24 ביולי 2021

אגירת חשמל בבטריות.

ד"ר נורית גל שימשה מ 2013 עד 2019 סמנכ"ל רשות החשמל לאנרגיה, והיא כעת יועצת בחברת הייעוץ  לתכנון משק החשמל E&Y. היא בעלת 3 תארי מאסטר ודוקטורט.

היא פרסמה פוסט המסביר עד כמה מתקני אגירת אנרגיה בבטריות עשויים להועיל בשילוב אנרגיה סולארית ברשת החשמל בישראל וליתר חלקית את הצורך בקווי ממסר חדשים. הנה הגרף: 

זהו גרף ברמה עקרונית כדי להסביר את הנושא. מה שרואים בו הוא מתקן של לוחות שמש (פאנלים סולאריים) בהספק נומינלי (בשיא השמש) של 120 מגה-וואט (מ"ו) ומתקן אגירה בבטריות. במשך שעות היום (כ 6 שעות) יספקו הלוחות כ 60 מ"ו חשמל לרשת ו 60 מ"ו לטעינת הבטריות (האגירה). אח"צ ובערב (כשאין שמש) יספקו הבטריות לרשת כ 60 מ"ו חשמל במשך כ 6 שעות. לפיכך גודל מתקן האגירה הוא 60 מ"ו כפול 6 שעות שהם 360 מ"ו-שעה. בטריה כזו שוקלת בערך 2000 טון.

המתקן הפוטוולטאי (לוחות השמש) מאפייניו הם אלה: כול לוח שמש בודד בגודל כ 1 על 1.6 מ' (1.6 מ"ר) מספק כ 250 וואט חשמל, כלומר - צריך 120 מ"ו לחלק ל 250 וואט = 480 אלף לוחות כאלה - נעגל לחצי מיליון. המתקן הנחמד שלנו מחזיק חצי מיליון (!) לוחות שכול אחד בגודל מיטה בערך ומשקלו 25 ק"ג ברזל וזכוכית (ועוד המבנה התומך מברזל). השטח הדרוש הוא חצי מיליון כפול 1.6 = 800 אלף מ"ר או 800 דונם. יחד עם המרווחים בין הלוחות, דרכי גישה וגדרות ומתקן אגירה - שטח המתקן כולו יגיע בטח ל 1500 דונם.  מחיר מתקן כזה עשוי להגיע לכ 250 מיליון דולר ארה"ב (מחירי 2018). מתקן אחד.

כמות האנרגיה שהמתקן מספק בשנה היא: 60 מ"ו כפול 12 שעות ביום כפול 300 ימים בשנה (ימי שמש) - זה 216 אלף מו"ש (מגה-ואט-שעה).

כעת נראה את המתקן בהקשר של כלל מערכת אספקת החשמל הארצית.  פרופיל צריכת החשמל היומית הוא בערך כזה: מינימום הצריכה בלילה (כאשר אין חשמל לא מהשמש ולא מהאגירה בשעות 23 עד 7 למחרת) הוא כ 7-8 GW. אנו צריכים תחנות כוח רגילות (פוסיליות) בהספק כזה ללילה. ביום ( שעות 8-16) הצריכה היא 10-12 GW עם שיאים בימים חמים במיוחד עד 13.5 GW. זו בערך גם הצריכה בערב (16-23) וגם כאן יש שיאי צריכה בערב בימים קרים במיוחד שיכולים להגיע ל 13.5 GW. (עד שנת 2030 יש להוסיף אולי כ 10% לגודל הצריכה).

אנו חייבים להחזיק תחנות פוסיליות בהיקף לפחות 7 GW שביל הלילה, אבל תחנות אלה בנויות לעבוד הכי יעיל 24/7 - לא ניתן לכבות אותן בבוקר ולהדליק חזרה בערב (כשהשמש שוקעת). נניח אם כן שתחנות אלה פועלות 24/7 ומספקות לכן: 7 GW כפול 8760 שעות בשנה - ס"ה כ 61 מיליון מו"ש - נניח לשם פשטות: 60 ממו"ש. צריכת החשמל השנתית בישראל הייתה כ 75 ממו"ש ב 2020, נניח שהיא 80 ממו"ש ב 2030. (יכול להיות יותר). אם מקבלים 60 ממו"ש מהתחנות הפוסיליות, צריכים השמש והאגירה לספק את השאר - 20 ממו"ש. כדי לספק כמות כזו צריך: 20 מיליון מו"ש  לחלק ל 216 אלף (הייצור השנתי של מתקן אחד) הם כ 93 מתקנים. נעגל את זה ל 100 (כי במתקנים יש איבודי אנרגיה).

מתוך דוח רשות החשמל משנת 2020: "19 .מבחינת השלכות קביעת היעד על מערך הייצור עולה כי הגדלת יעד האנרגיות המתחדשות אינה מפחיתה באופן משמעותי את ההספק הקונבנציונלי הנדרש למשק."

