21 בדצמבר 2021

הפרמטר "המוסתר", שקיעת קרקעות

מאת: פרופ' מיכה קליין

על רקע המסרים הבלתי פוסקים על "עליית פני הים" חשוב לזכור את הפרמטר הנסתר של שקיעת היבשה והשפעתה על "מדידות מדי-הגאות".

בזכות מדידות הולכות ורבות של GPS (מדידת גובה לווינית) ההבנה כי שקיעת יבשה היא גורם חשוב ביחסי ים יבשה, מחקרים רבים עוסקים בשקיעה. במצגת שלפניכם מוצגות  תוצאות של מחקרים עכשווים ובכולם נראה כי גורם השקיעה, ובעיקר באזורי דלתאות, הוא הגורם הדומיננטי לתנועה היחסית בין ים-יבשה.




7 בדצמבר 2021

כמה לוחות שמש ניתן לשלב?

בנושא לוחות שמש ממשלתנו פועלת לפי העיקרון "כמה שיותר, יעלה כמה שיעלה". אבל  - כמה אנו צריכים? כמה אנו יכולים לשלב ברשת? התכנית רשות החשמל ל 30% חשמל מהשמש עד 2030 מדברת על התקנת 16 GW הספק סולארי ו XX GWh אגירה בבטריות (משרד האנרגיה אינו יודע בעצמו כמה בטריות צריך בדיוק, זה גם לפי "כמה שיותר" ). העניין הוא שגם אם נניח שניתן להתקין כול כמות של אגירה בבטריות - עדיין לא ניתן לשלב 16 GW כושר ייצור סולארי. גם לא ניתן פיסית להתקין כמות כזו של לוחות שמש. כאן נבדוק כמה ניתן לשלב לפי צריכת החשמל בישראל ולפי מאפייני מערכת אספקת החשמל.

ניקח נתוני אמת של צריכת החשמל בישראל כעת, בעונות המעבר דהיינו - נתוני צריכה הנכונים ל 8 חודשים בשנה (נתונים של היום). 

בשעות הקטנות של הלילה, נניח בין 12 בלילה ל 5.00 בבוקר, שעות צריכת מינימום, הצריכה היא (ב 2030) כ 7.2 GW. כדי לספק צריכה זו צריכים תחנות כוח פוסיליות (אין שמש בלילה) בהספק זה ועוד כ 20% רזרבה - שחייבת להיות. כלומר - עומס הבסיס, החייב לפעול 24/7 הוא כ 8.7 GW (ג"ו) תחנות כוח פוסיליות.

העומס (הצריכה) בשעות היום - נניח שעות  10-16 - הוא כ 10.2 GW, והעומס בערב - בין השעות 18-22 - הוא כ 11.4 GW. (ראה טבלה).

אופן ייצור החשמל, היום, הוא זה: מפעילים רצוף, כול הזמן, גנרטורים בעלי כושר ייצור מקסימלי הדרוש - שהוא צריכת השיא של 9.5 GW ועוד 20% רזרבה - כ 11-12 GW.  כלומר: גנרטורים בכ 12 GW רצים 24/7, כול הזמן. בשעות הלילה, כאשר הצריכה היא רק 6 GW , הגנרטורים מנוצלים ב 50%, שזה המינימום האפשרי עבור גנרטור עובד. בשאר השעות אחוזי הניצול משתנים עד למקסימום של 80% שזה הכי הרבה שאפשר בהתחשב בצורך של 20% רזרבה. אלו מספרי אמת (ראו "מפלס החשמל" באתר חח"י + תחזית גידול 20% ל 2030).

נניח שבעולם של 2030 יפעלו רצוף 24/7 רק הגנרטורים (פוסיליים) של עומס בסיס בסך 8.7 GW. (איש עוד לא טען שאפשר בלעדיהם, זה בסיס הברזל שלא ניתן לרדת ממנו). נניח שבשעות היום (שעות השמש - 10-16) הגנרטורים יעבדו על כחצי מהכושר המקסימלי - דהיינו יתנו 4.5 GW (המינימום ההכרחי) כדי לתת מקום לשמש, ולוחות השמש יספקו כ 5.7 GW ישירות לרשת בשעות אלו, ובכך אנו מכסים את הצריכה בשעות השמש שהיא 10.2 ג"ו. בערב - גנרטורי הבסיס יספקו 7.2 GW (ועוד 1.5 GW רזרבה), ואז, כדי לספק ביקוש של כ 11.4 GW צריכים 4.2 GW מאגירה. 0.6 GW יבואו מאגירה שאובה (כבר קיימת). נשאר 3.6 GW הספק דרוש מבטריות. השעות הן 16 - 24 כלומר 8 שעות. 8 כפול 3.6 GW - אומר שצריך כ 29 GWh (גו"ש) נפח אגירה בבטריות. ( 3.6GW / 29 GWh) כדי להטעין 29 גו"ש בטריות, במשך 6 שעות שמש ביום, צריכים כ 5 GW יצור סולארי לבטריות, אבל בגלל הפסד של כ 20% בתהליך טעינה-פריקה - צריכים 6 GW לוחות שמש עבור הבטריות. יוצא שלפי התסריט הזה צריכים 5.7 ג"ו לוחות שמש לאספקה לרשת ועוד 6 ג"ו לטעינת בטריות. ס"ה 11.7 - נעגל - 12 ג"ו - GW - כושר ייצור סולארי.

