راهنمای سرمایه‌گذاران احداث نیروگاه‌های خورشیدی

در جهان امروز، به دلیل محدودیت شدید و افزایش روزافزون قیمت سوخت‌های فسیلی و همچنین تشدید بحران‌های زیست‌محیطی نظیر گرمایش زمین و آلودگی هوا، رویکرد جهانی به سمت استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر تغییر یافته است.
تابش خورشید به عنوان بزرگ‌ترین و در دسترس‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر روی کره زمین شناخته می‌شود؛ به طوری که اگر تنها یک درصد از صحراهای جهان به نیروگاه‌های خورشیدی مجهز شوند، انرژی حاصل از آن برای تأمین کل نیاز سالانه انرژی جهان کافی خواهد بود. به‌طور کلی، برای بهره‌مندی از این منبع بی‌کران انرژی، دو فناوری عمده وجود دارد:

1. سیستم‌های فوتوولتاییک (PV): تبدیل مستقیم نور خورشید به انرژی الکتریسیته بدون نیاز به محرک‌های مکانیکی.
2. سیستم‌های حرارتی خورشیدی (CSP): جذب انرژی حرارتی خورشید و تبدیل آن به انواع دیگر انرژی (مانند بخار برای چرخاندن توربین‌ها) یا استفاده مستقیم از حرارت.

ایران به دلیل قرارگیری در کمربند تابشی جهان، منطقه‌ای فوق‌العاده مستعد برای جذب انرژی خورشیدی است. از این رو، تنظیم سیاست‌ها و راهکارهای کلان کشور باید به گونه‌ای ریل‌گذاری شود که بیشترین بهره‌برداری از این پتانسیل خدادادی صورت گیرد.

پتانسیل‌سنجی انرژی خورشیدی در ایران

ایران با برخورداری از بیش از ۳۰۰ روز آفتابی در بالغ بر دو‌سوم از پهنه سرزمینی خود و با متوسط تابش ۴.۵ تا ۵.۵ کیلووات ساعت بر مترمربع در روز (4.5 – 5.5 kWh/m2/day)، یکی از مستعدترین کشورهای جهان برای توسعه نیروگاه‌های خورشیدی است.

بر اساس نقشه‌های پتانسیل‌سنجی فوتوولتاییک کشور، تقریباً در تمامی نقاط ایران پتانسیل اقتصادی بالایی برای احداث و بهره‌برداری از سیستم‌های خورشیدی وجود دارد، که این امر سرمایه‌گذاری در این حوزه را از لحاظ جغرافیایی بسیار کم‌ریسک می‌کند.

آشنایی با سیستم‌های فوتوولتاییک و اجزای آن

پدیده فوتوولتاییک به فرآیندی اطلاق می‌شود که در اثر تابش نور خورشید به سطح یک نیمه‌هادی، جریان الکتریسیته بدون استفاده از مکانیزم‌های متحرک یا دینامیکی تولید شود. یک سیستم فوتوولتاییک برای کارکرد استاندارد خود از سه جزء اصلی و تجهیزات جانبی تشکیل شده است:

• ماژول (پنل خورشیدی):

هسته اصلی سیستم که وظیفه دریافت فوتون‌های نور خورشید و تبدیل مستقیم آن‌ها به جریان الکتریکی مستقیم (DC) را بر عهده دارد.

• مبدل الکترونیک قدرت (اینورتر):

از آنجا که برق تولیدی پنل‌ها از نوع جریان مستقیم (DC) است، اینورتر وظیفه دارد این جریان را به جریان متناوب (AC) تبدیل کند تا برای شبکه‌های توزیع و مصارف استاندارد قابل استفاده باشد.

• باتری (ذخیره‌ساز):

در سیستم‌های مستقل، وظیفه ذخیره الکتریسیته مازاد تولیدشده در طول روز را دارد تا در زمان‌های عدم تابش (شب یا روزهای ابری) پایداری شبکه را حفظ کند.

• تجهیزات جانبی (Balance of System – BOS):

شامل سازه‌های نگهدارنده (استراکچر)، کابل‌های DC و AC مخصوص، سوئیچ‌های حفاظتی، کلیدهای قطع جریان و سیستم ارتینگ.

