24 ביולי 2017

התפוקה הזעירה של לוחות השמש


לוחות השמש הפכו לדת החדשה של העולם המודרני. כולם "יודעים" את המנטרה שהשמש תספק לנו "אנרגיה נקייה ובזול" והיא ישועתנו. אכן השמש מספקת את האנרגיה לכול צורות החיים על פני כדור הארץ. אבל לוחות השמש - המייצרים חשמל זה סיפור אחר – הם מספקים מעט מאד אנרגיה. עד כמה מעט אני רוצה להמחיש בפוסט זה באמצעות מספרים.

הנה לוח שמש טיפוסי  (מבט מלפני ומאחור).

גודל הלוח הוא 1.664 מ' X  0.998 מ' או 1.66 מ"ר (נניח גודל של מיטה...), והוא מפיק (תפוקה מקסימלית) 280 וואט חשמל. זה מספיק להפעלת 3 נורות ליבון לתאורה או, אולי, 10 נורות מסוג לד. בשביל להפעיל קומקום חשמלי או מייבש שיער ביתי צריך 7-8 לוחות כאלה. בשביל להפעיל מדיח כלים, מייבש כביסה או תנור אפייה ביתי צריך 12-15 לוחות כאלה... (הכול בתנאי השמש החזקה ביותר, בצהרי היום). התפוקה של לוח זה היא כ 168 ואט למ"ר, והיא כנראה גבוהה מהממוצע. בארץ מציעים מערכת שהתפוקה שלה רק 111 ואט למ"ר, ומערכת אחרת שהתפוקה שלה 155 ואט למ"ר.

כמה חשמל צורכת דירת מגורים טיפוסית?. פעם (לפני שהיו מזגנים ומייבשי כביסה), בדירות שיכון קטנות עשו חיבורים 25 אמפר שהוא 5750 ואט, בדירות בינוניות עושים חיבור 40 אמפר שפירושו 9200 ואט. היום עושים בדירות גדולות או בתים פרטיים חיבור תלת פזי, 3X25 אמפר שהם 17500 ואט, או 3X40 אמפר שהם 27600 ואט. במושגים של לוחות שמש צריך, בהתאמה: 21 לוחות, 33 לוחות, 63 לוחות ו 99 לוחות. במטרים מרובעים זה יוצא: 35 מ"ר, 55, 105, 165 מ"ר לוחות לדירה (או בית) אחד.

נסתכל על זה בצורה אחרת: צריכת השיא של ישראל (בימים חמים אלו) היא כ 12.5 GW. לו ניסינו לקבל צריכה זו מלוחות שמש צריך כמעט 45 מיליון לוחות כאלה, כלומר כול תושב ישראל (כולל ילדים וזקנים) צריך לסחוב על גבו 5 לוחות כאלה (בגודל מיטה כול אחד). במטרים מרובעים – פירושו 74 מיליון מ"ר או 74 קמ"ר. וכול זה רק בשביל צריכת החשמל. (החשמל מהווה כ 40% מצריכת אנרגיה, השאר זה דלק לתחבורה, חימום ותעשייה). וכול 45 מיליון הלוחות לא מספקים חשמל אלא 20% מהזמן, כך שבשביל 80% מהזמן אנו צריכים עדיין את כול תחנות הכוח הפחמיות והגזיות שעובדות היום.

נקודת מבט נוספת: מערכת לוחות ביתית (על הגג) היא בדרך כלל בעלת הספק של 5 קו"ט, כלומר כוללת כ 20 לוחות בשטח של כ 33 מ"ר. מערכת כזאת תספיק (בצהרי היום כאשר השמש בשיאה) עבור הפעלת מזגנים, מקרר, טלוויזיה ואולי מחשב וכמה מנורות. אבל, אם באותו זמן נרצה להפעיל גם קומקום חשמלי, תנור אפייה, מכונת כביסה או מגהץ – המערכת כבר לא מספיקה.

כאשר מצביעים בפני חסיד ירוק על כך שהשמש מפיקה חשמל רק 20% מהזמן הוא מיד שולף את הסיסמה: אגירת אנרגיה. לא חשוב שאין דבר כזה ולא יכול להיות, שזו רק סיסמה ריקה מתוכן. נניח שכן יש אמצעי אגירה, אז, צריך לייצר ב 20% מהזמן חשמל עבור 100% מהזמן כלומר אולי פי 5 מהצריכה הרגעית או אולי רק פי 3. אבל המערכת הביתית הרגילה לא מספיקה אפילו עבור הצריכה השוטפת, מאיפה ייקחו אנרגיה פי 3 או פי 5 כדי לאגור? ההנחה שאין שום מגבלות פיסיות של שטח וכסף ואפשר להתקין לוחות שמש כמה שרוצים... עשרות מיליונים... היא לא מציאותית.