מסקנה: לא ניתן לשלב 16 ג"ו לוחות שמש במערכת, אפילו אם ההתקנה של כמות הפנטסטית זו (של 64 מיליון לוחות) הייתה אפשרית. כול כמות מעל 12 ג"ו יהיה חשמל מושלך לפח (קטום או curtailed)  כלומר חשמל ששילמת עבורו אבל אינך יכול להשתמש בו. 

סכימה 1: מקורות החשמל ביום רגיל אחד בעונת המעבר: בכחול - אספקה מגנרטורים פוסיליים 156.6 GWh, צהוב - משמש ישירות לרשת 37.2 GWh, באדום - מאגירה - 37.4 GWH מהם 32 GWh מבטריות ו 5.4 ממים. ( המספרים האלה תקפים ל 300 ימים בשנה בהם יש שמש, בשאר 65 הימים הכל גנרטורים. הם לא כולל רזרבות. המספרים מעוגלים).


עכשיו נדבר על האגירה בבטריות. אני חישבתי בעבר שתידרש אגירה של 36 גו"ש GWhד"ר נורית גל, סמנכ״לית חשמל ורגולציה ברשות החשמל לשעבר, אמרה שרק 20 גו"ש יספיקו. ד"ר גדעון פרידמן, המדען הראשי במשרד האנרגיה, דיבר על 10 גו"ש. (אין מסמך של רשות החשמל המפרט את כמות האגירה בבטריות הדרושה ל 2030). אבל - לפי החישוב למעלה 33.6 גו"ש נחוצים (הצטברות הטורים הצהובים בציור), לא 10 ולא 20.

יותר מזה - ברכבים חשמליים הגיעו למסקנה שאסור במחזור טעינה-פריקה לפרוק בטריה עד הסוף, ואח"כ לטעון אותה עד הסוף כי זה מקטין מאד את אורך החיים שלה (רק 300 מחזורי טעינה-פריקה שפירושו אורך חיים של שנה אחת). כדי להימנע משחיקה מהירה של הבטריה הכניסו ברכבים תוכנה לניהול הטעינה שאינה מאפשרת פריקה אלא עד 20% מהנפח, וטעינה חזרה רק עד 80%. כלומר - ניתן לנצל את הבטריה רק ב 60% מנפחה. אי לכך - אם צריכים 33.6 גו"ש נפח איגרה אפקטיבית זה אומר שצריכים להתקין בטריות בנפח 56 גו"ש (60% מ 56 זה 33.6). רק לשם השוואה: הבטריה הגדולה בעולם שהותקנה לפני כחודשיים בקליפורניה, במוס לנדינג, ניפחה 1.6 גו"ש. כלומר - צריכים כ 35 בטריות בגודל מוס לנדינג. הבטריה במוס לנדינג מורכת מכ 100,000 תאים (סוללות) בגודל, נניח, של בטריה של טלפון סלולרי. 100,000. זה מתקן יחידי מסוגו בעולם עד כה, לא ברור אם אפשר יהיה להשיג ולייצר כזו כמות של בטריות עד 2030. ועוד לא דיברתי על העלות.

כמה חשמל המערכת הדמיונית הזו של לוחות שמש ובטריות מספקת? נניח שהצריכה כפי שפורטה למעלה עבור עונות המעבר נכונה לכול השנה, ונעשה לפיכך חישוב שנתי. בקיץ הצריכה יותר גבוהה, וניתן לשלב קצת יותר לוחות שמש אבל לא מעשי לשלב לוחות שיהיו פעילים רק בקיץ - ולשלם להם בעונות המעבר ובחורף ייצור שלא ניתן להשתמש בו (שייקטם).

לפי חשבון זה עומס הבסיס, 7.2 ג"ו (בלי להחשיב רזרבה של 1.5) פעיל כול השנה - דהיינו 8760 שעות ומייצר 7.2 כפול 8760 = 63072 גו"ש. אבל, במשך 300 ימי שמש, במשך 6 שעות שמש ביום, הוא מייצר רק 4.5 ג"ו . נפחית 300*6*2.7 = 4860. כלומר: הגנרטורים מייצרים 63072-4860 = 58,212 גו"ש.

השמש מייצרת 6 שעות כפול 5.7 ג"ו = 34.2 + 3 = 37.2 גו"ש ליום כפול 300 = 11,160 גו"ש (יש 300 ימי שמש בשנה) - להספקה ישירה לרשת. ועוד האספקה בערב באמצעות חשמל מאגירה: 39 ג"ו * 300 ימים = 11,700 גו"ש. סה חשמל מתחדש 22,860 גו"ש. ס"ה צריכה: 58212 + 22860 = 81072 גו"ש. האחוז של המתחדשים: 22860/81072 = 28%.

