‎קורא‫/‬ת‫:‬

אנרגיה מתחדשת: טובה לכלכלה, מצוינת לסביבה ולצרכנים...

אנרגיה מתחדשת: טובה לכלכלה, מצוינת לסביבה ולצרכנים

,
מאמר הבוחן כיצד אנרגיה מתחדשת טובה לכלכלה, מצוינת לסביבה ולצרכנים.
image_printגרסא להדפסה

המאמר של ד"ר רפאל מינס, פיזיקאי מאוניברסיטת אריאל, ב'זוית אחרת' (להלן: המאמר), בכותרת: "אנרגיה מתחדשת: רעה לכלכלה, לסביבה ולצרכנים", שגוי מבסיסו. המסקנה העולה מהמאמר כי אין מקום ואין הצדקה לאנרגיה סולארית, נוגדת לחלוטין את הגישה של כל מקבלי ההחלטות ברחבי העולם ושל כל התומכים באנרגיות מתחדשות והמקדמים אותן. בעולם הריאלי חושבים שאנרגיה מתחדשת טובה לכלכלה, לצרכנים, וחיונית לסביבה, שייצור חשמל מאנרגיית השמש והרוח בתוספת אחסון יהיה זול יותר מאשר ייצור חשמל מפחם, מנפט או מגרעין. מינס מציין כי "היום הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית זולה משמעותית מאשר בעבר. יצרנים [בישראל] מציעים מחירים של 19 אגורות לקוט"ש, פחות מעלות הייצור של חברת חשמל".  מחירי החשמל הסולארי בעולם נמוכים עוד יותר ועומדים על 2.5–3 סנט אמריקאי לקוט"ש,  כ-10–12 אג' לקוט"ש; פחות מעלות הדלקים, גז או פחם הנדרשים לייצור קוט"ש.

לפי מינס כל מקבלי ההחלטות במדינות ברחבי העולם וכל התומכים באנרגיות מתחדשות ומקדמים אותן – החושבים שאנרגיה מתחדשת טובה לכלכלה, לצרכנים, וחיונית לסביבה – אינם יודעים ואינם מבינים מה הם עושים. לפי האנליזה שלו "תחנות כוח סולאריות לא יכולות להחליף תחנות כוח פוסיליות, וגם אינן מפחיתות בצורה משמעותית את ההספק הנדרש מתחנות הכוח הפוסיליות". במילים אחרות, לפי מינס, אין מקום ואין הצדקה לאנרגיה סולארית.

לא צריך להיות מומחה גדול בתחום הזה, כדי להבין שהמצב שונה מכפי שמתואר. די לראות מה שנעשה באזור אילת; בערבה ובאילת מייצרים היום 130 מגוואט מתוך 150 מגוואט ממוצע צריכה שעתי. שדה סולארי נוסף, הנמצא בתמנע, קיבל רישיון מרשות החשמל ונמצא כעת בסגירה פיננסית, ייצר עוד 60 מגוואט מותקנים. כך שב-2020 יותר מ-100% מצריכת חשמל באילת בשעות היום, כולל כל צריכת המלונות ומערכות מיזוג האוויר, תהיה ממערכות סולאריות.

בעולם הריאלי, לחברת נקסטארה אנרג'י (NextEra Energy), אחת מחברות החשמל הגדולות והמצליחות בארה"ב יש גישה שונה לחלוטין מזו המוצגת במאמר. בחברת NextEra Energy חושבים כי אנרגיה מתחדשת טובה הן לחברה הן לצרכנים.   בתוצאות הרבעון הרביעי של NextEra Energy, מנכ"ל החברה ג'ים רובו הצהיר כי ייצור חשמל מאנרגיית השמש והרוח בתוספת אחסון יהיה זול יותר מאשר ייצור חשמל מפחם, מנפט או מגרעין, ושטכנולוגיות אלו עלולות לשבש בצורה מסיבית את תחנות הכוח הקיימות, ויספקו הזדמנויות למפתחיהן במשך העשור הבא.

לפי החישוב של מנכ"ל החברה, גם ללא הטבות מס, עלות ייצור חשמל מאנרגית רוח תהיה 2–2.5סנט, (8–10 אג') לקוט"ש, עלות ייצור חשמל בהיקף גדול מתחנות כוח סולאריות תהיה 2.5–3 סנט (10–12 אג') לקוט"ש, ואחסון יוסיף 0.5–1 סנט (2– 4 אג')  לקוט"ש. מחירים אלו הם מעט מתחת לעלות הנוכחית של ייצור חשמל מתחנות כוח מודרניות השורפות גז טבעי, ומבלי להתחשב באי הוודאות במחירי הגז.