הנה נתונים על תפוקת חשמל סולארי בישראל:
בשנת 2016 היה כושר ייצור סולארי מותקן בהיקף כ 900 MW, שהם כ 6 מיליון  מ"ר (או כ 4 מיליון לוחות...). הם ייצרו כ 1.6 TWh חשמל, שהם כ 2.5% מהייצור הכולל.
כושר הייצור הכולל המאושר על ידי רשות החשמל עומד על כ 1790 MW, כלומר כפליים מהמותקן עד 2016. עד 2018-19 יהיו 12 מיליון מ"ר לוחות שמש (8 מיליון לוחות), והן יספקו, אולי, 5% מהחשמל שנצרך. עלות הסובסידיות של החשמל הסולארי הזה קשה לחשב במדויק כי גובה הסובסידיה משתנה ממתקן למתקן, ורשות החשמל אינה טורחת לספק את המידע המדויק לציבור (פניות שלי אליהם לא נענו). הערכה גסה שלי: הסובסידיה שאנו משלמים דרך חשבונות החשמל עומדת על משהו בין חצי מיליארד למיליארד ₪ בשנה (כול שנה בהתחייבות ל 20 שנה...).

האם השקעה זו הביאה לפחות לחסכון של 5% בצריכת הדלק, בזיהום ובפליטות פד"ח? (לא שחיסכון בשיעורים כאלה משמעותי). לא. כי תחנות הכוח הפחמיות והגזיות פועלות גם בשעות היום, בהן יש תפוקה סולארית. לא ניתן לכבותן כול בוקר ולהדליקן מחדש כול ערב, עם שקיעת החמה.
רציתי להמחיש בקטע זה כמה מעט חשמל מפיקות הלוחות, ואיזו כמות אדירה צריכים כדי לספק חלק משמעותי של הצריכה – וכול זה רק 20% מהזמן... העסק פשוט לא מעשי.

יעקב




18 ביולי 2017

הסכמי פאריס: הרגשה טובה תמורת תשלום.

(תמונה מתוך: WUWT)

כתבנו כבר כמה פעמים שהסכמי פאריס מבוססים על שקרים "לבנים" והבטחות חסרות שחר. בכול זאת זכה הנשיא טראמפ בגינוי חריף בגלל פרישתו מהסכמי פאריס, וציינו את הבידוד שלו בוועידת G20, שאר 19 החברים ממשיכים לדבוק בהסכם, ורק טראמפ (ארה"ב) פרש. יותר מזה: 196 מדינות חתמו על הסכם פאריס – עכשיו זה 195 נגד טראמפ. ארה"ב הפכה לבריון רמאי (rogue state)....
“The Paris agreement is irreversible and non-negotiable and I am determined to carry out the negotiations at the G20 Summit so that they can serve the Paris climate agreement.”

"הסכם פאריס הוא סופי ולא ניתן לדיון ולשינוי, ואני אדאג ששאר חברי G20 ידבקו בו."

אבל ראו מה מכיל הסכם פאריס. סין (הפולט הגדול ביותר בעולם) תמשיך להגדיל את הפליטות שלה לפחות עד 2030 , ואולי, אי"ה, ב 2030 היא תתחיל להקטין את הפליטות. עד אז היא תגדיל את הפליטות שלה ב 10.9 מיליארד טון פד"ח. זו ההתחייבות שלה לפי הסכם פאריס. הודו, הפולט השלישי בגודלו, תגדיל פליטותיה פי שלוש, ותוסף 4.9 מיליארד טון (כי ההיחלצות מעוני ורעב עומדת, בצדק, בראש העדיפויות). רוסיה התחייבה להקטין את הפליטות שלה ב 2030 ב 25% ביחס לרמה של 1990. אבל, בגלל נפילת ברה"מ וסגירת התעשייה המיושנת שלה, הפליטות כבר נפלו ב 45% עד שנת 2000. כלומר רוסיה התחייבה, בעצם, להגדיל את הפליטות ב 20%. בסיכומו של דבר, 13 ממדינות G20 יגדילו את הפליטות שלהם ב 46% עד 2030, לפי הסכמי פאריס. הארצות שהתחייבו לצמצם את הפליטות (מבין G20) הן רק ארצות אירופה, קנדה ואוסטרליה – והצמצום יהיה (לפי ההתחייבות) כ 1.7 מיליארד טון, כלומר – פחות מ עשירית מהגידול בפליטות של סין הודו ושות'. הארצות שהתחייבו לצמצם פליטות פולטות רד כ 11.3% מהפליטות העולמיות.

אז ראינו שהסכם פאריס חסר ערך מעשי – הוא לא יביא לצמצום הפליטות הנכסף גם אם יקוים כלשונו. בנוסף, אין דרך לקיים את ההבטחות, אין דרך טכנית-מעשית. הוא כולו הבטחות רטוריות חסרת תוכן מעשי. מדוע בכול זאת ההתלהבות העולמית הגדולה מהסכם ריקני זה? בגלל הערך הסמלי: הנה 196 מדינות העולם התכנסו יחד, הסכימו הסכמה גדולה, פה אחד, שבעיית האקלים היא אמתית וחמורה ויש להילחם מלחמת חורמה באקלים ובפליטות. זה היופי שבהסכם, זה מה שמחמם את הבטן והלב, זה למה הוא יקר כול כך לליבם של רבים.

אז, מסתבר שגם זה בלוף. ההסכם הושג תמורת כסף, או הבטחה לכסף. המדינות ה"מפותחות" הבטיחו (הבטחה חסרת סיכוי למימוש) להעביר למדינות ה"מתפתחות" (העניות) 100 מיליארד דולר בשנה "בשביל מלחמה באקלים". אז, המדינות העניות (מרבית 196 המדינות) הסכימו להגיד "כן" לפאריס, להשתתף במשחק ולהגיש "תכניות לאומיות למלחמה באקלים" – בשביל הכסף שהובטח להם. ואם אין כסף? No money – no funey (כפי שאמרה לי פעם גברת מרחוב החלונות האדומים באמסטרדם).

