در اين طرح مطالعه ای جامع در زمينه نيروگاه برق آبی ميكرو و ارزيابی فنی – اقتصادی اجرای پروژه های مزبور در كشور صورت گرفت. همچنين با توجه به سابقه پروژه های انجام شده در كشور در اين زمينه، مقايسه هزينه ای بين پروژه های برق آبی ميكرو در ايران با موارد مشابه در كشورهای مختلف انجام شد.
تامين انرژي از منابع تجديدپذير و با قيمت مناسب نقش بسيار مهم و مثبتی در توسعه مناطق روستايی دارد. اين امر موجب شده برخی از كشورهای در حال توسعه به قصد برق رسانی به مناطق روستايی و بهبود سطح زندگی اهالی روستا نگاهی دوباره به منابع آبی خود بيفكنند.
در اين ميان، انرژی بدست آمده از توربين های آبی می تواند برای صنايع كوچک روستايی، مانند آسياب گندم، چوب بری ها يا پمپاژ آب مصرف شود، اما مهمترين و گسترده ترين كاربرد توربين آبی، توليد برق از نيروی آب است. و درست به همین خاطر است که نيروگاه برق آبی در برنامه عرضه انرژی وارد شده است.
نيروگاه های برق آبی کوچک برای نقاط دور افتاده و در هنگام پایین بودن تقاضای انرژی راه حل مناسبی هستند. برای تأمین برق مناطق روستایی دورافتاده، گزینه های متعددی وجود دارند که مهمترین آنها عبارتند از: گسترش شبکه و احداث خط انتقال برق، تهیه و نصب دیزل – ژنراتور، تهیه و نصب توربین آبی.
مزایای توربین آبی نسبت به دیگر گزینه ها را می توان بشرح زیر برشمرد:
- هزینه بالای ساخت خط انتقال و افت انرژی در طول آن،
- دشواری سوخت رسانی به دیزل – ژنراتور در مناطق دورافتاده به ویژه در زمستان،
- نیاز دیزل – ژنراتور به راهبری و نگهداری پیوسته و بالاتر بودن هزینه تعمیر و نگهداری در مقایسه با توربین آبی،
- پاکیزه بودن انرژی برق آبی و عدم انتشار گازهای زیانبار برای محیط زیست،
- امکان بروز خاموشی های مکرر در برق شبکه بدلایل مختلف و خارج از قدرت تصمیم و چاره اندیشی بهره برداران.
توربین های آبی برای بیشتر روستاها در مقیاس میکرو (توان الکتریکی کمتر از 100 کیلووات) پاسخگو هستند و گاهی می توان ظرفیت های بالاتر برای تأمین انرژی چند روستای همجوار یا اتصال برق تولید شده به شبکه محلی یا سراسری نصب نمود که در اصطلاح، ظرفیت 100 کیلووات تا 1 و ظرفیت 1 تا 10 مگاوات «مینی» مگاوات بنام نیروگاه آبی بنام نیروگاه آبی کوچک شناخته می شوند.
در کشورمان تلاش هایی در زمینه اجرای پروژه های برق آبی میکرو صورت پذیرفته است. در آذر ماه 1366 اولین نيروگاه برق آبی کوچک کشور، توسط وزیر وقت جهاد سازندگی افتتاح گردید. این نیروگاه در منطقه کلات نادر در استان خراسان و با ظرفیت 65 کیلووات نصب و راه اندازی گردید.
پس از آن با گسترش طرح نیروگاه های کوچک بر اساس سیاست های کلان کشور در بخش های تولید انرژی و کشاورزی در سال 1381، به پیشنهاد مجلس شورای اسلامی و تائید هیات محترم وزیران، وظیفه ساخت نیروگاه های آبی کوچک از وزارت جهاد سازندگی به وزارت نیرو منتقل گردید.
این طرح از ابتدای سال 1382 به طرح نيروگاه برق آبی متوسط شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران ملحق گردید. در حال حاضر شرکت توسعه منابع آب و بهره «کرنق» و «گرنی» نیروی ایران از دو پروژه برق آبی میکرو برداری نموده و چند پروژه در حال ساخت یا آماده بهره برداری را در دستور کار خود دارد.
مبانی محاسبات اقتصادی نيروگاه برق آبی
برای ارزیابی اقتصادی انرژی حاصل از توربین های آبی میکرو، بهای تمام شده انرژی در این فناوری برآورد شده و با بهای واقعی انرژی فسیلی و همچنین هزینه های زیست محیطی و هزینه انتقال انرژی به نقاط دور افتاده مقایسه می گردد. هزینه های مربوط به نيروگاه کوچک به صورت زیر بیان شده است:
- هزینه های ساختمانی (سد، کانال، اتاقک الکتریکی یا مکانیکی)،
- هزینه های مربوط به تولید الکتریسته (توربین، ژنراتور، خطوط برق)،
- سایر هزینه ها (هزینه زمین، هزینه مربوط به بهره برداری پاره وقت، هزینه مربوط به سازه های مهندسی).
نرخ هزینه تجهیزات و اجزای ساختمان های مهندسی 50 – 40 درصد کل هزینه نصب نیروگاه برق آبی می باشد که به توپوگرافی و ژئولوژی منطقه، روش های سازه های کاربردی و مواد مورد استفاده بستگی دارد. هزینه مصرف سوخت در این نیروگاه ها معادل صفر درنظر گرفته می شود.
هزینه اجرای پروژه های میکرو هیدرو در ایران
در حالیکه عدد بالا برای اجرای پروژه با استفاده از پمپ معکوس به عنوان توربین ساخت شرکت پمپ و توربین ایران، حدود 1900 دلار بر کیلو وات می باشد (این عدد، میانگین هزینه از 2 مورد پروژه میکرو هیدرو اجرا شده در سطح کشور می باشد).
