یک اصلاح ساده و افزایش شبکه برق ایالات متحده

یک چالش بزرگ وجود دارد که ایالات متحده را از یک شبکه برق بدون آلودگی که با انرژی باد، خورشید و باتری کار می‌کند دور نگاه می‌دارد و آن این است که در این کشور خطوط برق کافی وجود ندارد. با عجله توسعه‌‌‌دهندگان برای نصب نیروگاه‌‌‌های بادی و نیروگاه‌‌‌های خورشیدی برای تامین انرژی مراکز داده، سیستم‌های هوش مصنوعی و وسایل نقلیه الکتریکی، خطوط برق قدیمی‌‌‌ این کشور تحت فشار قرار گرفته‌‌‌اند و این امر روند انتقال به انرژی پاک و مبارزه با تغییرات آب و هوایی را بیش از پیش کند می‌کند.

شنبه 1404/03/17 08:42 دسته بندی: اخبار انرژی و نیرو کد خبر: 6650

اما کارشناسان می‌‌‌گویند که یک راه‌‌‌حل بسیار ساده برای این مشکل وجود دارد: نصب سیم‌‌‌های جدید روی خطوط فشار قوی که در حال حاضر برق را صدها مایل در سراسر ایالات متحده حمل می‌کنند. گزارش‌‌‌های جدید نشان می‌دهند که فقط ارتقای این سیم‌‌‌ها موجب می‌شود میزان برقی را که می‌تواند از طریق شبکه برق آمریکا جریان ‌‌‌یابد دو برابر کند. برایان دیز، کارشناس نوآوری در موسسه فناوری ماساچوست که تا اوایل سال گذشته ریاست شورای اقتصاد ملی کاخ سفید را در دوران ریاست جمهوری بایدن بر عهده داشت، در این خصوص می‌‌‌گوید: این اتفاقی است که می‌تواند یک پیروزی سه‌گانه باشد. یک برد برای سیستم برق، یک برد برای شرکت‌های خدماتی و یک پیروزی برای مصرف‌کنندگان.

از زمانی که بایدن قانون کاهش تورم را در اوت ۲۰۲۲ امضا کرد، که در آن صدها میلیارد دلار برای تولید انرژی پاک پیش‌بینی شده است، کارشناسان هشدار داده‌‌‌اند که بدون افزایش چشمگیر در اندازه شبکه برق ایالات متحده، اکثر مزارع بادی و خورشیدی جدید نمی‌توانند به شبکه وصل شوند. بسیاری از انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر در «صف اتصال متقابل» گیر کرده‌‌‌اند و یک ردیف طولانی از پروژه‌‌‌ها وجود دارند که منتظر اتصال به شبکه هستند. به گفته آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، بیش از ۱۵۰۰ گیگاوات برق، عمدتا تجدیدپذیر، در انتظار تایید برای اتصال هستند که این مقدار بیش از یک‌سوم کل برق تولید‌شده در ایالات متحده است.

یکی از دلایل اصلی این انتظار طولانی این است که در این کشور خطوط انتقال یعنی آن سیم‌‌‌های غول‌‌‌پیکر ولتاژ بالا که برق را در فواصل بزرگ حمل می‌کنند، بسیار کند تولید می‌‌‌شوند. به طور متوسط یک خط انتقال حدود ۱۰ سال طول می‌‌‌کشد تا تکمیل شود و ایالات متحده اخیرا خطوط کمتری نسبت به یک دهه پیش ساخته است. این در حالی است که بدون خطوط برق کافی، هیچ جایی برای انرژی خورشیدی، بادی و باتری جدید وجود ندارد. آمل فادکه، دانشمند دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، می‌‌‌گوید: ما باید بتوانیم تمام این انرژی‌‌‌های کم‌‌‌هزینه و تجدیدپذیر را به سرعت یکپارچه‌سازی کنیم. اینجاست که جایگزینی خطوط برق کشور یا به قول مهندسان «نوسازی خطوط» مطرح می‌شود.

بسیاری از خطوط شبکه برق آمریکا با فناوری‌‌‌هایی سیم‌کشی شده‌‌‌اند که از اوایل دهه ۱۹۰۰ وجود داشته‌اند، یک سیم فولادی هسته‌‌‌ای که توسط رشته‌‌‌های آلومینیومی ‌‌‌احاطه شده است. وقتی آن سیم‌‌‌های قدیمی‌‌‌ گرم می‌‌‌شوند، چه از طریق برق عبوری از آنها و چه در اثر گرمای هوای بیرون، دچار افتادگی می‌‌‌شوند. افتادگی بیش از حد در یک خط انتقال می‌تواند خطرناک باشد و باعث آتش‌‌‌سوزی یا قطع برق شود. در نتیجه، اپراتورهای شبکه باید مراقب باشند که برق بیش از حد از خطوط عبور نکند.