ראש ממשלת טורקיה, ארדוגן (ממשתתפי G20 ), אמר: "אחרי פרישת ארה"ב אנו לא נגיש את ההסכם לאישור הפרלמנט.... מבלי לפגוע... אנו לא נעביר את ההסכם בפרלמנט עד שלא יקוימו ההתחייבויות [קרי: עד שנראה את הכסף].". גם ארצות אחרות מה G20 יש להן בעיות ולא יחדשו תמיכתן בהסכם, אמר ארדוגן. אז האקטיביסטים הירוקים (כולל אובמה ומרקל), קנו את התקוות הירוקות וההרגשה הטובה הסמלית בכסף. (בהבטחות שווא, כי אין להם כסף).

יעקב

17 ביולי 2017

הסוללה המיותרת הגדולה בעולם

"חברת טסלה ...של אילון מאסק בונה בדרום אוסטרליה את חוות אחסון האנרגיה הגדולה בעולם, במסגרת פרויקט אנרגיות ירוקות שאמור לשים קץ להפסקות החשמל התכופות שמהן סובלים תושבי האזור."


אכן, אלון מאסק זכה בחוזה עם מדינת דרום אוסטרליה להתקנה של חווה של מצברים ליטיום-יון. זו תהיה החווה הגדולה בעולם, כושר הייצור שלה יהיה 100 MW, ונפח האחסון הכולל 129 MWh. ממשיך דה מרקר:

"דרום אוסטרליה סבלה משורה של הפסקות חשמל בשנה החולפת, האחרונה בהן בתחילת השנה במהלך גל חום כבד שפקד את האזור. בספטמבר גרמה סופה יוצאת דופן להפסקות חשמל נרחבות בדרום אוסטרליה, אשר נמשכו בין מספר שעות למספר ימים."

אז, יופי, יש פתרון לבעיה של אחסון החשמל, מעכשיו נרוץ קדימה עם חשמל רוחני וסולרי תזזיתי! שקר וכזב והתפארות ריקנית. (ניתוח מעמיק על אפשרויות [חוסר האפשרות] לאחסון חשמל – כאן).
המערכת הזו מספקת כולה 100 MW  חשמל. מדינת דרום אוסטרליה צורכת כ 2000 MW, אז, אם הרוח תיפסק, המצברים יוכלו לספק רק כ 5% מהדרוש. מי יספק את השאר? חוות המצברים תוקם ליד חוות טורבינות רוח בעלת הספק של 309 MW, בג'יימסטאון, דרום אוסטרליה. מה יקרה אם תיפסק הרוח בג'יימסטאון (75% מהזמן) ? המצברים יכולים לספק רק כ 1/3 מהחשמל של הטורבינות המושבתות. זאת ועוד: המצבר ה"גדול" הזה מכיל רק 129 MWh חשמל – כלומר הוא מסוגל לספק את החשמל במשך כשעה ורבע. ומה אם הרוח לא תחזור לנשוב תוך שעה ורבע? יוק. בקיצור: המצבר הענק הזה קטן מדי מכדי לשמש לאחסון אנרגיה.

למה כן משמש המצבר? לייצוב האנרגיה התזזיתית. הרוח, גם כאשר היא נושבת (25% מהזמן) אינה נושבת בעוצמה אחידה, יש משבים חזקים יותר ויש רגעים של שקט בין המשבים. בלוחות שמש יש בעיה עם עננים שעוברים בשמיים וגורמים לירידה זמנית בתפוקה. מערכת אספקת החשמל חייבת לשמור על מתח וזרם יציב, ולא יכולה לספוג את התנודתיות ותזזיתיות של האספקה הרוחנית והסולארית. המצבר הזה של טסלה נועד לייצב את הזרם של השמש והרוח – באותן שעות שיש שמש ורוח (פחות מ 25% מהזמן). הוא לא נועד לספק זרם כאשר הרוח לא נושבת או השמש לא זורחת ( 75% מהזמן) -  בשביל זה הוא הרבה יותר מדי קטן. כאשר חדירת השמש והרוח הייתה קטנה סיפקו תחנות הכוח הפחמיות והגזיות את הרזרבות ה"מסתובבות" spinning reserves – כלומר את השירות של ייצוב הרשת. מאחר ודרום אוסטרליה מיהרה לסגור את תחנת הכוח הפחמית שלה – היא זקוקה כעת למצברים (בעלות ענקית שלא פורסמה) כדי לייצב את הזרם התזזיתי של הרוח והשמש.

