در این تحلیل به‌صورت جامع به مقایسه نیروگاه‌های هسته‌ای در برابر بادی و خورشیدی می‌پردازیم. این مقایسه از جنبه‌های اقتصادی (هزینه راه‌اندازی، نگهداری و هزینه نهایی انرژی تولیدی)، فنی (میزان و پایداری تولید انرژی، ظرفیت بهره‌برداری، نیازهای عملیاتی و زمین) و موانع اجرایی صورت می‌گیرد. بررسی در سه سطح میانگین جهانی، کشور آلمان و کشور ایران انجام می‌شود. همچنین برای هر مورد، وضعیت نیروگاه‌های مدرن (مانند راکتورهای نسل جدید هسته‌ای، توربین‌های بادی دریایی پیشرفته و پنل‌های خورشیدی نوین) در مقایسه با میانگین فعلی مورد توجه قرار گرفته است. در پایان نیز جمع‌بندی خواهد شد که کدام فناوری در مجموع به‌صرفه‌تر، قابل‌اعتمادتر و عملی‌تر است با در نظر گرفتن شرایط فنی، اقتصادی و محیط‌زیستی.
بر اساس آمارهای جدید، هزینه تولید برق (LCOE) نیروگاه‌های خورشیدی و بادی در دهه اخیر کاهش چشمگیری داشته و به مراتب از انرژی هسته‌ای کمتر شده است. اداره اطلاعات انرژی آمریکا (EIA) برآورد کرده که LCOE برق هسته‌ای پیشرفته در سال ۲۰۲۳ حدود $۱۱۰ به‌ازای هر مگاوات‌ساعت بوده است، در حالی که برای خورشیدی فتوولتائیک حدود $۵۵/MWh و برای بادی خشکی $۴۰/MWh برآورد شده است. این ارقام بیانگر آن است که به طور متوسط برق هسته‌ای در دنیا حدود دو تا سه برابر گران‌تر از برق باد و خورشید تمام می‌شود. روندهای آینده نیز حاکی از ادامه کاهش هزینه خورشیدی (تا حدود $۲۵/MWh در ۲۰۵۰) و بادی (تا $۳۵/MWh) است، در حالی که هزینه هسته‌ای در همین حدود بالا باقی خواهد ماند. گزارش آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) نیز تأیید می‌کند که هزینه تولید برق خورشیدی و بادی تازه‌ساخت در سال‌های اخیر کاهش مداوم داشته است (مثلاً کاهش ۱۲٪ در LCOE خورشیدی و ۳٪ در بادی خشکی در سال ۲۰۲۳ نسبت به ۲۰۲۲). در مقابل، نیروگاه‌های هسته‌ای جدید با هزینه سرمایه‌گذاری اولیه بسیار بالا ساخته می‌شوند. یک نیروگاه هسته‌ای معمولی Generation III امروزی ممکن است هزینه سرمایه‌گذاری در حدود ۵۰۰۰ تا ۸۰۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ظرفیت داشته باشد، در حالی که این عدد برای مزرعه‌بادی خشکی حدود ۱۵۰۰–۲۵۰۰ $/kW و برای نیروگاه خورشیدی بزرگ مقیاس حدود ۸۰۰–۱۲۰۰ $/kW است. نتیجه چنین سرمایه‌گذاری عظیمی این است که نسبت هزینه راه‌اندازی و نگهداری به انرژی تولیدی در طول عمر، برای هسته‌ای بیشتر از تجدیدپذیرهاست. حتی با درنظرگرفتن هزینه‌های سوخت و عملیات، برآورد می‌شود LCOE هسته‌ای در محدوده ۱۰۰ دلار یا بیشتر در هر مگاوات‌ساعت باشد، در حالی‌که پروژه‌های بزرگ خورشیدی/بادی جدید در مناطق مستعد با ارقام ۳۰–۵۰ دلار/MWh عملیاتی می‌شوند.
ظرفیت بهره‌برداری یا ظرفیت عملیاتی (Capacity Factor) منابع مختلف جهانی بسیار متفاوت است. نیروگاه‌های هسته‌ای به طور میانگین بیشترین ظرفیت بهره‌برداری را دارند و نزدیک به ۸۰–۹۰٪ از اوقات با توان نامی کار می‌کنند. آمار جهانی سال ۲۰۲۳ نشان می‌دهد متوسط ضریب ظرفیت نیروگاه‌های اتمی حدود ۸۱٫۵٪ بوده است. این در حالی است که توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی به دلیل وابستگی به شرایط جوی، ضریب ظرفیت بسیار پایین‌تری دارند. متوسط جهانی ظرفیت بهره‌برداری مزارع بادی خشکی حدود ۲۰–۳۵٪ و برای بادی دریایی تا حدود ۴۰–۵۰٪ است. به طور کلی در سطح دنیا بازه معمول ظرفیت بهره‌برداری بادی از ۳۰٪ تا ۶۰٪ گزارش شده است (بسته به موقعیت و فناوری توربین). ظرفیت بهره‌برداری خورشیدی فتوولتائیک نیز به شدت تابع میزان تابش خورشید است و به طور متوسط بین ۱۲٪ تا ۲۵٪ در نوسان است. بنابراین از نظر میزان انرژی تولیدی، یک نیروگاه خورشیدی یا بادی با ظرفیت اسمی برابر با یک نیروگاه هسته‌ای، سالانه انرژی کمتری تولید می‌کند. به عنوان تقریب، یک نیروگاه ۱۰۰۰ مگاواتی هسته‌ای با ظرفیت بهره‌برداری ~۸۵٪ می‌تواند حدود ۷٫۵ تا ۸ تراوات‌ساعت در سال برق تولید کند، در حالی که یک مزرعه‌بادی ۱۰۰۰ مگاواتی (با CF ~۳۰٪) سالانه حدود ۲٫۵–۳ تراوات‌ساعت و یک مزرعه خورشیدی ۱۰۰۰ مگاواتی (CF ~۱۵–۲۰٪) حدود ۱٫۳–۱٫۸ تراوات‌ساعت انرژی تولید خواهد کرد. این ارقام نشان می‌دهد برای تولید انرژی معادل با یک نیروگاه هسته‌ای بزرگ، ظرفیت نامی نصب‌شده خورشیدی/بادی باید چند برابر باشد.
از منظر پایداری تولید و نیازهای عملیاتی، نیروگاه‌های هسته‌ای و تجدیدپذیر تفاوت‌های بنیادی دارند. نیروگاه هسته‌ای توان خروجی پایدار و مداوم شبانه‌روزی فراهم می‌کند و برای تأمین بار پایه شبکه ایده‌آل است. ضریب ظرفیت بالای هسته‌ای (اغلب بالای ۸۰٪) به این معنی است که نیروگاه می‌تواند اکثر اوقات نزدیک به توان نامی کار کند و وقفه‌های آن عمدتاً محدود به زمان‌های سوخت‌گذاری مجدد یا تعمیرات دوره‌ای است. در مقابل، منابع بادی و خورشیدی 间mit ناپیوستگی ذاتی در تولید مواجه‌اند؛ باد ممکن است در برخی ساعات یا فصل‌ها به قدر کافی نوزد و خورشید شب‌ها حضور ندارد و روزهای ابری تولید را کاهش می‌دهد. بنابراین برای بهره‌گیری کامل از این منابع، زیرساخت ذخیره‌سازی انرژی یا منابع پشتیبان (مانند نیروگاه گاز سریع‌استارت یا باتری‌های بزرگ) مورد نیاز است تا در زمان افت باد یا نبود خورشید، تامین برق استمرار یابد. برای مثال، انرژی خورشیدی جهت تامین برق در شب محتاج ذخیره‌سازی در باتری یا تلمبه‌ذخیره‌ای است. این نیازهای جانبی، خود مستلزم هزینه اضافی و پیچیدگی‌های فنی است و در محاسبه هزینه کلی سیستم باید در نظر گرفته شود. در یک سناریوی با نفوذ بالای تجدیدپذیر (بیش از ۵۰٪ برق از خورشید و باد)، برآورد شده حدود ۲۰–۳۰٪ هزینه‌های اضافی برای سامانه‌های ذخیره‌سازی و مدیریت شبکه لازم شود.
هزینه‌های عملیاتی (OPEX) انرژی‌های تجدیدپذیر عموماً پایین است چرا که سوخت آنها رایگان است و فقط هزینه تعمیر و نگهداری دوره‌ای توربین‌ها یا پاکسازی پنل‌ها مطرح است. برای نیروگاه بادی و خورشیدی معمولاً هزینه عملیات و نگهداری سالانه چیزی در حدود ۱–۳٪ هزینه سرمایه‌ای برآورد می‌شود. در مقابل، در نیروگاه هسته‌ای علاوه بر هزینه سوخت (که البته نسبت به کل هزینه کم‌وبیش ناچیز و پایدار است)، هزینه‌های ثابت بهره‌برداری، نیروی انسانی متخصص و نگهداری تجهیزات ایمنی قابل توجه است. اما از منظر پایداری شبکه، حضور ظرفیت ثابت هسته‌ای می‌تواند کمک کند تا شبکه برق با نوسانات کمتری مواجه شود و نیاز به تنظیم فرکانس و ولتاژ کاهش یابد. با این حال، انعطاف‌پذیری نیروگاه هسته‌ای در تغییر سریع توان خروجی محدود است (به دلیل ماهیت فیزیکی راکتور)، لذا برای تنظیم بار متغیر روزانه عموماً از آن به عنوان تولید پایه استفاده می‌شود و نیروگاه‌های قابل‌کنترل سریع (مانند گازی) در کنار منابع تجدیدپذیر نوسانی برای متعادل‌سازی شبکه ضروری هستند.
یکی از وجوه تمایز مهم این منابع، فشردگی انرژی و نیاز به زمین است. نیروگاه‌های هسته‌ای از منظر کاربری زمین بسیار پُربازده هستند؛ یک نیروگاه ۱۰۰۰ مگاواتی هسته‌ای مساحتی در حد چند کیلومتر مربع را اشغال می‌کند. مطالعات ارزیابی چرخه عمر نشان داده که به ازای تولید هر واحد برق، انرژی هسته‌ای حدود ۱۸ تا ۲۷ برابر کمتر از نیروگاه خورشیدی زمینی زمین نیاز دارد. به بیان دیگر، انرژی خورشیدی روی زمین و مزارع بادی گسترده، از نظر مساحت اشغال‌شده برای تولید هر مگاوات‌ساعت برق، صدها برابر گسترده‌تر از نیروگاه هسته‌ای هستند. به عنوان نمونه، برآورد شده نیروگاه هسته‌ای فقط حدود ۰٫۳ مترمربع به ازای هر مگاوات‌ساعت زمین اشغال می‌کند، در حالی‌که این مقدار برای یک مزرعه خورشیدی سیلیکونی روی زمین حدود ۱۹ مترمربع/MWh و برای بادی خشکی (با درنظرگرفتن فاصله بین توربین‌ها) حتی بیشتر از خورشید است. البته باید توجه داشت که در مزارع بادی، بخش زیادی از اراضی بین توربین‌ها را می‌توان برای کشاورزی یا چرای دام استفاده کرد و کاملاً از چرخه خارج نمی‌شود. همچنین نصب پنل‌های خورشیدی روی پشت‌بام‌ها یا فضاهای بلااستفاده می‌تواند نیاز به زمین اضافی را کاهش دهد. با این وجود، در مقیاس نیروگاهی بزرگ، توسعه گسترده انرژی باد و خورشید نیازمند در اختیار داشتن پهنه‌های وسیع است که می‌تواند چالش‌های اجتماعی و زیست‌محیطی ایجاد کند (مثلاً تغییر کاربری زمین، تأثیر بر مناظر طبیعی و زیستگاه‌ها). از منظر انتشار کربن و آلودگی هوا، هر سه منبع یادشده پاک محسوب می‌شوند؛ نه نیروگاه هسته‌ای در بهره‌برداری آلایندگی کربنی دارد و نه توربین بادی و خورشیدی. با این حال، مسائل زیست‌محیطی خاص خود را دارند: توربین‌های بادی می‌توانند بر پرندگان مهاجر و خفاش‌ها اثر منفی بگذارند و تولید پنل‌های خورشیدی و باتری‌ها نیازمند استخراج مواد معدنی (لیتیوم، کبالت، سیلیکون و...) است. انرژی هسته‌ای نیز با مشکل پسماند پرتوزا مواجه است که دفع ایمن آن در بازه‌های زمانی بسیار طولانی چالش‌برانگیز است. بنابراین در ارزیابی محیط‌زیستی کلان، باید ملاحظات دفع زباله هسته‌ای و بازیافت پنل‌ها/توربین‌ها نیز سنجیده شود.
از منظر موانع اجرایی، نیروگاه‌های هسته‌ای بیشترین چالش‌ها را دارند. ساخت یک نیروگاه هسته‌ای بزرگ اغلب زمان‌بر و پرریسک است. گزارش‌ها نشان می‌دهد که در سال ۲۰۲3، حدود ۵۸ راکتور هسته‌ای در حال ساخت در جهان وجود داشت که به طور متوسط بیش از ۶ سال از شروع ساخت آنها گذشته و بسیاری هنوز سال‌ها تا تکمیل فاصله دارند. تقریباً همه پروژه‌های در دست ساخت در ۱۰ کشور از ۱۶ کشور سازنده با تاخیرهای قابل توجه مواجه شده‌اند. نمونه‌های شناخته‌شده‌ای مانند راکتورهای جدید در فرانسه (فلمانویل-۳) و فنلاند (اولکیلوتو-۳) و نیروگاه هینکلی پوینت C در انگلستان با سال‌ها تأخیر و چند برابر شدن هزینه همراه بوده‌اند. نیروگاه هینکلیC که قرار بود ۱۶ میلیارد پوند هزینه داشته باشد، اکنون برآورد هزینه‌اش به ۳۴ میلیارد پوند رسیده و بهره‌برداری آن تا حدود سال ۲۰۳۰ به تعویق افتاده است. علاوه بر ریسک‌های مالی، پذیرش اجتماعی انرژی هسته‌ای پایین‌تر است؛ نگرانی از حوادث هسته‌ای (پس از تجربه‌های چرنوبیل و فوکوشیما) و دغدغه مدیریت زباله‌های اتمی باعث مقاومت افکار عمومی در بسیاری کشورها در برابر ساخت نیروگاه جدید شده است. به لحاظ ایمنی، اگرچه راکتورهای نسل جدید طراحی‌های بسیار ایمن‌تری دارند (با سیستم‌های غیرفعال ایمنی، پوسته دوبلو و غیره)، اما ریسک پیامد حادثه احتمالی هرچند نادر می‌تواند بسیار سنگین باشد و این ریسک در محاسبات تصمیم‌گیران و بیمه‌ها لحاظ می‌شود.
