תחזית: עד שנת 2050 יאזלו הגז והנפט המשמשים את ישראל, מה אז?

מחקר חדש מראה שאפשר להחליף את כל תחנות הכוח הרגילות בתחנות שמייצרות אנרגיה ממקורות מתחדשים, לשלם על המעבר מעט ולקבל משק אנרגיה יציב

GettyImages green energy

קרדיט תמונה: Getty Images Israel

מאת ד״ר דניאל מדר, מכון ויצמן למדע.

אם אנרגיות מתחדשות הן מוצלחות כל כך כמו שאומרים לנו כל הזמן, למה לא משתמשים בהן בכל מערכות אספקת החשמל בארץ ובעולם? התשובה הפשוטה היא שיש שתי בעיות טכניות מהותיות שמקשות את שילובן במערכות הקיימות היום – יציבות אספקת החשמל, וההבדל בין היצע וביקוש.

כשחושבים על זה רגע, מבינים שאנרגיית השמש זמינה רק חצי משעות היממה בממוצע, והפקת כמות גדולה של אנרגיה אפשרית רק בחלק מהשעות האלה – כלומר בצהריים. במהלכן של השעות היעילות יכולות להיות בעיות כמו עננים ואבק שמכסים את השמים ופוגעים ביכולת ההפקה. גם רוח היא מקור לא יציב ולא צפוי, ולעתים היא חלשה מכדי להניע את להבי טורבינות הרוח. ייצור האנרגיה המתחדשת לא תמיד תואם את שעות ביקוש השיא, ומכיוון שהיום אין טכנולוגיה שמאפשרת לאגור חשמל בהיקפים גדולים אי אפשר להפיק אנרגיה בצהריים ולהשתמש בה בשעות הערב או ביום אחר.

מכיוון שאי אפשר לסמוך על אספקת החשמל ממקורות מתחדשים, צריך להשאיר מערך תחנות כוח רגילות לגיבוי ומפעילים אותן כשהחשמל המתחדש אינו מספיק. אלא שהפעלה וכיבוי שמתרחשים פעמים רבות במהלך היום גורמים לבלאי מואץ של תחנות הכוח ושל רשת החשמל כולה.

כדי להתמודד עם הבעיה הזו, חייבים להקים רשת חשמל עם רמת ניהול ושליטה גבוהים, כזו שבה תחנות הכוח נדלקות וכבות אוטומטית בהתאם לייצור האנרגיות המתחדשות שעולה ויורד עם השמש והרוח. חשוב גם להסתמך על טכנולוגיות משופרות לחיזוי מזג האוויר. המדינה הראשונה בעולם שבה שולבה ברשת החשמל אנרגיה שהופקה ממקורות מתחדשים בקנה מידה גדול היא גרמניה, שבה התמודדו עם הבעיות האלה. הניסיון בגרמניה הראה שבעיות אלה גוררות עלויות גבוהות למשק החשמל ולעלייה ברמת המורכבות של הפקתו.

אינטרסים חוסמים

חוץ מהבעיות הטכניות, קיימים גם לא מעט גורמים אחרים שיש להם חלק בהתנגדות למעבר לאנרגיה ממקורות מתחדשים, בהם קבוצות כוח שיש להן אינטרסים כלכליים ופוליטיים, וגם בעיות של קיבעון מחשבתי של גופים החוששים מהמעבר הזה.

פעמים רבות משתמשים המתנגדים בטיעוני חוסר היציבות של המקורות המתחדשים וחוסר הסנכרון בין זמני ההפקה המיטביים ובין שעות הביקוש הגבוה, ואומרים שאלה מכשולים בלתי עבירים. אבל בחינה ביקורתית מגלה שהגורמים האלה מוכנים להשקיע סכומים אגדיים בסבסוד דלקי מאובנים ובפיתוח טכנולוגיות חדשות להפקת דלקי מאובנים שלפני עשורים בודדים נחשבו בלתי ישימות טכנולוגית וכלכלית, למשל סידוק הידראולי, פצלי שמן, ובארות נפט וגז בים העמוק ובקוטב הצפוני.

החדשות הטובות: לא מזמן התפרסמו תוצאות מחקר חדש שנערך בארה”ב שלפיהן יש אפשרות מעשית לגמרי להמיר את רשת החשמל האמריקאית מכזו שמסתמכת על דלקי מאובנים, פחם או גז למערכת שבה החשמל מגיע ממקורות מתחדשים בלבד. החדשות הטובות עוד יותר: זה אפילו לא יעלה יותר מפיתוח רשת החשמל האמריקאית בצורה המסורתית עד שנת 2050.

קרדיט תמונה: flickr, cc-by Intel Solar Installation Vietnam

קרדיט תמונה: flickr, cc-by Intel Solar Installation Vietnam

מודל לחיזוי השימוש העתידי

המחקר התבסס על בניית מודל של מזג האוויר הטיפוסי בארה”ב לאורך השנה – החוקרים ידעו שגלי קור גורמים עלייה בשימוש באנרגיה לחימום, ואילו במזג אוויר נאה אנשים מכבים את מיזוג האוויר, יוצאים מהבתים לבלות במקומות פתוחים ונוסעים יותר בתחבורה. אל המודל הוזנו לא רק נתונים של רשת החשמל, אלא של כל סקטור האנרגיה: חימום מבנים ומים בגז, נגזרות נפט, פחם ועץ; שימוש בדלקים בתעשייה לצרכי התכת מתכות ותהליכים כימיים; ושימוש בגז, בנגזרות נפט ובביו-דלקים בתחבורה.