צריך להבין גם למה סבלה דרום אוסטרליה מ"גל של הפסקות חשמל"... זה לא בגלל גל החום... קודם, כאשר היו תחנות כוח פחמיות, לא היו הפסקות חשמל, גם לא בעת "גל חום". הסיפור הוא פשוט: ריצת עמוק אידאולוגית לחשמל "מתחדש" והתעלמות (אופיינית לירוקים) מהמציאות ההנדסית. הם בנו הרבה חוות רוח, שמספקות (כאשר הרוח נושבת) יותר מחצי מהחשמל. בגלל זה תחנת הכוח הפחמית הצליחה למכור חשמל לרשת רק חלק מהזמן (כאשר אין רוח), ומצאה עצמה מפסידה כסף. הם התריעו שהם יסגרו את התחנה אם לא יקבלו תמיכה כספית (תשלום עבור כוננות) שתאפשר המשך תפעול התחנה. ה"ירוקים" והאידאולוגים בממשלת דרום אוסטרליה אמרו: "פחם זה פויה, ברוך שפטרנו". בתשלום קטן יחסית (אולי 50 מיליון דולר) יכלו להבטיח המשך הפעולה של התחנה הפחמית, אבל הם סירבו. התחנה הפחמית נסגרה. התוצאה היא לחלוטין צפויה: כאשר הרוח לא נושבת אין מספיק חשמל ויש, לכן, הפסקות זרם. אז הם יצאו בתכנית חרום דחוף, דחוף, לפתור את בעיית הפסקות הזרם שהם גרמו, ביודעין! והקציבו 500 מיליון דולר, והזמינו מצבר ענק אצל אלון מאסק שיעזור כמו כוסות רוח למת.

מלבד זה, נגרמו הפסדים ענקיים (מאות מיליוני דולרים) למכרות ולמפעלים שהושבתו בגלל הפסקות החשמל, וחלק מהם, כמו המספנות הממשלתיות בעיר אדלייאיד, רצו מהר וקנו גנרטורים חרום ענקיים על דיזל, כדי למנוע את נזקי הפסקות החשמל.

חוות המצברים ה"ענקית" לא מסוגלת לספק את החשמל בעת שאין רוח ואין שמש, ולכן לא תפתור את בעיות המחסור בכושר ייצור יציב, שנגרמה עם סגירת התחנות הפחמיות. לא חשוב כמה טורבינות רוח ולוחות שמש תתקין – אם אתה רוצה להבטיח אספקה סדירה אתה חייב להחזיק גיבוי של 100% בכושר ייצור פחמי או גזי, שניתן להפעלה לפי הצורך (ולא לפי גחמות הרוח).

יעקב





16 ביולי 2017

התנגדות לתחנות רוח בגרמניה


בפוסט הקודם חישבתי שכדי להגיע לתפוקה של 60% מהחשמל ממקורות מתחדשים, בגרמניה, נחוץ להכפיל את מספר טורבינות הרוח לעומת המצב הקיים היום.

בגרמניה מותקנות כיום כ 27,000 טורבינות רוח, אשר הותקנו במשך 20 השנים האחרונות בהשקעה של מאות מיליארדי אירו. הסיכוי שיתקינו עוד 27,000 טורבינות ב 20 השנים הבאות הוא אפסי. ההתנגדות של האנשים הולכת וגוברת ככול שיש יותר טורבינות בקרבתם וככול שהם מודעים יותר לעלות הגבוהה של הטורבינות ולנזק הסביבתי והבריאותי שהן גורמות.

במדינת צפון-ריין-ווסטפליה NRW, המדינה בעלת האוכלוסייה הגדולה בגרמניה, נערכו בחירות בחודש מאי, והשלטון עבר מקואליציה של סוציאליסטים וירוקים לקואליציה הפוכה של הנוצרים דמוקרטים CDU  עם הדמוקרטים החופשיים FDP.

Wind energy opponents cheer Christian Lindner (photo) of the German FDP Free Democrats. Photo credit: Olaf Kosinsky (wikiberatung.de) Lizenz: CC BY-SA 3.0via Wikimedia Commons.

מנהיג מפלגת הדמוקרטים החופשיים (בתמונה) נבחר על מצע של התנגדות לתחנות הרוח והנזק הסביבתי שהן גורמות. מתוך ה 27 אלף טורבינות בגרמניה, 3345 נמצאות במדינה זו NRW.

עכשיו הוא התקין תקנות חדשות הקובעות שאסור להקים טורבינות במרחק קטן מ 1500 מ' מבתי מגורים, בגלל שזמזום המתמיד של הטורבינות גורם לנזקי בריאות לאנשים. פירוש הדבר – הסוף למרבית הפרויקטים של טורבינות חדשות. בלשון הדיווח: "זהו הסוף, למעשה, להתקנה של יערות הטורבינות".

בספטמבר יערכו בגרמניה בחירות כלליות. ההישג של הדמוקרטים החופשיים ב  NRW  שהושג במידה מסוימת בשל התנגדותם למפלצות הרוח, מדאיג את החסידים הירוקים, אשר חוששים שהתופעה תחזור בבחירות הכלליות.

התופעה חוזרת על עצמה בכול הארצות, ספרד, בריטניה, ארה"ב - ככול שמתקינים יותר טורבינות רוח, האנשים מודעים יותר לפגיעה הסביבתית ולנזקי הבריאות, וגם לחוסר התועלת, וההתנגדות גדלה. אין עתיד לטורבינות הרוח.

יעקב


14 ביולי 2017

כמה חשמל מתחדש אפשר?


