به گزارش برق نیوز، برای بررسی نوآوری‌های صنعت برق ابتدا باید اندکی به عقب بازگردیم و روندی چنددهه‌ای را بررسی کنیم. برق در بیشتر کشورهای جهان تا دهه ۱۹۸۰ در انحصار دولت‌ها بود، اما از اوایل دهه ۱۹۹۰ به بعد اصلاحاتی در این حوزه آغاز شد و تفکر جدید خصوصی‌سازی شکل گرفت که با موفقیت‌ها و شکست‌هایی همراه بوده است. از سال ۱۹۸۰ به بعد مصرف برق در جهان همواره در حال افزایش بوده است. البته به لحاظ فنی لازم به ذکر است که مصرف برق معمولاً به علت تلفات شبکه، ذخیره‌سازی، مصرف خود نیروگاه و… کمتر از تولید آن است، اما در یک تصویر کلی می‌توان گفت این فرآیند همواره رو به رشد بوده است. روند تاریخی صنعت برق با فراز و فرودهای بسیاری همراه بوده به‌طوری که از سال‌های پایانی قرن نوزدهم که برق به برخی مکان‌های عمومی معدود راه یافت و سپس به خانه‌ها رسید تا در دهه‌های ابتدایی قرن بیستم که چرخ صنعت را تند کرد، در نیمه دوم قرن بیستم با ابداعاتی همراه شد که برخی‌شان به هنجاری عادی در صنعت برق تبدیل شدند. البته کشورهای مختلف اعم از درحال‌توسعه و توسعه‌یافته، در این مورد نیز به دلیل اختلاف فاحش در هزینه‌های زیرساختی و توسعه‌ای، از میزان بهره‌مندی متفاوتی از برق برخوردار شدند.
تصویر کنونی
در حال حاضر در سال‌های اخیر روند کلی آماری به این صورت بوده است که کشورهای پرجمعیت عمدتاً هم در تولید و هم در مصرف برق پیشتار بوده‌اند. برای مثال در پنج سال گذشته چین، هند و ژاپن سه‌چهارم افزایش تولید برق جهان را به خود اختصاص داده‌اند. بیشترین افزایش تولید برق جهانی، در آسیا اتفاق افتاده و تولید برق ژاپن پس از سه سال کاهش، بالاخره بهبود یافت. ترکیه و ایران نیز، افزایش تولید را در سال‌های اخیر تجربه کردند. نکته مهم دیگر این است که چین بزرگ‌ترین مصرف‌کننده برق در جهان است و آمریکا، در رده دوم مصرف قرار دارد. به‌طور کلی هرچه جمعیت کشورها بیشتر باشد، مصرف برق بالاتر می‌رود. واقعیت‌های مربوط به صنعت برق ایجاب می‌کند که کشف قیمت واقعی برق، امری بسیار ضروری برای زنده ماندن این صنعت، در هر کشور، تلقی شود.مدل اولیه در صنعت برق، ارسال ولتاژ‌های بالا در فواصل طولانی است. نیروگاه‌های برق که بسیار بزرگ و پرهزینه هستند، غالباً در نزدیکی معادن زغال‌سنگ، بنادر، پالایشگاه‌های نفت یا در مورد نیروگاه‌های آبی در نزدیکی سد‌ها بنا می‌شوند. در اکثر مواقع این تاسیسات عظیم خیلی دورتر از شهر‌های پرسکنه و کارخانه‌ها که مشتریان اصلی برق هستند، قرار دارند. نگرانی عمده تولیدکنندگان برق، رساندن جریان، به‌خصوص عرضه مناسب در ساعات اوج مصرف است. هرچند این مدل کسب‌وکار برای تولیدکنندگان از نظر هزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه است، اما در اصل هزینه‌های گزاف آن را مصرف‌کنندگان می‌پردازند. متخصصان معتقدند با توجه به نوآوری‌هایی که در حال شکل‌گیری است، به نظر نمی‌رسد این وضعیت دوام چندانی داشته باشد..
تحولات سال‌های اخیر سبب شده است تا مراکز توزیع برق خیلی پیچیده‌تر از قبل شوند و این روند در آینده نیز ادامه خواهد داشت. مدل توزیع، با انعطاف‌پذیر کردن مشتریان، بیشتر به سوی ارسال ولتاژ‌های پایین به فواصل نزدیک می‌رود، این امر دقیقاً برخلاف مدل‌های توزیع سنتی است. این تحول را به نوعی می‌توان مدیون پیشرفت‌های انجام‌شده در فناوری اطلاعات و داده دانست. هرچند نیروگاه‌ها و توزیع‌کنندگان برق در دنیا همچنان نقش عمده‌ای ایفا خواهند کرد، اما به نظر می‌رسد آن‌ها دیگر گردانندگان اصلی بازی نخواهند بود. این تولیدکنندگان باید با شرکت‌های تازه‌واردی رقابت کنند که به نوآوری در این صنعت دست زده‌اند.
پیچیدگی‌های فنی
تولید، ذخیره و انتقال و توزیع برق از پیچیدگی‌های فنی زیادی برخوردار است. در مورد نحوه محاسبه میزان برق صرفه‌جویی‌شده، مدل‌های مختلفی ارائه شده است که موسسه راکی مونتین با معرفی واحدی به نام «نگاوات» از پیشرو‌های این عرصه محسوب می‌شود. نگاوات واحدی است کاملاً تئوری، برای مقدار برق «صرفه‌جویی‌شده»، و در مقابل «مگاوات» قرار می‌گیرد که واحدی است برای برق «مصرف‌شده». مدل‌های جدیدی که برای مصرف برق به‌کار گرفته می‌شوند، به اصطلاح «پاسخ به تقاضا» نامیده می‌شوند و هدف اصلی آن‌ها تغییر الگوهای مصرف به جای افزایش عرضه است.فرقی نمی‌کند که سیستم تولید و توزیع برق چه باشد، در هر حال، بالاترین تعرفه برق متعلق به ساعات اوج مصرف است و ایده اصلی تولید بیشتر، داشتن نیروگاه‌های آلوده‌کننده‌تر و پرهزینه‌تر است. در حالی که اگر بتوان به جای زیاد کردن سوخت این نیروگاه‌ها، مصرف‌کنندگان را با روش‌های هوشمندانه به مصرف کمتر برق در این ساعات تشویق کرد، همه از آن سود بیشتری خواهند برد. کسانی را که از سیستم‌های گرمایشی یا خنک‌کننده یا پمپ‌های قوی استفاده می‌کنند، در نظر بگیرید. آن‌ها با خاموش کردن دستگاه‌های پرمصرف برای یکی دو ساعت هنگام اوج بار در شبکه، خدشه‌ای به روند زندگی‌شان وارد نمی‌شود؛ حتی اگر در قبال این صرفه‌جویی، تخفیف یا جایزه‌ای هم در کار باشد که می‌تواند به عنوان یک مشوق عالی محسوب شود. در عوض این انرژی اضافه یا به عبارتی فشار کمتر بر شبکه، می‌تواند برای توزیع‌کنندگان برق، حیاتی باشد.
مثال‌هایی از الگوهای موفق
یکی از مثال‌های معروف مدیریت و فائق آمدن بر پیچیدگی‌های فنی و ارائه راهکار نوآورانه در سال ۲۰۰۳ در فرانسه آزمایش شده است. در آن سال در فرانسه با ورود موج گرمای غیرمنتظره، سیستم‌های خنک‌کننده تاسیسات اتمی این کشور از کار افتادند و در نتیجه شبکه برق با کمبود عرضه مواجه شد. در مقابل دولت با مصرف‌کنندگان اصلی برق به توافق رسید که در قبال مبلغی پاداش، دستگاه‌های خود را در ساعات اوج مصرف از سیستم خارج کنند.یا مثلاً در آفریقای جنوبی، کارخانه‌ها از این امکان برخوردارند که برق مازاد خود را از طریق یک شرکت واسطه به فروش برسانند. در برخی از دیگر کشورها، مصرف‌کنندگان به ازای صرفه‌جویی در ساعات اوج مصرف، یا مستقیماً از شرکتی که از آن برق می‌خرند، تخفیف می‌گیرند یا از واسطه‌ای که مدیریت مصرف انرژی آن‌ها را بر عهده دارد.
تجربه برخی شرکت‌های موفق در آمریکا و بریتانیا در حوزه توزیع برق حاکی از آن است که برای مشتریان، الگو‌هایی برای مدیریت مصرف، که اصطلاحاً آن را «رویداد» می‌نامند، تنظیم می‌شود؛ به این معنی که برای مدتی مشخص، ترموستات خاموش یا روشن می‌شود و برخی از دستگاه‌های برقی را از شبکه خارج می‌کند. مشتریان می‌توانند بین این الگوها، مورد دلخواه را انتخاب کنند. با اجرای این طرح‌ها در ساعات اوج مصرف، می‌توان بار شبکه را به نصف کاهش داد.
