آغاز مطالعات احداث ۲۵۰۰ مگاوات نیروگاه تلمبه‌ذخیره‌ای در سدهای کارون و دز

پایداری شبکه برق در گرو ایجاد تعادل لحظه‌ای میان تولید و مصرف است؛ شرطی فیزیکی که با ورود گسترده نیروگاه‌های خورشیدی و نوسانات ذاتی تولید آن‌ها، به چالشی پیچیده برای مدیران شبکه تبدیل می‌شود. در غیاب سیستم‌های ذخیره‌سازی کلان، برق تولیدی در ساعات آفتابی روز نمی‌تواند پاسخگوی اوج مصرف در ساعات اولیه شب باشد.

شبکه‌های مدرن برق برای حل این عدم تطابق زمانی، نیازمند مخازنی هستند که انرژی را در مقیاس گیگاوات‌ساعت در خود نگه دارند. بدون این زیرساخت، توسعه تجدیدپذیرها به جای حل مشکل ناترازی، تنها به ایجاد مازاد تولید در میانه روز و تداوم خاموشی‌ها در زمان غروب آفتاب منجر خواهد شد.

برای غلبه بر این محدودیت ساختاری، وزارت نیرو مطالعات مهندسی احداث ۲۵۰۰ مگاوات نیروگاه تلمبه‌ذخیره‌ای جدید را در زنجیره سدهای کارون و دز آغاز کرده است. مصطفی رجبی مشهدی، معاون برق و انرژی وزیر نیرو، در اواسط مهرماه ۱۴۰۵ این خبر را در نشست تخصصی تأمین مالی این پروژه‌ها اعلام کرد.[1]

این نشست که با حضور مدیران ارشد توانیر، مدیریت شبکه برق ایران و شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران برگزار شد، بر یک هدف واحد تمرکز داشت: شتاب‌بخشی به توسعه زیرساخت‌هایی که بتوانند به عنوان پشتیبان مطمئن برای شبکه سراسری عمل کنند و ریسک خاموشی‌ها را به حداقل برسانند.[1]

مکانیسم عملکرد باتری‌های آبی

نیروگاه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای در عمل مانند یک باتری آبی غول‌پیکر رفتار می‌کنند که از دو مخزن آب در دو ارتفاع متفاوت تشکیل شده‌اند. در ساعات کم‌بار شبکه یا زمانی که تولید نیروگاه‌های خورشیدی در اوج است، برق مازاد و ارزان‌قیمت صرف پمپاژ آب از مخزن پایین‌دست به مخزن بالادست می‌شود.[1]

سپس در ساعات اوج مصرف که شبکه با کمبود مواجه است و قیمت برق به بالاترین حد خود می‌رسد، این آب رها می‌شود. جریان آب با عبور از مسیرهای تعبیه‌شده، توربین‌ها را به گردش درآورده و برق مورد نیاز را در کمتر از چند دقیقه به شبکه بازمی‌گرداند.

یکی از ویژگی‌های فنی برجسته در طراحی‌های جدید، استفاده از توربین‌های دورمتغیر است. به گفته مقامات وزارت نیرو، این فناوری که در پروژه‌های در دست احداث نیز پیش‌بینی شده، امکان تنظیم دقیق‌تر توان پمپاژ و تولید را فراهم کرده و راندمان کلی چرخه ذخیره‌سازی را به شکل چشمگیری ارتقا می‌دهد.[1]

سرعت پاسخ‌دهی این سیستم‌ها در مقایسه با نیروگاه‌های حرارتی سنتی بسیار بالاتر است. در حالی که راه‌اندازی یک نیروگاه گازی یا بخاری ممکن است ساعت‌ها به طول بینجامد، توربین‌های آبی می‌توانند در کسری از زمان به حداکثر توان تولیدی خود برسند و نوسانات ناگهانی فرکانس شبکه را مهار کنند.

مقیاس پروژه و مزیت‌های جغرافیایی

ظرفیت ۲۵۰۰ مگاواتی هدف‌گذاری شده، رقمی بی‌سابقه در مقیاس زیرساخت‌های انرژی کشور است. برای درک بزرگی این عدد، کافی است بدانیم که این ظرفیت معادل دو و نیم برابر توان تولیدی نیروگاه اتمی بوشهر و بیش از دو برابر ظرفیت نیروگاه تلمبه‌ذخیره‌ای هزار مگاواتی سیاه‌بیشه در استان مازندران است.[1]

انتخاب زنجیره سدهای کارون و دز در جنوب غربی ایران برای اجرای این کلان‌پروژه، یک تصمیم مهندسی مبتنی بر اقتصاد طرح است. این منطقه پرآب‌ترین حوضه آبریز کشور محسوب می‌شود و سدهای بزرگ آن، مخازن عظیمی را تشکیل داده‌اند که نیمی از زیرساخت مورد نیاز را از پیش فراهم کرده‌اند.

استفاده از مخازن سدهای موجود به عنوان مخزن پایین‌دست یا بالادست، نیاز به عملیات سنگین خاک‌برداری و احداث سدهای جدید را برطرف می‌کند. این رویکرد نه تنها هزینه‌های سرمایه‌ای پروژه را به شدت کاهش می‌دهد، بلکه زمان لازم برای بهره‌برداری از این تأسیسات را نیز به حداقل می‌رساند.

علاوه بر این، توپوگرافی کوهستانی منطقه زاگرس و اختلاف ارتفاع قابل‌توجه میان مخازن سدهای متوالی در رودخانه‌های کارون و دز، شرایط هیدرولیکی ایده‌آلی را برای نصب پمپ‌ها و توربین‌های پرقدرت ایجاد کرده است که راندمان تولید انرژی را به حداکثر ممکن می‌رساند.

پیوند با توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر

این اقدام زیرساختی دقیقاً همزمان با توسعه سریع انرژی‌های تجدیدپذیر در ایران صورت می‌گیرد. پیش‌تر در اوایل مهرماه ۱۴۰۵، اعلام شد که ۱۷۰۰ مگاوات از برنامه هفت هزار مگاواتی احداث نیروگاه‌های خورشیدی وارد مدار تولید شده است و این روند با سرعت ادامه دارد.[2]

با ورود هزاران مگاوات برق خورشیدی به شبکه، پدیده شناخته‌شده‌ای به نام «منحنی اردک» شکل می‌گیرد؛ جایی که تولید در میانه روز به شدت افزایش می‌یابد اما با غروب آفتاب و همزمان با افزایش مصرف خانگی، شبکه با افت ناگهانی تولید مواجه می‌شود. باتری‌های آبی تنها راهکار اقتصادی برای مدیریت این شیب تند هستند.

در مقایسه با باتری‌های شیمیایی لیتیوم-یون که برای ذخیره‌سازی در مقیاس شبکه استفاده می‌شوند، نیروگاه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای طول عمر بسیار بالاتری دارند که گاهی به بیش از نیم قرن می‌رسد. همچنین هزینه ذخیره‌سازی هر کیلووات‌ساعت انرژی در این روش به مراتب پایین‌تر بوده و از نظر پایداری عملکردی، گزینه‌ای قابل اتکاتر به شمار می‌روند.[1]

این پایداری عملکردی به ویژه در شرایط بحرانی و طوفان‌های شدید که ممکن است بخش‌هایی از شبکه انتقال را از کار بیندازند، اهمیتی دوچندان می‌یابد. وجود منابع تولید پراکنده و قابل کنترل، تاب‌آوری شبکه سراسری را در برابر حوادث غیرمترقبه افزایش می‌دهد.[3]

تأثیر بر صنایع و مکانیزم‌های تأمین مالی

قطعی‌های برنامه‌ریزی‌شده برق در تابستان‌های اخیر، بیشترین آسیب را به بخش تولید کشور وارد کرده است. صنایع انرژی‌بر مانند فولاد و سیمان، با توقف اجباری خطوط تولید خود مواجه شده‌اند که این امر نه تنها به کاهش عرضه دامن زده، بلکه خسارت‌های مالی هنگفتی را نیز به همراه داشته است.

احداث نیروگاه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای می‌تواند به عنوان یک سپر دفاعی برای این صنایع عمل کند. با انتقال انرژی ارزان‌قیمت شبانه به ساعات اوج مصرف روز، شبکه قادر خواهد بود بدون نیاز به قطع برق کارخانجات، تقاضای فزاینده بخش خانگی و تجاری را در گرم‌ترین روزهای سال مدیریت کند.

تأمین مالی چنین پروژه‌های عظیمی نیازمند مشارکت جدی بخش خصوصی و استفاده از ابزارهای نوین سرمایه‌گذاری است. در نشست اخیر وزارت نیرو، راهکارهای جذب سرمایه از طریق بازار بورس، انتشار اوراق مشارکت و همچنین ایجاد مشوق‌های اقتصادی برای صنایع بزرگ جهت سرمایه‌گذاری مستقیم در این زیرساخت‌ها مورد بحث قرار گرفت.[1]

کارشناسان اقتصاد انرژی معتقدند که با واقعی‌سازی تعرفه‌های برق در ساعات اوج بار و ایجاد یک بازار رقابتی برای خرید و فروش انرژی ذخیره‌شده، بازگشت سرمایه در پروژه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای تضمین خواهد شد. این امر می‌تواند انگیزه لازم را برای ورود هلدینگ‌های بزرگ صنعتی به این عرصه فراهم آورد.

چشم‌انداز جهانی و ملاحظات زیست‌محیطی

حرکت ایران به سمت توسعه این فناوری، همسو با روندهای جهانی در گذار انرژی است. بر اساس آمارهای ارائه شده، هم‌اکنون نزدیک به ۲۰۰ گیگاوات ظرفیت تلمبه‌ذخیره‌ای در شبکه‌های برق سراسر جهان فعال است و حدود ۶۰۰ گیگاوات ظرفیت جدید نیز در دست بررسی و اجرا قرار دارد.[1]

علاوه بر آغاز مطالعات برای ظرفیت‌های جدید در خوزستان، وزارت نیرو تسریع در عملیات اجرایی نیروگاه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای «آزاد» و «رودبار لرستان» را نیز در دستور کار جدی خود قرار داده است. هدف‌گذاری شده تا این پروژه‌های نیمه‌تمام تا پایان فعالیت دولت چهاردهم تکمیل و به بهره‌برداری برسند.[1]

از منظر زیست‌محیطی نیز، استفاده از سدهای موجود در حوضه کارون و دز یک مزیت بزرگ محسوب می‌شود. احداث سدهای جدید همواره با چالش‌های اکولوژیکی، تغییر مسیر رودخانه‌ها و جابه‌جایی جوامع محلی همراه است؛ اما بهره‌گیری از زیرساخت‌های فعلی، این تبعات منفی را به حداقل ممکن کاهش می‌دهد.

با این حال، پمپاژ مداوم آب میان دو مخزن نیازمند ارزیابی‌های دقیق هیدرولوژیکی است تا از حفظ کیفیت آب و عدم اختلال در اکوسیستم پایین‌دست اطمینان حاصل شود. مطالعات مهندسی که اکنون آغاز شده، موظف است تمامی این متغیرهای زیست‌محیطی را پیش از ورود به فاز اجرایی به دقت مدل‌سازی کند.