اما چند دهه پیش، مهندسان نوع جدیدی از سیم را طراحی کردند که شامل هسته‌‌‌ای از فیبر کربن می‌شود که با قطعات ذوزنقه‌‌‌ای آلومینیوم احاطه شده است. این سیم‌‌‌های فیبر کربنی جدید در صورت گرمای زیاد آویزان نمی‌‌‌شوند، این به آن معناست که آنها می‌توانند تا دو برابر میزان برق خطوط قدیمی ‌‌‌را انتقال دهند. بر اساس مطالعه اخیر محققان دانشگاه دانشگاه برکلی و GridLab، جایگزینی این سیم‌‌‌های فولادی قدیمی ‌‌‌می‌تواند تا ۸۰‌درصد از انتقال جدید موردنیاز در شبکه برق را بدون نیاز به ساخت هیچ تاسیسات جدیدی تامین کند. همچنین می‌تواند به اندازه نیمی ‌‌‌از هزینه ساخت یک خط کاملا جدید هزینه در بر داشته باشد و از دردسرهای تلاش برای جلب رضایت هر ایالت، شهر و حتی مالک زمین در طول مسیر با یک پروژه جدید جلوگیری کند. در این طرح شما دکل‌‌‌های جدیدی نمی‌‌‌سازید، بنابراین می‌توان آن را بسیار سریع‌‌‌تر اجرا کرد.

اما اگر نصب خطوط جدید بسیار آسان‌تر و ارزان است، چرا قبلا انجام نشده است؟ کارشناسان می‌‌‌گویند بخشی از مشکل این است که شرکت‌های خدمات شهری از پروژه‌‌‌های زیرساختی بزرگ سود بیشتری می‌‌‌برند. تعمیر و نگهداری معمول یا ارتقای شبکه برق در مقیاس بزرگ‌تر برای شرکت‌های برق از نظر مالی چندان جذاب نیست و در مقایسه با ساخت خطوط انتقال جدید پول زیادی کسب نمی‌‌‌کنند. به گفته دیز، شما به جای اینکه به طور سیستماتیک فکر کنید، خطوط را وصله پینه می‌‌‌کنید.

دانکن کالاوی، پروفسور انرژی و منابع در دانشگاه برکلی و یکی از نویسندگان مطالعه اخیر، گفت بسیاری از مهندسان انتقال، به تفکر سیم‌‌‌کشی مجدد خطوط به عنوان یکی از ابزارهای خود عادت ندارند. او گفت: اما این راه بسیار سریع‌‌‌تر است. برخی تغییرات در حال حاضر برای تشویق این رویکرد در حال انجام است. برای مدت طولانی، شرکت‌های خدماتی در صورت سیم‌‌‌کشی مجدد خطی با طول بیش از ۲۰ مایل، باید تحت بررسی‌‌‌های زیست محیطی طولانی قرار می‌‌‌گرفتند. اما در اوایل این ماه، کمیسیون تنظیم مقررات انرژی فدرال اعلام کرد که اگر شرکت‌های برق به سادگی سیم‌‌‌ها را تعویض کنند، دیگر نیازی به این موارد نخواهد بود. و در نهایت ماه گذشته، دولت بایدن هدف خود را برای ارتقای ۱۰۰‌هزار مایلی خط انتقال طی ۵سال آینده اعلام کرد، که می‌تواند شامل سیم‌‌‌کشی مجدد خطوط باشد.

علی زیدی، مشاور آب و هوای ملی کاخ سفید، روز سه‌‌‌شنبه هفته گذشته در نشستی در کاخ سفید درباره نوسازی شبکه اظهار کرد: ما در واقع به راهکاری نیاز داریم که بتوانیم فورا آن را اجرا کنیم و راه انجام این کار، استقرار فناوری‌‌‌های تقویت‌‌‌کننده شبکه، با نوسازی و هدایت مجدد خطوطی است که قبلا در سراسر کشور بسته یا دفن کرده‌‌‌ایم. این به آن معنا نیست که خطوط جدید نیازی به ساخت ندارند. فادکه افزود: در درازمدت، خطوط جدیدتر نقش مهمی ‌‌‌ایفا خواهند کرد، اما از آنجا که تقاضای جدید برای برق در کوتاه‌مدت در شبکه افزایش می‌‌‌یابد، ارتقای سیم‌‌‌های کشور می‌تواند به جریان انرژی پاک تا زمانی که آن خطوط جدید ساخته شود کمک کند. دیز گفت: ما این پتانسیل را داریم که تنها با استفاده از فناوری جدید و اجرای آن از طریق خطوط قدیمی ‌‌‌به همه این موارد دست یابیم.