مقایسه این اعداد با موارد مطرح شده در بخش های قبلی نشان می دهد هزینه اجرای پروژه های میکرو هیدرو در ایران در مقایسه با قیمت جهانی آن منطقی و اقتصادی بوده و با تولید قسمت های مختلف سیستم در داخل کشور، قیمت تمام شدۀ پروژه کاهش خواهد یافت.
شایان ذکر است که اجرای یک پروژه موفق از همه جهات نیازمند بستر سازی علمی مناسب، پتانسیل سنجی دقیق، انتخاب و طراحی صحیح اجزاء با در نظر گرفتن شرایط مختلف مسئله، ساخت قطعات با کیفیت مناسب و نصب و راه اندازی صحیح می باشد و اساسا نمی توان هزینه ای کاملا دقیق را برای یک پروژه جدید پی شبینی نمود.
در این بخش سعی شد تا هزین های واقعی بر اساس متوسط مخارج مربوط به چند مورد پروژه اجرا شده در کشور برای سیستم میکرو هیدرو ارائه گردد تا بتوان مقدار هزینه نزدیک به واقعیت را برای اجرای پروژه نيروگاه برق آبی میکرو تصور نمود.
مطالعه موردی و یافته ها
به منظور انطباق تجربیات ملی و جهانی در زمینه نيروگاه های برق آبی میکرو و اطلاعات مندرج در این مقاله با یک مطالعه موردی، رودخانه کردان و سرشاخه های آن، واقع در شمال غربی استان تهران مورد بررسی قرار گرفته است.
پس از بررسی های دفتری و مشاهدات میدانی، روستاهای سیرود و دروان بدلایل زیر برگزیده شدند: دور افتادگی، قرار گرفتن در بالادست رودها و ناحیه کوهستانی، وجود هد مناسب در جریان آب، دشواری حمل و نقل و نیاز به منبع انرژی محلی و مطمئن.
موارد زیر به عنوان راهکارهایی در جهت هرچه بیشتر اقتصادی نمودن طرح نيروگاه برق آبی میکرو پیشنهاد می گردد:
- استفاده از انشعاب رودخانه ای،
- ساخت تجهیزات در محل توسط سازندگان محلی،
- استفاده از پنستاک HDPE (پلاستیکی)،
- بکارگیری کنترلر الکترونیکی بار،
- استفاده از زیر ساختارهای موجود (به طور مثال بکارگیری کانال طرح آبیاری در سیستم میکرو هیدرو)،
- نزدیک بودن نیروگاه به روستا،
- استفاده از پمپ ها به عنوان توربین ها (PAT) و موتور به جای ژنراتور (معمولاً پمپ ها با یک موتور کوپل شده و در بازار موجود است و کل واحد به شکل مجموعه توربین/ ژنراتور می باشد)،
- استفاده از مواد و نیروی انسانی محلی برای کارهای عمرانی،
- انجام طراحی مناسب جهت حصول ضریب بالای نیروگاهی و الگوی بار متوازن.
با توجه به بررس یهای انجام شده، ساخت قطعات مختلف سیستم میکرو هیدرو به شرح زیر در کشورمان امکان پذیر می باشد:
- پره های توربین اعم از متحرک و یا ثابت،
- کوپلینگ و انواع اتصالات مشابه،
- شافت متحرک،
- لوله های کشش و مکش،
- سیستم های گاورنر،
- شیرآلات هیدرولیکی،
- پوسته های حلزونی بعضی توربین ها مثل فرانسیس،
- چرخدنده ها و گیربکس،
- کلیه کارهای فلزی از قبیل اسکلت بندی ها و آبگیری های فلزی.
به عنوان یک راهکار سری عتر و در صورتی که شرایط جریانی مهیا باشد، استفاده از پمپ های ساخت داخل به شکل معکوس به عنوان توربین گزینه ای مناسب به نظر می رسد. هرچند که ممکن است راندمان کاری توربین تا حدی افت نماید.
نتیجه گیری
- نيروگاه های برق آبی میکرو دارای ویژگیهای متعددی از جمله پایان ناپذیری منبع انرژی، عدم آلوده سازی محیط، توسعه اجتماعی، کشاورزی و صنعتی مناطق روستایی، اشتغال زایی، افزایش دانش فنی منطقه، تولید انرژی ارزان، عمر مفید طولانی و راندمان بالا، سهولت ساخت و بهره برداری، کاهش تلفات انرژی، افزایش پایداری شبکه، امکان جذب سرمایه های بخش خصوصی و بالا بودن ضریب آمادگی نیروگاه می باشند.
- پیشنهاد می شود پتانسیل های کوچک برق آبی و به خصوص میکرو توسط دولت و یا به وسیله شرکتهای تعاونی رو ستایی و یا خصوصی (با اجازه فروش آن به خریداران) بکارگرفته شود.
- در ایران توان نسبتا خوبی برای استفاده از این نیروگاه ها و جود دارد، بنابراین بایستی به موضوع بومی نمودن فناوری توربین های آبی کوچک و میکرو، بهای زیادی داده شود. در کنار آن، باید به مسائل جانبی از جمله مساله انتقال نیروی تولیدی و هزینه آن، در کنار مسائل مثبتی مانند آلودگی ناچیز محیط زیستی یا سادگی نسبی ساخت آن نیز توجه خاص شود. اهمیت این فناوری در جبران افت ناشی از طولانی بودن خطوط انتقال در مناطق روستایی، نباید از نظر دور بماند.