شرکتهای برق و مناطق آموزشی در آمریکا به ارزش دوگانه اتوبوسهای برقی مدارس پی بردهاند: کاهش هزینه خرید و کمک به پایداری شبکه برق.
به گزارش پایگاه خبری تجریش ؛ اتوبوسهای برقی مدارس دیگر فقط وسیلهای برای جابهجایی دانشآموزان نیستند. این خودروها با قابلیت شارژ دوطرفه، به داراییهای ارزشمند شبکه برق تبدیل شدهاند و میتوانند در قالب نیروگاههای مجازی (Virtual Power Plant) به کاهش پیک مصرف و افزایش پایداری شبکه کمک کنند. همزمان، مناطق آموزشی از این طریق بخشی از هزینه بالای خرید این اتوبوسها را جبران میکنند.
تجربه موفق ماساچوست؛ اثبات اولیه ارزش اقتصادی
در تابستانهای ۲۰۲۱ و ۲۰۲۲، یک اتوبوس برقی مدرسه در حومه بوستون حدود ۱۰.۸ مگاواتساعت برق را به شبکه توزیع تزریق کرد. برنامه ConnectedSolutions شرکت National Grid نزدیک به ۱۲ هزار دلار در هر فصل به این اتوبوس پرداخت کرد. این تجربه آزمایشی به گفته الیجا سینکلر، مدیر ارشد برنامه حملونقل پاک مرکز انرژی پاک ماساچوست (MassCEC)، «اثبات حیاتی» بود. اکنون بیش از ۲۰ اتوبوس در برنامههای گستردهتر خودرو به شبکه (V2G) این ایالت مشارکت دارند و دهها میلیون دلار بودجه دولتی پشت این طرح قرار گرفته است.
گسترش سریع برنامههای خودرو به شبکه در آمریکا
بر اساس دادههای ابتکار اتوبوس برقی مدرسه وابسته به مؤسسه منابع جهانی (WRI)، دستکم ۲۶ شرکت برق و ۱۹ ایالت برنامههای V2G را اجرا کردهاند. بیش از ۲۳۰ اتوبوس با قابلیت شارژ دوطرفه در حال بهرهبرداری هستند و صدها دستگاه دیگر در صف ورود قرار دارند. هرچند این رقم در برابر بیش از ۱۴ هزار اتوبوس برقی متعهد یا در حال استفاده در حدود ۱۵۵۰ منطقه آموزشی هنوز محدود است، اما نشان میدهد مدارس میتوانند از این فناوری درآمد کسب کنند و شرکتهای برق نیز به داراییهای انعطافپذیر جدیدی دست یابند.
کالیفرنیا؛ پیشگام بزرگترین پروژهها
بزرگترین استقرارها در قلمرو شرکت PG&E در شمال کالیفرنیا شکل گرفته است. ناوگان ۷۴ دستگاهی شرکت Zum در مدارس عمومی اوکلند سالانه ۲.۱ گیگاواتساعت انرژی به شبکه تزریق میکند. رودی هالبرایت، مدیر محصول PG&E، تأکید میکند که بیشترین ارزش این ناوگان از طریق برنامه کاهش بار اضطراری حاصل میشود و به جلوگیری از خاموشیها کمک میکند.
Zum قصد دارد در سانفرانسیسکو ۲۳۸ اتوبوس برقی را در سه دپو مستقر کند؛ ناوگانی که احتمالاً بزرگترین ناوگان اتوبوس برقی مدرسه در آمریکا و حتی جهان خواهد بود. موقعیت این دپوها روی مدارهای پرتقاضا میتواند تأثیر قابلتوجهی بر شبکه توزیع محلی داشته باشد.
در منطقه آموزشی فرمونت نیز ۱۴ اتوبوس برقی فعال هستند که چهار دستگاه از آنها خدمات V2G ارائه میدهند. این اتوبوسها معمولاً حوالی ساعت ۱۶:۳۰ با باتری حدود ۶۰ درصد به دپو بازمیگردند، با پیک عصرگاهی شبکه همزمان میشوند و پس از چند ساعت تخلیه، در ساعات شب با تعرفه بسیار پایین شارژ میشوند تا صبح آماده حرکت باشند.