בקטע הקודם ניסיתי (בעקבות אחרים) לחשב כמה אגירת אנרגיה דרושה כדי להגיע ליעדים הנכספים (שנקבעו בחוקים בגרמניה, אנגליה וארצות אחרות) של הפקה של 100% (או אפילו רק 80%) מהחשמל ממקורות מתחדשים בלתי פחמיים (שהם שמש ורוח). ראינו שאין אפשרות מעשית לבנות את הכמות האדירה של נפח אגירה הדרוש.

היום אנסה לעשות חישוב אחר: כמה חשמל מתחדש אפשר להפיק – תחת הנחות יותר מציאותיות. הניתוח נעשה לגבי גרמניה, ועל פי נתוני צריכה והפקת אמתיים בשנת 2016. כאמור, ב 2016 היו בגרמניה כ 25,000 טורבינות רוח בכושר ייצור 41 GW, ו כ 200 מיליון מ"ר לוחות שמש, בכושר ייצור 40 GW. כול אלו הוקמו ב 20 השנים האחרונות, בהשקעה של מאות מיליארדי אירו. גרמניה מפיקה היום כ 15% מהחשמל מרוח ו 7% משמש – ס"ה כ 23% ממקורות אלה (עוד קצת מהידרו וביו-מסה). הנחתי, לצורך העניין, שבמשך 10-15 השנים הבאות ההשקעות האדירות יימשכו, וכושר הייצור הסולארי והרוחני יוכפל (כלומר כמות המתקנים תוכפל).

מבחינת אגירת אנרגיה, יש היום בגרמניה מתקנים (אגירה שאובה) בכושר ייצור 6.8 GW  , בנפח אחסון של 40 GWh . אין, ככול הידוע לי, מתקנים נוספים בתכנון או הקמה. הנחתי שימוש באגירה זו, ללא תוספת מתקנים חדשים. הנחתי גם שגרמניה תמשיך להפיק כ 8.5 GW  מהידרו (סכרים), ביומסה (עצים ופסולת אורגנית) וביו-גז (גז מפסולת) – כפי שהפיקה ב 2016.

תוצאה: אפשר להפיק 60% מהחשמל משמש, רוח ואגירה (+ המקורות הקיימים – הידרו וביו). 40% יהיו חייבים להשלים ולהפיק מתחנות כוח פחמיות (פחם או גז). כושר הייצור של התחנות הפחמיות חייב להיות לא פחות מ 62 GW (לא כולל רזרבות), פירושו שלמעשה יצטרכו לשמור על כול תחנות הגז והפחם הקיימות (תוך חידוש תחנות ישנות) שיהיו במצב פעולה , ואולי יצטרכו לבנות עוד תחנות פחם או גז חדשות שיחליפו את התחנות הגרעיניות שתסגרנה עד 2022. התחנות הפחמיות תנצלנה רק 35% מכושר הייצור שלהם (יפעלו 35% מהזמן). פירושו – שיצטרכו לסבסד אותן, או לשלם להן מחיר גבוה עבור החשמל המעט יחסית שיידרשו לספק.

צריך לציין גם ש 60% חשמל מתחדש אין פירושו 60% פחות שריפת דלק ופליטת פליטות Co2. חלק מהתחנות הפחמיות יצטרכו לעבוד רצוף, בגלל חוסר יכולת להדליק ולכבותן כול כמה שעות, וכלן ישרפו דלק (ויפלטו פליטות) גם כאשר אינן מספקות חשמל. לחילופין – ישתמשו בטורבינות גז במחזור פתוח (שניתן להדליק ולכבות) אבל אלו שורפות כמעט פי שניים גז לכול יחידת חשמל שיוצרות. לא ניתן יהיה להקטין את הפליטות ביותר מ 40-50%.

החשמל מהווה לא יותר מ 40% מצריכת האנרגיה (שאר הצריכה היא דלק לתחבורה, חימום בתים ותעשייה). מכאן ש 50% ירידה בפליטות מחשמל הן 20% ירידה מכלל הפליטות, רחוק כרחוק מזרח ממערב מהיעדים היפים של קיצוץ 80% או 100% בפליטות. (ניתוח אחר של הכלכלן צימבליסט סקרתי כבר לפני שנה וחצי).

אפשרי, אם כן, מבחינה טכנית, להפיק עד כ 60% מהחשמל מרוח ושמש, תוך הקטנת הפליטות במשהו כמו 40-50%. האם זה יקרה עד 2030 או 2040 ? זו שאלה גדולה. אין ערך לתחזיות שלי לעתיד, אבל אני לא מאמין שזה יקרה. אציין שגרמניה היא המדינה המתקדמת ביותר בעולם בבניית תחנות רוח ולוחות שמש. שאר מדינות העולם נמצאות הרחק מאחוריה, וגם בגרמניה וארצות "מתקדמות" אחרות יש עייפות החומר. הם השקיעו סכומים עצומים והשיגו עד כה יחסית מעט. אנשים מתעייפים, מפלגות שלטון מתחלפות, האידאולוגיה והמדיניות משתנה (ראה ספרד). אני לא רואה המשך ריצת עמוק לחשמל סולרי ורוחני בשיטת "יעלה כמה שיעלה", כמו שהיה עד כה בגרמניה. וללא סובסידיות לא יתקינו אפילו לוח שמש אחד או טורבינת רוח אחת. באשר לארצות אחרות... תשכחו מזה. תקוות פאריס היו שגרמניה ארה"ב ושות' יממנו גם את המעבר לאנרגיה ירוקה בארצות מתפתחות (עניות). זה לא יקרה.

