روشنک مرادی، خبرنگار:شاید بزرگ‌ترین پرسش جمعی ما در بحران گازی که پیش آمد، این بود که چگونه کشوری که از کودکی می‌دانستیم دارنده دومین منابع گازی دنیاست یک‌باره با مشکل کمبود گاز مواجه شد؟ گویا ما در رقابت با خودمان بازنده شده باشیم. آیا ما نسبت به شرایط جوی کشور غافلگیر شدیم؟ آن هم درحالی‌که وضعیت آب‌وهوا با استفاده از جدیدترین تکنولوژی‌های مربوط به هوش مصنوعی و با توجه به نتایج جدیدترین تحقیقات با استفاده از دیپ لرنینگ و ماشین لرنینگ و با دقت خوبی قابل‌پیش‌بینی است. آیا ما نسبت به پیش‌بینی کمبود تولید گاز آگاهی نداشتیم؟ آن هم درحالی‌که از چهارسال گذشته زنگ خطر مشکل در تولید گاز به‌صدا درآمده بود، یا مشکل از جای دیگری است؟
دلایل بحران انرژی حاضر در ایران و راهکار پیشنهادی
مصطفی خلعتبری، کارشناس‌ارشد مهندسی سیستم‌های انرژی: در روزهای اخیر کمبود گاز در بخش انرژی کشور باعث ایجاد بحران شدیدی در شبکه گاز‌رسانی استان‌های مختلف کشور شده است. سهم زیادی از منابع گازی جهان در کشور ایران قرار دارند و طبق گزارش تحلیلی اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده آمریکا در نوامبر سال ۲۰۲۲ میلادی درخصوص ایران، سهم گاز طبیعی در کل مصرف انرژی اولیه در سال ۲۰۲۱ میلادی حدود ۷۱ درصد بوده و میانگین مصرف گاز طبیعی در ایران در این سال حدود 8.2 تریلیون فوت‌مکعب بوده و حدود ۴درصد نسبت به سال ۲۰۲۰ میلادی افزایش داشته است. در سال ۲۰۲۱ میلادی کشور ایران عرضه گاز طبیعی خود از میدان پارس جنوبی را به‌دلیل کمبود منابع ذخیره برای تولید میعانات گازی کاهش داد و مقداری گاز طبیعی را با فرآورده‌های نفتی، به‌ویژه در بخش برق جایگزین کرد. در سال 2021 میلادی، رشد تقاضای گاز طبیعی به‌دلیل بهبود اقتصادی ناشی پس از تاثیرات همه‌گیری کووید-19 و افزایش صادرات نفت شتاب گرفت که باعث شد گاز طبیعی ایران سهم بیشتری را در بخش برق به خود اختصاص دهد. در سال 2020، مصرف‌کنندگان بخش مسکونی و تجاری بیشترین مصرف گاز طبیعی (35 درصد) در ایران را داشته‌اند و پس از آن بخش‌های صنعتی (از جمله پتروشیمی، 27 درصد) و برق (26 درصد) قرار داشتند. مصرف گاز طبیعی در همه این بخش‌ها در دهه گذشته به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته، زیرا گاز طبیعی جایگزین برخی سوخت‌های مایع شده و از سوی دیگر سیستم خط لوله گاز طبیعی ایران و بخش صنعتی نیز توسعه یافته است. این گزارش پیش‌بینی کرد در صورتی که در آینده نفت خام، محصولات نفتی و میعانات بیشتری برای صادرات استخراج شود، شبکه برق می‌تواند سهم بیشتری از تولید را به منابع گاز طبیعی اختصاص دهد و این موضوع وابستگی شبکه توزیع برق به گاز طبیعی در کشور را افزایش می‌دهد. در سال ۲۰۲۱ میلادی گاز طبیعی سهم ۸۱ درصدی در بخش تولید برق کشور داشته است و این موضوع نیز اثبات‌کننده وابستگی بالای شبکه برق ایران به منابع گازی است.1
پیش‌بینی مذکور برای روزهای اخیر کشور ایران اتفاق افتاد و وابستگی شدید شبکه برق به منابع گازی در ماه‌های سرد و فصل زمستان باعث کمبود منابع گازی جهت مصارف گرمایشی مصرف‌کنندگان داخلی شده و در برخی استان‌ها بحران کمبود گاز منجر به قطعی گاز شد. با بررسی نمودار مقایسه میزان مصرف 8.2 تریلیون فوت مکعب) و تولید (8.8 تریلیون فوت مکعب) گاز طبیعی کشور ایران در سال ۲۰۲۱ میلادی می‌توان به اختلاف کمتر از یک تریلیون فوت مکعب بین این دو متغیر رسید. به‌عبارتی میزان تولید و مصرف گاز طبیعی ایران اختلاف زیادی با هم ندارند و میزان صادرات گاز طبیعی کشور باید کاملا کنترل شود تا مصرف‌کنندگان داخلی با بحران انرژی روبه‌رو نشوند.