در آلمان چیزی مشابه اجرا می‌شود که «توزیع‌کننده هوشمند» نام دارد و به مصرف‌کنندگان اجازه می‌دهد مدیریت مصرف خود را به شرکت توزیع‌کننده بسپارند که از راه دور دستگاه‌های پرمصرف را کنترل می‌کند. در این حالت هرقدر مشتریان انعطاف‌پذیرتر باشند، برای برق مصرفی خود تعرفه کمتری پرداخت خواهند کرد.
تجربه‌ای دیگر از این دست که به مدیریت مصرف خانوار مربوط می‌شود در ژاپن مشاهده شده است. در ژاپن تاکنون ۲۰۰ هزار دستگاه مدیریت انرژی در خانه‌ها نصب شده است که وظیفه‌ای مشابه را در ابعاد کوچک انجام می‌دهند. تکنولوژی‌های جدید امکان مدیریت انرژی را در سطحی دیگر فراهم می‌کنند؛ در اکثر روش‌ها از تعداد بسیار زیادی از مصرف‌کنندگان، مقدار کمی برق ذخیره می‌شود که در نهایت توان قابل توجهی از انرژی خواهد بود.
قیمت‌گذاری و صرفه‌های مقیاس
به‌رغم همه آنچه تاکنون گفته شد، مساله صرفه اقتصادی و منطق قیمت‌گذاری در صنعت برق با یک چالش جدی روبه‌رو است به‌طوری که چنین به نظر می‌رسد که کسانی که برق را تولید می‌کنند به عرضه آن می‌پردازند؛ پس طبیعی است که ترجیح بدهند در مواقع اوج مصرف و با قیمتی بسیار بالاتر آن را بفروشند؛ دقیقاً چیزی که مصرف‌کنندگان را ناراضی می‌کند.
از همین حالا می‌توان مشاهده کرد که در بسیاری از کشورها، روزهای طلایی این مدل از عرضه انرژی به شمارش افتاده‌اند. متخصصان اظهار می‌کنند که با گسترش انرژی خورشیدی و پیشرفت‌های فناوری اطلاعات، هزینه‌های حاشیه‌ای روزبه‌روز کاهش می‌یابند؛ حقیقتی که می‌تواند ایده عمده‌فروشی انرژی را زیر سوال ببرد. در آینده مدل‌های جدید عرضه انرژی بخش‌های متفاوتی خواهد داشت. ژنراتورهای مستقل انرژی و بازیگران جدید در این صنعت از هم‌اکنون انقلابی را در روش‌های خرید و مصرف برق در بسیاری از نقاط دنیا پدید آورده‌اند و تکنولوژی‌های مورد استفاده، مدل‌های قرن بیست و یکم را بیش از هر زمان دیگری بهینه می‌سازند. جای تعجب نیست که حضور این نوآوران، برای غول‌های بزرگ انرژی مانند یک زنگ خطر باشد. ترکیب مدل‌های تولید و عرضه دوره‌ای برق، ذخیره‌سازی ارزان‌تر انرژی و الگوهای مصرف هوشمندانه، مانند گردبادی به سمت نیروگاه‌ها و تاسیسات سنتی صنعت برق در حرکت‌اند. در اروپا این موضوع آنقدر جدی است که دست برخی از تولیدکنندگان برای پرداخت هزینه نگهداری تاسیسات و تجهیزات اضافی به منظور تامین برق در ساعات اوج مصرف، در حنا مانده است؛ هزینه‌هایی که رفته‌رفته کمتر می‌توان به مصرف‌کنندگان تحمیل کرد. این ظرفیت‌های تولید که بسیار گران هستند، در سال‌های اخیر بیش از اندازه بزرگ شده‌اند.
در یک نگاه کلی هرچه برق به‌طور موثرتر و بهینه‌تر استفاده شود، تقاضا کاهش می‌یابد. برای پشتیبانی از تولیدکنندگان خانگی انرژی، سیاستمداران و قانونگذاران مجبور به انجام اقداماتی، چون وادار کردن تولیدکنندگان اصلی، به خرید برق از مردم هستند که چندان هم برایشان جذاب به نظر نمی‌رسد، از سوی دیگر پیشرفت‌ها به گونه‌ای است که دیگر کسی نمی‌تواند تازه‌واردها را از میدان به در کند. شرکت‌های جدید به داشتن تجهیزات عظیم و گران‌قیمت نیازی ندارند. سرمایه اصلی آن‌ها، الگوریتم‌ها، حسگرها، قدرت بالای انجام محاسبات و بازاریابی مناسبشان است که معمولاً نقاط ضعف تولیدکنندگان سنتی انرژی محسوب می‌شوند. انواع خدماتی که این تازه‌واردان انجام می‌دهند از مدیریت مصرف و عرضه گرفته تا ذخیره و بهینه‌سازی انرژی، قاتلان کسب‌وکار تولیدکنندگان قدیمی به حساب می‌آیند و بازارشان را روزبه‌روز کسادتر می‌کنند.