ולבסוף: נניח (כנגד כול התחזיות) שהעולם יגיע מתישהו לייצור 60% מהחשמל (20% מהאנרגיה) משמש ורוח ומקורות לא פחמיים. האם זה יציל את האקלים שלנו? ה"מדענים" (החממיסטים) והמודלים שלהם אומרים שלא, שצריך להקטין את כול הפליטות (לא רק מחשמל) ב 80% או 100% עד 2050.

תזכרו שהמערכת שתוארה למעלה היא מערכת כפולה: שמש ורוח ואגירה מצד אחד – ומערכת הספקה פחמית במלוא הגודל מצד שני – שחייבת לספק את החשמל כאשר אין שמש ורוח. אין שום אפשרות לספק את החשמל הדרוש ללא מערכת הגיבוי הפחמית מלאה (שתפעל פחות שעות).

אז, במקרה "הירוק" תהיה, בעוד 15-20 שנה, מערכת אספקת חשמל כפולה (שמש+רוח+פחם ומחירה בהתאם) ש"תשיג" אולי 20% ירידה בפליטות (שהיא לא מספיקה מבחינה אקלימית). אני חושב שאפילו לשם לא נגיע – התקנות הרוח והשמש ייפסקו לפני זה.

יעקב




10 ביולי 2017

טמפרטורות נמוכות ביוני


הנה עדכון הטמפרטורות לחודש יוני 2017, כפי שנמדדו על ידי הלוויינים, גרסת UAH.


האנומליה (סטייה מהממוצע) הייתה 0.21 מעלות צלסיוס, הסטייה הנמוכה ביותר בשנתיים האחרונות מאז יולי 2015. המגמה הקווית משנת 1979 (שנת תחילת המדידות הלווייניות) עד 2017 היא התחממות של 0.12 מעלות צלסיוס לעשור, או 1.2 מעלות למאה שנה, שזה הרבה יותר נמוך ממוצע תחזיות המודלים האקלימיים שמדברים על עלייה של כ 3 מעלות למאה שנה.

צריך לשים לב גם שהקפיצה בטמפרטורות בשנים 2014-16, שהפכה שנים אלה לשנות שיא בחום, הסתיימה, והטמפרטורות חזרו לרמת הרגילה מלפני הקפיצה. הקפיצה נגרמה על ידי התופעה המחזורית "אל-ניניו" ודומה לקפיצות הקודמות שהיו ב 2010 וב 1998. על פניו נראה שההאטה בהתחממות שהייתה מאז תחילת המאה (שנת 2000) נמשכת, אך תמונה יותר ברורה תתקבל בחודשים הבאים.

יעקב


7 ביולי 2017

האמת על אגירת אנרגיה.

כול חסיד של אנרגיה מתחדשת יודה, לפעמים, שהשמש לא זורחת בלילה, ולכן לא יכולה לספק חשמל בלילה. (למעשה השמש מספקת חשמל, באקלים מדברי ומלא שמש כמו שלנו – 20% מהזמן – כ 1750 שעות מתוך 8760 השעות בשנה, וזה נתון בדוק ואין ויכוח עליו. בארצות כמו גרמניה השמש מפיקה חשמל כ 10-12% מהזמן, ובאנגליה רק כ 8% מהזמן – על בסיס נתוני אמת). גם הרוח מספקת חשמל אולי 25% עד 30% מהזמן, לא יותר (תלוי במיקום הטורבינה, כלומר באקלים ומשטר הרוחות במקום, טורבינות ימיות מפיקות חשמל עד 40% מהזמן).

אז, איך אפשר לבנות מערכת אספקת חשמל שמבוססת על 100% שמש ורוח (או אפילו רק 80%)? (על פי היעדים שנחקקו בחוק בארצות שונות). מי יספק חשמל כאשר השמש לא זורחת והרוח לא נושבת? כול חסיד ירוק ידקלם מיד תשובה סטנדרטית: הפתרון הוא אגירת אנרגיה. יפה, אלא, שאגירת אנרגיה לא קיימת (בכמות משמעותית). זו סיסמה ריקה שהחסיד לא בדק ולא הבין. בואו ונבדוק מה המשמעות של אגירת אנרגיה (מבחינה כמותית) והאם קיים דבר כזה, או האם יכול להיות קיים בכלל.

ראשית נבהיר את יחידות המדידה. יש שתי יחידות: א. יחידת הספק הנמדדת ב kW, MW, GW  ו TW (כול אחד זה הקודם מוכפל ב 1000). זה מציין מה העוצמה המרבית של הזרם שמאגר (או מקור) יכול לספק ברגע נתון. ב. יחידת אנרגיה כוללת, המציינת מה הכמות הכוללת של אנרגיה שהמאגר מסוגל לספק. זה נמדד ב kWh, MWh , GWh ו TWh – ומציין מה הכמות הכוללת של אנרגיה במאגר. אם נעשה אנלוגיה למאגר מים: ההספק אומר מה גודל הצינור שדרכו ניתן למלא או לרוקן את המאגר, כלומר כמה מ"ק מים ניתן להזרים כול שעה. הכמות הכוללת היא מה כמות המים הכוללת במאגר במ"ק.