در مقابل، پیاده‌سازی مزارع بادی و خورشیدی معمولاً سریع‌تر و کم‌ریسک‌تر است. یک مزرعه بادی بزرگ خشکی یا یک پارک خورشیدی چند صد مگاواتی در عرض ۱–۳ سال قابل ساخت و اتصال به شبکه است. هزینه‌ها نیز عمدتاً در ابتدای کار صرف خرید تجهیزات می‌شود و پس از آن بهره‌برداری با ریسک فنی کمی همراه است. با این وجود، موانع خاص خود را دارند: توربین‌های بادی بلند ممکن است با مخالفت‌های محلی (به دلیل منظر یا صدای توربین) مواجه شوند. در برخی مناطق نصب انبوه توربین‌ها به دلیل نگرانی از منظر طبیعی یا حیات‌وحش دشوار است. پروژه‌های خورشیدی بزرگ‌مقیاس هم ممکن است در مناطقی که زمین ارزشی برای کشاورزی یا زیست‌بوم دارد، چالش‌برانگیز باشد. همچنین تقویت شبکه انتقال برای اتصال منابع تجدیدپذیر دور از مراکز مصرف، یک نیاز زیرساختی مهم است. به عنوان نمونه، انتقال برق از مزارع بادی ساحلی به شهرهای بزرگ یا ارتقای شبکه جهت مدیریت نوسانات تولید، سرمایه‌گذاری و برنامه‌ریزی می‌طلبد.
فناوری‌های مدرن در هر سه حوزه تلاش کرده‌اند برخی چالش‌ها را کاهش دهند. در بخش هسته‌ای، توسعه راکتورهای مدولار کوچک (SMR) و راکتورهای نسل چهارم در حال پیگیری است تا هزینه ساخت را از طریق ماژولارسازی و تولید انبوه پایین آورد و ایمنی ذاتی را بالا ببرد؛ هرچند این فناوری‌ها تا سال ۲۰۲۵ عمدتاً در مرحله آزمایشی هستند. در بخش بادی، توربین‌های دریایی نسل جدید که به ظرفیت‌های بسیار بالا (۱۰ مگاوات و بیشتر) رسیده‌اند، می‌توانند با استفاده از بادهای پایدار در دریا، ظرفیت بهره‌برداری بالای ۵۰٪ فراهم کنند و نوسان کمتری نسبت به توربین‌های خشکی دارند. هزینه انرژی بادی دریایی نیز با پیشرفت فناوری و افزایش مقیاس در حال کاهش است (در سال ۲۰۲۲ میانگین جهانی LCOE بادی دریایی ~$۸۱/MWh بود که با ۷٪ کاهش به حدود ~$۷۵/MWh در ۲۰۲۳ رسید). پنل‌های خورشیدی پیشرفته نیز شامل سلول‌های با بازده بالاتر (مونوکریستالین PERC، سلول‌های دووجهی، تکنولوژی تاندم پرُوسکایت/سیلیکون و ...) و ردیاب‌های خورشیدی هستند که می‌توانند خروجی انرژی را ۱۰–۳۰٪ نسبت به پنل‌های ثابت قدیمی افزایش دهند. بدین ترتیب مزارع خورشیدی مدرن در مناطق آفتابی ممکن است به ظرفیت بهره‌برداری نزدیک ۲۵٪ برسند (در مقابل ~۱۵٪ گذشته). همچنین کاهش سریع قیمت باتری‌ها، امکان ذخیره‌سازی محدود انرژی خورشیدی روز برای مصرف شب را فراهم کرده که به پایداری بیشتر این منبع کمک می‌کند. در مجموع فناوری‌های جدید در باد و خورشید، هزینه نهایی را باز هم کاهش داده و تا حدودی مشکل ناپیوستگی را کمتر کرده‌اند، در حالی که در فناوری هسته‌ای پیشرفت‌ها بیشتر معطوف به ایمنی و انعطاف‌پذیری بوده اما مسئله اقتصادی بودن همچنان پابرجاست.
در جدول زیر، مقایسه ای خلاصه از شاخص‌های کلیدی نیروگاه‌های هسته‌ای، بادی و خورشیدی در مقیاس جهانی ارائه شده است:
در جمع‌بندی بخش جهانی می‌توان گفت که از منظر اقتصادی، انرژی‌های بادی و خورشیدی اکنون مزیت قابل توجهی نسبت به هسته‌ای دارند و برق ارزانتری تولید می‌کنند. از منظر فنی, هسته‌ای توان پیوسته و متراکم‌تری فراهم می‌کند اما باد و خورشید محدودیت‌هایی در تداوم تولید دارند که با ترکیب منابع و ذخیره‌سازی قابل مدیریت است. از منظر زیست‌محیطی و اجرایی, هرچند هر سه منبع کم‌کربن هستند، اما انرژی هسته‌ای به علت مخاطرات حادثه و ضایعات پرتوزا با چالش‌های اجتماعی و اجرایی بیشتری در اغلب کشورها روبه‌رو است. در سوی مقابل، باد و خورشید با سرعت نصب بالا در حال پیشی گرفتن از هسته‌ای در تأمین ظرفیت جدید برق جهان هستند.
کشور آلمان سیاست انرژی خود را در دهه‌های اخیر به گونه‌ای پیش برده که سهم عظیمی از برق خود را از منابع تجدیدپذیر تأمین کند و در عین حال از انرژی هسته‌ای فاصله بگیرد. آلمان پس از حادثه فوکوشیما تصمیم به خاموش‌کردن تدریجی نیروگاه‌های هسته‌ای خود گرفت و سرانجام در سال ۲۰۲۳ آخرین رآکتورهای اتمی خود را از شبکه خارج کرد. بنابراین امروزه عملاً انرژی هسته‌ای در ترکیب برق آلمان سهمی ندارد (تنها ~۱٫۵٪ در اوایل ۲۰۲۳ پیش از خاموشی نهایی). در عوض، باد (عمدتاً خشکی و نیز بادی دریایی در دریای شمال) و خورشید ستون فقرات تامین برق آلمان شده‌اند به طوری که در سال ۲۰۲۳ حدود ۳۲٪ برق آلمان از باد و ۱۲٪ از خورشید تأمین گردید.
در غیاب نیروگاه‌های هسته‌ای، حفظ پایداری شبکه بر عهده ترکیب منابع تجدیدپذیر (نوسانی) و منابع فسیلی قابل‌کنترل (گاز و زغال‌سنگ) است. آلمان شبکه برق قدرتمندی دارد که می‌تواند تبادل برق با کشورهای همسایه انجام دهد و تا حدی نوسانات داخلی را بالانس کند. ظرفیت بهره‌برداری منابع بادی و خورشیدی در آلمان به دلیل موقعیت جغرافیایی خاص، مقداری کمتر از میانگین جهانی است. به عنوان مثال، متوسط ضریب ظرفیت مزارع خورشیدی در آلمان تنها حدود ۱۱٪ است که ناشی از تابش متوسط خورشید در عرض‌های جغرافیایی بالاتر و زمستان‌های کم‌آفتاب است. آلمان در سال ۲۰۲۲ حدود ۶۰٫۸ تراوات‌ساعت برق خورشیدی تولید کرد و ظرفیت نصب‌شده خورشیدی تا انتهای ۲۰۲3 به ~۸۲ گیگاوات رسیده است. با این تولید و ظرفیت، به طور متوسط هر کیلووات پنل خورشیدی حدود ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ کیلووات‌ساعت در سال تولید می‌کند که معادل ظرفیت‌عامل ~۱۰–۱۳٪ است.
