כידוע גרמניה היא הארץ הכי
"ירוקה" בעולם, ולה התכנית השאפתנית ביותר למעבר לאנרגיות מתחדשות.
תכנית זאת נקראת בשם היומרני "תפנית האנרגיה" – Energiewende – ומטרתה או "יעדיה" היא להגיע ל 50% ו 80% חשמל ממקורות מתחדשים (בשנים 2030 ו 2050 בהתאמה).
כאשר אומרים "אנרגיה מתחדשת" מתכוונים לרוח ושמש. המקור המתחדש
הנוסף הוא הידרו (מים בסכרים הידרו-אלקטריים), אבל אלו מספקים כעת כ 0.7% מצריכת
האנרגיה של גרמניה, ואין פוטנציאל לגידול כי האתרים המתאימים כבר נוצלו מזמן. אין
מקורות משמעותיים אחרים מלבד רוח ושמש.
הבעיה עם הרוח והשמש היא האופי התזזיתי או
אקראי ומצומצם של זמינות מקורות אלו. השמש, בגרמניה, מספקת חשמל בערך 12% מהזמן
(בחישוב שנתי) והרוח אולי 25% מהזמן. חוץ מזה ישנו האופי הבלתי צפוי ובלתי נשלט של
מקורות אלו. הם מספקים חשמל כאשר השמש זורחת ואין עננים או הרוח נושבת במהירות
מתאימה. אין לנו שליטה על זמנים אלה. מקור אחר צריך לספק חשמל כ 80% מהזמן, הרוח
והשמש לבד לא מסוגלים לספק אפילו חלק קטן. כנגד עובדות ברורות אלו זורקים חסידי
ה"מתחדשת" (ואפילו
פרופסורים מכובדים לכאורה) סיסמאות נוסח: במקום כלשהו
הרוח תמיד נושבת" או " נשתמש באמצעי אגירה", או "בטריות"
או "אגירה שאובה". אלו מילים ריקות. אלה שזורקים אותן לא בדקו את
הכמויות והאפשרויות הממשיות, הם לא בדקו כלום, רק זורקים מילים שאין מאחוריהן
תוכן.
החוקר הנס-וורנר סין מאונ' מינכן והמכון
למחקר כלכלי NBER ערך בדיקה מפורטת, מספרית, כדי לבדוק בצורה מוחשית והנדסית את האפשרות התיאורטית לספק חלקים מצריכת
החשמל על ידי השמש והרוח ואת כמות האגירה או האחסנה של אנרגיה הדרושות כדי להתגבר
על תזזיתיות הרוח והשמש. הוא משתמש בנתוני
האמת של תפוקת החשמל מהשמש והרוח על פי נתונים מפורטים לכול אחת משעות השנה
2014, בגרמניה. המחקר ארוך ומפורט, אבל ברור וקל לקריאה. מי שמתעניין באמת, מעבר
לסיסמאות ירוקות, מוזמן לקרוא אותו.
ראשית הנתונים: בסוף 2014 היו מותקנות
בגרמניה 24,265 טורבינות רוח בכושר ייצור (תיאורטי) כולל של כ 36 GW. הייצור הממוצע (בכול השנה) היה 5.85 GW, כלומר כ 16.3% מכושר הייצור התיאורטי
המותקן. הייצור הבטוח, שהיה זמין 99.5% מהזמן היה 0.13 GW שהם 4 אלפיות מהכושר, או במילים פשוטות: בערך
אפס. כלומר יש זמנים שכול 24,265 הטורבינות בגרמניה מייצרות אפס חשמל, בגלל העדר
רוח.
לוחות שמש היו מותקנים בכושר ייצור תיאורטי
של 37.34 GW (בערך כמו הרוח) אבל
הייצור הממוצע היה 3.7 GW, כלומר רק כ 9% מהכושר
התיאורטי.
צריכת החשמל הכוללת הממוצעת בגרמניה הייתה
כ 57.5 GW וצריכת השיא – כ 78 GW. הרוח והשמש סיפקו כ 16% מהצריכה השנתית, ב
2014.
ההתקנה האדירה של לוחות שמש ותחנות רוח
התאפשרה הודות לסובסידיה ממשלתית בצורה של לתעריפי הזנה קבועים ומובטחים, בהבטחה ל
20 שנה.