המנכ"ל רובו היה אופטימי באופן דומה לגבי אחסון אנרגיה בעבר, וקבע עוד ב-2015 כי "אחרי 2020, ייתכן שלא יבנו עוד תחנות כוח פיקריות בארצות הברית – סביר להניח שיבנו רק מתקני אחסון חשמל במקום זה".

במאמר נטען כי הכניסה המסיבית של אנרגיה מתחדשת למשק החשמל בשנתיים האחרונות הייתה אחד הגורמים לעליית מחירי החשמל. מכיוון שהמדינה מחייבת את חברת החשמל לרכוש את החשמל מיצרני האנרגיה המתחדשת במחירים הגבוהים מעלות הייצור של חברת החשמל.

טענה נכונה לכאורה. אלא שזו מדיניות מושכלת של המדינה לעודד תעשיות ינוקא. במקרה של אנרגיה סולארית, אין ספק שיש בהן יתרון לטווח ארוך, מבחינת ביטחון ועצמאות אנרגטיים לישראל, מבחינת שמירה על איכות הסביבה, הקטנת זיהום האוויר, והגנה על בריאות התושבים, וכן מבחינה כלכלית.

בכל מקרה, טיעון זה הוא טיעון אנכרוניסטי. מינס עצמו מציין כי "היום הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית זולה משמעותית מבעבר. יצרנים [בישראל] מציעים מחירים של 19 אגורות לקוט"ש, פחות מעלות הייצור של חברת חשמל".

מחירי החשמל הסולארי בעולם נמוכים עוד יותר ועומדים על 2.5–3 סנט אמריקאי לקוט"ש,  כ-10–12 אג' לקוט"ש. פחות מעלות הדלקים, גז או פחם הנדרשים לייצור קוט"ש.

אבן הראשה במאמר, ולצערי גם הדעה במשרד האנרגיה וברשות החשמל, היא הטענה שתחנות כוח סולאריות לא יכולות להחליף תחנות כוח פוסיליות עד שתפותח טכנולוגיית אחסון חשמל הרלוונטית לישראל שמאפשרת אגירת כמות גדולה של אנרגיה לזמן ארוך, ומכאן כותרת המאמר.

הטיעון הנכון הוא שכדי שאנרגיה סולארית תוכל לספק חשמל בצורה רציפה, צריך לפתח טכנולוגיה יעילה לאגירת אנרגיה. אולם לפי המאמר, הטכנולוגיות הקיימות לאגירת אנרגיה אינן יעילות ואינן מאפשרות אגירה של כמות גדולה של אנרגיה כדי לאפשר גיבוי לתחנת כוח סולארית לאורך מספר רב של שעות. מינס מבטל כלאחר יד את אפשרות האגירה בסוללות, לדבריו "…כל מי שחושב שליזם המיליארדר אילון מאסק יש פתרון חדשני ויעיל לאגירת אנרגיה, מוזמן לחשוב שוב".

מסתבר שיש הרבה אנשים החושבים שאחסון חשמל בסוללות הוא פתרון חדשני ויעיל לאגירת אנרגיה. לא רק זה, אלא שהסוללות של תאגיד טסלה (של היזם המיליארדר אלון מאסק), שמינס יוצא נגדו, הוכיחו זאת בשטח. בינואר 2018, פחות מחודש לאחר שתאגיד טסלה התקין את מערכת הסוללות לאחסון החשמל הנקראת Hornsdale Power Reserve, בדרום אוסטרליה, המערכת שהייתה אז הגדולה בעולם, עמדה במבחן. התוצאה הורתה שביצועי המערכת עולים בהרבה על הציפיות: בשלושת השבועות של דצמבר 2017 בלבד, מערכת הסוללות הקלה על תוצאת השינויים (smoothed out), לפחות שתי הפסקות אנרגיה גדולות, והגיבה מהר עוד יותר מהגיבוי של תחנות כוח פחמיות שהיה אמור לספק כוח במצב חירום. המערכת הייתה מהירה, מדויקת וכדאית ‘rapid, accurate, and valuable’.