برای باد در آلمان، شرایط بهتری نسبت به خورشید وجود دارد اما هنوز کمتر از مناطق ایده‌آل جهانی (مثلاً دریای شمال انگلیس یا بیابان‌های آفتابی) است. توربین‌های بادی خشکی در آلمان بسته به سال پرباد یا کم‌باد، ضریب ظرفیتی بین ~۱۸٪ تا ~۲۵٪ داشته‌اند () (). در سال ۲۰۲۰ که سال پربادی بود، ظرفیت بهره‌برداری توربین‌های خشکی به طور متوسط ~۲۲٪ و دریایی ~۴۰٪ بود، ولی در سال ۲۰۲۱ با کاهش باد، این ارقام به ~۱۸٫۵٪ برای خشکی و ~۳۵٫۸٪ برای دریایی افت کردند () (). به طور کلی می‌توان گفت میانگین بلندمدت ظرفیت‌عامل مزارع بادی onshore آلمان حدود ۲۰–۲۵٪ و offshore حدود ۳۵–۴۵٪ است. در نتیجه، ۱۰۰۰ مگاوات توربین بادی خشکی در آلمان سالانه تقریباً ۱٫۸ تا ۲٫۲ تراوات‌ساعت و ۱۰۰۰ مگاوات بادی دریایی حدود ۳٫۵ تراوات‌ساعت برق تولید می‌کند. برای مقایسه، نیروگاه‌های هسته‌ای آلمان پیش از تعطیلی معمولاً ظرفیت‌عاملی ~۸۵–۹۰٪ داشتند و هر ۱۰۰۰ مگاوات رآکتور حدود ۷٫۵ تراوات‌ساعت در سال برق تحویل می‌داد. هرچند اکنون دیگر رآکتور فعالی در آلمان وجود ندارد، باید توجه داشت که کشور آلمان در دهه ۲۰۰۰ میلادی با ۱۷ نیروگاه هسته‌ای فعال، سالانه نزدیک ۱۵۰ تراوات‌ساعت برق هسته‌ای تولید می‌کرد (سهم ~۲۰–۳۰٪ برق کشور). این ظرفیت با برنامه‌ریزی دقیق توسط گسترش تجدیدپذیرها و واردات برق جایگزین شده است.
در آلمان هزینه‌های تولید برق (Stromgestehungskosten) برای منابع مختلف توسط موسسات معتبری مانند Fraunhofer ISE محاسبه شده است. نتایج نشان می‌دهد در سال‌های اخیر انرژی‌های بادی و خورشیدی ارزان‌ترین منابع جدید برای تولید برق در آلمان بوده‌اند. طبق یک مطالعه ۲۰۲۴، هزینه نهایی تولید برق در آلمان برای مزارع خورشیدی بزرگ‌مقیاس حدود ۴٫۱ تا ۶٫۹ یورو‌سنت بر کیلووات‌ساعت (معادل تقریباً $۴۵–۷۵/MWh) برآورد شده است. برق بادی خشکی بسته به شرایط سایت، حدود ۴٫۳ تا ۹٫۲ €سنت/kWh ($۴۷–۱۰۰/MWh) هزینه دارد. حتی بادی دریایی که گران‌تر است در آلمان به محدوده ۵٫۵ تا ۱۰٫۳ €سنت/kWh ($۶۰–۱۱۲/MWh) رسیده که نسبت به گذشته کاهش یافته است. در مقابل، چون آلمان دیگر نیروگاه هسته‌ای فعال یا درحال‌ساخت ندارد، برآورد هزینه برق هسته‌ای به داده‌های سایر کشورهای اروپایی متکی است. برای نمونه، قرارداد تضمین خرید برق نیروگاه جدید هسته‌ای در انگلستان (Hinkley Point C) معادل ۹۲٫۵ پوند/MWh به قیمت‌های ۲۰۱۲ تعیین شده که تقریباً معادل ۱۳۴ یورو/MWh (۱۳٫۴ €سنت/kWh) است. این قیمت با تورم افزایش می‌یابد و ۳۵ سال تضمین شده است. مطالعات داخلی آلمان حتی ارقام بالاتری برای هزینه تخمینی برق هسته‌ای ذکر کرده‌اند؛ در برآورد سال ۲۰۲۱ Fraunhofer، هزینه برق هسته‌ای جدید در اروپا ۷–۱۲ €سنت/kWh و در برآورد ۲۰۲۴ (با لحاظ ریسک‌ها و هزینه‌های جانبی) بین ۱۳٫۶ تا ۴۹ €سنت/kWh عنوان شده است. حتی حد پایین این بازه (~۱۴ سنت) بیش از دو برابر هزینه خورشید/باد در آلمان است. به بیان ساده، در شرایط آلمان برق حاصل از نیروگاه‌های بادی و خورشیدی جدید، به‌مراتب ارزان‌تر از برق هسته‌ای (حتی اگر ممکن بود) تمام می‌شود. به همین دلیل سرمایه‌گذاری اقتصادی بر روی تجدیدپذیرها منطقی‌تر بوده و دولت نیز مشوق‌های زیادی در این زمینه فراهم کرده است.
از منظر CAPEX، هزینه نصب هر کیلووات پنل خورشیدی در آلمان طی سال‌های اخیر به کمتر از ۷۰۰ یورو رسیده و برای باد خشکی نیز هر کیلووات حدود ۱۲۰۰–۱۶۰۰ یورو هزینه دارد (باد دریایی بیشتر است). اما ساخت نیروگاه هسته‌ای جدید در آلمان (اگر ممکن بود) احتمالاً با توجه به استانداردهای ایمنی سخت‌گیرانه و عدم تجربه ساخت اخیر، سرمایه‌بری فوق‌العاده بالایی می‌داشت (شاید معادل ۵۰۰۰–۱۰۰۰۰ €/kW با توجه به پروژه‌های مشابه در اروپا). هزینه‌های عملیاتی باد و خورشید در آلمان اندک است (خورشید عملاً بدون هزینه سوخت، باد نیز تنها تعمیرات دوره‌ای). در عوض برای هسته‌ای علاوه بر سوخت، هزینه نگهداری و در نهایت هزینه سنگین برچیدن نیروگاه و مدیریت پسماند مطرح است که در برآورد اقتصادی بلندمدت مهم‌اند. برخی موسسات (مانند اتحادیه حمایت از محیط زیست آلمان BUND) حتی ادعا کرده‌اند اگر تمام هزینه‌های جانبی و بیمه‌ای لحاظ شود، قیمت تمام‌شدهٔ هر کیلووات‌ساعت هسته‌ای می‌تواند به ده‌ها سنت (تا ۴۲ سنت) برسد و از این منظر با هیچ منبع دیگری رقابت‌پذیر نیست (البته این ارقام مورد بحث‌اند).
تصمیم آلمان برای کنارگذاری انرژی هسته‌ای (برنامه خروج اتمی یا Atom-Ausstieg) به دلایل سیاسی-اجتماعی و نگرانی‌های ایمنی اتخاذ شد. با این وجود، منتقدان اشاره می‌کنند که حذف کامل هسته‌ای، اتکا به زغال‌سنگ و گاز را در کوتاه‌مدت افزایش داد تا زمانی که تجدیدپذیرها بتوانند کسری را جبران کنند. آلمان برای تأمین امنیت عرضه برق خود، به توسعه شدید ظرفیت بادی و خورشیدی همراه با تقویت شبکه و پروژه‌های ذخیره‌سازی (مانند باتری‌های بزرگ و افزایش ظرفیت تلمبه‌ذخیره‌ای) روی آورده است. سهم برق تجدیدپذیر در آلمان در سال ۲۰۲۴ رکورد ~۵۸٪ از تولید ناخالص برق را ثبت کرده است. باوجود نوسانی بودن این منابع، آلمان با مدیریت هوشمند شبکه و تبادل منطقه‌ای توانسته پایداری شبکه را حفظ کند. در برخی روزهای پرباد، قیمت لحظه‌ای برق در بازار آلمان منفی شده (به علت تولید مازاد) و این خود نشان‌دهنده چالش تنظیم عرضه/تقاضا است. آلمان برای حل این مسئله روی توسعه زیرساخت انتقال اروپایی و ایجاد بازارهای منعطف (مانند تشویق مصرف در زمان تولید بالا) کار می‌کند.
