דפים

9 בדצמבר 2015

כמה אנרגיה ניתן להפיק משמש ורוח?


וכמה זה עולה? על שאלה זו מנסה לענות בדיקה שעשה מייקל צימבליסט מJPMorgan    והתפרסמה לפני חודש , תחת פיקוח של הכלכלן הנודע ווצלאב סמיל. המחקר הזה נראה לי די מוצק ומפוקח בניגוד לתרגילי מדע בדיוני של משוגעים לדבר, כמו יעקובסון. המסקנה מפתיעה (אותי): ניתן להפיק כ 80% מהחשמל (לא מכלל האנרגיה, רק החשמל) משמש ורוח ולהשיג ירידה של כ 80% בפליטות 2CO (פד"ח) מחשמל. החשמל מהווה כ 50% מצריכת האנרגיה, וירידה של 80% בפליטות מחשמל פירושה ירידה של 40% בכלל הפליטות. זו ירידה משמעותית אם כי עדיין רחוקה מהירידה של 80-100% ש"דרושה" כדי להציל את כדור הארץ.

מייקל צימבליסט, מחבר המחקר, בודק את הסבירות של היעדים הרשמיים של מהפכת האנרגיה הגרמנית (Energiewende). הוא לא מסתמך על סיסמאות ריקניות ("במקום כלשהו הרוח תמיד נושבת") אלא על נתוני אמת של הפקת חשמל מרוח ושמש, בגרמניה, בשני חודשים טיפוסיים – ינואר (חורף) ויוני (קיץ) 2015. הוא מניח, לצורך הבדיקה, שעד שנת 2050 יותקנו פי 2 לוחות שמש מאשר יש היום, ופי שלוש תחנות רוח. הוא מצייר את התפוקה שלהם בגרף ועל גבי זה – את הגרף של ביקוש החשמל (צריכה) בחודשים אלה (קו חום בציור). הוא מניח שב2050 תהיה אספקה של כ 10% מהחשמל מהידרו (סכרים) ומביו-מסה (עצים ופסולת) בדומה למה שמקורות מתחדשים אלה מספקים כבר היום. (ירוק בתחתית גרף).



אנו רואים בגרף שחלק גדול מהצריכה, רוב הזמן, יסופק על ידי השמש-רוח. בתקופות מסוימות (כאשר יש הרבה רוח בחורף או הרבה שמש בקיץ) ייצרו הרוח-שמש יותר חשמל מאשר דרוש (השטחים הצבועים מעל לקו החום) – חשמל זה "ייזרק לפח" - לא יעשה בו שימוש, בלית ברירה. צימבליסט אינו כולל בחישוביו מתקני אחסון אנרגיה, שהטכנולוגיה שלהם לא זמינה היום. (הוא לא עוסק בנבואות). בחלק מהזמן (השטחים הלבנים שמתחת לקו החום) אין השמש-רוח מספקים מספיק חשמל, ובזמנים אלה יופעלו תחנות כוח רגילות (גז ופחם) להשלים את החסר. ה"שטחים הלבנים" האלה, הם רק כ 20% מהזמן, הרבה פחות מהיום, ומכאן החיסכון בפליטות. ניתן לראות גם את השינוי בהרכב ספקי החשמל, לפי התכנית הגרמנית, לעומת המצב היום – בצד הימני של הציור שלמטה:


בגרף שמשמאל רואים את האומדן של צריכת החשמל ב 2050, שלפי תכנית ה Energiewende תהיה ב 25% נמוכה מהיום.  הם מניחים שהירידה תושג על ידי התייעלות אנרגטית – הנחה מפוקפקת, בייחוד אם לוקחים בחשבון את החלום הירוק של גידול במספר המכוניות החשמליות. אבל זה לא הנושא בקטע ולא אפרט על הנחה זו. צימבליסט השתמש בהנחה זו בחישוביו, כלומר, 25% מהפליטות קוצצו ישירות מההתייעלות הצפויה ללא קשר לשמש ורוח.

מהניתוח הזה ברור גם שיש בהחלט תקופות שבהן השמש והרוח מספקות מעט מאד חשמל, ולכן חייבים להחזיק כושר ייצור פחמי וגזי לגיבוי, בגובה של כול הצריכה. חייבים להמשיך ולהחזיק את כול תחנות הכוח הפחמיות והגזיות שקיימות היום במצב תפעול תקין. הן יעבדו הרבה פחות שעות, אבל לא ניתן לסגור אותן ולחסוך הוצאות. (ייסגרו רק כ 25% מתחנות הכוח, הודות לירידה המשוערת בצריכה).

