مطالعه‌ای نشان می‌دهد کالیفرنیا با هاب‌های مقاومتی، معادل ۸ گیگاوات معدن طلا دارد
آیا می‌دانستید که در سال 2020، خانه‌های آمریکایی به طور متوسط هشت ساعت بدون برق بودند؟ این عدد شاید کم به نظر برسد، اما طی فقط پنج سال، زمان قطع برق در ایالات‌متحده دو برابر شده است. علاوه بر این، این عدد مدت زمان طولانی قطعی برق جوامع را در شرایط جوی شدید نشان نمی‌دهد.
کاهش گرما در تابستان و نگهداری از زیرساخت‌های انرژی چالش برانگیز است. وقوع مکرر آتش‌سوزی‌های جنگلی و رویدادهای آب و هوایی شدید مانند طوفان‌ها چالش‌های بزرگی برای متصل نگه داشتن شبکه برق محسوب می‌شوند.
این رویدادها قرار است بیشتر و با شدت بیشتری رخ دهند و زیرساخت‌های قدیمی نمی‌توانند از پس آن برآیند. بازسازی زیرساخت‌ها در ایالات‌متحده ممکن است دهه‌ها طول بکشد، بنابراین دولت‌های محلی به سمت ساخت هاب‌های مقاومتی می‌روند که می‌توانند نیازهای پایه‌ای جوامع را با انرژی خورشیدی تأمین کنند.
نیاز به برق مستمر
چند ساعت قطعی برق ممکن است به تنهایی مشکل کوچکی بنظر بیاید، اما بدون برق، دستگاه‌هایی مانند تصفیه‌کننده‌های هوا و کولرگازی نمی‌توانند کار کنند و خطرات بهداشتی افزایش می‌یابد.
قطعی برق همچنین بر دستگاه‌های پزشکی در منازل و بیمارستان‌ها تأثیر می‌گذارد که جان هزاران نفر را در خطر قرار می‌دهد.
در سال‌های اخیر، میلیون‌ها نفر از ساکنان کالیفرنیا به مدت چندین روز بدون برق بوده‌اند زیرا شبکه‌های برق برای جلوگیری از آتش‌سوزی‌ها قطع می‌شدند. تأثیر این‌گونه قطعی‌ها بیشتر بر جوامع آسیب‌پذیر—کودکان، سالمندان با بیماری‌های زمینه‌ای و جوامعی که با بی‌عدالتی‌های زیست‌محیطی و اجتماعی روبرو بوده‌اند—احساس می‌شود.
هاب‌های مقاومتی چیستند؟
هاب‌های مقاومتی طراحی شده‌اند تا در حین و پس از بلایا به جامعه خدمت کنند و پشتیبانی سالانه مانند به اشتراک‌گذاری اطلاعات یا خدمات بهداشتی ارائه دهند. پژوهش‌های قبلی نشان داده‌اند که استراتژی‌های جامعه‌ای برای رفع نیازهای اساسی ۱۰-۴۰ برابر ارزان‌تر از راه‌حل‌های فردی هستند.
یک هاب مقاومتی خوب باید بتواند در زمان قطعی برق برای بیش از ۷۲ ساعت عملیات حمایتی داشته باشد و ایده‌آل است که در مکان‌های عمومی مانند مدارس، کتابخانه‌ها، مکان‌های عبادت و مراکز اجتماعی تأسیس شود.
پژوهشگران در PSE Healthy Energy به دنبال راه‌های مطمئن برای تأمین انرژی هاب‌های مقاومتی بودند. آن‌ها دریافتند که ژنراتورهای سوخت فسیلی معایب قابل‌توجهی دارند و سپس به انرژی خورشیدی و ذخیره‌سازی انرژی به عنوان یک راه‌حل مطمئن‌تر نگاهی کردند.
مشکلات سوخت‌های فسیلی
تیم پژوهشی به رهبری پاتریک مورفی، دانشمند ارشد در PSE Health Energy بررسی کرد که آیا سوخت فسیلی می‌تواند هاب را در تأمین برق مقاوم کند. ژنراتورها، علی‌رغم استفاده محدودشان در مواقع اضطراری، نیازمند نگهداری مداوم و تست‌های دوره‌ای هستند.
«نیمی از ژنراتورهایی که به خوبی نگهداری نشده‌اند در طی ۴۸ ساعت در زمان قطعی طولانی مدت خراب می‌شوند و خرابی‌های مکرر ژنراتورهای پشتیبانی بیمارستان‌ها منجر به تخلیه بیماران و برنامه‌ریزی مجدد می‌شود،» پژوهشگران در مقاله منتشر شده در هفته گذشته نوشتند.
این سیستم همچنین به سوخت نیاز دارد که در مواقع اضطراری به ندرت یافت می‌شود. علاوه بر این، استفاده از ژنراتور، گاز کربن مونوکسید کشنده‌ای را منتشر می‌کند که در طی طوفان لورا در ۲۰۲۰ جان افراد بیشتری را نسبت به خود طوفان گرفت.
هاب‌های مقاومتی با قدرت خورشیدی
پژوهشگران سپس انرژی خورشیدی به همراه ذخیره‌سازی انرژی را به عنوان یک راه‌حل مطمئن‌تر به مشکل برق نگاه کردند. یک هاب مقاومتی با انرژی خورشیدی می‌تواند دسترسی افراد به تسهیلاتی مانند یخ یا یخچال برای نگهداری داروها در دمای مطلوب یا کولرگازی برای جلوگیری از خطر گرما زدگی در دماهای بالا فراهم کند.
