پایگاه تحلیلی‌خبری ایراسین؛ افزایش تقاضای برق، توسعه مراکز داده هوش مصنوعی، گسترش خودروهای برقی و رشد مصرف انرژی، شبکه‌های برق جهان را با نیاز فزاینده به ظرفیت تولید و زیرساخت‌های جدید مواجه کرده است. در چنین شرایطی، نیروگاه‌های مجازی به‌عنوان راهکاری برای افزایش ظرفیت قابل استفاده شبکه، بدون نیاز به ساخت نیروگاه‌های جدید، مورد توجه قرار گرفته‌اند. این فناوری با تجمیع منابع کوچک تولید، ذخیره‌سازی و مصرف برق و مدیریت هوشمند آن‌ها، امکان بهره‌برداری هماهنگ از ظرفیت‌هایی را فراهم می‌کند که پیش‌تر به‌صورت جداگانه فعالیت می‌کردند.
بر اساس گزارش اکتبر ۲۰۲۶ اویل‌پرایس، شامگاه ۹ سپتامبر ۲۰۲۶، بیش از ۱۴۰ هزار باتری خانگی در کالیفرنیا به‌طور هم‌زمان برق ذخیره‌شده خود را به شبکه تزریق کردند. این باتری‌ها طی سه ساعت بیش از ۵۸۰ مگاوات برق تأمین کردند؛ ظرفیتی در حدود توان تولیدی یک نیروگاه بزرگ متعارف. این رویداد بدون احداث تأسیسات جدید و با استفاده از باتری‌هایی انجام شد که از قبل در خانه‌ها نصب شده بودند.
نیروگاه مجازی چگونه کار می‌کند؟
نیروگاه مجازی شبکه‌ای از منابع پراکنده انرژی است که با کمک نرم‌افزار به‌صورت یک واحد هماهنگ مدیریت می‌شوند. باتری‌های خانگی و تجاری، پنل‌های خورشیدی پشت‌بامی، شارژرهای خودروهای برقی، ترموستات‌های هوشمند، آبگرمکن‌های برقی و تجهیزات صنعتی با قابلیت تنظیم مصرف، از مهم‌ترین اجزای این شبکه هستند.
عملکرد نیروگاه مجازی بر سه بخش استوار است: تجهیزات تولید، ذخیره‌سازی یا مصرف برق؛ شرکت تجمیع‌کننده که با استفاده از نرم‌افزار، منابع پراکنده را مدیریت می‌کند و شرکت برق یا بهره‌بردار شبکه که در زمان نیاز از ظرفیت تجمیع‌شده استفاده می‌کند.
برای مثال، هنگامی که مصرف برق در ساعات عصر افزایش می‌یابد و تولید نیروگاه‌های خورشیدی کاهش پیدا می‌کند، سامانه مدیریت نیروگاه مجازی می‌تواند باتری‌ها را وارد مدار کند، شارژ خودروهای برقی را به تعویق بیندازد و مصرف سرمایشی ساختمان‌ها را به‌طور موقت کاهش دهد. در مقابل، هنگام افزایش تولید خورشیدی و کاهش تقاضا، امکان ذخیره برق یا انتقال بخشی از مصرف به ساعات کم‌بار وجود دارد. مشترکان نیز بسته به برنامه، از تخفیف قبض یا پرداخت مالی برخوردار می‌شوند.
کاهش هزینه شبکه و تأمین برق در اوج مصرف
یکی از مهم‌ترین مزیت‌های نیروگاه‌های مجازی، کاهش نیاز به احداث نیروگاه‌های اوج‌بار است؛ نیروگاه‌هایی که معمولاً برای تأمین برق در چند ساعت محدود از سال وارد مدار می‌شوند و هزینه تولید بالایی دارند. بر اساس برآورد وزارت انرژی آمریکا، توسعه ظرفیت نیروگاه‌های مجازی این کشور به ۸۰ تا ۱۶۰ گیگاوات تا سال ۲۰۳۰ می‌تواند سالانه حدود ۱۰ میلیارد دلار از هزینه‌های شبکه برق بکاهد.
این فناوری همچنین می‌تواند زمان موردنیاز برای افزایش ظرفیت قابل استفاده شبکه را کاهش دهد؛ زیرا به‌جای انتظار برای تأمین مالی، دریافت مجوز و ساخت نیروگاه یا خطوط انتقال جدید، از تجهیزات موجود بهره می‌گیرد. از سوی دیگر، هماهنگی باتری‌ها و مصرف‌کنندگان انعطاف‌پذیر به متعادل‌سازی تولید و مصرف انرژی‌های تجدیدپذیر، پایداری فرکانس و ولتاژ شبکه و کاهش فشار بر پست‌ها و خطوط توزیع کمک می‌کند.
تجربه کشورهای پیشرو در نیروگاه‌های مجازی
طبق گزارش اویل‌پرایس، ظرفیت نیروگاه‌های مجازی در آمریکای شمالی به حدود ۳۷.۵ گیگاوات رسیده است؛ رقمی که نسبت به سال قبل ۱۳.۷ درصد رشد نشان می‌دهد. آمریکا با هدف‌گذاری ۸۰ تا ۱۶۰ گیگاوات تا سال ۲۰۳۰، در پی افزایش سهم این فناوری در تأمین ظرفیت موردنیاز شبکه است. کالیفرنیا با استفاده از باتری‌های خانگی و برنامه‌های پاسخ‌گویی به تقاضا، یکی از نمونه‌های شاخص این رویکرد به شمار می‌رود.
استرالیا نیز با توسعه سامانه‌های خورشیدی پشت‌بامی و باتری‌های خانگی، زمینه گسترش نیروگاه‌های مجازی را فراهم کرده است. در اروپا، شرکت نکست کرافت‌ورک با تجمیع ظرفیت نیروگاه‌های بادی، خورشیدی، برق‌آبی و زیست‌انرژی، بیش از ۱۰ گیگاوات ظرفیت را در هشت کشور مدیریت کرده است. در بریتانیا نیز پلتفرم کراکن بیش از ۵.۷ گیگاوات ظرفیت انعطاف‌پذیر، شامل منابع خانگی و تجهیزات مصرف‌کنندگان، را مدیریت می‌کند.
چین توسعه این فناوری را با اهداف ۲۰ گیگاوات تا سال ۲۰۲۷ و ۵۰ گیگاوات تا سال ۲۰۳۰ دنبال می‌کند. ژاپن نیز از آوریل ۲۰۲۶ امکان مشارکت منابع خانگی، از جمله باتری‌ها، را در بازار متعادل‌سازی برق فراهم کرده است.
موانع توسعه و چشم‌انداز نیروگاه‌های مجازی
با وجود مزیت‌های اقتصادی و فنی، توسعه نیروگاه‌های مجازی با چالش‌هایی مانند محدودیت مشارکت در بازار برق، دشواری ثبت‌نام مشترکان، دسترسی به داده‌های مصرف و ضرورت هماهنگی میان میلیون‌ها مصرف‌کننده روبه‌رو است. افزون بر این، باتری‌ها معمولاً فقط برای چند ساعت قادر به تأمین برق هستند و نیروگاه‌های مجازی نمی‌توانند به‌تنهایی جایگزین تمام نیروگاه‌های متعارف شوند.
در مجموع، نیروگاه‌های مجازی راهکاری برای استفاده مؤثرتر از ظرفیت موجود شبکه برق هستند. گسترش آن‌ها می‌تواند هزینه توسعه زیرساخت، فشار ساعات اوج مصرف و دشواری مدیریت تولید تجدیدپذیرها را کاهش دهد؛ مشروط بر آنکه سازوکارهای فنی، اقتصادی و قانونی لازم برای مشارکت مصرف‌کنندگان و خرید ظرفیت انعطاف‌پذیر فراهم شود.
نظر شما