همچنین در سال 2021 میلادی، عراق و ترکیه تقریبا کل (97 درصد) صادرات گاز طبیعی ایران را به‌خود اختصاص دادند. صادرات گاز طبیعی به عراق از اواسط سال 2017، زمانی که قرارداد تجاری بین ایران و عراق اجرا شد تا سال 2020 به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت. صادرات برق و گاز طبیعی از ایران به عراق در تامین تقاضای این کشور اهمیت زیادی داشت، از طرفی صادرات گاز ایران به ترکیه نیز در سال 2020 کاهش یافت، زیرا انفجار در خط لوله گاز طبیعی ایران و ترکیه برای چند ماه انتقال گاز را متوقف کرد، اما میزان صادرات گاز طبیعی در سال 2021 به روند قبل بازگشت.2
یکی دیگر از مشکلات اساسی بخش استخراج نفت و گاز در کشور ایران، اتلاف انرژی بالا در پالایشگاه‌ها هنگام استخراج نفت است. با بررسی میدانی کوتاهی از سکوهای نفتی جنوب کشور و مقایسه آن با سکوهای نفتی کشورهای عربی حوزه خلیج فارس می‌توان به اختلاف ارتفاع شعله فلر سکوهای نفتی ایران و دیگر کشور‌ها پی‌برد. متاسفانه در کشور ایران تکنولوژی‌های به‌روز جهت جداسازی گاز خروجی از چاه‌های نفتی برای استخراج نفت وجود ندارد و میزان گازی که جهت استخراج نفت به‌جای ذخیره‌سازی می‌سوزد، بسیار بالاست و اتلاف انرژی زیادی را به‌همراه دارد و در نتیجه راندمان کلی پالایشگاه‌های ایران به‌دلیل عدم پیشرفت تکنولوژی‌های بخش استخراج و تحریم‌های خارجی، کاهش می‌یابد.
به گزارش ایرنا در ۶ مهرماه ۱۴۰۱، مدیر دیسپچینگ شرکت ملی گاز ایران از آمادگی صنعت گاز کشور برای تامین پایدار گاز در زمستان امسال خبر داد و تاکید کرد: «تمهیدات شرکت ملی گاز ایران در بخش تولید، انتقال و توزیع گاز از ماه‌ها پیش برای زمستان امسال مطلوب پیشرفته و امید است امسال هم مشکلی در تامین گاز به‌ویژه در بخش خانگی به‌وجود نیاید.» اما با توجه به بحران انرژی پیش‌آمده در کشور، تمهیدات مذکور در بخش‌های مختلف شبکه گاز نتایج مطلوبی نداشته‌اند.
راهکار پیشنهادی جهت پیشگیری از تکرار بحران گاز در فصل زمستان سال‌های آینده در کشور ایران، در وهله اول کنترل میزان صادرات گاز طبیعی در اواخر فصل پاییز و کاهش میزان صادرات است تا مصرف داخلی گاز طبیعی با مشکل روبه‌رو نشود. در گام دوم می‌توان به قدیمی بودن فناوری‌های پالایشگاهی نفت و گاز در کشور اشاره کرد. اگر پیشرفت تکنولوژی در کشور باعث تولید تجهیزات نو و بومی برای صنعت نفت و گاز شود یا از طرفی تجهیزات پالایشگاهی پیشرفته کشورهای دیگر به ایران منتقل شوند، گاز خروجی از فلر سکوهای نفتی هنگام استخراج نفت به میزان قابل توجهی ذخیره و مقدار اندکی سوزانده می‌شوند. این میزان ذخیره گاز خروجی از سکوهای نفتی می‌تواند به ذخایر گازی کشور نیز کمک بزرگی کند و کمبود گاز را جبران کند.