במאמר נטען כי "אוסטרליה הדרומית סבלה משורה של הפסקות חשמל, מאחר שבנתה תחנות כוח מבוססות רוח וסגרה את תחנות הכוח הפחמיות שהיו אמורות לגבות אותן". העובדות, איך נאמר זאת בעדינות, שונות.

אוסטרליה הדרומית סבלה משורה של הפסקות חשמל ללא קשר לתחנות הכוח מבוססות רוח. מאסק (טסלה) הציע במרץ 2017, שטסלה תבנה חוות סוללות לאחסון חשמל לאחר שדרום אוסטרליה נפגעה מהפסקת חשמל מלאה (total blackout), כאשר סערה 'חסרת תקדים' הרסה עמודי הולכת חשמל בשנת 2016.

מערכות אחסון החשמל בסוללות שהותקנו בהורנסדייל באוסטרליה הדרומית הוכיחו את עצמן בזמן בעיות בתחנות הכוח הפחמיות. תקלות באחת מתחנות הכוח הפחמיות הגדולות של אוסטרליה לוי יאנג (Loy (Yang במדינת ויקטוריה השכנה, הביאו לירידה פתאומית בתפוקת החשמל. מערכת הסוללות הגיבה בתוך ארבע שניות בלבד, ואף פחות על פי כמה הערכות, תוצאה טובה בהרבה ממה שתחנות כוח אחרות יכולות לתת.

הטכנולוגיות הקיימות לאגירת אנרגיה יעילות ומאפשרות אגירה של כמות גדולה של אנרגיה. כדי לאפשר גיבוי למערכת החשמל למשך מספר שעות גדול יותר, צריך להוסיף עוד סוללות למערכת הגיבוי. הבעיה אינה טכנולוגית אלא כלכלית, ובנושא זה מחירי הסוללות יורדים וצפויים לרדת בצורה משמעותית, בין השאר עקב הפיתוחים הטכנולוגיים בתעשייה, בשל הגידול העצום בביקוש לסוללות מתעשיית הרכב החשמלי, ובמקביל לאור הגידול העצום בהיצע הסוללות שבא לענות לביקושים אלו.

יש להיזהר מהערכת חסר של פוטנציאל ירידות המחיר בתעשיית הסוללות.

כאמור, יש רבים החושבים שאחסון חשמל בסוללות הוא פתרון חדשני ויעיל לאגירת אנרגיה, ופועלים בהתאם לכך. ועדת השירותים הציבוריים של קליפורניה CPUC אישרה בתחילת נובמבר 2018 את ההצעה של תאגיד  Pacific Gas & Electricשנועדה להחליף תחנות כוח מסוג גז-גנרטור במערכות אחסון חשמל בסוללות ליתיום יון בהיקף גדול. האישור של הוועדה הוא הדוגמה המשמעותית ביותר עד היום של סוללות לאחסון חשמל המחליפות דלקים מאובנים ברשת החשמל.

הוועדה אישרה אחסון בהיקף כולל של 5.567 מגוואט עם יכולת אחסון של 2,270 מגוט"ש. בכלל זה פרויקט של תאגיד Vistra Energy  של 300 מגוואט עם אחסון בסוללות של 1,200 מגוט"ש, ופרויקט של תאגיד טסלה של 180 מגוואט עם אחסון בסוללות של 730 מגוט"ש. לאחר שיושלמו יהיו שני הפרויקטים האלו שתי מערכות אחסון חשמל בסוללות הגדולות בעולם. כל מערכות אחסון החשמל בסוללות האלו מדורגות לארבע שעות אחסון.

המאמר מעלה שתי בעיות הקשורות לייצור חשמל מאנרגיה סולארית: אנרגיה סולארית אינה זמינה בצורה רציפה לאורך כל שעות היממה, וקיים עומס אפשרי על רשת החשמל.

מעצם אופייה האנרגיה הסולארית (וכך גם אנרגיית הרוח) אינה זמינה בצורה רציפה לאורך כל שעות היממה. כדי שמערכת חשמל המבוססת על תחנות כוח סולאריות תוכל לספק חשמל בצורה רציפה, יש צורך במערכות אגירת חשמל. מערכות אלו יאגרו את ייצור החשמל העודף, וכך יגבו את תחנות הכוח הסולאריות בשעות שבהן אין שמש או כאשר הביקוש לחשמל גבוה מיכולת ייצור החשמל הסולארי.

כיום משתמשים בתחנות כוח גזיות או פחמיות שיפעלו במקביל לתחנות הכוח הסולאריות, כדי שמערכת חשמל המבוססת על תחנות כוח סולאריות תוכל לספק חשמל בצורה רציפה. נוסף לכך משתמשים בתחנות כוח פיקריות השורפות גז שעונות לשיאי הביקוש לחשמל. אבל הטכנולוגיה היעילה ביותר כיום לאגירת אנרגיה היא באמצעות סוללות ליתיום-יון, כמו אלו המשמשות במכוניות חשמליות ובטלפונים סלולריים.

כותב המאמר צודק באופן חלקי בטענתו שתחנת כוח פוסילית המגבה את תחנת הכוח הסולארית אינה יכולה לשנות את הספקהּ בהתראה קצרה, ולכן עליה לייצר במשך כל שעות היום בהספק המקסימלי שתידרש לספק במהלך היממה. אולם, לא כל תחנות הכוח הפוסילית נולדו שוות. תחנות כוח פוסיליות (גזיות) שאינן במחזור משולב, כמו אלו המשמשות בתחנות כוח פיקריות יכולות לשנות את ההספק בהתראה קצרה, להיכנס לפעולה, ולצאת מפעולה בתוך זמן קצר יחסית, במחיר של יעילות נמוכה.

יתרה מזאת, יש טעות קריטית בסיסית, בטענה זו, שכן היא מניחה, למעשה, שמדובר בתחנת כוח פוסילית אחת המגבה תחנת כוח סולארית אחת במערכת ייצור החשמל הארצית.

תחנת כוח מודרנית השורפת גז הינה בהספק של כ-360 מגוואט (בארץ יש תחנות כוח פוסיליות בהספק של כ-16,000 מגוואט), כך שמדובר בעשרות תחנות כוח פוסיליות, ובמאות אם לא באלפי מערכות סולאריות.

לכן אפשר לשנות את ההספק של כלל מערכת ייצור החשמל מתחנות כוח אלו בצורה מנתית/הדרגתית, כמעט רציפה, ובהתראה קצרה יחסית. ואכן אנשי חברת החשמל מתמודדים כיום היטב עם בעיה זו.

הבעיה של עודף ייצור חשמל שיכול להביא לעומס על הרשת ולקריסתה קיימת גם במערכת ייצור החשמל המבוססת על תחנות כוח פוסיליות, למעשה היא חמורה יותר מאשר במערכת המבוססת על תחנות כוח סולאריות. תחנות כוח סולאריות בנויות מאלפי פנלים סולאריים ואפשר בקלות להשבית חלק מהם ולהימנע ממצב של עודף ייצור חשמל שיכול להביא לעומס על הרשת ולקריסתה.

במאמר עצמו מצוין שבאנגליה וקנדה הגיעו למצב שבו הממשלה משלמת ליצרני החשמל מאנרגיות מתחדשות, כדי להפסיק לייצר חשמל. כלומר, ניתן להשבית מערכת סולארית באופן חלקי או באופן מלא.

אגירת חשמל בסוללות כדאית כבר עכשיו

למערכות אגירת חשמל יש שימושים נוספים לאלו המאפשרים לאנרגיה סולארית לספק חשמל בצורה רציפה. מערכות המבוססות על סוללות לאגירת חשמל יהיו בבתים, בעסקים וברחובות. מערכות אלו ישנו את צורת החיים שלנו, ולא רק בעתיד, זה קורה כבר עכשיו.

המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת בארה"ב  (NREL) של משרד האנרגיה האמריקאי יחד עם קבוצת האנרגיה הנקייה (CEG) פרסמו באוגוסט 2017 את הניתוח המקיף הראשון המפרט את הגודל הפוטנציאלי של שוק האחסון בסוללות המסחרי ש'מאחורי שעון החשמל'  behind-the-meter  בארה"ב.

Identifying Potential Markets for Behind-the-Meter Battery Energy Storage: A Survey of U.S. Demand Charges

הדו"ח ניתח מעל 10,000 תעריפי חשמל ב-48 מדינות, ומצא כי רבע מהעסקים האמריקאים, יותר מ-5 מיליון מתוך 18 מיליון לקוחות מסחריים בארה"ב יכולים כבר היום, וכדאי להם כלכלית, להפחית את חשבונות החשמל שלהם אם יתקינו סוללות לאחסון חשמל כדי להפחית את הביקוש לחשמל בשעות השיא. אדגיש שמדובר רק במערכות סוללות לאחסון חשמל, לא בשילוב עם ייצור חשמל פוטו-וולטאי, אלא רק סוללות.