از نظر زمین، با اینکه آلمان کشور پرتراکمی است، توسعه مزارع بادی و خورشیدی با استفاده از اراضی کشاورزی کم‌بازده در شرق آلمان و سواحل شمالی و همچنین نصب خورشیدی روی بام‌ها و فضاهای شهری انجام گرفته است. مخالفت‌های اجتماعی موضعی با توربین‌های بادی (به‌خاطر مناظر طبیعی یا صدا) وجود داشته که دولت با تعیین حداقل فاصله از مناطق مسکونی و مشارکت‌دهی جوامع محلی در منافع پروژه سعی در رفع آن داشته است () (). در مجموع، تجربه آلمان نشان می‌دهد که یک شبکه برق پیشرفته صنعتی می‌تواند با اتکا تقریباً کامل به باد و خورشید اداره شود، اما چالش‌های مربوط به ذخیره‌سازی و پایداری شبکه نیازمند مدیریت دقیق و سرمایه‌گذاری مستمر است.
فناوری‌های مدرن در آلمان: آلمان خود را از فناوری هسته‌ای جدید محروم کرده و تمرکز تحقیقاتی را به سمت بهینه‌سازی تجدیدپذیرها و ذخیره‌سازها برده است. توربین‌های بادی در آلمان بزرگ‌تر و کارآمدتر شده‌اند؛ میانگین توان نامی توربین‌های جدید خشکی نصب‌شده در ۲۰۲۱ حدود ۴ مگاوات بوده است () و توربین‌های دریایی جدید بالای ۸–۱۰ مگاوات ظرفیت دارند. این امر باعث افزایش بازده و کاهش هزینه نسبی شده است. در حوزه خورشیدی نیز آلمان از پیشتازان نصب سامانه‌های خورشیدی پشت‌بامی و احداث نیروگاه‌های خورشیدی پیشرفته است. هزینه پنل خورشیدی در آلمان به ازای هر وات نصب‌شده طی ۱۰ سال، حدود ۷۵٪ کاهش یافته است. سامانه‌های ذخیره‌سازی باتری نیز به شبکه آلمان اضافه شده‌اند تا نوسانات را کنترل کنند. در مجموع، راهبرد آلمان تکیه بر تجدیدپذیر (با هزینه کمتر) و مدیریت چالش‌های آن بوده، در حالی که هسته‌ای به دلیل عدم مقبولیت سیاسی از سبد انرژی کنار گذاشته شده است.
در جدول زیر مقایسه‌ای خلاصه بین وضعیت فعلی (یا اخیراً فعال) نیروگاه‌های هسته‌ای، بادی و خورشیدی در آلمان ارائه شده است:
در آلمان مشاهده می‌کنیم که باد و خورشید از نظر اقتصادی و اجرایی برنده میدان هستند – برق ارزان‌تر و با پذیرش اجتماعی بالا فراهم می‌کنند – در حالی که هسته‌ای عملاً از گردونه خارج شده است. هرچند هسته‌ای از نظر تامین بار پایه قابل‌اعتماد بود، اما آلمان ترجیح داده این نقش را به مدیریت هوشمند شبکه و تبادل با همسایگان و به‌کارگیری ذخیره‌سازی واگذار کند. البته آلمان هنوز برای تامین بار پایه در مواقع کم‌بادی/کم‌آفتابی به نیروگاه‌های گاز و زغال‌سنگ (و واردات) متکی است، اما طبق برنامه قصد دارد تا ۲۰۳۰ سهم ۸۰٪ برق تجدیدپذیر داشته باشد و سپس با توسعه ذخیره‌سازها و احتمالا سوخت‌های هیدروژنی، عملاً بر سوخت فسیلی نیز غلبه کند.
کشور ایران از معدود کشورهای در حال توسعه است که نیروگاه هسته‌ای فعال دارد و در عین حال پتانسیل بسیار بالایی برای انرژی‌های تجدیدپذیر، به‌ویژه خورشیدی و بادی، داراست. ایران با دارا بودن منابع غنی گاز طبیعی، تا کنون تکیه اصلی تولید برق خود را بر نیروگاه‌های حرارتی (گازی و سیکل‌ترکیبی) گذاشته است و سهم انرژی‌های نو در سبد برق کشور بسیار اندک بوده است. اما برنامه‌هایی برای توسعه هر دو حوزه هسته‌ای و تجدیدپذیر وجود داشته که با درجات متفاوتی از موفقیت پیش رفته است.
ایران در حال حاضر یک نیروگاه هسته‌ای عملیاتی به نام نیروگاه بوشهر-۱ دارد. این نیروگاه یک راکتور PWR (VVER-1000) ساخت روسیه است که در سال ۲۰۱۱ به شبکه وصل و در ۲۰۱۳ به بهره‌برداری تجاری رسید. ظرفیت خالص این نیروگاه حدود ۹۱۵ مگاوات است. عملکرد نیروگاه بوشهر طی سال‌های اولیه با فراز و نشیب همراه بود (چند بار خاموشی جهت تعمیرات اساسی و سوخت‌گذاری)، اما در سال‌های اخیر به پایداری بهتری رسیده است. آمار رسمی آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (PRIS) نشان می‌دهد ضریب ظرفیت (Load Factor) نیروگاه بوشهر در سال‌های ۲۰۲۲ و ۲۰۲۳ حدود ۷۵٪ بوده است، به این معنا که حدود سه‌چهارم انرژی ممکن را تولید کرده است. این رقم برای یک نیروگاه تازه‌راه‌اندازی‌شده رقمی مناسب است، هرچند کمتر از میانگین جهانی (~۸۰٪) است. دلیل پایین‌تر بودن میانگین عملکرد تجمعی (~۶۶٪ در دوره ۲۰۱۳–۲۰۲۳)، توقفات طولانی در برخی سال‌ها (مثل ۲۰۱۵ و ۲۰۲۱) بوده است که احتمالا ناشی از تعمیرات یا مشکلات فنی بوده‌اند. با این حال، در دو سال اخیر بوشهر-۱ سالانه حدود ۶ تراوات‌ساعت برق تولید کرده که نزدیک به ظرفیت عملیاتی آن است. این مقدار کمتر از ۲٪ کل تولید برق ایران است (برق ایران سالانه حدود ۳۰۰ تراوات‌ساعت در سال‌های اخیر).
ایران در پی توسعه بیشتر برق هسته‌ای است. سازمان انرژی اتمی ایران هدف‌گذاری کرده که تا چند دهه آینده ۲۰ گیگاوات ظرفیت هسته‌ای ایجاد کند. در این راستا، ساخت واحدهای ۲ و ۳ نیروگاه بوشهر با همکاری روسیه آغاز شده است. بوشهر-۲ و ۳ (هر کدام ۱۰۵۰ مگاوات) از نوع VVER-1000 نسل جدید (Gen III+) خواهند بود و مراحل ابتدایی ساخت آنها از ۲۰۱۶ شروع شده است. بنابر اعلام، این پروژه‌ی دو واحدی (بوشهر II) حدود ۱۰ میلیارد دلار هزینه خواهد داشت و برنامه زمان‌بندی اولیه، راه‌اندازی واحد۲ در ۲۰۲۴ و واحد۳ در ۲۰۲۶ بود که احتمالاً با تأخیر مواجه شده است. همچنین ایران به صورت بومی آغاز به احداث یک نیروگاه کوچک ۳۰۰ مگاواتی در استان خوزستان (نیروگاه کارون در دارخوین) کرده است که البته طبق گزارش‌ها تا ۲۰۲3 هنوز به مرحله بتن‌ریزی اصلی نرسیده است.