החוקרים הזינו למודל את נתוני מזג האוויר הטיפוסי השנתי, וכך חישבו את יכולת הפקת האנרגיה של מתקנים העושים שימוש במקורות מתחדשים בלבד. הם התחשבו באירועים רגילים כמו ימי שמש שבהם אפשר להפיק הרבה אנרגיה סולארית, וגם באירועי קיצון כמו סופות הוריקן וגלי חום שמשפיעים על צריכת האנרגיה ועל הדרישה להפקתה.

במודל שולבו אמצעים זולים הזמינים טכנולוגית לאגירת אנרגיה. אחד מהם הוא אחסון חום בקרקע ובמים – הזרמת גז או נוזל שמחממים מוצק או נוזל אחרים האוגרים את החום, וזמינים לשחרר אותו לפי הצורך בצורת קיטור או ייצור חשמל. אמצעים נוספים הם אחסון קור בקרח ובמים שפועלים כמו במקרה של אגירת חום רק להפך, ואחסון חום בחומרים משני פאזה שבמקרה זה מדובר בחומרים שהמרתם ממוצק לנוזל צורכת אנרגיה רבה שאפשר לקבל חזרה במעבר ממצב צבירה נוזל למוצק.

עוד התייחסו החוקרים לאגירה שאובה, שמשמעותה שימוש בחשמל לאגירת מים במאגר גבוה וייצור חשמל עם הזרמת המים מהמאגר הגבוה למאגר נמוך; לאנרגיה הידרו-אלקטרית להפקת חשמל באמצעות סכרים; ולייצור מימן באמצעות ביצוע אלקטרוליזה על ידי חשמל, אגירתו של המימן ושימוש בו לחימום ולתחבורה. הם לא בדקו שימוש בטכנולוגיות יקרות או לא בשלות לאגירת אנרגיה, כמו סוללות ענק.

מורידים את המחירים

נקודת ההשוואה של החוקרים הייתה חישוב של “עסקים כרגיל” עד שנת 2050, כלומר מה תהיה עלות הפקת האנרגיה אם ירחיבו את מערך תחנות הכוח הפועלות על דלקי מאובנים שקיימות היום. תוצאות המחקר המשמחות מראות שאפשר לשדרג את כל מערך הפקת האנרגיה האמריקאי למערך המתבסס על אנרגיות מתחדשות בלבד, שהוא גם יציב לחלוטין וגם מסוגל להתמודד עם ביקוש משתנה.

מה שיותר מעניין זה שהחוקרים הגיעו למסקנה שהשדרוג הזה יכול להיעשות בעלויות שאינן גבוהות יותר מהרחבה של המערך הקיים היום ומתחזוקה שלו. כל הדברים האלה ייעשו ללא צורך בגז טבעי, באנרגיה גרעינית או בביו-דלקים. זה הפתרון המוצלח ביותר שאפשר להגיע אליו באמצעות הטכנולוגיות הקיימות כיום, בלי צמצום דרסטי בצריכת האנרגיה וברמת החיים הנוכחיות.

במספרים: בשנת 2050 תגיע העלות הישירה של מערך החשמל הקונבנציונלי ל-10.6 סנט לקוט”ש, כשבית ממוצע עושה שימוש בכמה מאות קוט”ש מדי חודש. העלות הישירה של מערך חשמל מקיים המבוסס על שמש, רוח ואגירה שאובה צפויה להיות גם כן כ-10.6 סנט לקוט”ש.

יותר מכך, אם לוקחים בחשבון את העלויות החיצוניות של המשך השימוש בדלקי מאובנים – התגברות פליטת גזי חממה ושינוי האקלים הגורמים נזקים לבריאות, לתשתיות ולערים, לחקלאות ועוד והמשך פליטת מזהמים – המחיר האמיתי שלו מגיע לכ- 27.6 סנט לקוט”ש, שהם 260 אחוזים יותר. העלות של כל מערך האנרגיה המתחדשת שנבדק (חשמל, תחבורה, אגירה, חימום ועוד) מגיעה רק ל-11.37 סנט לקוט”ש. וכך, בחישוב עלויות חיצוניות, עלותו של הפתרון שנותנים החוקרים הוא רק 40 אחוזים מעלותו של פתרון עסקים כרגיל.

ומה קורה בישראל? לא מזמן הזהיר פרופ’ מנחם לוריא מהאוניברסיטה העברית שעד שנת 2050 יאזלו הגז והנפט המשמשים את ישראל כמקורות אנרגיה זמינים וזולים. הפתרון שהציע הוא אנרגיה סולארית ואנרגיה שאובה שיוכלו לתת פתרון לכל צורכי המדינה בעתיד. כרגע אין בארץ מחקר דומה לזה שנערך בארה”ב, אך מכיוון שהמחקר האמריקאי מראה שהפתרון שהחוקרים הגיעו אליו הוא יציב למגוון תרחישים, ייתכן שהוא מתאים למדינות אחרות שבהן גם ישראל.

הכתבה פורסמה לראשונה באתר זווית.

כתב אורח

אנחנו מארחים מפעם לפעם כותבים טכנולוגים אורחים, המפרסמים כתבות בתחומי התמחות שלהם. במידה ואתם מעוניינים לפרסם פוסט בשמכם, פנו אלינו באמצעות טופס יצירת קשר באתר.

הגב

2 Comments on "תחזית: עד שנת 2050 יאזלו הגז והנפט המשמשים את ישראל, מה אז?"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 
Sort by:   newest | oldest | most voted
amir1313
Guest

כתבה מדהימה, כל הכבוד!

סתם אחד
Guest

אז למה מחכים?!?! זה חייב להיות אינטרס לאומי של הממשלה לא פחות חשוב מביטחון.

wpDiscuz

תגיות לכתבה: