نیروگاه‌های برق غول‌پیکر در بیابان‌های چین

به گفته دانشمندان چینی، نیروگاه‌های عظیم صحرایی، انرژی پاک ارزان را به قلب تولید چین پمپاژ می‌کنند و باعث افزایش استانداردهای زندگی در این کشور و تقویت رقابت‌پذیری چین در مسابقات فناوری پیشرفته مانند هوش مصنوعی می‌شوند.

قدرت مزارع خورشیدی بیابانی چین، عکس 1 — پنل‌های خورشیدی در پایگاه انرژی نو صحرای نینگشیا تنگر، یکی از پایگاه‌های انرژی تجدیدپذیر در شمال غربی چین. عکس: AFP

منبع انرژی پاک بی‌پایان از دل کویر

شمال غربی چین شامل سه استان شانشی، گانسو، چینگهای و دو منطقه خودمختار نینگشیا و سین کیانگ است. این منطقه با مساحتی بیش از ۳ میلیون کیلومتر مربع، منطقه‌ای بزرگتر از هند است و مدت‌هاست که یکی از توسعه نیافته‌ترین و فقیرترین مناطق چین محسوب می‌شود.

فاصله زیاد از اقیانوس و زمین‌های ناهموار که با بیابان‌های وسیعی مانند گبی و تاکلاماکان مشخص می‌شوند، باعث شده‌اند که این منطقه جمعیت کمی داشته باشد.

با این حال، این منطقه سرشار از منابع طبیعی، از جمله نفت، زغال سنگ و انرژی سبز فراوان است و 60 درصد از انرژی خورشیدی و یک سوم از انرژی بادی چین را تأمین می‌کند.

بر اساس تخمین‌های دانشمندان و مهندسان پیشرو در انقلاب انرژی، ظرفیت نصب‌شده در شمال غربی چین نزدیک به ۵۰۰ گیگاوات است. وقتی این رقم را با منطقه وسیع صحرای گبی در نزدیکی مغولستان داخلی جمع کنیم، این رقم به ۶۰۰ گیگاوات می‌رسد.

در مقام مقایسه، طبق اعلام اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده، تمام نیروگاه‌های ایالات متحده تا پایان سال ۲۰۲۲ حدود ۱۱۰۰ گیگاوات برق تولید خواهند کرد.

نکته قابل توجه این است که بیش از نیمی از این نیروگاه‌ها در شمال غربی چین از منابع طبیعی مانند باد و خورشید تغذیه می‌شوند. با وجود غیرقابل پیش‌بینی بودن طبیعت، این نیروگاه‌های سبز هنوز به طور متوسط نرخ بهره‌برداری بیش از ۹۵ درصد را دارند.

به گفته دانشمندان، هیچ شبکه برق منطقه‌ای بزرگ دیگری به این اندازه یکپارچه، چنین حجم قابل توجهی از انرژی تجدیدپذیر را در خود جای نداده و در عین حال نرخ بهره‌برداری بالایی را در طول سال حفظ نکرده است.

استراتژی بلندمدت و بالقوه

در اوایل دهه ۱۹۸۰، دانشمندی به نام چیان شوئسن، که به تأسیس آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا کمک کرد و بعدها برنامه فضایی چین را پرورش داد، بهره‌برداری از منابع عظیم بادی و خورشیدی صحرای گبی را برای تأمین انرژی کشور پیش‌بینی می‌کرد. در آن زمان، محدودیت‌های فناوری، این ایده را به یک رؤیای دست‌نیافتنی تبدیل کرده بود.

اما اکنون، پروفسور ما شیائووی و تیمش از شعبه شمال غربی شرکت شبکه برق چین و دانشگاه شیان جیائوتونگ در مقاله‌ای که ماه گذشته در مجله دانشگاهی چینی «سیستم برق و انرژی پاک» منتشر شد، نوشتند: «شبکه شمال غربی اولین مرحله از این نوع جدید سیستم برق را به مرحله اجرا رسانده است.»

ظرفیت انرژی تجدیدپذیر نصب‌شده در این منطقه به ۲۳۰ گیگاوات رسیده است که نیمی از آن از طریق ۱۰ خط انتقال جریان مستقیم ولتاژ فوق بالا به استان‌های ساحلی شرقی پرجمعیت منتقل می‌شود.

ما و همکارانش در مقاله خود گفتند که این خطوط برق هزاران کیلومتر امتداد دارند و تقریباً از عرض چین عبور می‌کنند و شبکه شمال غربی را به «بزرگترین و قدرتمندترین شبکه برق منطقه‌ای در جهان » تبدیل می‌کنند.

اتحادیه اروپا (EU) برای دهه‌ها از قدرت اقتصادی ، جمعیت زیاد و گروه‌های لابی زیست‌محیطی خود برای رهبری گذار به انرژی سبز و مبارزه با تغییرات اقلیمی استفاده کرده است. غول‌های جهانی مانند زیمنس در آلمان و اشنایدر الکتریک در فرانسه پیشرفت‌های تکنولوژیکی و تخصص در این زمینه را هدایت کرده‌اند.

اما پس از مقایسه دقیق، تیم آقای ما دریافت که شبکه برق شمال غربی چین حتی در شاخص‌های اصلی استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر از اتحادیه اروپا پیشی گرفته و به سطوح پیشرو در جهان رسیده است.