هزینه‌ها: اطلاعات شفافی درباره هزینه ساخت نیروگاه بوشهر-۱ منتشر نشده است. برآوردهای خارجی (کارنگی) هزینه کلی پروژه بوشهر را حدود ۱۱ میلیارد دلار (ارزش امروز) ذکر کرده‌اند، در حالی که منابع داخلی ارقام پایین‌تری (۴ میلیارد یا حتی ۱٫۸ میلیارد دلار) مطرح کرده‌اند که احتمالاً کامل نیست یا بخش روسی را لحاظ نکرده است. اگر همان رقم $۱۰–۱۱ میلیارد برای ۱ گیگاوات را در نظر بگیریم، CAPEX هر کیلووات هسته‌ای در ایران شاید در حدود $۱۰,۰۰۰/kW برآورد شود که رقم بالایی است. البته بخشی از این هزینه ناشی از تأخیرات چند دهه و بازسازی تجهیزات قدیمی بوده و انتظار می‌رود واحدهای جدید با هزینه کمتری ساخته شوند (چنان‌که $۱۰ میلیارد برای دو واحد ~۲۱۰۰ مگاوات اعلام شده. به هر حال، سرمایه‌گذاری در انرژی هسته‌ای برای ایران هزینه‌بر است و نیاز به تأمین مالی خارجی (روسیه) دارد.
هزینه تولید برق هسته‌ای در ایران به عوامل متعددی بستگی دارد (نرخ بهره فاینانس روسیه، هزینه بهره‌برداری که عمدتاً ریالی است و ارزان‌تر از معیارهای غربی، قیمت سوخت که احتمالاً یارانه‌ای یا توافقی است). محاسبه دقیق LCOE هسته‌ای در ایران دشوار است اما احتمالاً بالغ بر ۷۰–۸۰ دلار/MWh یا بیشتر خواهد بود با توجه به هزینه سرمایه بالا. یک نکته که مقامات ایرانی مطرح کرده‌اند صرفه‌جویی سوخت فسیلی است: رئیس AEOI اشاره کرده که نیروگاه بوشهر تاکنون معادل «صرفه‌جویی ۹۰ میلیون بشکه نفت» تولید داشته است. اگر این را محاسبه کنیم (هر بشکه نفت ~$۶۰، ۹۰ میلیون بشکه ~$۵٫۴ میلیارد)، صرفه‌جویی ارزی حاصل از تولید بوشهر تقریباً معادل هزینه ساخت آن می‌شود (بنابر ادعای مقامات). این گونه توجیه اقتصادی البته به قیمت سوخت و عمر نیروگاه وابسته است. به طور خلاصه، برق هسته‌ای در ایران گران‌تر از برق نیروگاه‌های گازی داخلی (با سوخت یارانه‌ای) است، اما از منظر صرفه‌جویی صادرات سوخت فسیلی و تنوع‌بخشی منابع ممکن است توجیه‌پذیر باشد.
عملیات و پایداری: نیروگاه بوشهر زیر نظر متخصصان ایرانی با کمک مشاور روسی اداره می‌شود. تامین سوخت آن از سوی روسیه انجام می‌گردد و میله‌های مصرف‌شده نیز طبق قرارداد بازپس فرستاده می‌شوند، لذا ایران فعلاً دغدغه پسماند سوخت را به روسیه منتقل کرده است. از نظر عملکردی، بوشهر تاکنون توانسته در اوج خود حدود ۷۰۰ مگاوات به شبکه توان پایدار بدهد (هرچند گاه دچار خاموشی‌های چند ماهه برای تعمیرات اساسی شده). مزیت بزرگ هسته‌ای برای ایران، تامین برق پایدار در تمام ساعات و عدم وابستگی به شرایط جوی است. این موضوع به ویژه در تابستان‌های بسیار گرم جنوب ایران ارزشمند است، چرا که مصرف برق اوج می‌گیرد و خورشید و باد همزمان نمی‌توانند کل نیاز را پوشش دهند (خورشید شب‌ها در دسترس نیست و باد در بسیاری مناطق ایران الگوی متغیری دارد).
موانع: اصلی‌ترین چالش توسعه هسته‌ای در ایران، تحریم‌های بین‌المللی و محدودیت‌های سیاسی است. پروژه بوشهر سال‌ها به دلیل انقلاب و جنگ متوقف شد و سپس با کمک روسیه تکمیل گشت. انتقال فناوری و ورود تجهیزات پیشرفته هسته‌ای به ایران با حساسیت‌های شدید همراه است (به دلیل نگرانی‌های اشاعه تسلیحاتی). از منظر اقتصادی نیز تأمین مالی خارجی در شرایط تحریم سخت است و ایران باید بخش عمده‌ای از هزینه را پیشاپیش پرداخت کند. به علاوه، ریسک‌های ایمنی در منطقه‌ای مانند بوشهر (حاشیه خلیج فارس) که منطقه زلزله‌خیز است نیز مدنظر بوده و نیاز به تمهیدات خاص داشته است. با توجه به همه اینها، شتاب برنامه هسته‌ای ایران کند بوده و هنوز تا اهداف بلندپروازانه ۲۰ گیگاوات فاصله بسیار دارد.
ایران از نظر پتانسیل باد وضعیت بسیار خوبی به خصوص در نواحی کوهستانی شمال‌غرب، شمال‌شرق و سواحل شرقی دارد. برآورد شده پتانسیل فنی باد ایران تا حدود ۳۰ هزار مگاوات باشد. با این حال، توسعه نیروگاه‌های بادی در ایران تاکنون محدود بوده است. طبق گزارش سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر ایران (ساتبا)، کل ظرفیت نصب‌شده نیروگاه‌های بادی تا میانه ۲۰۲۴ حدود ۳۶۶ مگاوات بوده است. اولین و بزرگ‌ترین مزرعه بادی ایران در منطقه منجیل (استان گیلان) در دهه ۱۳۷۰ احداث شد که اکنون مجموعاً ده‌ها توربین به ظرفیت ~۹۰ مگاوات در آن فعال است. همچنین در منطقه بینالود خراسان رضوی مزارع بادی مجموعاً ~۵۰ مگاوات ایجاد شده و چند سایت پراکنده دیگر نیز در خراسان جنوبی، سیستان‌وبلوچستان و ... وجود دارد. اما به طور کلی تا سال ۲۰۲۳ ظرفیت باد نصب‌شده بسیار ناچیز (زیر ۰٫۵٪ ظرفیت برق کشور) بوده است.
دلیل این عقب‌ماندگی، ارزان بودن برق فسیلی در ایران، کمبود سرمایه‌گذاری و شاید کم‌توجهی سیاست‌گذاران بوده است. البته اخیراً دولت سیزدهم اعلام کرده قصد دارد طی ۴ سال ۱۰ هزار مگاوات نیروگاه تجدیدپذیر (عمدتاً خورشیدی و بادی) اضافه کند. ساتبا در سال ۱۴۰۲ مناقصاتی برای احداث مزارع بادی جدید برگزار کرده و اعلام وجود پتانسیل ۴۰ هزار مگاوات پروژه بادی قابل ارائه به سرمایه‌گذاران را کرده است. اما تحقق این ارقام به ورود سرمایه و فناوری بستگی دارد.