כלומר: עם כמות דמיונית של לוחות שמש (12 GW - לא ניתן לשלב יותר) וכמות דמיונית של אגירה - 56 GWh - שלא קיימת ולא ברור אם ניתן בכלל להשיג אותה - עדיין לא מגיעים ל 30% חשמל סולארי. (שלא לדבר על אחוזים גבוהים יותר בהמשך, לשנת 2050).

באשר לבעיה של הצריכה הגדולה יותר בקיץ: ניתן לשלב אולי עוד 2 GW כושר ייצור סולארי בקיץ לאספקה ישירה לרשת ועוד 2 GW למילוי בטריות, אבל אז צריך להתקין יותר בטריות ויותר לוחות שמש - שלא יהיה ניתן לנצל אותם ב 8 החודשים של עונות מעבר וחורף, אלא רק ב 4 חודשי הקיץ, כאשר הצריכה גבוהה. זה לא מעשי.

בנושא הרזרבות: שיטת אספקת החשמל בנויה על כך שמפעילים (מתניעים ומחברים לרשת) גנרטורים בעלי כושר ייצור בהתאם לצפי הצריכה המירבית ועוד 20%. הצריכה הכוללת עשויה להשתנות באופן פתאומי לפי דרישות המשתמשים, כלומר היא אינה בשליטת חברת החשמל, וגם לפעמים יש תקלות ביחידות ייצור. הרזרבה מכסה על צרכים אלה ונועדה למנוע מצב של מחסור בחשמל, העלול להביא לנפילת הרשת. לא ניתן לספק לרשת בכול רגע נתון בדיוק את הכמות הנצרכת. לכן מחברים לרשת (מעמידים לרשות הצרכנים) גנרטורים עם כושר ייצור מקסימלי השווה לצפי הצריכה + רזרבה. הרשת (כלומר הצרכנים) מושכת כמה שהיא צריכה - תמיד פחות מהכמות המקסימלית שהועמדה לרשותה.  כלומר: הייצור (התיאורטי) הוא תמיד גדול מהצריכה. בתסריט שלנו למעלה - יש רזרבה של 1.5 GW שגנרטורים (פוסיליים) מעמידים למערכת, אבל לא ספרנו אותה בצריכה הכמות היא  1.5 * 8670 שעות = 13,140 גו"ש. אם נחשב כעת את אחוז המתחדשים נקבל:   22860/94212 = רק 24% .

ומה השפעת הצריכה המוגברת בעונות השיא (קיץ וחורף)? בחורף שיא הצריכה הוא בימים קרים, בערב, והוא יכול להגיע ל 12-13 GW, כלומר 2-3 GW מעל לצריכה רגילה בערב בעונות המעבר. ברור שבחורף רק גנרטורים פוסיליים יכולים לספק צריכה זו - בייחוד שבחורף יש כ 65 ימים ללא שמש (מעוננים) בהם השמש לא מספקת חשמל לא ביום ולא טעינת בטריות עבור הערב. וחייבים להדגיש: לפחות עבור אותם 65 ימים ללא שמש חייבים להחזיק כושר ייצור פוסילי שיכסה את כול הצריכה (וגם רזרבה). לא חשוב כמה לוחות שמש וכמה בטריות תתקין - כושר ייצור פוסילי מלא חייב להיות קיים, תקין וזמין. לא קיים כזה דבר כמו אגירה עונתית - שאתה אוגר בקיץ אנרגיה עבור החורף.

הצריכה בקיץ בחודשים החמים ( כ 4 חודשים) היא גבוהה בגלל מיזוג האוויר. הצריכה הגבוהה ביותר היא בשעות החמות של הצהריים ואחה"צ, והיא יכולה להגיע לכ 12-13 GW, במשך כמה שעות (נגיד 6 שעות) כול יום. בקיץ - כ 3-4 או אפילו 5 GW ייצור סולארי נוספים (מעבר למתקנים שהזכרנו קודם לעונות המעבר) יכולים להשתלב ברשת ולהועיל. גם הגדלת האגירה בבטריות בעוד 2-3 GW יכולה לעזור לכיסוי הביקוש המוגבר בשעות הערב (גם בערב מפעילים מזגנים). הצרה היא שלמתקני השמש הנוספים יהיה שימוש רק חודשים מעטים בשנה (אולי 4 חודשים), ובשאר העונות לא תהיה אפשרות לשלב אותם ברשת ולעשות בהם שימוש. עד כה לא הותקן אף מתקן לוחות שמש שלא הבטיחו לו קנייה של כול החשמל שהוא מייצר, לאורך כול השנה (במחיר מובטח). לא נראה סביר או אפשרי שיתקינו לוחות שמש לשימוש בקיץ בלבד. בקיץ נצטרך תחנות כוח פוסיליות (חלקן פיקריות) לספק את תוספת הצריכה מעבר לצריכה הרגילה (או הנמוכה) של עונות המעבר. אז בחשבון כולל שנתי - החלק של הסולארי (המתחדש) הוא עוד יותר קטן.

נוהל העבודה הנוכחי באספקת חשמל (לפני לוחות שמש) נראה על פניו בזבזני ולא הגיוני. כאמור - בעונה זו - לפי נתוני אמת - מפעילים כול הזמן, 24/7, גנרטורים בכושר ייצור כ 12 ג"ו, כשהצריכה נעה בין 6 (בלילה) ל 9.5 GW (בערב, למשך 3-4 שעות). ה 12 GW נחוצים בשביל אותן 3-4 שעות בערב לכיסוי צריכה + רזרבה - אבל בשאר השעות זה הרבה יותר מדי. כנראה, יחידות ייצור (גנרטורים) לא ניתן לכבות ואח"כ להתניע מחדש כול כמה שעות, ולכן הם פועלים כולם רצוף, 24/7, למרות שהם מנוצלים רק ב 50% עד 75%. את הבעיה הזו הבטריות יכולות אולי לעזור להקטין. אם יפעילו גנרטורים רק ב כ 9GW  (במקום 12) - ויעמידו בטריות בהספק כ 3 GW ונפח כ 4 שעות - הרי הבעיה תיפתר. הבטריות כמעט ולא יופעלו - הן יהיו רק בכוננות, כרזרבה - ובמצב זה לא יתבלו במהירות. ויחסכו 25% בהפעלת גנרטורים. זה דבר שאולי אפשרי ומעשי - אבל, עד עכשיו, כנראה היה זול יותר להפעיל את הגנרטורים רצוף מאשר להתקין בטריות. ייתכן וזה ישתנה. האגירה תמיד הייתה פונקציה מאד נחוצה במערכת אספקת חשמל, בכול זאת, לאורך ההיסטוריה של אולי 120 שנה של שימוש בחשמל בקנה מידה נרחב - לא נמצא עדיין פתרון משביע רצון לבעית האגירה.

שיהיה ברור: הבטריות (המעטות) שהותקנו בעולם, ע"י חברות חשמל, לאחרונה, הותקנו לא כדי לענות על צורך או לתת פתרון יעיל (או זול) לבעיה. הן הותקנו מכוח חוקים ותקנות ממשלתיות. הן הותקנו על בסיס אידיאולוגי-פוליטי ולא בסיס טכני. תקנות ממשלתיות מחייבות חברות חשמל להתקין בטריות - אחרת יצרני החשמל לא יוכלו להמשיך למכור חשמל לצרכנים (בארה"ב יש יצרנים רבים). אז יצרני החשמל מצייתים ומתקינים, בלית ברירה. לא ברור עד כמה וכיצד הם משתמשים בבטריות בכלל, וכמה זמן הבטריות מחזיקות. עוד אין ניסיון עם זה.עוד אין בטריות שכבר עובדות ונוסו בשילוב עם רשת החשמל.

כיצד הגיעה רשות החשמל למספר הזה של 16 GW הספק סולארי בתכנית ל 2030-30% ? פשוט: לקחו את הצריכה השנתית הכוללת לשנת 2020 שהייתה 72.4 טו"ש (טרה-ואט-שעה). הוספיו 20% תחזית צריכה ל 2030 הגיעו ל 87 טו"ש. 30% מזה זה 26 טו"ש (זה היעד לחשמל סולארי). חלק את זה ב 1700 שעות ייצור סולארי בשנה וקיבלת בערך 16 ג"ו הספק דרוש. חישוב לגמרי תיאורטי ודמיוני מנותק מכול התייחסות ממשית למערכת אספקת החשמל. נמשיך בקו תיאורטי זה ונראה כמה אגירה צריך. ראינו שלוחות השמש (בהספק 5.7 ג"ו) שיכולים לספק ישירות לרשת נותנים 11,160 גו"ש. אבל אנו צריכים 26,000 גו"ש לפי היעד למעלה, אז 26000-11160 = 14840 גו"ש מאגירה. לחלק ל 300 ימים בשנה (ימי שמש) נקבל כ 50 גו"ש נפח אגירה. זה בערך פי 1.5 מהנפח של 33.6 גו"ש שחישבתי שדרוש וניתן לשלב ברשת. כלומר לפי חישוב אגירה ל 2030 על בסיס תיאורטי צריכים 50 גו"ש - ועל זה נפעיל פקטור של 60% בגלל בלאי - פירושו שצריכים 83 גו"ש… מספר לא דומה לשום דבר שקיים בעולם הממשי.

נקודה חשובה: החשמל הזה, המיוצר מלוחות שמש ובטריות נקרא "מתחדש" אבל הוא אינו מתחדש בכלל. כי לוחות השמש מתבלים אחרי כ 20 שנה וצריך לחדש אותם. זו לא רכישה והתקנה חד פעמית. זה אומר לרכוש ולהתקין כול שנה 3 מיליון לוחות (לנצח), ולטמון (או למחזר) 3 מיליון לוחות ישנים. כמויות חומר מטורפות. כנ"ל הבטריות. נניח שיחזיקו מעמד 3-4 שנים כמו בטריות של רכב או של סלולרי (זה אותו חומר ממש). אז נצטרך לרכוש כ 20 גו"ש בטריות (אולי 120,000 טונות בטריות ליתיום) כול שנה! כול שנה, לנצח.  ולמחזר (או לטמון) אותה כמות של בטריות ישנות. והעלות של חידוש כמויות כאלה כול שנה … היא גדולה.