راهکار بعدی سیاستگذاری‌های اساسی از طرف ارگان‌ها و سازمان‌های مسئول و تقویت فرهنگ‌سازی در زمینه مدیریت مصرف انرژی در کشور است. کشور ایران در اکثر آمار‌های جهانی یکی از پرمصرف‌ترین کشور‌ها در بخش انرژی است و این موضوع می‌تواند به یکی دیگر از دلایل وقوع بحران انرژی‌های مختلف در کشور تبدیل شود.
درنهایت با توجه به شرایط اقلیمی در کشور ایران، کاهش میزان آب سد‌ها، بارش باران و درنتیجه کاهش ظرفیت برق تولیدی حاصل از انرژی برق‌آبی، وابستگی بالای شبکه تولید برق به منابع گازی و همچنین افزایش آلایندگی در شهرهای بزرگ صنعتی مانند تهران، مشهد، اصفهان و تبریز بیش از هر زمان دیگری نیاز به شیوه مدیریت اصولی در بهره‌مندی از منابع، میزان مصرف سوخت‌های فسیلی، ایجاد الگو‌های مصرف متناسب با منابع در دسترس و بهره‌مندی از انرژی خورشیدی رایگان در کشور حس می‌شود. کشور ایران یکی از بالاترین پتانسیل‌های انرژی خورشیدی در جهان را دارد که آن‌طور که باید از آن بهره نمی‌برد و این موضوع نیازمند رویکرد اساسی بر پایه علم و دانش مرتبط و سیاستگذاری‌های متناسب در جهت افزایش بهره‌مندی از پتانسیل انرژی خورشیدی، افزایش سهم تولید برق شبکه از انرژی‌های تجدیدپذیر، کاهش وابستگی شبکه برق به منابع گازی و همچنین پیشگیری از وقوع فاجعه انرژی در کشور است.
منابع:
U. S. Energy Information Administration. Country Analysis Executive Summary: Iran. November 17, 2022.
تکنولوژی فرسوده مصرف گاز در نیروگاه‌ها؛ بلای امروز کشور
حمیدرضا اسمعیلی نژاد، عضو کارگروه انرژی اتحادیه انجمن‌های علمی دانشجویی مهندسی برق:مساله که مطرح می‌شود، چرایی و چگونگی همراهش می‌‌آید و پاسخ از پس چرایی و چگونگی و بعد، اجرا؛ اگر اراده‌ای باشد و اگر پاسخ درخور باشد. مساله پیش‌آمده در کشور ما یک مساله ملی است و موضوعی است که همه در آن به نحوی نقش داریم و از شمال تا جنوب درگیر آن هستیم، همان‌طور که به علت بارش برف پایتخت تعطیل شد تا افت فشار گاز جنوب به شمال جبران شود و مردم عزیزمان بتوانند از گرمایش بهره ببرند. اما اگر بخواهیم به دلیل مساله پیدا شده بپردازیم، برای پیدا کردن دلایل این چالش بهتر است در ابتدا مسیر برداشت تا مصرف گاز را تصور کنیم. گاز از مخازن برداشت می‌شود، به پالایشگاه می‌رود و تغییرات لازم روی آن صورت می‌پذیرد. بخشی از آن صادر می‌شود، بخشی سوزانده می‌شود(فلرینگ)، بخشی وارد خطوط انتقال شده، بخشی از آن که وارد خطوط انتقال شده به نیروگاه‌های تولید برق منتقل می‌شود، بخشی خوراک پتروشیمی شده و مابقی جهت مصارف خانگی-تجاری منتقل می‌شود. اگر بخواهیم از همان بخش نخست یعنی برداشت گاز شروع کنیم باید گفت کشور ما یکی از صاحبان مخازن دنیاست پس مشکلی از جهت میزان منابع نداریم، اما برداشت درستی نداریم. این موضوع یعنی پیشرفت تکنولوژی برداشت یا واردات تکنولوژی برای برداشت.
در بخش بعد فلرینگ قسمتی از گاز ما سوزانده می‌شود یا به عبارتی هدر می‌رود. و دلیل آن کمبود دانش و تکنولوژی کافی جهت بهره‌برداری این بخش از گاز ما می‌باشد. اگر وارد ارقام فلرینگ شویم، با اعدادی سرسام‌آور مواجه خواهیم شد. و اما راه‌حل ورود شرکت‌های دانش‌بنیان و دانشگاه‌ها به این حوزه برای ارائه راهکارهای فناورانه می‌باشد و البته حمایت‌های عمدتا مالی مراجع ذی‌صلاح که نباید دریغ شود.