قدرت مزارع خورشیدی بیابانی چین، عکس دوم — پنل‌های خورشیدی، بیابان را پوشانده‌اند. عکس: رویترز

چالش‌ها و موانع

اگر تمام بیابان‌های زمین با پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی پوشانده شوند، برق تولید شده بسیار فراتر از نیازهای فعلی بشر خواهد بود. اما این چشم‌انداز به دلیل موانع فنی، مانند دشواری انتقال مقادیر زیاد برق در فواصل طولانی، غیرواقعی به نظر می‌رسد. شبکه‌های برق سنتی همچنین نمی‌توانند نوسانات چشمگیر انرژی تجدیدپذیر را مدیریت کنند.

مهندسان چینی در مواجهه با این چالش، چند اقدام را امتحان کرده‌اند و درس‌های ارزشمندی آموخته‌اند. طبق مقاله آقای ما، در سال ۲۰۱۴، یک توربین بادی باعث ایجاد موج برقی شد که ۴۰۰ کیلومتر را طی کرد و یک مزرعه بادی دیگر را ویران کرد.

رشد انفجاری چین در انرژی‌های تجدیدپذیر در سال‌های اخیر، این مسائل را پیچیده‌تر کرده است. تغییرات در نور خورشید و آب و هوا می‌تواند باعث شود که خروجی برق در شبکه شمال غربی چین در یک روز تا ۵۰ گیگاوات نوسان داشته باشد، رقمی معادل ظرفیت ترکیبی تمام راکتورهای هسته‌ای فعال در فرانسه.

برای مقابله با این چالش، چین پیشرفته‌ترین خطوط انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا و مسافت طولانی جهان را ساخته است که به طور مؤثر تلفات برق را در طول انتقال مسافت طولانی کاهش می‌دهد.

دانشمندان و مهندسان در چین نیز با تجزیه و تحلیل حجم زیادی از داده‌های حسگر، از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی ظرفیت تولید برق تا 10 روز قبل استفاده کرده‌اند. تیم ما نوشت: «در شرایط آب و هوایی پایدار، دقت پیش‌بینی بسیار بالا است.»

نیروگاه‌های زغال‌سنگ زمانی به عنوان نیروی تثبیت‌کننده اصلی در شبکه برق چین عمل می‌کردند، اما در شمال غربی، آنها در برابر رشد سریع انرژی خورشیدی و بادی کم‌اهمیت شده‌اند. برای جبران، دولت چین نیروگاه‌های برق‌آبی را در بالادست رودخانه زرد ساخته است که به عنوان ستون فقرات تنظیم و ذخیره‌سازی انرژی عمل می‌کنند.

به گفته تیم آقای ما، این مخازن نه تنها مناطق خشک را آبیاری می‌کنند، بلکه نزدیک به ۲۰ میلیارد یوان (۲.۸ میلیارد دلار) از هزینه‌های تنظیم شبکه برق را نیز کاهش می‌دهند و مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی عظیمی را به همراه دارند.

یکی دیگر از فناوری‌های اصلی، دستیابی به مکمل بودن بین انرژی‌های تجدیدپذیر است. این امر مستلزم یک سیستم حسگر و کنترل اطلاعات قوی و قابل اعتماد است. تیم آقای ما گفت که تقریباً نیمی از تأسیسات تولید انرژی تجدیدپذیر به این سیستم پشتیبانی متقابل پیوسته‌اند.

مسابقه انرژی پاک آمریکا و چین

به گفته یک کارآفرین هوش مصنوعی مستقر در پکن، تأمین انرژی عامل کلیدی در رقابت آتی بین چین و ایالات متحده، پس از رقابت در هوش مصنوعی، خواهد بود. ایالات متحده برای جلوگیری از پیشرفت هوش مصنوعی چین، فروش تراشه‌های پیشرفته هوش مصنوعی را به این کشور یک میلیارد نفری ممنوع کرده است.

این کارآفرین ناشناس با بیان اینکه افزایش هزینه‌های برق در مقایسه با سرمایه‌گذاری کلی در رقابت هوش مصنوعی ناچیز است، گفت: «مزیت تراشه‌های پیشرفته عمدتاً در مصرف برق کمی پایین‌تر نهفته است. اما با افزایش عرضه برق چین، شرکت‌های چینی می‌توانند از تراشه‌های کمتر پیشرفته برای دستیابی به نتایج مشابه در آموزش هوش مصنوعی استفاده کنند.»

قبل از همه‌گیری، چین دو برابر ظرفیت تولید برق ایالات متحده را داشت. امروز، این ظرفیت تقریباً سه برابر شده است. قرار است قیمت برق ایالات متحده از سال ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۳ به دلیل تورم، ۲۰ درصد افزایش یابد، در حالی که قیمت‌های چین ثابت می‌ماند. در برخی از مناطق غنی از انرژی‌های تجدیدپذیر، شرکت‌های چینی تخفیف‌های بیشتری دریافت می‌کنند.

دولت چین در حال افزایش برنامه‌های خود برای ساخت مراکز داده و سرورهای هوش مصنوعی در مناطق غربی غنی از انرژی خود است، با هدف افزایش رقابت‌پذیری جهانی غول‌های فناوری داخلی مانند هواوی.

Hoai Phuong (طبق گفته SCMP)

منبع