קיימים כיום שני אמצעים לאגירת אנרגיה: בטריות (מצברים) ומאגרי מים (אגירה שאובה). יש רעיונות על שיטות אגירה נוספות (כמו גלגלי תנופה, אוויר דחוס, או הפיכת חשמל למימן). אלה סיפורים, ספקולציות, לא משהו שקיים ופועל, ולא אתייחס אליהם כעת. גם לבטריות לא אתייחס. מתקן הבטריות לאגירת חשמל הגדול ביותר הקיים היום, הוא בהספק של 40 MW (בקליפורניה). הצריכה הממוצעת של חשמל בגרמניה (למשל) היא 60,000 MW, באנגליה וקליפורניה אולי 40,000 ובישראל כ 9,000. 40 MW  הם כמות זעירה וזניחה ביחס לצרכי רשת החשמל, לא רלוונטית. אז, אתעלם מבטריות ואבחן בהמשך את הנושא של שאיבה אגורה – כלומר מים.

הרעיון של האגירה השאובה הוא פשוט: בונים שני מאגרי מים, אחד תחתון ואחד עליון (על הר), ומחברים ביניהם עם צינורות, משאבות וטורבינות חשמל. כאשר יש עודף חשמל (השמש זורחת והרוח נושבת, או תחנות כוח העובדות בלילה) מפעילים בעזרתו משאבות ששואבות מים מהמאגר התחתון לעליון. כאשר יש מחסור בחשמל (אין שמש ורוח) מפילים את המים מהמאגר העליון לתחתון דרך טורבינה המייצרת חשמל. זה פשוט, וזה עובד, יש מאות מתקנים כאלה בעולם, הנה לדוגמה שלושה מהגדולים שבהם:

By Denis Egan - http://www.flickr.com/photos/theancientbrit/288064095/, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10795031

נתונים: הספק כולל: 1728 MW  ( 6 טורבינות של 300 MW  כ"א). כמות כוללת: המים מספיקים ל 6 שעות, כלומר האנרגיה הכוללת היא: 1728 X 6 = כ 10,000 MWh או 10GWh   , שנת הבנייה: 1974-1984, עלות הבנייה: 425 מיליון ליש"ט – שהם בדולרים של אז מעל למיליארד דולר, ובדולרים של ימינו – כ 1.5-2 מיליארד דולר. התחנה לא נבנתה כדי לגבות אנרגיות מתחדשות (שלא היו קיימות אז), אלא כדי לשמש מקור של יציבות ברשת, כלומר לספק חשמל במקרה של קפיצת פתע בביקוש. היא נועדה להחליף מה שנקרא spinning reserves – שפירושו: תחנות כוח פחמיות או גזיות ששורפות דלק ועובדות על ריק, בכוננות, רק כדי לספק רזרבה מידית לכיסוי קפיצות פתאומיות בביקוש החשמל.

נתונים: הספק כולל 1060 MW, כמות מים: 12 מיליון מ"ק במאגר העליון, כ 14 מיליון בתחתון, הפרש גובה 300מ'. נבנתה בים 1997 ל 2004, עלתה 600 מיליון אירו. כמות אנרגיה כוללת: 1060 X 8 שעות = כ 8000 MWh שהם כ 8 GWh. תכנון התחנה החל ב 1965 אבל ארגונים ירוקים התנגדו להקמתה בגלל הפגיעה בטבע. הדיונים והמשפטים נמשכו כ 30 שנה, עד שבנייתה בפועל החלה ב 1997.



נתוני התחנה במקרסבאך: הספק: 1045 MW (המתקן הגדול בגרמניה), נפח המאגרים 6.3 מיליון מ"ק, הפרשי הגובה: 288 מ'. אנרגיה כוללת – לא כתוב, אבל אפשר להניח (לפי גודל המאגר) שזה בערך חצי מגולדיסטל, כלומר כ 5 GWh. שנת בנייה: 1970-79.



מתקן אחר, בטורינגיה, גרמניה, בעל הספק של 320 MW. דו"ח מלא על אנרגיה שאובה של חברת ונטנפל נמצא כאן)
אלו היו דוגמאות לתחנות גדולות לייצור חשמל באגירה שאובה שקיימות ועובדות.
בגרמניה יש עוד מספר תחנות קטנות, ובסה"כ יש כושר ייצור של כ 6.8 GW  מאגירת מים שאובה. אם נניח שהקיבול הממוצע הוא כ 6 שעות, נפח האגירה השאובה הזמינה בגרמניה היום היא בערך 40 GWh. צריכת השיא בגרמניה היא כ 75 GW, והצריכה הכוללת בכול השנה היא כ 481 TWh.
באנגליה כושר הייצור השאוב הוא 2.8 GW ונפח האגירה האפשרי כ 17 GWh. צריכת השיא היא כ 55 GW, והצריכה השנתית הכוללת: כ 340 TWh.

נחשב כעת כמה אנרגיה שאובה דרושה כדי שנוכל לספק את כול צריכת החשמל מאנרגיית שמש ורוח + אגירה שאובה.

