بزرگترین نیروگاه خورشیدی آمریکا به‌زودی تعطیل می‌شود + ویدیو

01

از 06

علاج واقعه پس از وقوع آن

برای فهم داستان نیروگاه خورشیدی ایوانپا باید به سال‌های پس از بحران مالی ۲۰۰۸ بازگردیم. ایالات متحده زیر فشار بیکاری بالا و فروپاشی بازار مسکن قرار داشت و دولت اوباما هم‌زمان باید اقتصاد را احیا می‌کرد و پاسخی جدی به تغییرات اقلیمی می‌داد. قانون «بازیابی و سرمایه‌گذاری دوباره آمریکا» در سال ۲۰۰۹ میلیاردها دلار به بخش انرژی پاک تزریق کرد. هدف روشن بود: ایجاد اشتغال، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و آغاز عصری تازه در زیرساخت‌های سبز.

برای مطالعه بیشتر: بزرگ‌ترین نیروگاه خورشیدی سقفی جهان در بحرین راه‌اندازی می شود

حتما بخوانید: بزرگ‌ترین نیروگاه خورشیدی آریزونا ساخته می شود

نیروگاه خورشیدی ایوانپا محصول مستقیم همین دوره خوش‌بینی بود. شرکت BrightSource Energy به مدیریت جان ویلارد از پیشروان فناوری خورشیدی حرارتی متمرکز بود. NRG Energy با هدایت دیوید کرین این پروژه را جسورانه‌ترین فرصت برای تغییر جایگاه خود در صنعت انرژی می‌دانست.

گوگل نیز با سرمایه‌گذاری ۱۶۸ میلیون دلاری وارد ماجرا شد. این مجموعه طرح ساخت یک نیروگاه خورشیدی حرارتی ۳۹۲ مگاواتی را ارائه داد؛ تاسیساتی که قرار بود سالانه حدود یک میلیون مگاوات‌ساعت برق تولید کند.

با اتکا به ضمانت وام ۱.۶ میلیارد دلاری دولت فدرال، نیروگاه خورشیدی ایوانپا هم‌زمان یک شاهکار مهندسی و یک پیام سیاسی محسوب می‌شد؛ این‌که آمریکا توانایی اجرای پروژه‌های عظیم و پاک را دارد. ساخت از سال ۲۰۱۰ آغاز شد و هزاران کارگر برای ساختن پروژه راهی صحرای موهاوی شدند.

02

از 06

نیروگاه خورشیدی ایوانپا چگونه کار می‌کند؟

فناوری نیروگاه خورشیدی ایوانپا هیچ شباهتی به پنل‌های مسطحی که روی پشت‌بام‌ها می‌بینید نداشت. این نیروگاه بر پایه انرژی خورشیدی متمرکز یا CSP کار می‌کرد؛ سامانه‌ای حرارتی که گرما را به برق تبدیل می‌کند. بیش از ۳۰۰ هزار آینه هوشمند تحت کنترل رایانه، موسوم به هلیواست، در گستره‌ای چند هزار هکتاری چیده شده بود.

این آینه‌ها حرکت خورشید را لحظه‌به‌لحظه دنبال می‌کردند و پرتوهای آن را بر گیرنده‌هایی در بالای سه برج عظیم ۳۵۰ متری متمرکز می‌کردند. انرژی متمرکز شده، آب را به بخار فوق‌داغ تبدیل می‌کرد و این بخار توربین‌ها را به چرخش درمی‌آورد؛ همان سازوکاری که در نیروگاه‌های زغال‌سنگی یا هسته‌ای وجود دارد، با این تفاوت که هیچ سوختی سوزانده نمی‌شد.

روی کاغذ، CSP یک فناوری جذاب بود: قابلیت مقیاس‌پذیری در ابعاد نیروگاهی، تولید باثبات‌تر نسبت به نسل‌های اولیه انرژی خورشیدی، و سیستم پشتیبان گاز طبیعی برای ساعات بدون تابش. برای شرکت‌های بزرگی مانند PG&E و Southern California Edison، ایوانپا به‌عنوان منبعی پایدار، مطمئن و بدون کربن با قراردادهای بلندمدت معرفی شد. اما شکاف میان طراحی ایده‌آل و واقعیت میدانی بزرگ‌تر از آن بود که تصور می‌شد؛ جهانی که فناوری خورشیدی را با سرعتی برق‌آسا ارزان‌تر و کارآمدتر می‌کرد، از ایوانپا جلو زد.

03

از 06

صنعت انرژی با سرعت تغییر می‌کند

مسئله اصلی نیروگاه خورشیدی ایوانپا تنها در پیچیدگی‌های فنی خلاصه نمی‌شد؛ مشکل واقعی، بدشانسی محض در اقتصاد بود. درست در سال‌هایی که پروژه میان ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۴ در حال ساخت بود، صنعت خورشیدی با شتابی کم‌سابقه پوست انداخت.

هزینه پنل‌های فتوولتائیک نزدیک به ۸۰ درصد کاهش یافت؛ سقوطی که بیشتر به لطف ظرفیت تولید عظیم چین رقم خورد. نتیجه روشن بود: مزرعه‌های خورشیدی معمولی، چه پشت‌بامی و چه نیروگاهی، به گزینه‌هایی بسیار ارزان‌تر، سریع‌تر و کم‌دردسرتر از سامانه‌های پیچیده CSP تبدیل شدند.

از سوی دیگر، رونق شرکت شِل در آمریکا قیمت گاز طبیعی را پایین کشید و نیروگاه‌های گازی را به یکی از ارزان‌ترین راه‌های تولید برق تبدیل کرد. زمانی که نیروگاه خورشیدی ایوانپا در سال ۲۰۱۴ افتتاح شد، وارد بازاری شده بود که هیچ شباهتی به دورانی که طراحی شده بود نداشت. پروژه‌ای سنگین، پرهزینه و زمان‌بر که برای جهانی ساخته شده بود که انرژی‌های تجدیدپذیر گران بودند و نیاز به حمایت گسترده داشتند؛ اما در دنیایی تحویل داده شد که بازار خصوصی و گاز آن را از میدان به‌در کرده بودند.

در این میان، نیروگاه خورشیدی ایوانپا حتی از پس اهداف تولیدی‌اش هم برنیامد. در سال نخست تنها حدود دو سوم خروجی وعده‌داده‌شده را تحویل داد؛ عملکردی که مشتریانش را ناامید کرد و دست منتقدان را برای حمله باز گذاشت. چرا باید به پروژه‌ای چند میلیارد دلاری اتکا کرد که به هدف خود نمی‌رسد؟ برای دیوید کرین و NRG، نیروگاه خورشیدی ایوانپا از یک چشم‌انداز بلندپروازانه به یک قمار پرهزینه تبدیل شد.

04

از 06

سیاستمداران، پرندگان لاکپشت‌ها!

انباشت سرمایه عمومی در نیروگاه خورشیدی ایوانپا آن را از همان ابتدا به نقطه‌ای حساس در مناقشات سیاسی تبدیل کرد. موافقان آن را گامی بلند در مسیر استقلال انرژی پاک معرفی می‌کردند، اما مخالفان با تکیه بر وام فدرال ۱.۶ میلیارد دلاری آن، پروژه را نمونه‌ای پرهزینه و ناکارآمد از «خرج‌های سبز بی‌حاصل» می‌دانستند. برخی قانون‌گذاران نیز با اشاره به وجود گزینه‌های ارزان‌تر، ضرورت استفاده از چنین فناوری آزمایشی را زیر سؤال می‌بردند.

اما ضربه اصلی از غیرمنتظره‌ترین جای ممکن وارد شد! دانشمندان نسبت به تهدید احتمالی پروژه برای لاک‌پشت صحرایی در معرض خطر هشدار داند و زیست‌شناسان گفتند میدان گسترده هلیوستات‌ها می‌تواند تعادل زیست‌بوم شکننده کویر را برهم بزند.