اگرچه افراد در منطقه به استفاده از انرژی خورشیدی علاقمند هستند، عوامل متعددی از جمله نرخ پایین مالکیت خانه یا کمبود سرمایه، مانع جوامع محروم از پیاده‌سازی آن شده است.
«جوامعی که بیشترین نیاز به آن‌ها دارند، احتمالاً کمترین منابع برای تأمین مالی شخصی دارند،» مورفی به مهندسی جالب از طریق ایمیل گفت. در کار اخیرشان، تیم مورفی تلاش کرد تا به تخمینی از میزان برق مورد نیاز برای هاب‌های مقاومتی برای ارائه خدمات مورد نیاز برسد.
با جمع‌آوری داده‌ها از منابع مختلف، تیم به لیستی از ۱۸،۰۰۰ مکان بالقوه برای میزبان این هاب‌های مقاومتی رسید که هزینه‌های ا��رژی و مدت زمان قطعی‌ها را در نظر می‌گیرد. با قرار دادن آن‌ها به شکل استراتژیک، کالیفرنیا می‌تواند تا ۸گیگاوات انرژی تولید کند و انتشارات خود را تا پنج میلیون تن سالانه کاهش دهد.
زمانی که برق شبکه در دسترس است، این تأسیسات می‌توانند به ۱۵.۸ میلیون نفر از ساکنان کالیفرنیا، یا حدود ۴۰ درصد جمعیت ایالت، برق رسانی کنند.
«هاب‌ها خدماتی در طول سال ارائه می‌دهند، نه فقط در زمان بلایا،» مورفی در یک بیانیه مطبوعاتی گفت. «بنابراین آن‌ها می‌توانند همچنین به افزایش ظرفیت تطبیقی جامعه کمک کنند — قبل از اینکه بلایی رخ دهد.»
چگونه هاب‌های مقاومتی بسازیم؟
مفهوم هاب‌های مقاومتی توجه اعضای جامعه را جلب کرده است. بیش از ۱۰۰ جامعه درخواست تأمین مالی از شورای رشد استراتژیک کالیفرنیا برای ساخت این هاب‌ها کرده‌اند. با این حال، تأمین مالی به ۱۱ پروژه محدود بود.
«من در هیچ‌یک از فرآیند‌های تصمیم‌گیری آن‌ها حضور نداشتم، اما باید فکر کنم دسترسی به منابع مالی یک ملاحظه کلیدی است،» مورفی به
IE هنگام استعلام در مورد نرخ پایین تأمین مالی گفت.
سیستم‌های خورشیدی به‌علاوه ذخیره‌سازی به طور معمول هزینه‌های خود را از طریق استفاده روزانه جبران می‌کنند، بر اساس تجربه صنعت. با این حال، دستیابی به سطح بالایی از مقاوم�� برای قطعی‌های طولانی مدت نیازمند باتری‌های پیشرفته‌تر و گران‌تر است که نیاز به پشتیبانی مالی اضافی دارد.
برنامه‌ریزی طولانی مدت برای این تأسیسات جامعه را درگیر تصمیمات کلیدی می‌کند و به ساکنان اجازه می‌دهد تا ظرفیت و مقاومت هاب را برای نیازهای خاص خود شکل دهند.
عوامل مؤثر بر تصمیم‌گیری
نرخ‌های انرژی نقشی مهم در تصمیم‌گیری دارند زیرا قیمت پایین انرژی، توجیه سرمایه‌گذاری در راه‌حل‌های خورشیدی نسبتاً گران‌تر را سخت‌تر می‌کند. پژوهشگران پیشنهاد قیمت‌های تخفیفی‌تر بر زیرساخت‌های انرژی تجدیدپذیر در این مناطق را دارند تا آن را رقابتی کنند.
در اکثر مناطق با آفتاب فراوان و نرخ‌های بالا انرژی، راه‌حل‌های خورشیدی می‌توانند بازده بهتری از سرمایه‌گذاری را ارائه دهند.
چالش دیگر، ایجاد هاب‌های مقاومتی به‌صورت عادلانه برای جوامع محروم است. «اگر تمام هاب‌هایی که شناسایی کرده‌ایم ساخته شوند، می‌توانند به ۶ تا ۹ درصد مردم کالیفرنیا در زمان قطعی‌های چالش‌برانگیز خدمات ارائه دهند،» مورفی گفت. «من و همکارانم به پژوهش ادامه می‌دهیم تا ببینیم آیا این هاب‌ها در مکان‌های مناسبی برای خدمت به آسیب‌پذیرترین جوامع قرار گرفته‌اند.
«اولویت‌بندی جمعیت‌های در معرض خطر و آسیب‌پذیرترین باید بی‌عدالتی‌های زیست‌محیطی تاریخی، قرارگیری در معرض آلودگی و خطرات بهداشتی تجمعی، و احتمال بلایا و دیگر بلایش‌هایی که با تغییرات آب و هوایی همراه هستند را در نظر بگیرد،» پژوهشگران در مقاله منتشر شده در Risk Analysis نوشتند.
«پیش‌بینی تأثیر تغییرات آب و هوایی بر مکان، تعداد و شدت بلایا نیز ضروری خواهد بود.»