מסקנות:

1. לא ניתן לשלב ברשת החשמל 16 GW כושר ייצור סולארי (64 מיליון לוחות שמש) שאותן הכריזו שיתקינו לקראת 2030 (גם לא עם אגירה).

2. לא ניתן להתקין כמות כזו של לוחות לא מבחינת זמינות החומר, השטח לפריסה, החיבור לרשת ההולכה והטיפול בפסולת. זה מספר על הנייר חסר משמעות פיזית.

3. השטח הדרוש לפי תחזיות משרד האנרגיה הוא 10 דונם ל MW - זו תחזית עתידנית. השטח האמתי ללוחות השמש שהותקנו כבר עד היום בארץ ובעולם הוא 20-25 דונם ל MW.  עבור הכמות המתוכננת של 16 GW יידרש שטח של מינימום 320 אלף דונם. אין כזה שטח חופשי זמין במדינת ישראל, ואנו לא רוצים לרצף את כול המדינה בלוחות שחורים. (מתוך דוח רשות החשמל: מהניתוח עולה שסך הפוטנציאל הריאלי במסגרת התוכניות הקיימות עומד על כ- 32 אלף דונם בלבד").

4. כמות האגירה בבטריות הנחוצה ליעד של 30% חשמל מתחדש היא אדירה. (33 - 56 GWh), כמות החומר אדירה ( 250 אלף טון בטריות ליתיום), ההתבלות המהירה. כמויות כאלה לא קיימות בעולם, ספק אם יהיה קיים כושר יייצור עולמי לכמות כזו של בטריות. (אנחנו לא הצרכן היחידי של בטריות בעולם).

התכנית של משרד האנרגיה ל 30% חשמל מתחדש עד 2030 היא לא אפשרית, היא לא תכנית הנדסית ברורה ובדוקה המבוססת על עובדות כמותיות מעולם החומר הממשי ועל טכנולוגיות שכבר נוסו ועובדות. היא תוכנית מבוססת על wishful thinking, הייתי אומר אפילו: על דמיון פרוע.

על יעדים של 85% או 100% (אפס פליטות נטו) אין בכלל מה לדבר. אלו מילים ריקות מנותקות לגמרי מהמציאות הידועה של הפיסיקה והחומר והמספרים וההנדסה.

מדאיג שהאחראים לאספקת חשמל ואנרגיה סדירה במדינה (משרד האנרגיה ורשות החשמל) משתעשעים ברעיונות אידיאולוגיים פוטוריסטיים חסרי בסיס הנדסי-כמותי-מציאותי. מדאיג שהם מעתיקים "יעדים" מארצות אחרות בלי לבדוק היתכנות.

מדאיג שאצה להם הדרך, והם מתעקשים לקפוץ בראש (ביחס לעולם) ולעשות אקספרימנטים בלתי אפשריים על גב צרכני החשמל בישראל ולסכן את אספקת האנרגיה הסדירה.

מערכת אספקת החשמל בארץ (ובכול מקום) חייבת להיות מבוססת על טכנולוגיות קיימות ומנוסות ומוכחות ועובדות (בארץ ובחו"ל) לאורך זמן, שאין לגביהן שום ספק. אנו נוכל בהחלט לאמץ טכנולוגיות חדשות אחרי שינוסו ויוכחו כתקינות, לאורך זמן סביר, בחו"ל. אין שום דחיפות או הגיון לקפוץ בראש ולהיות שפני ניסיון לספקולציות עולמיות.

יעקב

6 בדצמבר 2021

פנלים סולרים ואירועי ברד.

מיכה קליין

בקרן לנזקי טבע לחקלאות ידוע כי נזקים גבוהים ביותר מתרחשים עקב אירועי ברד. מגורמי הנזקים, ברד נמצא בין גורמי הנזק הגבוהים ביותר.

בדיונים הרבים בעניין הקמת פנלים סולריים בישראל הועלו כמה גורמים לנזק. בעיקר כיסוי של אבק שיחייב מהרכת של ניקוי הפנלים, ויש גם מי שכתב על נזקים הנגרמים על ידי בני אדם.

נקודה שחייבת להילקח בחשבון היא אירועי הברד המתרחשים בישראל.

מידע על מספר ממוצע של אירועי ברד ו/או מספר ימי הברד בישראל מאד מצומצם. גולדרייך בספרו האקלים בישראל  (שם עמוד 106) על סמך תחנה אחד ,לוד, למשך 18 שנה כותב כי מספר אירועי הברד בשנה הוא 8, וימי ברד 4.4 ימי ברד בשנה. אין שום התייחסות לגודל כדורי הברד.

כדורי ברד משתנים בגודל ממ"מ ועד לגודל של כדור טניס ואף יותר, ראו תמונות:


בארצות הברית מקובל כי כדורי ברד ברדיוס של כ 1 ס"מ כבר גורמים נזק לזכוכית ומתכת.

דוגמאות נזק:

פנלים סולריים לאחר פגיעת סופת ברד: 



בדרך כלל אנו לא רואים את הנזק לפנלים הסולרים או מכירים את הנזק למכוניות.

 

במאמר: "מצבי כשל אפשריים של פאנלים סולאריים", אילן רון ( "תשתיות סביבה ואנרגיה" גליון 01 ספטמבר 2010) מציין הכותב כשלים שונים שיש לקחת בחשבון בזמן ההתקנה. אירוע הטבע של הברד לא מופיע ברשימה זו.

לסיכום נראה לי כי לפני הצפת הארץ בפנלים סולרים יש לערוך סקר יסודי על מה כבר ידוע בארץ על נזקי ברד לפנלים בישראל.  כמו כן יש לעשות מחקר על תפוצת וגודל כדורי הברד בישראל.

באותו הקשר אך קצת אחרת: ענבר אנרגיה סולרית.

בעקבות “עמוד ענן”: "נזקים במליוני ש”ח לפאנלים סולאריים בדרום"

מבצע “עמוד ענן” היווה נזק של כ-200 מליון ש”ח לתעשייה בדרום הארץ אך ככל הנראה לא בכך הסתיימו אומדני הנזק: על פי שי פורת, מנכ”ל חב’ ענבר אנרגיה סולארית “במבצע “עמוד ענן” נפגעו לפחות 15% מתוך 1,600 המערכות הסולאריות המותקנות על גגות מבנים באזור הדרום’. מבדיקת החברה עולה עוד כי במהלך הלחימה נפגעו כ-1,500 פאנלים סולאריים. אומדן הנזקים נע בין 3-10 מליון ש”ח”. 

22 בנובמבר 2021

אנרגיה מתחדשת - רעה לכלכלה, רעה לסביבה, רעה לצרכנים

השקעת המדינה באנרגיות מתחדשות עולה לנו כסף רב, אך אינה מועילה לסביבה כלל. תחנת כוח מבוססת אנרגיה מתחדשת אינה יכולת להחליף תחנת כוח פוסילית. לכן, הזיהום הנובע מתחנות הכוח הפוסיליות לא יקטן, גם אם נבנה תחנות כוח רבות המבוססות על אנרגיה מתחדשת. המאמר פורסם במקור באתר זוית אחרת בשנת 2019.

מאת ד"ר רפאל מינס

האנרגיה המתחדשת מעלה את יוקר המחייה

יוקר המחייה בישראל הוא נושא שנמצא תמיד בכותרות. לאחרונה עלה נושא זה שוב לסדר היום הציבורי בעקבות העלייה בתעריפי החשמל. העלאת תעריפי החשמל עתידה לגרור בעקבותיה התייקרויות נוספות, שכן רכיב האנרגיה הוא רכיב משמעותי בעלות ייצורם של מוצרים רבים. על פי רשות החשמל אחד הגורמים שהשפיע על עליית המחירים הוא הכניסה המאסיבית של אנרגיה מתחדשת למשק החשמל. לפי דוחות רשות החשמל, כ-2 מיליארד שקל שולמו עבור אנרגיות מתחדשות בשנת 2018, ובשנת 2019 צפוי התשלום לעמוד על כ-2.7 מיליארד שקל. רובו של התשלום הוא פרמיה לעומת עלות הייצור של חברת החשמל. כלומר, המדינה מחייבת את חברת החשמל לרכוש את החשמל מיצרני האנרגיה המתחדשת במחירים הגבוהים מעלות הייצור של חברת החשמל. ההתחייבויות של חברת החשמל הן לתקופות של 25-28 שנים, כך שגלגול עלויות האנרגיות המתחדשות לחשבון החשמל של הצרכנים הפרטיים צפוי להימשך לפחות בשלושה העשורים הבאים. ואין זו בעיה רק של ישראל; במרבית מדינות העולם העלויות הגבוהות של האנרגיות המתחדשות, באות לידי ביטוי בהגדלת תעריפי החשמל לצרכנים. באיור 1 ניתן לראות שככל שגדל ההספק פר נפש של מתקנים סולאריים או טורבינות רוח, כך גדל תעריף החשמל לצרכן הביתי. בגרמניה, המדינה שהשקיעה הכי הרבה כסף באנרגיות מתחדשות (25 ביליון יורו ב-2016), ההוצאה המשפחתית על חשמל גדלה ב-50% בין 2007 ו-2016. כלומר, ההשקעה באנרגיה מתחדשת גורמת לעלייה בתעריפי החשמל, ותורמת לעלייה ביוקר המחייה.

איור 1 – תעריפי החשמל לצריכה ביתית למחצית השנייה של 2014 כתלות בהספק לנפש של מתקנים מבוססי שמש ורוח.


תחנת כוח מאנרגיה מתחדשת לא יכולה להחליף תחנת כוח פוסילית

כנגד הטיעון הכלכלי מעלים חסידי האנרגיות המתחדשות שתי נקודות חשובות:

1.      השיקול הכלכלי פחות חשוב. ההשקעה באנרגיות מתחדשות היא כדי להגן על הסביבה ולהפחית זיהום.

2.      היום הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית זולה משמעותית מבעבר. יצרנים מציעים מחירים של 19 אגורות לקוט"ש, פחות מעלות הייצור של חברת חשמל. האם במחירים אלו ההשקעה באנרגיה סולארית מוצדקת?