مصرف کننده‌های بزرگ گاز کشور نیروگاه‌ها و پتروشیمی‌ها می‌باشند و درحال حاضر برای تولید برقِ آنها از گاز استفاده می‌شود. اما برای تامین برق دیگر چه کارهایی می‌توان کرد؟ نخستین پاسخ، نیروگاه‌های رزرو و جایگزین هستند؛ چراکه برق تنها با نیروگاه‌های گازی تولید نمی‌شود و انواع و اقسام نیروگاه‌های تولید برق وجود دارد از جمله نیروگاه بخار، سیکل ترکیبی، خورشیدی، بادی و... و هرکدام از این نیروگاه‌ها خصوصا نیروگاه‌های تجدیدپذیر برای ورود به مدار، چالش‌هایی دارند. به‌جز چالش‌های فنی که مهندسان روزبه‌روز درحال تحقیق روی آنها هستند، چالش‌های بروکراسی قانونی وجود دارد که لازم است توسط دولتمردان حل شود. مشکل دیگری برای پتروشیمی و نیروگاه‌ها در مصرف گاز وجود دارد و آن هم سوزاندن غیربهینه است به علت تکنولوژی‌های فرسوده و کم‌بازده. بهینه‌سازی مصرف انرژی، ممیزی انرژی و ورود تکنولوژی‌های پربازده در این صنایع راه‌حل این مشکل است. و اما در آخر مصرف گاز؛ احتمالا هم‌اکنون که این متن را می‌خوانید درحالی‌که شعله بخاری شما روی حالت متوسط است، لای درز در و پنجره شما محل عبور بادهای سرد شده و با سردتر شدن بادها، شعله بخاری‌تان بیشتر می‌شود. وارد برچسب انرژی تجهیزات‌تان هم نمی‌شویم. بله؛ ما بد مصرف می‌کنیم. اینجا جایی است که خودمان زیر نوک پیکان تقصیرها می‌رویم. کوچک‌ترین کارها، مثل خاموش کردن تلویزیون و خیلی کارهای جزئی دیگر که به صرفه‌جویی در برق و گاز منجر می‌شود از ساده‌ترین راه‌حل‌های این مساله است و به خودمان برمی‌گردد. آخرین حرف در بحث پیش‌بینی وقایع و اقدام متقابل است. مطمئنا این مساله وارد مسائل سیاسی، ارتباطات جهانی و... می‌شود. و طبیعتا ما می‌توانیم با پیش‌بینی وقایع، اقدام متقابل کنیم نه پس از وقوع. پیش‌بینی وقایع را می‌توانیم با مدل‌های مربوط به هر حوزه بسنجیم. مطمئنا این عدم پیش‌بینی سرمای بی‌سابقه به نقص در دستگاه‌ها و مدل‌های پیش‌بینی‌کننده آب‌وهوا و نیز نقص مدل‌های عرضه انرژی برمی‌گردد. با استفاده از مدل‌های هوش مصنوعی و هوشمند‌سازی در این حوزه‌ها می‌توانیم از پیش‌بینی بهتر بهره‌مند شویم.
ساختمان انرژی خالص صفر؛ انتخاب یا الزام؟
محمدمهدی احمدی، پژوهشگر حوزه انرژی و مدرس دانشگاه:در دهه‌های گذشته انتشار آلاینده‌های ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی به‌خصوص در شهرهای صنعتی، همواره یکی از مشکلات اساسی کشور بوده است. اما علاوه‌بر پدیده آلودگی هوا، در سال‌های اخیر شاهد افزایش فزاینده شدت مصرف انرژی و بحران عدم توازن بین عرضه و تقاضای انرژی در شبکه‌های برق و گاز کشور بوده‌ایم. تحلیلگران حوزه انرژی، ترکیبی از مصرف نامتعارف انرژی در بخش‌های مختلف و عدم توسعه زیرساخت‌های انرژی را دلیل مشکلات فعلی کشور می‌دانند. در کنار این موارد، شبکه برق سراسری نیز با شاخص انرژی اولیه 3.6خود به یک سیستم پرمصرف و فرسوده تبدیل شده است و نشان می‌دهد که مشوق‌های درنظر گرفته شده برای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر، ناکارآمد یا ناکافی بوده است. این درحالی است که متوسط انرژی اولیه برای تولید واحد انرژی برق در کشورهای اتحادیه اروپا و کشورهای پیشرفته‌ای مانند سوئیس به ترتیب برابر 2.5 و 2.0 می‌باشد.