روند‌های آینده
یکی از نکات مهم پیرامون مسیر پیش روی نورری‌های برق گسترش استفاده از برق و نحوه تغییر تقاضای این صنعت در سال‌های پیشرو است. یک مطالعه حکایت از آن دارد که تقاضای این انرژی تا سال ۲۰۵۰ دو برابر خواهد شد. این امر عمدتاً ناشی از افزایش تقاضای ساختمان‌ها و استفاده از برق به‌عنوان منبع انرژی در خیابان‌هاست. از طرفی سهم انرژی‌های خورشید و باد نیز به سرعت در حال افزایش است.همچنین بر اساس گزارش شرکت مک‌کینزی، این منابع سهمی بیش از ۵۰درصدی از اضافه ظرفیت‌های خالص داشته‌اند. در این رابطه پیش‌بینی می‌شود از سال ۲۰۳۵ به بعد تولیدات منابع تجدیدپذیر از کل برق تولیدی به بیش از ۵۰ درصد برسد. این اتفاق به معنای رهایی از شیوه تاریخی تولید برق با استفاده از انرژی‌های فسیلی است. با این حال از آنجا که نقش منابع تناوبی از مجموع تولید برق در حال افزایش است، سیستم‌های برقی به شدت با نیاز‌های متوازن‌کننده مواجه خواهند شد، به‌خصوص اینکه سهم منابع خورشیدی و بادی به بیش از ۳۰ درصد خواهد رسید. علاوه بر این، بسیاری از روند‌هایی که آینده انرژی را شکل می‌دهند ناشی از تجمع و انباشت طیف وسیعی از روند‌های محلی است که در مقیاس و سرعت‌های متفاوت در جغرافیا و بخش‌های مختلف در حال وقوع هستند.
در ادامه به نقاط عطف صنعت برق در سال‌های آتی اشاره می‌شود که برآمده از مطالعه جامع شرکت مک‌کینزی است. نخستین نقطه عطف، توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر خواهد بود. از آنجا که هزینه تولید انرژی‌های تجدیدپذیر روندی نزولی خواهد داشت، ظرفیت‌های تامین انرژی خورشیدی و بادی جدید با نیروگاه‌های فعال فعلی، از لحاظ هزینه‌ای قابلیت رقابت خواهند داشت. در نتیجه، مصرف انرژی‌های تجدیدپذیر شتاب بیشتری خواهد یافت.
نقطه عطف بعدی در بخش انرژی، توسعه وسایل نقلیه برقی به واسطه کاهش مداوم هزینه باتری‌ها طی ۵ تا ۱۰ سال آینده است. بر اساس این مطالعه، بسیاری از کشورها به نقطه‌ای خواهند رسید که در آن وسایل نقلیه برقی نسبت به موتور‌های احتراق داخلی به‌صرفه‌تر خواهند بود، وضعیتی که برای وسایل نقلیه مسافری و حتی بخش خودرو‌های سنگین نیز صادق است. در نهایت، به رغم تداوم رشد اقتصادی و جمعیت روبه رشد جهان، اوج انتشار گاز کربن در جهان را پیش‌بینی کرده است. با توجه به کاهش تقاضای زغال‌سنگ و ثبات تقاضای نفت، انتظار می‌رود از اواسط دهه ۲۰۲۰ انتشار گاز‌های کربن روندی نزولی یابد.