תעריף ההזנה ( ב 2016) הוא כ 9 סנט אירו
לקוט"ש (כ 40 אג'), לעומת מחיר חשמל סיטונאי ממוצע (מחיר ייצור מכול המקורות
יחד) של כ 3.17 סנט. כלומר מחיר החשמל המתחדש (תעריף ההזנה) הוא כמעט פי 3 ממחיר
חשמל רגיל, והעלות של הסובסידיה הזו, בגרמניה, היא כ 23 מיליארד אירו בשנה, נכון ל
2016.
בגרף למטה רואים את כמויות הייצור של חשמל
רוחני וסולארי ביחס לצריכה, לכול שנת 2014.
החוקר עשה מספיק חישובים תיאורטיים כדי
לבחון את כמות אגירת האנרגיה (או אחסון האנרגיה) הדרושה. הוא הניח מחסן דמיוני
(בלי קשר לפרטים הטכניים והכלכליים שלו), בו אין איבוד אנרגיה בפעולות האחסנה או
השליפה. כול החשמל התזזיתי מרוח ושמש נכנס למחסן וממנו שולפים בקצב קבוע של ההספק
הממוצע, בכול אחת משעות השנה. נפח האחסון הדרוש, במקרה כזה, הוא 6.89 TWh (טרה-וואט-שעה). כדי להבין את המספר הזה
נציין שהמתקן הכי קרוב למאגר אחסון אנרגיה אידיאלי הוא מתקן של אגירה שאובה.
בגרמניה קיימים היום 35 מתקנים כאלה, בכושר אגירה כולל של 0.038 TWh. כלומר – כדי להפוך את האנרגיה של השמש
והרוח (של שנת 2014) מאנרגיה תזזיתית לאנרגיה זמינה באופן קבוע ואמין דרושים כ
6400 מתקנים מהסוג שממנו קיימים כעת, בגרמניה, כ 35 מתקנים.
חישוב אחר בודק את האספקה מול הצריכה ומניח
שילוב בין תחנות כוח רגילות למתחדשות. התחנות הרגילות תספקנה 48 GW חשמל
באופן קבוע במשך כול שעות השנה – שהיא הכמות הממוצעת שסיפקו באמת ב 2014. המקורות
המתחדשים, יחד עם מתקני אגירה אידיאליים יצטרכו לספק את ההפרש בין כמות זו וצריכת החשמל
בגרמניה. החישוב מראה שבמקרה זה יידרש נפח אחסון של 11.29 TWh שהם כ 10,500 מתקני אגירה שאובה. הקמת מתקן
אגירה שאובה אחד כזה עולה כמה מאות מיליוני דולרים, ודורש טופוגרפיה מיוחדת –
כלומר לא ניתן להתקנה בכול מקום. שלא לדבר על השחתת הטבע הכרוכה בזה.
מספרים אלה מראים בבירור שהאפשרות לאגירת
אנרגיה מהמקורות התזזיתיים (שמש ורוח) כדי ל"שטח" את התזזיתיות ולהפכם
ליציבים ואמינים, אינה מעשית. מה שקורה בפועל הוא – שמתגברים על התזזיתיות באמצעות
תחנות כוח קונבנציונלית (פחם, גז או גרעיניות). תחנות אלה מספקות את כול
החשמל כאשר אין רוח ושמש, והחשמל המתחדש מוזן ישירות לרשת (ללא אגירה) כאשר יש שמש
או רוח. הצורך להפעיל תחנות רגילות בצורה תזזיתית לפי גחמות המתחדשות כדי
ל"אזן" את הרשת גורם להפעלה לא יעילה, לעלויות יתר, ולפליטות פד"ח
מוגברות (ביחס לקוט"ש שנוצר). זה גם אומר השקעה כפולה במקורות ייצור: מקורות
רגילים בכושר ייצור מלא, לפי רמת צריכת השיא – כשהמתחדשים אינם מאפשרים קיטון
בהשקעה במתקנים רגילים, ומהווים השקעה כפולה. בפועל, מחיר הפחם הוא מאד זול
בגרמניה, והתחנות הפחמיות, שלא ניתן לכבותן ולהדליקן מחדש בבוקר ובערב, שורפות פחם
24 שעות (ופולטות הפליטות), בלי קשר לחשמל הסולארי שמיוצר במשך היום.