گسترش در سواحل شرقی و مدلهای درآمدی متنوع
در نیوانگلند نیز پروژههای بزرگی در حال اجراست. Zum قرار است ۴۶ اتوبوس برقی با قابلیت دوطرفه را برای مدارس برانفورد در کانکتیکات آماده کند که بزرگترین ناوگان این منطقه خواهد بود. مدارس عمومی بوستون نیز با کمک کمکهزینه ۳۵ میلیون دلاری فدرال بیش از ۱۰۰ اتوبوس برقی خریداری میکند و هدفگذاری کرده تا سال ۲۰۳۰ حملونقل دانشآموزان را کاملاً برقی کند.
دانکن مکاینتایر، مدیرعامل Highland Electric Fleets، یادآور میشود که درآمد سالانه هر اتوبوس لزوماً به ۱۲ هزار دلار نمیرسد و معمولاً حدود ۶ هزار دلار است. با این حال، حتی در مناطقی بدون بازار عمدهفروشی انرژی مانند جورجیا، میتوان از طریق توافقهای ظرفیت یا جبران هزینه سرمایهای ارزش ایجاد کرد.
چالشها و چشمانداز آینده
گزارش مشترک Dominion Energy و مؤسسه تحقیقات برق (EPRI) نشان داد که اتوبوسهای دوطرفه از نظر فنی قادر به ارائه خدمات شبکه هستند، اما مسائلی مانند قابلیت اطمینان ارسال (بهویژه مشکلات باتری ۱۲ ولتی در برخی مدلها) هنوز نیاز به بهبود دارد. کارشناسان توصیه میکنند مناطق آموزشی از چندین سازنده اتوبوس و ایستگاه شارژ استفاده کنند تا قابلیت همکاری و پشتیبانگیری افزایش یابد.
با وجود این چالشها، طرفداران فناوری معتقدند منافع آن – تقویت شبکه، تأمین برق پشتیبان و کاهش هزینه برای مدارس – ارزش سرمایهگذاری را دارد. سینکلر تأکید میکند: «پتانسیل عظیم است… شما یک باتری بزرگ متحرک دارید.»
اتوبوسهای برقی مدارس در حال تبدیل شدن به بخشی از راهحلهای انعطافپذیر شبکه در برابر طوفان، آتشسوزی و افزایش بار مصرفی هستند. با گسترش این برنامهها، ارزش اقتصادی و زیستمحیطی آنها بیش از پیش آشکار خواهد شد.
نیروگاههای مجازی (VPP) در ایران
نیروگاه مجازی (Virtual Power Plant) سامانهای نرمافزاری است که منابع پراکنده انرژی مانند پنلهای خورشیدی، باتریهای ذخیرهساز، بارهای قابلمدیریت و در آینده خودروهای برقی را بهصورت یکپارچه کنترل میکند تا مانند یک نیروگاه متمرکز عمل کنند. این مفهوم در ایران عمدتاً در قالب مدیریت مصرف و تجمیع منابع تجدیدپذیر مقیاسکوچک مطرح شده است.
نیروگاه مجازی = یک نرمافزار هوشمند که کلی باتری، پنل خورشیدی و خودروی برقی را مثل یک نیروگاه بزرگ هماهنگ میکند تا به شبکه برق کمک کند.
وضعیت فعلی در ایران
در سالهای اخیر مقامات صنعت برق ایران بهطور صریح از ایجاد «نیروگاه مجازی» سخن گفتهاند، اما این اصطلاح بیشتر به کاهش بار از طریق مدیریت مصرف اطلاق میشود تا یک پلتفرم پیشرفته تجاری مشابه نمونههای اروپایی یا آمریکایی.
- طرح ملی مهتاب: مهمترین نمونه عملی. مدیرعامل توانیر اعلام کرده است که با اجرای این طرح بیش از ۲۵۰۰ مگاوات از بار شبکه کاهش یافته و این ظرفیت بدون مصرف سوخت، آلودگی و نیاز به احداث نیروگاه جدید، عملاً به یک «نیروگاه مجازی» تبدیل شده است. برخی گزارشها نیز از کاهش حدود ۲۰۰۰ مگاواتی در پیک مصرف سخن گفتهاند.
- نمونه استانی: شرکت توزیع نیروی برق خراسان رضوی با کاهش حدود ۴۰ مگاوات بار، بهعنوان نمونه محلی نیروگاه مجازی معرفی شده است.