את החישוב ערך אדריו רוג'רס על בסיס נתוני 2015, עבור 4 ארצות. אני ערכתי חישוב נפרד על בסיס נתוני 2016 עבור גרמניה. החישובים התבססו על נתוני אמת של חברות החשמל, המפרטים את כמות החשמל מרוח ושמש שנוצרה בכול שעה משעות השנה, ואת הצריכה הכוללת באותה שעה. אנו בודקים מה היה דרוש כדי שנוכל להפיק את כול הצריכה באותה שנה (2015, או 2016) ממקורות מתחדשים. (לא עוסקים בתחזיות של צריכה בעתיד). לצורך זה אנו מניחים שניתן להגדיל את מספר מתקני השמש והרוח ככול הדרוש כדי לייצר הן את האנרגיה הדרושה לצריכה ברגע נתון, והן עודף אנרגיה שישמש לשאיבה למאגרי המים (בהם נשתמש כאשר אין שמש ורוח). בגרף שלמטה רואים את הייצור מרוח ושמש בצרפת מול הצריכה, מתוך הנחה שמגדילים את מתקני הרוח והשמש כך שהייצור השנתי שלהם ישווה לצריכה השנתית.

הכתמים הלבנים שמתחת לקו השחור (קו הצריכה) מסמנים את החשמל שצריך להיות מסופק על ידי אנרגיה מאוחסנת. (שאיבה אגורה).

נעשה עוד חישוב נוסף: נניח שמגדילים עוד יותר את כושר הייצור הסולארי והרוחני. במקרה הזה יהיה לנו ייצור עודף בשעות של רוח חזקה ושמש, שלא יהיה ניתן לניצול כי המאגרים כבר מלאים, אבל זה יאפשר לנו מאגרים יותר קטנים.
התוצאה של אנדריו: בגרמניה דרושים נפחי אגירה בין 5 ל 31 TWh  (תלוי בכמות השמש והרוח שהנחנו), באנגליה דרושים נפחי אגירה של בין 2 ל 18 TWh. במילים אחרות: בגרמניה דרושה אגירה שאובה בנפח בין פי 125 מהקיים היום (או 5000 מתקנים כמו גולדיסטל למעלה), לבין פי 750 מהקיים היום.
באנגליה דרושה אגירה בנפח בין פי 120 לבין פי 1000 מהמותקן היום. ( 1000 דינורביגים).
החישוב שלי לגבי גרמניה בשנת 2016 מניב תוצאות דומות: אם נניח כושר ייצור סולארי ורוחני פי 4.2 מהקיים היום נפח האגירה הדרוש הוא כ 11 TWh  שזה פי 275 מהקיים היום. כושר הייצור של כול מתקני האגירה השאובה צריך להיות קרוב ל 60 GW, כלומר בערך פי 10 מהיום. שימו לב שצוואר הבקבוק הוא נפח האגירה הכולל, ולא כושר ייצור של האגירה.

לגבי גרמניה – 2016 – אם מרשים שימוש כ 10% אנרגיה פחמית (רק 90% מתחדשת), אזי מספיקים 0.5 TWh של אגירה שאובה, אבל צריכים להחזיק כושר ייצור פחמי של כ 58 GW  (כלומר לא הרבה פחות מהקיים היום), שיהיה במצב תפעול (כוננות) אבל יופעל רק 10% מהזמן. כמות האגירה השאובה הדרושה תהיה "רק" פי 12 מהקיים היום.

סיכום: בגרמניה (הארץ הכי מתקדמת באנרגיה מתחדשת) יש כ 25,000 טורבינות רוח בכושר ייצור של כ 41 GW, ו 40 GW  של כושר ייצור סולארי, שהם כ 200-400 מיליון מ"ר של לוחות (בין 200 ל 400 קמ"ר – שטח אדיר). זה קיים, אבל מספק רק כ 23% מהחשמל (בחישוב שנתי). כדי להגיע למערכת של 100% אנרגיה מתחדשת (לפי ה"יעדים" עליה הכריזה גרמניה) היא צריכה להתקין פי 4 כושר ייצור רוחני וסולארי, ועוד כושר אגירה פי 200 (או יותר) ממה שיש. אם נבחן את היעד של 80% אנרגיה מתחדשת – צריך אולי פי 3 מתקנים סולאריים ורוחניים, פי 12 אגירה, ובנוסף – מערכת כמעט מלאה של תחנות פחמיות או גזיות.
היעדים לא ניתנים להשגה (מבחינה טכנית-מעשית) בטכנולוגיות שקיימות היום. וזאת לפני שמתחילים לחשב את הצד הכלכלי - כמה זה עולה להקים ולהחזיק 3 מערכות מלאות, נפרדות וחופפות (הייצור הרוחני-סולארי, הייצור הפחמי והאגירה) ומערכת הולכה הדרושה.

אכן קיימת היום טכנולוגיה לאגירת אנרגיה – אגירת מים שאובה. אבל, כאשר בודקים את הכמויות והמספרים – כמה מתקני אגירה שאובה נחוצים כדי להשיג 100% (או 80%) חשמל מתחדש – נתקלים בקיר. נוכח הסיבוכיות הטכנית, המגבלות הגיאוגרפיות (הפרשי גובה, זמינות המים) והקושי בהקמת מתקנים אלה אין אפשרות להקים כמות כזו. היעדים (שנחקקו בחוק) אינם ברי השגה.

יעקב