לשתי הנקודות יש מענה אחד. אכן, יעד הממשלה בהשקעה באנרגיות מתחדשות לא היה יעד כלכלי. היעד המרכזי שהגדירה הממשלה לפיתוח אנרגיות מתחדשות הוא "השתחררות מהתלות במקורות אנרגיה מתכלים ובראשם דלק פוסילי (שמקורו במאובנים)", "במטרה לקדם ביטחון ועצמאות אנרגטיים לישראל ולשמור על איכות הסביבה באמצעות צמצום פליטות גזי חממה וזיהום האוויר". אולם, לצערי, הטכנולוגיות הקיימות של אנרגיות מתחדשות (בדגש על מתקנים מבוססי שמש ורוח) לא יכולות לסייע בהשגת מטרות אלו. בשל משטר הרוחות בישראל, ייצור חשמל המתבסס על רוח, אינו יעיל. האנרגיה המתחדשת המתאימה לאקלימה של ישראל היא האנרגיה הסולארית. מעצם אופייה, האנרגיה הסולארית (הדבר נכון גם לאנרגיית רוח) אינה זמינה בצורה רציפה לאורך כל שעות היממה. תחנת כוח סולארית בישראל מספקת בפועל רק כ-20% מההספק המותקן. כלומר, תחנה עם הספק מותקן של 1000 MW תספק בפועל הספק ממוצע של כ-200 MW בלבד. לכן, יש צורך בתחנת כוח פוסילית שתעבוד במקביל לתחנה הסולארית ותגבה אותה, בשעות בהן אין ייצור חשמל סולארי או שהביקוש לחשמל גבוה מיכולת ייצור החשמל הסולארי. תחנת כוח פוסילית המגבה את תחנת הכוח הסולארית אינה יכולה לשנות את הספקה בהתראה קצרה. לכן עליה לייצר במשך כל שעות היום, בהספק המקסימלי אותו תידרש לספק במהלך היממה. איור 2 מציג את ייצור החשמל הסולארי כתלות בשעת היום בחורף (קו שחור מקווקו) ובקיץ (קו שחור רציף). כמו-כן, מוצג באותו איור ביקוש החשמל כתלות בשעת היום בחורף (כחול) ובקיץ (ירוק) של שנת 2010. כדי לדעת כמה הספק של תחנת הכוח הפוסילית נחסך ע"י קיומה של תחנת הכוח הסולארית, עלינו לחשב את ההפרש בין הביקוש המקסימלי של החשמל בשעה בה יש ייצור סולארי לביקוש המקסימלי בשעה שבה אין ייצור חשמל סולארי. ניתן לראות שבחורף שיא הצריכה היומית הוא בין השעות 17:00 ל-21:00. בשעות אלה אין כלל ייצור של חשמל סולארי. כלומר, בחורף תחנת הכוח הפוסילית המגבה את התחנה הסולארית, תעבוד באותו הספק שהייתה עובדת אילו לא הייתה תחנת כוח סולארית כלל. בקיץ, בין 19:00 ל-22:00, הביקוש קרוב מאוד לשיאו היומי, אך באותן שעות אין ייצור של חשמל סולארי. היכולת של אנרגיה סולארית לחסוך הספק של ייצור פוסילי בקיץ, הוא הפרש ההספק בין נקודה A (ביקוש מקסימלי בשעות שאין ייצור חשמל סולארי) ונקודה B (ביקוש מקסימלי בשעות בהן ייצור חשמל סולארי נותן מענה מספק לביקוש). ניתן לראות מהגרף שהפרש זה מאוד קטן, פחות מ-10%. כלומר, בקיץ, תחנת הכוח הסולארית תאפשר לתחנת הכוח הפוסילית לייצר בהספק הקטן בכ-10% מהספק הייצור אליו הייתה נדרשת אילו לא הייתה תחנת כוח סולארית. מכאן, שכדי למנוע הפסקות חשמל, צריך שלאורך כל השנה תחנת כוח פוסילית תייצר חשמל בהספק הקרוב לביקוש המקסימלי, כגיבוי לתחנה הסולארית. משמעות הדבר היא, שתחנות כוח סולאריות לא יכולות להחליף.


איור 2 – מתוך דו"ח הוועדה לבחינת התועלת הכלכלית של אנרגיות מתחדשות, וועדת קנדל.

תחנות כוח פוסיליות, וגם לא מפחיתות בצורה משמעותית את ההספק הנדרש מתחנות הכוח הפוסיליות.

האם בעתיד נוכל להשתמש באנרגיה סולארית כדי להחליף תחנות כוח פוסיליות?