- تابلوی برق سبز بورس انرژی: ساتبا و بورس انرژی دستورالعمل ایجاد «نهاد تجمیعکننده برق تجدیدپذیر» (نیروگاه مجازی) را ابلاغ کردهاند. این امکان فروش برق نیروگاههای مقیاسکوچک خورشیدی (از جمله سامانههای خانگی) را در بورس فراهم میکند.
تفاوت با مفهوم جهانی
در ایران هنوز فاصله قابلتوجهی با VPPهای پیشرفته وجود دارد:
- بیشتر تمرکز روی پاسخگویی تقاضا و مدیریت بار است.
- تجمیع هوشمند باتریها، خودروهای برقی و منابع تجدیدپذیر در مقیاس تجاری محدود است.
- «انشعاب مجازی» که برای اتصال نیروگاههای خورشیدی بدون مصرف صادر میشود، مفهومی اداری-فنی است و با VPP نرمافزاری متفاوت است.
فعالیتهای پژوهشی و مطالعاتی
دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی ایران مقالات و پایاننامههای متعددی در زمینه مدلسازی، بهینهسازی و بهرهبرداری نیروگاه مجازی منتشر کردهاند. موضوعاتی مانند:
- مشارکت VPP در بازار برق ایران
- مدیریت انرژی با در نظر گرفتن خودروهای برقی و پاسخگویی تقاضا
- بهینهسازی با الگوریتمهای یادگیری ماشین
نیز بررسی شدهاند. شرکتهایی مانند فناپزیرساخت نیز از مفهوم «اپراتور هوشمند انرژی» بهعنوان بازیگردان نیروگاه مجازی سخن گفتهاند.
چالشها و چشمانداز
چالشهای اصلی شامل ناترازی تولید و مصرف، یارانههای انرژی، زیرساخت اندازهگیری و ارتباطات، و نبود چارچوب کامل مقرراتی برای تجمیعکنندگان (Aggregators) است. با این حال، مقامات صنعت برق معتقدند توسعه نیروگاههای مجازی میتواند بخشی از شکاف بین تولید (حدود ۶۵ هزار مگاوات) و نیاز مصرف (۷۲ تا ۷۵ هزار مگاوات) را بدون سرمایهگذاری سنگین جبران کند.
جمعبندی :
نیروگاه مجازی در ایران هنوز در مراحل اولیه و بیشتر در قالب مدیریت مصرف (بهویژه طرح مهتاب) و آغاز تجمیع منابع تجدیدپذیر در بورس انرژی قرار دارد. پتانسیل آن برای کاهش ناترازی انرژی بالا ارزیابی میشود، اما تحقق نسخه کامل و تجاری آن نیازمند توسعه فناوری، اصلاح تعرفه و ایجاد نهادهای تجمیعکننده حرفهای است.
ارتباط VPP با V2G و اتوبوس برقی
وقتی تعداد زیادی اتوبوس یا خودروی برقی با قابلیت V2G به سیستم وصل شوند، باتریهای آنها بخشی از همین نیروگاه مجازی میشوند.یعنی نرمافزار VPP میتواند صدها اتوبوس را همزمان مدیریت کند و در زمان نیاز از برق باتریهایشان استفاده کند.مزیتهای اصلی VPPکمک به پایداری شبکه بدون ساخت نیروگاه جدیدکاهش خاموشی و فشار روی شبکهاستفاده بهتر از انرژی خورشیدی و بادیایجاد درآمد برای صاحبان باتری و خودروسرعت بالا در واکنش به تغییرات شبکهوضعیت در دنیا و ایراندر کشورهای پیشرفته (آمریکا، اروپا، استرالیا) VPPها در حال تجاری شدن هستند و هزاران خانه و خودرو را مدیریت میکنند.در ایران بیشتر در قالب مدیریت مصرف (مثل طرح مهتاب) و تجمیع منابع خورشیدی کوچک مطرح شده و هنوز در مراحل اولیه است.
دیدگاه کارشناسی
به گفته دکتر اکبرزاده مدیرعامل شرکت هرمیس سازه پارس، توسعه V2G در ایران در صورت ایجاد زیرساختهای لازم برای مدیریت شارژ، تعرفهگذاری و تجمیع منابع میتواند در کنار BESS به یکی از ابزارهای مدیریت انعطافپذیری شبکه تبدیل شود.
بیشتر بخوانید:
سیستم ذخبرهسازی انرژی BESS چیست و چگونه به پایداری شبکه برق کمک میکند؟