החישובים עד כה נעשו ביחס לכמות האנרגיה
המתחדשת (שמש ורוח) שהייתה מותקנת ב 2014 וסיפקה 16% מהצריכה. התרגיל הבא נעשה
לגבי מקרה עתידי בו כמות המקורות המתחדשים היא פי 2 מזה, והם מספקים 33% מהצריכה
(עדיין רחוק מהיעדים של 50 או 80%).
כאן נוצרת בעיה חדשה: בחלק משעות השנה (כאשר
הרוח נושבת) הייצור המתחדש הוא גבוה מהצריכה, כלומר אין אפשרות לקלוט אותו ברשת
ואין מה לעשות אתו. הדבר גורם לעלות עוד יותר גבוהה לחשמל מתחדש שבשימוש, מעבר ל
פי 3 מהרגיל, כפי שמשולם היום. עכשיו ננסה לחשב נפח מתקני האגירה הדרושים כדי
לקלוט חשמל מתחדש עודף. החוקר בדק מקרים רבים, תוך הנחה של מבנה כפול דומה לקיים.
"מבנה כפול" פירושו שמתקנים רגילים מגבים את המתחדשים ב 100% מהצריכה. הנה
אחת התוצאות, לדוגמה: נניח שכמות החשמל המתחדש היא 50% מהצריכה (היעד של 2030) – במקרה כזה (כדי למנוע
איבוד חשמל הלא ניתן לנצל) דרושה אגירה בנפח של 3.5 TWh, כלומר בערך פי 1000 מהמותקן היום – בנוסף
לתחנות הרגילות שמספקות חשמל כאשר אין רוח. (פרטים מלאים במחקר שבקישורית).
עוד רעיון שחסידים ירוקים זורקים בלי לבדוק
הוא: "נאגור חשמל בבטריות של המכוניות החשמליות". החוקר בדק אפשרות זו
גם כן. כדי לספק את האגירה שך 10,500 מתקנים הדרושים כדי ל"שטח" את
התזזיתיות של החשמל המתחדש ברמה של שנת 2014, דרושות 125 מיליון בטריות גדולות
ליטיום-יון מהסוג המותקן במכונית טסלה, או 600 מיליון בטריות של BMWi3 (מכונית חשמלית רגילה בגרמניה). היעד של
גרמניה הוא מיליון אחד של מכוניות חשמליות ב 2020, ומספרן של כול המכוניות בגרמניה,
כעת, הוא 45 מיליון. בקיצור: לא מעשי.
יש לקחת בחשבון שהנצילות של מתקני אגירה
שאובה היא כ 70% (זה אומר שאחרי שאתה משקיע חשמל לשאיבת מים לגובה, ומשתמש במים
להפקת חשמל בחזרה, הכמות שהפקת היא רק כ 70% מזו שהשקעת). יש שטוענים – 85%.
הועלו רעיונות נוספים: אגירת אנרגיה על ידי
הפקת מימן או גז מתאן מהחשמל העודף הדורש אחסון, והפקת חשמל בתחנות כוח רגילות
מהמימן או המתאן שנאגר. תהליכים אלה של הפקת מתאן מחשמל נוסו, ונמצאו אפשריים
במתקנים קטנים, ניסיוניים, אבל: 1. לא הוכח עדיין שהם מעשיים בנפחים גדולים, ו 2.
הנצילות היא רק בסביבות 30%, כלומר 70% מהאנרגיה (הדורשת אחסון) הולכת לאיבוד. על
המחיר אין טעם לדבר.
לסיכום: כאשר בוחנים את המספרים האמתיים,
ומחשבים את נפחי אחסון האנרגיה הדרושים כדי ל"אזן" את האספקה
התזזיתית של המקורות המתחדשים (שמש ורוח) רואים שהדבר לא מעשי, וזאת לפני שהתחלנו
לחשב את המחיר האסטרונומי של מתקני רוח ושמש ועוד אגירה ועוד מחיר הגיבוי של
מקורות רגילים. בקיצור: היעד המוצהר של אספקת 50% או 80% מהחשמל מהשמש והרוח אינו
ניתן להשגה, מבחינה טכנית-הנדסית (בלי קשר למחיר). ההנחה הבסיסית של תפנית האנרגיה
בגרמניה היא מופרכת.
יעקב