המגמה והתהליך של שימוש בסוללות לאחסון חשמל ולמכוניות חשמליות יתגברו בעקבות הרחבת כושר הייצור העולמי של סוללות והגדלתו, וכאשר ה'מחקר ופיתוח' יאפשר לאחסן כמות גדולה יותר של חשמל, בסוללות קטנות יותר ובמחיר נמוך יותר.

הביקושים למכוניות חשמליות ולאחסון חשמל נייח בסוללות צפויים, לדעת רוב המומחים, לנסוק בשנים הקרובות. הגידול בביקושים ישפיע ויביא להגדלת הביקוש ולהגדלת יכולת ייצור הסוללות. שני השווקים האלו – מכוניות חשמליות ואחסון חשמל בסוללות, יצמחו בצורה שונה בהתאם לתמחור חשמל, למדיניות התשלומים לחשמל מאנרגיה סולארית, למחירי הדלקים, לתמריצים ממשלתיים, וכו'.  אבל רוב המומחים מסכימים כי הביקושים למכוניות חשמליות ולאחסון חשמל נייח בסוללות צפויים לצמוח בתלילות בשנים הקרובות.

לפי מינס מערכת הסוללות שתאגיד טסלה התקין באוסטרליה, עלתה לממשלת אוסטרליה הדרומית יותר מ-90 מיליון דולר. המספר הנכון הוא כ-66 מיליון דולר (ארה"ב). נראה שמינס בלבל בין דולר אוסטרלי ודולר אמריקאי.

העלות של מערכת סוללות אלו הייתה כ-550 דולר (ארה"ב) לקוט"ש. מחירי הסוללות כיום הם בסביבות 200 דולר (ארה"ב) לקוט"ש, וצפויים לרדת במהלך העשור הבא לרמה של 100 דולר (ארה"ב) לקוט"ש, ואף פחות.

לסיכום

אנרגיה מתחדשת טובה לכלכלה, מצוינת לסביבה ולצרכנים. כבר היום עלות חשמל מטכנולוגיה הפוטו-וולטאית זולה משמעותית מעלות הייצור של חשמל מתחנות כוח השורפות גז ופחם.

כדי שמערכת חשמל המבוססת על תחנות כוח סולאריות תוכל לספק חשמל בצורה רציפה, יש צורך במערכות אגירת חשמל. מערכות אלו יאגרו את ייצור החשמל העודף, וכך יגבו את תחנות הכוח הסולאריות בשעות שבהן אין שמש או כאשר הביקוש לחשמל גבוה מיכולת ייצור החשמל הסולארי. הטכנולוגיה היעילה והכדאית ביותר כיום לאגירת אנרגיה היא באמצעות סוללות ליתיום-יון, כמו אלו המשמשות במכוניות חשמליות ובטלפונים סלולריים. כבר היום, יותר מרבע מהעסקים האמריקאים, יכולים, וכדאי להם כלכלית, להפחית את חשבונות החשמל שלהם אם יתקינו סוללות לאחסון חשמל כדי להפחית את הביקוש לחשמל בשעות השיא.  זאת ועוד מחירי הסוללות יורדים וצפויים להוסיף לרדת בצורה משמעותית בשנים הקרובות.

לקריאה נוספת

תחזית הצמיחה של סוללות לאחסון אנרגיה

http://energynews.co.il/?p=37399 

מערכות אחסון חשמל גדולות – מגה-פק Megapack של חברת טסלה

https://yigallaviv.com/2018/12/28/%D7%9E%D7%A2%D7%A8%D7%9B%D7%95%D7%AA-%D7%90%D7%97%D7%A1%D7%95%D7%9F-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C-%D7%92%D7%93%D7%95%D7%9C%D7%95%D7%AA-%D7%9E%D7%92%D7%94-%D7%A4%D7%A7-megapack-%D7%A9%D7%9C-%D7%97%D7%91/

על תחנות כוח פיקריות מול אחסון חשמל בסוללות

https://yigallaviv.com/2018/12/05/%D7%A2%D7%9C-%D7%AA%D7%97%D7%A0%D7%95%D7%AA-%D7%9B%D7%95%D7%97-%D7%A4%D7%99%D7%A7%D7%A8%D7%99%D7%95%D7%AA-%D7%9E%D7%95%D7%9C-%D7%90%D7%97%D7%A1%D7%95%D7%9F-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C-%D7%91%D7%A1%D7%95/