نقش نفت
یک برآورد حاکی از آن است که اوج تقاضای نفت در اوایل دهه ۲۰۳۰ تجربه خواهد شد. بر اساس یک سناریو، تقاضای نفت تا سال ۲۰۵۰ به نصف سطح امروزی خواهد رسید. بر اساس گزارش مک‌کینزی، این اتفاق در پی اوج گرفتن تقاضای نفت خام در اوایل ۲۰۳۰ رقم خواهد خورد. میزان تقاضای روزانه نفت خام در این سال ۱۰۸ میلیون بشکه در روز پیش‌بینی شده است. در این سال‌ها بخش پتروشیمی مهم‌ترین موتور محرک رشد تقاضای نفت به‌شمار می‌رود، با این حال دور این موتور از سال ۲۰۳۰ به بعد کندتر خواهد شد. علت این اتفاق کند شدن رشد تقاضای پلاستیک به واسطه توسعه روش‌های بازیافت پلاستیک است. در همین حال پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۵، فروش سالانه جهانی خودرو‌های برقی به بیش از ۱۰۰ میلیون دستگاه برسد. این اتفاق نقطه عطفی در کاهش تقاضای نفت خام در بخش حمل‌ونقل جاده‌ای به شمار می‌رود. طبق پیش‌بینی مک‌کینزی، تا سال ۲۰۵۰، تقاضای روزانه نفت خام برای بخش حمل‌ونقل جاده‌ای حدود ۳۰ میلیون بشکه در روز خواهد بود که چیزی حدود یک‌سوم کمتر از سطح تقاضای فعلی برای این بخش است.مساله مهم تاثیرگذار دیگر در حوزه صنعت برق، رقابت‌پذیری آن از حیث انرژی‌های جایگزین است. به نظر می‌رسد بعد از یک قرن رشد سریع، حوالی سال ۲۰۳۵ تقاضای انرژی جهان کند خواهد شد و روندی باثبات خواهد گرفت. این امر به گسترش نفوذ منابع انرژی‌های تجدیدپذیر در کاربردهای انرژی بازمی‌گردد. به علاوه کاهش تعداد اقتصاد‌های وابسته به منابع انرژی در سراسر جهان، افزایش تقاضای انرژی ناشی از رشد جمعیت را خنثی خواهد کرد. جمعیت زیادی در اقتصاد‌های نوظهور به متقاضیان انرژی دنیا اضافه شده‌اند به‌خصوص آنکه درآمد آن‌ها نیز با افزایش همراه شده است. با این حال چشم‌انداز مک‌کینزی در مقایسه با دیگر چشم‌انداز‌های بلندمدت انرژی، حکایت از آن دارد که رشد تقاضای انرژی آهسته‌تر خواهد شد چراکه این موسسه نقش برجسته‌ای برای انرژی‌های تجدیدپذیر در سیستم‌های انرژی جهان تا اواسط قرن جاری قائل است.
نکته آخر
درنهایت آنچه مسلم است، این است که به لطف فناوری‌های نو و داده‌کاوی‌های مربوط به الگوی مصرف مشتریان و سازوکارهای مبتکرانه‌ای که چندوقت یک‌بار از سوی شرکت‌ها و دولت‌های پیشرو در حوزه صنعت برق ارائه می‌شود، آینده این صنعت با آنچه از قبل در ذهن داریم متفاوت خواهد بود. البته اینکه چه میزان از این فناوری‌ها به سرعت دسترسی‌پذیر می‌شوند و قابلیت استفاده برای گستره وسیعی از شرکت‌های خصوصی و دولتی فعال در صنعت برق در سراسر دنیا را دارند، هنوز چندان مشخص نیست. اما می‌توان به صورت یک روند کلی گفت که الگوهای خانوارمحور و تشویقی و مدل‌های بازاری عمیق‌تر برای خرید و فروش برق مازاد، تا چند دهه آینده پتانسیل این را دارند که به جزء لاینفک صنعت برق تبدیل شوند، به‌خصوص اینکه تقاضای جهانی برای برق و دیگر انرژی‌های در رقابت با این منبع، رو به فزونی است. البته این امر به عوامل مختلفی بستگی دارد که بازار تولید و توزیع برق را تحت تاثیر قرار می‌دهند. به عبارت بهتر اینکه دولت‌ها به عنوان مالک یا تنظیم‌کننده بازار فعالیت می‌کنند در نحوه شکل‌دهی بازار تولید و توزیع برق تاثیر جدی می‌گذارد. از سوی دیگر نوآوری به معنی عام آن، در بسترهایی که شرکت‌های خصوصی نیز جزو بازیگران اصلی بازار هستند پتانسیل بالاتری برای ظهور و بروز دارد. چراکه این شرکت‌ها از ساختار سازمانی چابک و عمدتاً هوشمندتری برخوردارند که به آن‌ها امکان استفاده بهتر و بهره‌ورتر از فناوری‌های نو و علم داده را می‌دهد. در هر حال، به نظر می‌رسد صنعت برق در دهه‌های آتی با نوآوری‌های بیشتر و بیشتری مواجه می‌شود تا بتواند هرچه بهتر پاسخگوی افزایش تقاضا در دنیای پرجمعیت کنونی و آینده باشد.
[…] بیشتر بخوانیم: فناوری‌های جدید چگونه باعث تحول صنعت برق در جهان شد؟ […]