سپس ماجرای مرگ پرندگان به سرخط خبرها آمد. پرندگانی که در مسیر پرتوهای متمرکز نور قرار می‌گرفتند می‌سوختند و برخی حتی در هوا شعله‌ور می‌شدند؛ پدیده‌ای که کارکنان نیروگاه آن را «استریمر» می‌نامیدند. راه‌حلی که برای مقابله با بحران اقلیمی معرفی شده بود، ناگهان برای گروهی به تهدیدی زیست‌محیطی تبدیل شد. در فضای سیاسی به‌شدت قطبی‌شده، این جنجال‌ها نیروگاه خورشیدی ایوانپا را به نماد آسیب‌پذیری پروژه‌های بزرگ انرژی پاک بدل کرد.

05

از 06

چالش‌های بی‌پایان مهندسی

ایوانپا حتی اگر مسائل سیاسی را کنار بگذاریم، با چالش‌های مهندسی گسترده‌ای دست و پنجه نرم می‌کرد. ضریب ظرفیت آن، یعنی نسبت انرژی تولیدی به حداکثر پتانسیل، کمتر از ۳۰٪ بود؛ رقمی که به‌مراتب پایین‌تر از نیروگاه‌های گازی معمولی با ضریب بیش از ۶۰٪ است. سیستم پشتیبان گاز طبیعی که قرار بود تنها مکمل محدود باشد، به‌مراتب بیشتر از برنامه مورد استفاده قرار گرفت و این سوال را ایجاد کرد که یک نیروگاه وابسته به سوخت فسیلی چقدر «سبز» است.

نگهداری بیش از ۳۰۰ هزار هلیوستات در محیط خشک و سخت بیابان، پرهزینه و نیازمند نیروی کار فراوان بود؛ گرد و غبار کارایی را کاهش می‌داد و گرمای شدید، دوام بلندمدت سیستم‌های مکانیکی را تهدید می‌کرد. علاوه بر این، زمین وسیعی که این نیروگاه اشغال کرده بود، در مقایسه با تولید برق کم آن، ارزش اقتصادی چندانی نداشت. از نظر عموم، ایوانپا بیشتر شبیه یک آزمایش بسیار پرهزینه بود که تلاش می‌کرد هزینه‌های خود را توجیه کند.

بیشتر بخوانید: افتتاح نیروگاه خورشیدی به بزرگی ۱۸۵ زمین فوتبال در سوئد

مقاله پیشنهادی: با بزرگترین نیروگاه خورشیدی ایران آشنا شوید

06

از 06

چرا نیروگاه خورشیدی ایوانپا به‌زودی تعطیل می‌شود؟

در نهایت، تعطیلی نیروگاه خورشیدی ایوانپا نتیجه سه عامل اصلی است: هزینه، رقابت و قراردادها. هزینه برق این نیروگاه همچنان بالاتر از انرژی خورشیدی فتوولتاییک یا گاز طبیعی است. در زمینه رقابت، ترکیب باتری‌های لیتیوم-یون به استاندارد صنعتی بدل شده و انرژی ارزان، انعطاف‌پذیر و به‌راحتی مقیاس‌پذیر ارائه می‌دهد.

از سوی دیگر، قراردادهای بلندمدت خرید برق نیروگاه خورشیدی ایوانپا با PG&E و Southern California Edison در حال اتمام هستند و با وجود گزینه‌های ارزان‌تر و ساده‌تر، دلایل چندانی برای تجدید آن‌ها وجود ندارد.

در سطح سیاست‌گذاری، مقامات کالیفرنیا حمایت خود را به سمت بازار خصوصی و ذخیره‌سازی باتری سوق داده‌اند و انرژی خورشیدی متمرکز به حاشیه رانده شده است. حتی در سطح بین‌المللی، پروژه‌های CSP مشابه مانند نیروگاه نور در مراکش با فشارهای اقتصادی مشابهی مواجه‌اند. برای شرکت‌های BrightSource Energy، NRG و گوگل، ایوانپا آزمایشی پرهزینه بود که هرگز نتوانست وعده‌های اولیه خود را محقق کند.

بزرگترین ضعف ایوانپا

یکی از بزرگ‌ترین ضعف‌های ساختاری ایوانپا، محدودیت در ذخیره‌سازی انرژی به‌صورت پاک بود. وقتی خورشید غروب می‌کرد یا ابرها آسمان را می‌پوشاندند، نیروگاه به‌جای ذخیره حرارت اضافی برای استفاده بعدی، به سیستم پشتیبان گاز متکی می‌شد. پروژه‌های CSP مدرن سعی می‌کنند این مشکل را با استفاده از ذخیره حرارت در نمک مذاب حل کنند. در چنین نیروگاه‌هایی، به جای جوشاندن مستقیم آب، حرارت در نمک مذاب با دمای حدود ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد ذخیره می‌شود و می‌تواند شب‌ها یا هنگام ابری بودن، برای تولید بخار و به حرکت درآوردن توربین‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

سیستم‌های نمک مذاب می‌توانند حرارت را با بازدهی تا ۹۰٪ حفظ کنند؛ اما وقتی به‌عنوان ذخیره کامل نیرو استفاده شوند، بازدهی کل به حدود ۴۰ تا ۴۵٪ کاهش می‌یابد، در حالی که باتری‌های لیتیوم-یون نزدیک به ۹۰٪ بازدهی دارند و فضای کمتری اشغال می‌کنند. گزینه‌های ذخیره‌سازی دیگر شامل باتری‌های گرانشی و ذخیره هیدروالکتریک پمپی هستند که هر دو به سرمایه‌گذاری و فضای فیزیکی گسترده نیاز دارند. برای نیروگاه خورشیدی ایوانپا، این فناوری‌ها یا هنوز بالغ نشده بودند یا ادغام نشده بودند؛ وابستگی به گاز، هم اعتبار نیروگاه به‌عنوان منبع انرژی پاک را زیر سؤال برد و هم نشان داد این پروژه بسیار زودتر از زمان مناسب خود وارد عرصه شده بود.

میراث نیروگاه خورشیدی ایوانپا

میراث نیروگاه خورشیدی ایوانپا چیست؟ از یک منظر، این پروژه شکست خورد؛ اهداف اقتصادی و عملکردی اولیه را محقق نکرد و در بازاری که به سرعت تغییر می‌کرد، نتوانست رقابت کند. ایوانپا به یک نقطه حساس سیاسی و محیط‌زیستی تبدیل شد و تعطیلی قریب‌الوقوع آن یادآور این است که هر پروژه جسورانه سبز نمی‌تواند دوام بیاورد. با این حال، از منظر دیگر، ایوانپا گامی ضروری بود.

مهندسان یاد گرفتند چگونه صدها هزار آینه متحرک را با دقت بالا کنترل کنند، داده‌های بی‌سابقه‌ای درباره انتقال حرارت، شار بازتابی و رفتار بلندمدت سیستم‌های مکانیکی پیچیده در شرایط سخت بیابانی جمع‌آوری کردند. این درس‌ها اکنون در پروژه‌های نسل بعدی CSP و در برنامه‌ریزی‌های گسترده‌تر برای ذخیره انرژی و انرژی‌های تجدیدپذیر در مقیاس شبکه به کار گرفته می‌شوند.

انرژی خورشیدی خود در حال عقب‌نشینی نیست؛ هزینه پنل‌های فتوولتاییک همچنان کاهش می‌یابد، ذخیره باتری رشد چشمگیری دارد و انرژی خورشیدی در بسیاری نقاط جهان به یکی از ارزان‌ترین منابع برق تبدیل شده است. داستان نیروگاه خورشیدی ایوانپا نماد محدودیت‌های انرژی تجدیدپذیر نیست، بلکه یادآور نحوه واقعی پیشرفت است: از طریق آزمون و خطا، ریسک‌های جسورانه و درس‌های گران‌قیمتی که گاهی هزینه بالایی دارند.