צימבליסט עושה גם אומדן מחירים, אומדן שמתבסס על המחירים של היום (ולא על ניחוש מחירים של 2050). המסקנה שלו: לפי התסריט המוצג – יוכפלו מחירי החשמל בגרמניה, בערך, לעומת המחיר היום. צריך לציין שכבר היום מחיר החשמל בגרמניה הוא בערך פי 3 (לצרכן ביתי) ופי 4 לצרכן תעשייתי, לעומת המחירים בארה"ב, וגם, בערך פי 2 לעומת ממוצע המחירים באירופה. המחיר הגבוה היום נובע במידה רבה ממימון החשמל הירוק שכבר מותקן היום – כ 25-30 אלף טורבינות רוח ואולי מיליון וחצי לוחות שמש. 

האומדן הזה לא כולל את ההשקעה הדרושה לשדרוג מערכת ההולכה, הדרוש כדי להעביר את החשמל הרוחני מהאזורים בהם נושבת הרוח בצפון לאזורים בהם צורכים את החשמל בדרום. הוא גם לא כולל את המחיר וצורת המימון של תחנות הכוח הפחמיות והגזיות שדרושות לגיבוי. תחנות אלה לא יוכלו למממן את עצמן ממכירת חשמל 20% מהזמן. יצטרכו למצוא דרך לממן אותן כדי שלא תיסגרנה, ותהינה זמינות כאשר הרוח לא נושבת. מכאן – אומדן המחיר של צימבליסט הוא נמוך מדי.

יש עוד בעיה בעלת אופי טכני: כפי שרואים בגרף של חודש יוני – השמש מספקת חשמל ביום אך לא בלילה. תחנות הגיבוי תצטרכנה לעבוד כול יום כ 17 שעות, להפסיק ל 7 שעות (שעות השמש) ועוד פעם לפעול בערב. מחזור כזה – כמה שעות פעולה וכמה שעות השבתה אינו אפשרי בתחנות פחמיות. תחנות גיבוי פחמיות יצטרכו לפעול במשך כל היממה, 24/7, ורק להוריד את האש, אולי לחצי, ביום כאשר יש שמש. כלומר – החשבון שבשעות היום התחנות תשבותנה ולא תיפלטנה פליטות לא נכון. הן תפלוטנה גם ביום, אם כי פחות מאשר בלילה. אפשרות אחרת היא להפעיל טורבינות גז לגיבוי בלילה, טורבינות אלה ניתן להדליק ולכבות כול כמה שעות (המחיר בלאי מוגבר), אבל הן צורכות דלק פי 2 מטורבינות מחזור משולב (אותן לא ניתן להדליק ולכבות כול כמה שעות). לסיכום: ההנחה שתחנות הגיבוי תעבודנה רק 20% מהזמן, ולכן תפלוטנה רק 20% מהפליטות אינה סבירה. כלומר הקיטון בפליטות יהיה פחות מאשר צימבליסט מעריך.
המסקנה הכוללת שלי מהמאמר: ניתן להקטין את הפליטות מייצור חשמל אולי ב 60-70%  בזכות השמש והרוח, כלומר הקטנה כללית (מכול צורות האנרגיה) של כ 30-35%. זה הגג שניתן להשיג באמצעות האנרגיות המתחדשות של השמש והרוח, בשיטת "יעלה כמה שיעלה". זה יותר אולי פי 2 מאשר הערכתי קודם שניתן להשיג. וזה מותנה בירידת הצריכה ב 25% עד 2050 - הנחה מפוקפקת לגבי גרמניה וארצות מפותחות (זקנות), בלתי נכונה בעליל לגבי ארצות מתפתחות.

ירידה כזו בפליטות – בשיעור 30-35% היא משמעותית, אבל רחוקה מהירידה של 80-100% שהחממיסטים טוענים שהכרחית כדי להציל את כדור הארץ. והיא תעלה ביוקר: מחיר חשמל פי 6 (לפחות) מהיום (פי שניים בגרמניה).

יעקב




אין תגובות: