی از نخستین نیروگاه تجاری ادیسون (۱۸۸۲) تا سلول های پروسکایت با بازده ۲۹.۵ درصد (۲۰۲۲) و همچنین تحلیل داده های تجربی گزارش شده توسط چاپین و همکاران (۱۹۵۸)، گرین (۱۹۹۸)، آرچر و همکاران (۲۰۰۶)، بیلیر و همکاران (۱۹۸۰)، EPRI (۲۰۱۲)، IEA (۲۰۱۸) و IRENA (۲۰۲۱)، نشان می دهد که بازده سلول های خورشیدی از ۱۱ درصد در سال ۱۹۵۸ به ۲۹.۵ درصد در سال ۲۰۲۲ رسیده و هزینه ی هر وات سلول خورشیدی از ۶۰ دلار به کمتر از ۰.۳ دلار کاهش یافته است. نیروگاه های سیکل ترکیبی با بازده بالای ۶۰ درصد و نیروگاه های فوق بحرانی با بازده ۴۸ درصد، پیشرفت قابل توجهی نسبت به نیروگاه های بخار کلاسیک با بازده ۳۵ درصد دارند. هزینه ی یکسان شده ی انرژی برای خورشیدی فتوولتائیک در سال ۲۰۲۰ به ۴۰ دلار بر مگاوات ساعت رسیده است که در بیش از ۳۰ کشور جهان از هزینه ی نیروگاه های زغال سنگ پایین تر است. ظرفیت نصب شده ی منابع تجدیدپذیر جهان در سال ۲۰۲۰ با رشد ۲۶۰ گیگاوات به ۲۸۰۰ گیگاوات رسیده است. ذخیره سازهای باتری با راندمان رفت و برگشت ۸۸.۵ درصد و راکتورهای کوچک مدولار با ایمنی ذاتی، نقش کلیدی در آینده ی تولید برق ایفا می کنند. نتیجه گیری اصلی بر ضرورت گذار به سبد تولیدی متشکل از منابع تجدیدپذیر ارزان قیمت، نیروگاه های گازی انعطاف پذیر، راکتورهای هسته ای نسل جدید و ذخیره سازهای گسترده تاکید دارد. در ادامه، شانزده پیشنهاد در چهار دسته ی پژوهشی، فنی-طراحی، هنجاری-استانداردسازی و آموزشی-ترویجی ارائه شده است که شامل سلول های پروسکایت تاندوم، توربین بادی شناور ۲۰ مگاواتی، ذخیره سازی هیدروژن سبز و بازنگری استانداردهای اتصال به شبکه می باشد.

کلیدواژه ها:

تولید برق ، انرژی تجدیدپذیر ، نیروگاه حرارتی ، سلول خورشیدی ، توربین بادی ، راکتور هسته ای ، ذخیره سازی انرژی ، هزینه یکسان شده انرژی