כדי שאנרגיה סולארית תוכל לספק חשמל בצורה רציפה, צריך לפתח טכנולוגיה יעילה לאגירת אנרגיה. במידה ותמצא טכנולוגיה יעילה לאגירת האנרגיה, נוכל לאגור את ייצור החשמל העודף, ובשעות שבהן אין שמש נוכל לנצל את האנרגיה שנאגרה. הטכנולוגיה היעילה ביותר היום לאגירת אנרגיה היא "אגירה שאובה". בטכנולוגיה זו בונים שני מאגרי מים גדולים עם הפרש גובה משמעותי של מאות מטרים בדרך כלל, ביניהם. בשעות בהן יש ייצור עודף של חשמל, נשתמש בחשמל להעלות מים מהמאגר התחתון לעליון. בשעות שאין ייצור חשמל, או שהביקוש גדול מהייצור, נזרים מים מהמאגר העליון לתחתון תוך הפעלת טורבינה שתנצל את האנרגיה הפוטנציאלית של המים לייצור חשמל. טכנולוגיה זו דורשת משאבים שחסרים בישראל כמו שטחים גדולים ומים. בנוסף, מרבית התחנות הסולאריות נבנות מטבע הדברים במדבר, שם קשה למצוא את התנאים הטופוגרפיים שיאפשרו בניית מתקן אגירה בטכנולוגיה זו. טכנולוגיות אחרות לאגירת אנרגיה אינן יעילות ואינן מאפשרות אגירה של כמות גדולה של אנרגיה כדי לאפשר גיבוי לאורך מספר שעות רב לתחנת כוח סולארית. ולכל מי שחושב שליזם המיליארדר אילון מאסק יש פתרון חדשני ויעיל לאגירת אנרגיה, שיחשוב שוב. מאסק בנה עבור אוסטרליה הדרומית, שסבלה משורה של הפסקות חשמל (כי הם בנו תחנות כוח מבוססות רוח וסגרו את תחנות הכוח הפחמיות שהיו אמורות לגבות אותן), את הסוללה הגדולה בעולם. סוללה זו יכולה להטען כשיש ייצור חשמל עודף, ולסייע בהספקת חשמל רציף במהלך שעות השיא. אולם ההספק של הסוללה הוא 100 MW, שזה פחות משליש מההספק של תחנת הכוח אליה היא מחוברת, והיא יכולה לאגור 129 MWh. כלומר, במידה ותחנת הרוח לא תעבוד כלל, הסוללה תוכל לספק רק שליש מההספק של התחנה ורק למשך שעה ורבע. סוללה שכזו אינה גיבוי אמיתי, אלא רק תוספת שמאפשרת הספקת אנרגיה יותר רציפה. הסוללה הזו שתופסת שטח של כ-10 דונם עלתה לממשלת אוסטרליה הדרומית יותר מ-90 מיליון דולר. כיום אין טכנולוגיה הרלוונטית לישראל שמאפשרת אגירת כמות גדולה של אנרגיה לזמן ארוך, ולכן עד שלא תפותח טכנולוגיה חדשה תחנות כוח סולאריות לא יוכלו להחליף תחנות כוח פוסיליות.

 

להספק הלא צפוי של האנרגיות המתחדשות יש חיסרון נוסף – עומס אפשרי על הרשת

בעיה נוספת שיכולה להיווצר כתוצאה מההספק הלא צפוי של האנרגיות המתחדשות, היא עודף ייצור חשמל, שיכול להביא לעומס על הרשת ולקריסתה. באנגליה וקנדה הגיעו למצב בו הממשלה משלמת ליצרני החשמל מאנרגיות מתחדשות, כדי להפסיק לייצר חשמל. באנגליה התשלום ליצרנים על הפסקת הייצור היה גבוה יותר מהתשלום על ייצור החשמל. בגרמניה שילמה המדינה לצרכנים כדי שיצרכו חשמל בשעות צריכת השפל, על-מנת להקטין את העומס על המערכת. כלומר, אופייה הבלתי צפוי של האנרגיה המתחדשת יכול לגרום למחסור לא צפוי אך גם לעומס לא צפוי, בשני המקרים התוצאה תהיה אי רציפות בהספקת החשמל.

 

השקעה באנרגיה מתחדשת היא חסרת הגיון כלכלי וסביבתי

אנרגיה מתחדשת מבוססת רוח או סולארית תלויה בגורמים עליהם אין לנו שליטה (רוח ושמש), ולכן היא לא צפויה ולא אמינה. תחנות כוח המבוססות על אנרגיית רוח או אנרגיה סולארית מספקות הספק ממוצע הנמוך משמעותית מההספק המותקן (כ-20% בלבד) בהן, והן מחייבות גיבוי של תחנת כוח פוסילית. בישראל, תחנות כוח מבוססות אנרגיה מתחדשת אינן יכולות להחליף תחנות כוח פוסיליות, לא בצורה מלאה ואף לא בצורה חלקית. גם אם הממשלה תביא להקמתן של תחנות כוח סולאריות נוספות, לא נוכל לצמצם את הספק ייצור החשמל בתחנות הפוסיליות הקיימות. לכן השקעה באנרגיה מתחדשת לא יכולה לקדם את מטרת הממשלה לביטחון ועצמאות אנרגטיים או את מטרתה להקטנת פליטות הפד"ח (פחמן דו חמצני) וזיהום האוויר. מאותה סיבה, להשקעה באנרגיות מתחדשות בטכנולוגיה הקיימת היום אין היגיון כלכלי, גם אם המחירים המוצעים ע"י היצרנים נמוכים מעלות הייצור של חברת החשמל.