طبقه‌بندی سیستم‌های فوتوولتاییک

سیستم‌های فوتوولتاییک بر اساس نوع اتصال و کارکرد به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

سیستم‌های متصل به شبکه (On-Grid):

این سیستم‌ها به‌طور هم‌زمان و موازی با شبکه برق سراسری کار می‌کنند. برق تولیدی این نیروگاه‌ها مستقیماً به شبکه تزریق شده و بر اساس قراردادهای خرید تضمینی به فروش می‌رسد.

سیستم‌های مستقل از شبکه (Off-Grid):

این سیستم‌ها کاملاً مجزا از شبکه سراسری طراحی می‌شوند و باید توانایی تأمین مستقل بار مصرفی و ذخیره‌سازی انرژی در بانک‌های باتری را برای ساعات پیک یا عدم تابش داشته باشند.

امکان سنجی فنی ، اقتصادی و زیست محیطی احداث نیروگاه‌های خورشیدی

برای درک دقیق‌تر الگوی سرمایه‌گذاری، مشخصات فنی و مالی یک نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه با ظرفیت ۵۰ کیلووات واقع در شهر کاشمر (استان خراسان رضوی) به عنوان نمونه مورد بررسی قرار گرفته است.

مشخصات اولیه و سرمایه‌گذاری ثابت

طبق محاسبات فنی، احداث این نیروگاه به فضایی در حدود ۷۵۰ مترمربع نیاز دارد. دوره ساخت و راه‌اندازی این پروژه بسیار کوتاه و در حدود ۳۰ روز تخمین زده می‌شود. میزان سرمایه‌گذاری ثابت اولیه برای این ظرفیت در سال اول برابر با ۱۵,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ ریال (۱.۵ میلیارد تومان) است.قرارداد خرید تضمینی برق این نیروگاه با سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق (ساتبا) به مدت ۲۰ سال منعقد می‌شود. جزییات مالی سال اول بهره‌برداری در جدول زیر خلاصه شده است:

شکل 3 – جدول اطلاعات نیروگاه خورشیدی

جریانات نقدی تجمعی ۲۰ ساله

مطابق جدول شکل4، تولید نیروگاه، قیمت پایه، هزینه های ثابت، قیمت نهایی خرید، درآمد ناخالص سالیانه، هزینه نگهداری، درآمد خالص سالیانه، جریان نقدی تجمعی و … را در دوره 20 ساله بهره برداری لیست شده اند.
در طرح خرید تضمینی برق نیروگاه های فتوولتاییک، محاسبات صورتحساب بر اساس فرمول های زیر انجام می‌شود:
فرمول طرح خرید = انرژی تولیدی × تعرفه خرید = E×P
تعرفه خرید = [ضریب سالیانه × نرخ پایه × (ضریب ساخت داخل +1) × نرخ تعدیل + نرخ خدمات انتقال]

P = [ βb × (1 + i) × α +t ]

E : میزان انرژی تولیدی نیروگاه خورشیدی در بازه زمانی

β : ضریب سالیانه که به قیمت پایه اعمال می‌شود و بستگی به شرایط قراردادهای خرید تضمینی غیر حمایتی کاهنده و برای قراردادهای خرید تضمینی حمایتی عدد 1 خواهد بود.

b : نرخ پایه قرارداد خرید تضمینی برق فتوولتاییک به واحد ریال که در طول زمان قرارداد 20 ساله ثابت است، مگر در مواردی که مشمول شرایط صدور الحاقیه قیمت یا قدرت باشد.

i : در حال حاضر ضریب ساخت داخل تجهیزات توسط ساتبا اعمال نمی‌گردد.

α : ضریب تعدیل متاثر از نرخ تورم و نرخ ارز مبنا (یورو) است که شاخص های آن توسط بانک مرکزی بصورت ماهیانه منتشر می‌شود.

t : نرخ خدمات انتقال به واحد ریال که سالیانه تعیین شده و مقداری ثابت دارد.

P : نرخ خرید تضمینی نهایی به واحد ریال که در هر صورتحساب متغیر است.

E×P : درآمد نیروگاه خورشیدی در یک دوره صورتحساب به واحد ریال.

شکل 4 – جدول جریانات نقدی تجمعی ۲۰ ساله

تحلیل مالی جریانات نقدی (دوره ۲۰ ساله)

با ارزیابی جریانات نقدی تجمعی مشخص است که هرچند با گذشت زمان راندمان پنل‌ها افت جزئی پیدا می‌کند و تولید سالانه از ۸۵,۰۰۰ کیلووات‌ساعت در سال اول به ۷۰,۲۲۴ کیلووات‌ساعت در سال بیستم می‌رسد، اما به دلیل اعمال ضریب تعدیل (α)، قیمت خرید نهایی (P) از ۳۸,۳۷۲ ریال به ۲۶۴,۶۳۵ ریال افزایش می‌یابد. این امر باعث می‌شود درآمد ناخالص سالانه نیروگاه از ۳.۲ میلیارد ریال در سال اول به بیش از ۱۸.۵ میلیارد ریال در سال بیستم برسد.

دوره بازگشت سرمایه

بر اساس بررسی‌ها، جریان نقدی تجمعی پروژه در سال چهارم مثبت می‌شود. این بدان معناست که سرمایه‌گذار در کمتر از ۴ سال، کل هزینه سرمایه‌گذاری اولیه (۱۵ میلیارد ریال) را مستهلک کرده و از سال چهارم تا پایان دوره ۲۰ ساله، درآمد نیروگاه (پس از کسر هزینه‌های ناچیز نگهداری) به عنوان سود خالص سرمایه‌گذار خواهد بود. مجموع سود خالص کل دوره ۲۰ ساله این نیروگاه بالغ بر ۱۷۴ میلیارد ریال برآورد می‌شود.

شکل 5 – نمودار دوره بازگشت سرمایه

سود خالص سالیانه

نمودار شکل 6، سود خالص سالیانه نیروگاه را در دوره 20 ساله بهره برداری نمایش می‌دهد.

شکل 6 – نمودار سود خالص سالیانه

شاخص‌ها و منافع زیست‌محیطی و اجتماعی

احداث نیروگاه خورشیدی علاوه بر توجیه اقتصادی ممتاز، نقشی کلیدی در کاهش تراز مصرف سوخت‌های فسیلی و آلایندگی دارد. شاخص‌های زیست‌محیطی سالانه حاصل از کارکرد این نیروگاه ۵۰ کیلوواتی به شرح زیر است:

• عدم انتشار آلاینده دی‌اکسید کربن (CO2): جلوگیری از انتشار ۵۱ تن گاز گلخانه‌ای در سال.
• صرفه‌جویی در مصرف سوخت فسیلی: کاهش مصرف گاز طبیعی به میزان ۲۲,۹۵۰ مترمکعب در سال.
• صرفه‌جویی در منابع آب کشور: صرفه‌جویی در مصرف ۱۸,۷۰۰ لیتر آب در سال (نیروگاه‌های حرارتی سنتی آب بسیار زیادی مصرف می‌کنند).
• کاهش آلاینده‌های محلی: عدم انتشار ۵۱۰ کیلوگرم از گازهای سمی و ذرات معلق (NOx, SOx, SPM) در سال.

اثر زیست‌محیطی معادل:احداث این نیروگاه خورشیدی کوچک، منافع زیست‌محیطی معادل رویش و حفظ ۲۰۴۰ اصله درخت ۱۰ ساله را برای طبیعت کشور به ارمغان می‌آورد.

شکل 7 – جدول شاخص های زیست محیطی

محاسبه انرژی برق مصرفی

تولید الکتریسیته این نیروگاه معادل تأمین انرژی مورد نیاز ۳,۱۴۸ عدد لامپ LED فوق‌کم‌مصرف ۱۵ وات در سال بوده و به‌طور مستقیم توانایی تأمین کامل برق مصرفی ۳۵ واحد مسکونی در سال را دارا است، که گام مهمی در جهت کاهش پیک‌بار شبکه توزیع برق منطقه‌ای محسوب می‌شود.

منابع و مراجع

داده‌های خام، محاسبات فنی، جداول مالی و نمودارهای تحلیل اقتصادی مورد استفاده در این مقاله، تماماً از «سامانه ملی راهبری نیروگاه‌های تجدیدپذیر (مهرسان)» وابسته به سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق (ساتبا) استخراج و تدوین شده است.

یادداشت برای سرمایه‌گذاران

در صورتی که تمایل دارید تحلیل‌های فنی-اقتصادی اختصاصی را متناسب با ظرفیت نیروگاهی مدنظر خود و مشخصات جغرافیایی منطقه سرمایه‌گذاری‌تان مشاهده کنید، می‌توانید از طریق لینک زیر وارد سامانه مهرسان شده و گزارش‌های تحلیلی شخصی‌سازی‌شده خود را مطالعه نمایید:

https://mehrsun.satba.gov.ir/blog/user_page/052