اما در این مطلب به یک سیاستگذاری مهم در سطح جهانی و البته مغفول در ایران پرداخته می‌شود که قادر است به صورت همزمان عرضه و تقاضای انرژی را در محل مصرف، مدیریت نماید. مفهوم «انرژی خالص صفر» که در ابتدا به‌منظور ساماندهی انرژی در بخش ساختمان مطرح شده بود، با بحرانی شدن پدیده گرمایش زمین، به سرعت مورد استقبال بین‌المللی قرار گرفت و با انتشار شیوه‌نامه‌هایی در سطوح مختلف جامعه اعم از بخش‌های کشاورزی، صنعت و مناطق شهری توسعه داده شد. هدف اصلی استفاده از مفهوم انرژی خالص صفر، از یک طرف کاهش قابل توجه نیازهای انرژی سایت با استفاده از سطوح بالای بهره‌وری در سامانه‌های فعال و غیرفعال بوده و از طرف دیگر تامین نیازهای انرژی محدود شده با استفاده از سامانه‌های تجدیدپذیر نصب‌شده در محل می‌باشد. براساس این تعریف، سایت می‌تواند مازاد انرژی تولید شده خود را به شبکه سراسری صادر نموده و کمبود نیازهای انرژی خود را از شبکه تحویل گیرد. اما براساس معیارهای مختلف، مقدار انرژی مبادله شده به‌صورت خالص و در طول یک‌سال می‌بایست عددی برابر (یا نزدیک به) صفر باشد.
در حال حاضر، کشورهای مختلف جهان قوانین سختگیرانه‌ای را برای دستیابی به این هدف درنظر گرفته‌اند. به‌عنوان مثال در شیوه‌نامه عملکرد انرژی ساختمان در کشورهای عضو اتحادیه‌ی اروپا تاکیده شده است که از 31 دسامبر 2018، کلیه ساختمان‌های جدید متعلق به نهادهای عمومی و از 31 دسامبر 2020 تمام ساختمان‌های جدید می‌بایست به صورت ساختمان انرژی خالص صفر (و یا نزدیک به آن) باشند. همچنین در ایالات متحده، تمامی ساختمان‌های تجاری جدید باید از سال 2030 به صورت انرژی خالص صفر ساخته شوند. در ژاپن همه ساختمان‌های عمومی جدید و قدیمی باید به‌ترتیب از سال‌های 2020 و 2030 برای رسیدن به هدف مذکور، نوسازی و بازسازی شوند. قوانین تقریبا مشابهی در سایر کشورهای جهان از جمله کشورهای استرالیا و کره‌جنوبی وضع شده است. درنهایت براساس نقشه‌راه پیشنهادی آژانس بین‌المللی انرژی، 85 درصد ساختمان‌های جهان باید تا سال 2050 از اصول انرژی خالص صفر پیروی کنند تا با محدودیت درنظر گرفته شده برای افزایش دمای جهانی (زیر 1.5 درجه سانتی‌گراد) مطابقت داشته باشند.
بدیهی است شرایط فعلی کشور در بخش مصارف انرژی ساختمان با تقاضای حدود 40 درصد از کل مصرف انرژی، هیچ‌گونه سنخیتی با قوانین مذکور ندارد و فاصله بسیار زیادی برای انطباق متوسط مصرف انرژی اولیه در این بخش (310 کیلووات ساعت بر مترمربع در سال) با استانداردهای مطرح شده در ساختمان‌های انرژی خالص صفر (50 کیلووات ساعت بر مترمربع در سال) وجود دارد. همچنین به‌جز برخی سیاست‌های تشویقی و ناکارآمد، هیچ‌گونه سیاست الزام‌آوری برای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر در محل مصرف وجود ندارد. حال آنکه توسعه این سامانه‌های کوچک و ارزان‌قیمت، هم می‌تواند تا حدود زیادی از ناکارآمدی‌های شبکه برای مشترکان بکاهد و هم در روزهای بحرانی مانند شرایط فعلی کشور به مدیریت انرژی در شبکه سراسری کمک کند.
بنابراین ضروری است که سیاستگذاران و فعالین حوزه انرژی با نگاه ویژه به مطالعات و تجربه‌های جهانی، هرچه سریع‌تر به سمت وضع مقررات و اجرای استانداردهای ساختمان انرژی خالص صفر حرکت کنند تا در آینده با مشکلاتی بسیار فراتر از چالش‌های فعلی در کشور مواجه نباشیم.