از نظر عملکرد، توربین‌های بادی نصب‌شده در ایران عمدتاً مدل‌های نسبتاً قدیمی (دهه ۲۰۰۰) هستند. ضریب ظرفیت عملیاتی آنها دقیقاً گزارش نشده، ولی مثلاً در منجیل به دلیل بادخیز بودن منطقه، می‌توان حدس زد ظرفیت‌عامل سالانه حدود ۳۰٪ باشد. در مناطق خراسان شاید کمتر (۲۰–۲۵٪). در سال ۱۴۰۱ کل برق تولیدی از باد در ایران حدود ۳۰۵ گیگاوات‌ساعت گزارش شده است که با توجه به ~۳۰۰ مگاوات ظرفیت آن موقع، نشان‌دهنده ظرفیت‌عامل میانگین حدود ۱۲٪ است (احتمالاً به دلیل اینکه بسیاری واحدها تازه راه‌اندازی یا در نیمه سال بوده‌اند). انتظار می‌رود در صورت ساخت مزارع بادی بزرگ در مناطق بادخیز (مثلاً استان سیستان که باد ۱۲۰ روزه معروف را دارد)، بتوان به ظرفیت‌عامل‌های بالای ۳۰٪ دست یافت که خروجی سالانه هر ۱۰۰ مگاوات توربین شاید به ~۰٫25 تراوات‌ساعت برسد.
هزینه‌ها: ساخت توربین بادی در ایران تا حدی بومی‌سازی شده است (شرکت صبا نیرو و برخی صنایع وزارت نیرو توربین‌های ۶۶۰ کیلووات و ۲٫۵ مگاوات را تولید کرده‌اند). هزینه احداث مزرعه بادی در ایران طبق برخی برآوردهای کارشناسی حدود ۱٫۵ تا ۲ میلیارد تومان به ازای هر مگاوات (با ارز نیمایی حدود $۵۰۰–۷۰۰ هزار در هر مگاوات) بوده است. نرخ‌های خرید تضمینی برق بادی نیز در سال‌های اخیر افزایش یافته؛ مثلاً در سال ۱۳۹۹ قیمت خرید تضمینی برق بادی حدود ۹۰۰۰ ریال (۹ سنت) به ازای هر کیلووات‌ساعت تعیین شد و در ۱۴۰۱ ارقام جدیدی (تا ۱۶۵۰۰ ریال ~ ۴٫۷ سنت برای پروژه‌های کوچک) اعلام گردید. این قیمت‌ها اگرچه برای سرمایه‌گذاران داخلی جذاب‌تر شده، اما هنوز به دلیل عدم دسترسی به وام ارزی و تورم داخلی، توسعه گسترده محقق نشده است. در مقام مقایسه، هزینه برق بادی در سطح جهانی ~$۳۰–۵۰/MWh است که با نرخ ارز آزاد شاید کمتر از ۲۰۰۰ ریال/کیلووات‌ساعت معادل شود. بنابراین از دید اقتصاد ملی، توسعه باد در ایران کاملاً توجیه دارد چون می‌تواند برق نسبتاً ارزانی (در مقایسه با هزینه فرصت صادرات گاز) تولید کند. هر ۱۰۰ مگاوات توربین بادی مثلاً در سیستان می‌تواند سالانه صدها میلیون مترمکعب گاز را صرفه‌جویی کند.
مزایا و موانع: نیروی باد در ایران می‌تواند به ویژه برای مناطقی که دور از شبکه سراسری هستند (مثل مناطق روستایی در شرق کشور) مفید باشد و از سوزاندن سوخت مایع برای ژنراتور جلوگیری کند. همچنین همزمانی نسبی باد در عصرها و اوایل شب (پس از غروب خورشید) می‌تواند تا حدی خلأ خورشیدی را جبران کند. اما چالش بزرگ، سرمایه‌گذاری است. ورود توربین‌های مدرن خارجی هم به دلیل تحریم‌ها و مشکلات ارزی محدود بوده است. ایران اگر بتواند دانش ساخت توربین‌های بزرگ‌تر (۳ تا ۵ مگاوات) را کسب کند، می‌تواند هزینه احداث را کاهش دهد. چالش دیگر، مقاومت‌های محلی یا نگرانی‌های زیست‌محیطی در مناطق خاص ممکن است باشد، گرچه در ایران این مسائل کمتر از اروپا بروز کرده است. به طور کلی، مزارع بادی برای ایران یک فرصت نسبتاً کم‌دردسر (بدون ریسک بین‌المللی) و با صرفه اقتصادی بلندمدت به‌شمار می‌روند که انتظار می‌رود در سال‌های آینده رشد بیشتری یابند.
پتانسیل انرژی خورشیدی ایران بسیار عظیم است. بخش‌های وسیعی از فلات مرکزی، جنوب و جنوب‌شرق کشور تابش سالانه بالایی دریافت می‌کنند که با بهترین مناطق جهان (مانند بیابان‌های عربستان و صحرا) قابل مقایسه است. طبق برآوردها، پتانسیل عملی خورشیدی ایران حدود ۶۰ گیگاوات ذکر شده است. با این وجود، استفاده عملی از این پتانسیل تا همین اواخر بسیار محدود بود. تا سال ۱۳۹۴ ظرفیت خورشیدی نصب‌شده ایران تقریباً صفر بود، اما در نیمه دوم دهه ۱۳۹۰ با تشویق‌های دولتی، چند نیروگاه خورشیدی بزرگ (۱۰ مگاواتی و ۲۰ مگاواتی) در استان‌هایی چون همدان، کرمان، یزد و اصفهان احداث شد. طبق آمار ساتبا، مجموع ظرفیت انرژی خورشیدی نصب‌شده تا اواسط ۲۰۲۴ حدود ۵۲۹٫۹ مگاوات بوده است. این شامل نیروگاه‌های مقیاس بزرگ و نیز سامانه‌های خورشیدی پشت‌بامی می‌شود. هرچند رشد خوبی نسبت به سال‌های قبل داشته، ولی همچنان زیر ۱٪ ظرفیت برق کشور است.
با توجه به تابش عالی در بسیاری مناطق ایران، انتظار می‌رود ظرفیت‌عامل نیروگاه‌های خورشیدی نصب‌شده در نقاط بهینه کشور حدود ۲۰٪ یا بیشتر باشد. برای مثال نیروگاه‌های خورشیدی کرمان و یزد احتمالاً سالانه ~۱۶۰۰–۱۸۰۰ کیلووات‌ساعت به ازای هر کیلووات تولید می‌کنند (ظرفیت‌عامل ~۱۸–۲۰٪). اما نیروگاه‌های همدان یا مناطقی با عرض بالاتر (یا گردوغبار بیشتر) ممکن است ~۱۴۰۰ kWh/kW در سال بدهند (~۱۶٪). عدد دقیق متوسط کشوری اعلام نشده، ولی اگر تولید کل خورشیدی ایران در سال ۱۴۰۱ را (با فرض ظرفیت ~۴۰۰ MW آن زمان) حدود ۶۰۰ گیگاوات‌ساعت تخمین بزنیم، ظرفیت‌عامل میانگین ~۱۷٪ می‌شود که قابل قبول است. بنابراین هر ۱۰۰ مگاوات نیروگاه خورشیدی در ایران می‌تواند سالانه ~۰٫۱۵ تا ۰٫۲ تراوات‌ساعت برق تولید کند.
هزینه‌ها: هزینه احداث نیروگاه خورشیدی در ایران به دلیل دسترسی به پنل‌های ارزان چینی و زمین فراوان، نسبتاً پایین است. برآوردهای غیررسمی حاکیست که قیمت هر وات پنل نصب‌شده در ایران در سال ۱۴۰۲ حدود ۱۵–۲۰ سنت دلار است. بنابراین یک نیروگاه خورشیدی ۱۰ مگاواتی ممکن است با بودجه ~۱۵–۲۰ میلیون دلار ساخته شود. خرید تضمینی برق خورشیدی نیز توسط وزارت نیرو اعلام شده که بسته به ظرفیت و شرایط پروژه، از حدود ۴٫۷ سنت/kWh (برای پروژه‌های کوچک) تا ~۷–۹ سنت/kWh برای مزارع ۱۰ تا ۳۰ مگاوات بوده است. به رغم اینکه این تعرفه‌ها از قیمت صادراتی برق پایین‌تر است، اما برای سرمایه‌گذار داخلی که وام ارزان ریالی بگیرد می‌تواند جذاب باشد (بویژه با لحاظ نرخ ارز). با کاهش مداوم قیمت فناوری خورشیدی در جهان، ایران هم قادر خواهد بود نیروگاه‌های خورشیدی را با هزینه‌های نزدیک به استاندارد جهانی (مثلاً ۳۰–۴۰ $/MWh) اجرا کند. درواقع در کشورهای همسایه حاشیه خلیج فارس شاهد بودیم که مناقصات خورشیدی با قیمت‌های رکوردشکن ~۲۰ دلار/MWh هم برنده داشته‌اند؛ ایران نیز پتانسیل آن را دارد که در غیاب موانع مالی، برق خورشیدی بسیار ارزان تولید کند.
مزایا و موانع: انرژی خورشیدی برای ایران موهبت است زیرا قله تولید آن در روزهای داغ تابستان با اوج مصرف برق (تهویه مطبوع) همزمان است و می‌تواند نیاز پیک را پاسخ دهد. نصب سامانه‌های خورشیدی پراکنده روی پشت‌بام منازل و صنایع نیز می‌تواند بخشی از بار شبکه را کم کند و تلفات انتقال را کاهش دهد. برنامه‌هایی برای توسعه خورشیدی روستایی و تأمین برق چاه‌های کشاورزی با پنل خورشیدی در جریان است که از مصرف سوخت مایع جلوگیری می‌کند. مهم‌ترین مانع توسعه خورشیدی، همانند باد، نبود سرمایه‌گذاری کافی به علت مسائل مالی و تحریم‌هاست. تجهیزات خورشیدی عمدتاً وارداتی هستند (پنل از چین، اینورتر و باتری از اروپا/چین) و محدودیت ارزی می‌تواند سرعت رشد را کم کند. از سوی دیگر، شبکه برق ایران برای جذب حجم بالایی از خورشیدی و بادی نیاز به ارتقا دارد. در حال حاضر با سهم ناچیز تجدیدپذیر، مدیریت شبکه آسان است ولی اگر قرار باشد به طور مثال ۱۰٪ برق ایران از خورشید تأمین شود، نیاز به ذخیره‌سازی روزانه یا نیروگاه‌های گازی رزرو برای شب‌ها خواهد بود. خوشبختانه ایران ظرفیت بالایی در سدها (نیروگاه‌های آبی) دارد که می‌توانند تا حدی نقش تنظیم‌کننده را بازی کنند. پروژه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای نیز در حال ساخت است که مکمل تجدیدپذیرها باشند.
در بُعد اجتماعی و زیست‌محیطی، نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ در بیابان‌های مرکزی ممکن است با چالش خاصی مواجه نشوند (زمین گسترده و بدون استفاده است). تنها مسأله می‌تواند گردوغبار و تمیزکاری پنل‌ها باشد که در اقلیم ایران مهم است (نیاز به مصرف آب یا روبات‌های پاک‌کننده دارد). همچنین حرارت بالا در تابستان‌های کویری قدری راندمان پنل‌ها را کاهش می‌دهد، اما تکنولوژی‌های جدیدتر این افت راندمان را کمتر کرده‌اند.
با توجه به مباحث فوق، جدول زیر مقایسه‌ای کلی بین وضعیت انرژی هسته‌ای، بادی و خورشیدی در ایران ارائه می‌کند:
از جدول فوق برمی‌آید که در ایران نیز مانند روند جهانی، انرژی‌های خورشیدی و بادی از نظر اقتصادی در حال نزدیک شدن یا حتی پیشی گرفتن از هسته‌ای هستند. هرچند ایران به دلیل وفور گاز ارزان، از نظر هزینه تولید برق در وضعیت منحصربه‌فردی است (برق گازسوز بسیار ارزان)، اما در شرایط فرضی صادرات سوخت و احتساب ارزش واقعی آن، خورشید و باد می‌توانند گزینه‌های ارزانتری برای تولید برق داخلی باشند. انرژی هسته‌ای برای ایران بیشتر با اهداف راهبردی (تنوع سبد انرژی و دستیابی به فناوری) توجیه می‌شود تا صرفه اقتصادی کوتاه‌مدت. اما حتی با این نگاه، توسعه متعادل تجدیدپذیرها منطقی است چرا که هم از نظر زمان اجرای پروژه سریع‌تر نتیجه می‌دهند و هم ریسک‌های بین‌المللی و زیست‌محیطی کمتری دارند.
با جمع‌بندی بررسی‌ها در سه مقیاس جهانی، آلمان و ایران، می‌توان نتایج زیر را استنتاج کرد:
در یک رقابت سه‌جانبه بین هسته‌ای، بادی و خورشیدی – اگر معیار صرفاً هزینه و سرعت اجرا باشد – انرژی خورشیدی در بسیاری مناطق آفتابی جهان و انرژی بادی در مناطق بادخیز با اختلاف پیشتازند و انتخاب منطقی محسوب می‌شوند. انرژی هسته‌ای علی‌رغم مزیت پایداری تولید، به دلیل هزینه بالای اقتصادی و ریسک‌های اجرایی، معمولاً گزینه آخر در توسعه ظرفیت جدید است مگر در شرایط خاص (مثل کمبود شدید منابع تجدیدپذیر محلی یا ضرورت کاهش مصرف سوخت فسیلی بدون دسترسی به تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی). حتی گزارش‌های بین‌المللی نیز نشان می‌دهند سهم سرمایه‌گذاری جهانی که به سمت باد و خورشید می‌رود چندین برابر سهم هسته‌ای است. البته، ترکیب بهینه می‌تواند استفاده از هر سه را شامل شود: به عنوان مثال فرانسه بخش بزرگی از برق خود را از هسته‌ای (پایدار) تامین می‌کند و در کنارش سهم باد و خورشید را نیز در حال افزایش دارد. یا چین به موازات ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای جدید، هر سال ده‌ها گیگاوات خورشید و باد نصب می‌کند. در ایران نیز به نظر می‌رسد بهترین راهبرد، تنوع‌بخشی است: ادامه‌ی بهره‌برداری و تکمیل نیروگاه‌های هسته‌ای موجود برای تامین بار پایه در بلندمدت، همراه با شتاب بخشیدن جدی به توسعه مزارع خورشیدی و بادی برای بهره‌گیری از منابع عظیم تجدیدپذیر کشور. بدین ترتیب می‌توان از مزایای هر دو دسته بهره برد و معایبشان را پوشش داد. اما اگر صرفاً از زاویه اقتصادی کوتاه‌مدت و عملیاتی نگاه کنیم، انرژی خورشیدی و بادی امروز به‌صرفه‌تر و عملی‌تر هستند و روند فناوری نیز نشان می‌دهد فاصله مزیت آنها نسبت به هسته‌ای بیشتر خواهد شد. انرژی هسته‌ای علی‌رغم قابلیت اطمینان بالا، در دنیای پسابوJ, جایگاه ویژه و محدودی خواهد داشت مگر آنکه نوآوری‌های آینده بتواند معادلات هزینه و ایمنی آن را متحول کند.
منابع:
