ارزیابی اقتصادی استفاده از انرژی برق خورشیدی و برق فسیلی در مصارف خانگی

 
انرژي خورشيدي یكی از مهمترین انواع انرژي هاي تجدیدپذیر در ایران است؛ چرا که اکثر مناطق ایران از توانایی قابل توجهی در استفاده از انرژي خورشيدي برخوردار است. به دلیل افزایش قیمت برق فسیلی مصرف کننده به دنبال راهکاری است تا هزینه های برق مصرفی خود را کاهش دهد. یکی از این راهکارها به کارگیری سیستم های خورشیدی جهت تامین برق منازل مسکونی می باشد.

با مقایسه هزینه برق فسیلی و برق خورشیدی می توان نتیجه گرفت که یک مجتمع مسکونی با مصرف ماهانه KWH ۴۰۰ برق فسیلی در ماه ضمن استفاده از سیستم برق خورشیدی می تواند از کاهش پرداختی هزینه برق مصرفی به میزان ۶۰ بهره مند شود. به علاوه این که شبکه سراسری برق نیز با مشکل کمبود برق در ساعات پیک مصرف مواجه نخواهد شد. گرچه سیستم فتوولتائیک در حال حاضر به طور کامل قابل رقابت با نیروگاه فسیلی نبوده ولی در کاهش هزینه پرداختی مصرف کننده مناسب می باشد. با گذشت زمان و پیشرفت فنآوری و از طرف دیگر گران تر شدن سوختهای فسیلی تنها استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی توجیه اقتصادی خواهد داشت.

مقدمه

صنعت برق به خاطر نقش زیربنایی و وابستگی زیادی که به کلیه عوامل مؤثر در رشد اقتصادی و رفاه اجتماعی دارد، صنعتی پویاست و وابستگی ادامه حیات بشری به این نوع انرژی ارزشمند و نقش آن در راه اندازی چرخهای صنعت و سیستمهای مورد نیاز جامعه، روشن و مبرهن است. امروزه با استفاده از روش های تولید مناسب و بالابردن بازدهی سیستمهای برق خورشیدی و کاستن هزینه های تولید و نیز افزایش قیمت سوختهای فسیلی این سیستمها توانستند هر چه بیشتر جایگاه خود را در بین دیگر صور تأمین انرژی در دنیا بگشایند و در حال حاضر به صورت گسترده در کشورهای اروپای غربی امریکای لاتین و صحراهای قاره آفریقا و آسیا (خاورمیانه) و دیگر صحراهای جهان مورد استفاده قرار میگیرند.

در کشورهای غربی با داشتن ساعات آفتابی کمتر از دو درصد نسبت به کشورهای خاورمیانه مردم با استفاده از سیستم های برق خورشیدی متصل به شبکه برق در روز برق تولیدی را به شبکه تحویل داده و در هنگام شب از شبکه برق تحویل می گیرند و هنگام پرداخت بهای برق مصرفی، تفاضل برق تحویلی و مصرف شده از شبکه را میپردازند.

 
این در حالی است که ایران با داشتن شرایط جغرافیایی مناسب، مستعد استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر از جمله انرژی خورشیدی است، به ویژه آنکه از نقطه نظر میزان انرژی تابش خورشیدی در شمار بهترین مناطق محسوب میشود. در این میان شهر مشهد که به عنوان یکی از مناطق مستعد استفاده از انرژی خورشیدی میباشد، تعداد روزهای آفتابی و نیمه آفتابی این شهر در سال حدود ۳۱۳ روز است بنابراین تعداد ساعتهای آفتابی در سال حدود ۱۷۴۲ ساعت است. مهمترین موضوعی که امروزه مانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شده است، توجیه پذیری اقتصادی آن در مقایسه با دیگر گزینه های موجود در برق رسانی میباشد. از طرفی، مصرف قابل توجه انرژی و همچنین تعداد زیاد مشترکین بخش خانگی باعث شده که ۲۳ مصرف انرژی الکتریکی را به خود اختصاص داده به گونه ای که همراه با بخش صنعت بالاترین میزان تقاضای برق را در کشور دارد.

اقتصاد انرژی خورشیدی

افزایش قابل توجه قیمت فرآورده های نفتی بعد از شوک نفتی سال ۱۹۷۳، توجه صاحب نظران و کارشناسان اقتصاد انرژی را به سمت یکی از مهمترین و گسترده ترین منابع انرژی تجدیدپذیر یعنی انرژی خورشیدی جلب نمود. با آغاز مطالعه انرژی خورشیدی از منظر اقتصاد انرژی، مبحثی به نــام اقتصاد انرژی خورشیدی به وجود آمد که میتوان زمان پیدایش آن را اوایل دهه ۷۰ میلادی و مصادف با شوک نفتی سال ۱۹۷۳ دانست.

عوامل بسیار زیادی افراد را به توجه و سرانجام پذیرش خورشید به عنوان یک منبع انرژی جایگزین سوق می دهد، با این حال یکی از جذاب ترین ویژگیهای انرژی خورشیدی از نقطه نظر اقتصادی، توانایی آن در کاهش هزینه های کلی تولید انرژی میباشد به همین صورت تحقیق و بررسی بر روی طراحی سیستمهای انرژی خورشیدی بهینه که هزینه کلی انرژی را به حداقل میرساند متمرکز شده است. یکی از تجهیزات تولید برق از انرژی خورشیدی، سیستم فتوولتائیک است. اهمیت استفاده از تکنولوژی فتوولتائیک این است که مستقیماً و بدون بهره گیری از مکانیسم های متحرک و شیمیایی، نورخورشید را به برق تبدیل می کند.

فتوولتائیک چگونه کار میکند؟

مطالعات داخلی انجام شده ارزیابی اقتصادی

شیرودی و همکاران، در تحقیق خود به بررسی نخستین سیستم انرژی هیدروژن خورشیدی در ایران پرداخته اند. این پژوهشگران استفاده از سلولهای فتوولتائیک را به عنوان یک منبع قابل اطمنیان انرژی برای تأمین انرژی مورد نیاز دستگاه الکترولیز جهت تولید هیدروژن در سایت انرژی های نو طالقان خاطر نشان نموده اند، به گونه ای که اجرای این طرح بیانگر قابلیت سیستم های فتوولتائیک بوده و قدرت جایگزینی با برق شبکه سراسری را در مناطق دور از شبکه های توزیع برق فراهم می سازد.

بهادری نژاد و فرهمندپور، به طراحی و بررسی اقتصادی سیستم برق خورشیدی برای یک ساختمان اداری در تهران پرداختند. ساختمان اداری به مساحت ۱۲۰ متر مربع و دارای یک زیرزمین با همین مساحت در تهران طراحی شده و هزینه اولیه و بهای برق تولیدی تعیین گردیده است. این مطالعه نشان میدهد که استفاده از برق خورشیدی در ساختمانهای اداری با توجه به سیاست انرژی دولت در خرید برق از انرژیهای تجدیدپذیر در حال حاضر در تهران اقتصادی نیست. اما طراحی ساختمانهایی با بازده انرژی بالا را در سالهای آتی دور از انتظار نمی بیند، به گونه ای که هر ساختمان میتواند هم انرژی مصرف کند و هم انرژی تولید کند، همچنان که نسل جدیدی از ساختمانهایی با انرژی صفر داشته باشیم.

کوچک زاده، در مطالعه ای اقتصادی بودن نیروگاه خورشیدی فتوولتاییک را در مقایسه با نیروگاه دیزلی و اتصال به شبکه سراسری برق به منظور تأمین برق روستاهای مرکزی ایران بررسی کرده و نتیجه گرفت که سیستمهای انرژی فتوولتایی در مقایسه با دیگر سیستم ها هزینه واحد کمتری دارند.

مطالعات خارجی انجام شده ارزیابی اقتصادی

اوانس و همکاران، به بررسی دستگاههای مختلف انرژی به منظور روشنایی داخلی در هند پرداخته اند. این پژوهشگران با روش تحلیل هزینه چرخه عمر سیستمهای توزیع انرژی اعم از سیستم های سنتی و سیستم های انرژی تجدیدپذیر را مورد ارزیابی اقتصادی قرار داده و به این نتیجه رسیدند که سیستمهای مدرن انرژی نسبت به سیستمهای سنتی گزینه های بهتری برای تأمین روشنایی در مناطق روستایی هستند علاوه بر این سیستمهای انرژی تجدیدپذیر تولید گازهای گلخانه ای از جمله گازهای مخربی همچون CO2 را کاهش میدهند.

کلارک و همکاران، در مطالعه خود به بررسی بازده انرژی ساختمان در دو نوع سیستم های متعارف و تجدیدپذیر پرداختند. انرژی مورد نیاز ساختمان در بخشهای گرمایش و سرمایشی با دو سیستم انرژی اندازه گیری شد. نتایج تحقیق نشان داد که استفاده از انرژی خورشیدی و سیستم های فتوولتائیک بازده انرژی ساختمان را به مراتب نسبت به حالتی که انرژی ساختمان بدون استفاده از انرژیهای تجدید پذیر تأمین میشد، افزایش می دهد.

کونر و همکاران در پژوهشی با عنوان یک تحلیل هزینه چرخه عمر برای مقایسه انرژیPV  فتوولتائیک و مولد سوختی در مواقع افت بار به ارزیابی اقتصادی و مقایسه استفاده از سیستم و مولدهای نفتی و دیزلی در مواقع افت بار در کشور هندوستان پرداخته اند. در این راستا نویسندگان مقاله با استفاده از اطلاعاتی چون نرخ تنزیل، نرخ تورم، میزان وام و کمک دولت برای تشویق استفاده از سیستم PV، هزینه های بهره برداری و نگهداری از مولدهای سوختی و سیستم و همچنین هزینه سوخت هزینه واحد انرژی سه گزینه مطرح شده یعنی سیستم PV، مولد دیزلی و مولد نفتی را محاسبه کرده اند.

ارزیابی عملکرد خورشیدی

اکثر مطالب در زمینه روش شناسی اقتصاد خورشیدی به جای این که ابداعی باشند، تطبیقی هستند. به عبارت دیگر پایه های دانش موجود در علم اقتصاد امور مالی مدیریت بازرگانی و علم اقتصاد مهندسی اساس روشهای موجود در چهار محور عمده اقتصاد انرژی خورشیدی را فراهم می کند. در بسیاری از موارد مهمترین چالش انتخاب روش مناسب و کاربرد آن بوده است. اگرچه مطالب راجع به روش شناسی اقتصاد خورشیدی به جای ابداعی بودن تطبیقـی مـی باشـنـد امـا بسـيـار قابل اهمیت میباشند. در این تحقیق با تأکید بر علم اقتصاد مهندسی به بررسی روش ارزیابی اقتصادی پرداخته میشود.

اقتصاد مهندسی در قالب تحلیل اقتصادی پروژه با به کارگیری تکنیک های ریاضی و معیارهای کمی ارزیابی، به بررسی پروژه های مختلف سرمایه گذاری و انتخاب اقتصادی ترین آنها و یا تصمیم گیری جهت رد یا پذیرش اجرای یک پروژه خاص می پردازد. در ایــن تحقیق از نرم افزار کامفار استفاده شده است. در ادامه به معیارهای اقتصاد مهندسی پرداخته می شود که خروجی نرم افزار نیز میباشند.

اگر محاسبات نشان دهد که با اعمال نرخ تنزیل مشخص به عنوان حداقل نرخ جذب کننده سرمایه گذار، شاخص خالص ارزش فعلی برای یک پروژه با اعمال تورم، رقمی مثبت باشد، نشان دهنده توجیه پذیر بودن پروژه است و همچنین اختلاف فاحش بین جریانات نقدی خروجی و ورودی پروژه و بزرگ تر بودن این ،شاخص، جذابیت پروژه را برای سرمایه گذار بیشتر می کند.

نسبت منفعت-هزینه

نسبت منفعت – هزینه نیز نسبت مجموع ارزش فعلی درآمدهای حاصل از اجرای پروژه را بـه مجموع ارزش فعلی هزینه های حاصل از آن نشان میدهد که بیان دیگری از ارزش فعلی خالص پروژه ها میباشد.

معیار نرخ بازده داخلی (IRR)

IRR معیار مشهوری در ارزیابی اقتصادی پروژه ها است. این معیار شرط پذیرش پروژه را بزرگ – تر بودن IRR از هزینه سرمایه می داند. IRR نرخ تنزیلی است که بر اساس آن، ارزش خالص فعلی پروژه (NPV) برابر با صفر میشود. اگر NPV پروژه ای مثبت باشد IRR آن پروژه از نرخ بازدهی که برای سرمایه گذاری به کار برده شده، بیشتر است. در محاسبه NPV فرض بر این است که نرخ تنزیل مشخص است و NPV پروژه تعیین میگردد در محاسبه NPV IRR پروژه معادل صفر قرار گرفته و نرخ تنزیل که همان IRR پروژه است، تعیین می شود.

معیار دوره بازگشت سرمایه (PP)

تحلیل گر با استفاده از معیار دوره بازگشت سرمایه (PP)، در جستجوی دوره ای است که در آن درآمد های سالیانه با هزینه سرمایه گذاری برابر شود. PP روش تقریبی و ساده ای برای مقابله با ریسک بوده و به نفع پروژه هایی است که در سالهای اولیه عایدات بیشتری دارنــد. بـه عبارت دیگر هر چه این شاخص کوچکتر باشد بیانگر سرعت بیشتر جبران جریانات نقدی خروجی به وسیله جریانات نقدی ورودی میباشد و لذا پروژه از جذابیت بیشتری برای سرمایه گذاری برخوردار است. دوره بازگشت سرمایه شامل دوره بازگشت سرمایه عادی و متحرک میباشد. مفهوم دوره بازگشت سرمایه عادی عبارتست از خالص جریانات نقدی تجمعی طرح در مدت بهره برداری و منظور از دوره بازگشت سرمایه متحرک این است که ارزش زمانی پول در محاسبه PP مد نظر قرار گرفته و محاسبات بر اساس داده های تنزیل شده صورت می گیرد.

سخن پایانی

حتی اگر از دید دولت به موضوع نگریسته شود، گرچه استفاده از سیستم فتوولتائیک هزینه سرمایه گذاری اولیه بیشتری برای دولت در برخواهد داشت اما به طور مسلم صرفه جویی های حاصل در طول عمر استفاده از سیستم (عدم نیاز به اضافه تولید نیروگاه ها به منظور تأمین بار، عــدم، اتلاف انرژی در شبکه توزیع عدم آلودگی های زیست محیطی و بحث پدافند غیر عامل و ….) نیــز خود مزید بر علت خواهند بود. از طرف دیگر ایران در حال حاضر برخی از قسمت های تجهیزات انرژی تجدیدپذیر همچون انرژی بادی مانند تیغه های توربین را تولید می کند، اما ساخت قسمتهایی که به بهره وری انرژی بالایی نیاز دارند مانند موتورها و یا ساخت سلولهای خورشیدی به نیروی کار ماهرتری نیاز دارد. سرمایه گذاری بر انرژی های تجدیدپذیر موجه تشویق سرمایه گذاری بر نیروی انسانی میشود این امر برای ایران که کشوری جوان است بسیار حائز اهمیت است.