אז הנה התוצאה: כדי לספק כ 25% מצריכת החשמל השנתית צריך 100 (מאה) מתקנים מהסוג שתואר לעיל. להזכירכם: בכול מתקן חצי מיליון לוחות שמש של 1 על 1.6 מ' במשקל 25 ק"ג. כפול 100 זה חמישים מיליון לוחות (פאנלים). השטח הקרקעי הדרוש: 1500 דונם כפול 100 = 150 אלף דונם. זה כמעט לרצף את כול השטחים הפתוחים בארץ בברזל וזכוכית (לוחות שמש).  ודרושים 100 מתקנים לאגירה בבטריות, כול אחד בגודל 360 מו"ש. המשקל הכולל: 200 אלף טון!. (גב' נורית גל עדכנה בשיחה שמספיק 50 מ"ו ל 4 שעות כפול 100 מתקנים, ס"ה 20,000 מו"ש ולא 36 אלף כמו שכתבתי למעלה. הבדל לא עקרוני).

כיום, בעולם אין 10 מתקנים בגודל כזה (יש שניים שנחנכו בארה"ב בינואר ויוני 2021). אין גם כושר ייצור בטריות בהיקף כזה. אין ליתיום (לב הבטריה) בכמויות כאלה. יש מחסור עולמי בליתיום וריצת אמוק לפיתוח מכרות ליתיום נוספים - אבל תהליך הפקת הליתיום ופתיחת מכרות הוא תהליך קשה, איטי ארוך ויקר. בייחוד כי מכרות האלה גורמים נזק סביבתי ניכר ויש התנגדויות רבות לפתיחת מכרות חדשים. לא יודעים כמה ליתיום יהיה זמין בעתיד ובאיזה מחיר.

יש לחשוב גם על בלאי ותחזוקה. לוחות שמש מתבלים אחרי 20-25 שנה וחייבים להחליפם בחדשים. 50 מיליון לוחות פירושו שני מיליון לוחות חדשים כול שנה - לנצח. ושני מיליון לוחות פסולת למיחזור או הטמנה - כול שנה. אלה כמויות אדירות - ועלויות בהתאם. גם הבטריות במתקן האגירה אינן מחזיקות לנצח - מחליפים כול 5-8 שנים… כול 5 עד 8 שנים 200 אלף טון של בטריות חדשות (ומיחזור של 200 אלף טון בטריות ישנות).

כול המאמץ וזה והעלות הזאת בשביל לספק 25% מהחשמל מהשמש. החשמל מהווה כ 40% מצריכת האנרגיה בארץ - אז חיסכון של 25% בחשמל הוא חיסכון של כ 10% מכלל הפליטות משימוש באנרגיה בארץ. אז - השמש (באמצעות 100 מתקני לוחות+בטריות) תספק 10% מהאנרגיה בארץ.

ישראל פולטת כ 0.20% מפליטות הפד"ח העולמיות הגורמות (כביכול) להתחממות גלובאלית. אז- אחרי שנתקין 50 מיליון לוחות שמש ו 200 אלף טון בטריות - הפליטות העולמיות תרדנה ב  0.03% וחלקנו יהיה רק 0.17%. האקלים לא יושפע הרבה מירידה זו - חוששני. אז לשם מה?

צריך להדגיש עוד כמה נקודות:

-           לא ניתן להפיק יותר מ 25% מהחשמל מלוחות שמש. בלתי אפשרי פיזית. גם עם אגירה.

-          אנו זקוקים לכול תחנות הכוח הרגילות (פוסיליות), כולן, עד האחרונה בהן - כי יש שיאי צריכה בימי חורף קרים כאשר אין שמש בכלל. כול חמישים מיליון הלוחות לא מיתרים (מחליפים) אפילו גנרטור פוסילי אחד. הם כולם מעל לכושר הייצור הפוסילי הקיים והנחוץ גם בעתיד, בתוספת כושר ייצור למענה לגידול בצריכה (התחנות הפוסיליות יעבדו פחות שעות, אבל הן חייבות להיות)

-          חייבים לתכנן את מערכת אספקת החשמל 15 שנה מראש, כי תהליך האישור והבנייה של תחנות כוח, קווי ממסר ותחנות השנאה לוקח לפחות 10 שנים. כלומר: חייבים כעת (לפני שנה) להתחיל בבניית המתקנים הדרושים ל 2030. אנו לא יכולים לתכנן (ולבנות) על בסיס של טכנולוגיות שלא קיימות היום (ולא בדוקות) כמו בטריות בכמויות גדולות. אגירה כזו לא קיימת ולא אפשרית (היום) בכמויות הדרושות. אין ליתיום, אין מכרות. אין כושר ייצור (אנו לא בנים יחידים בעולם). יש נביאים (בלומברג - עליו מסתמכת ד"ר גל) המנבאים שב 2030 יהיו בטריות. אסור לנו לתכנן מערכת חשמל על בסיס נבואות וספקולציות. התכנון והביצוע חייבים להיות מבוססים על מה שיש ולא על מה שאולי יהיה (ואולי לא) ב 2030. ב 2030 נתכנן את מערכת אספקת החשמל ל 2045 על בסיס טכנולוגיות קיימות ב 2030 

-          לא לקפוץ בראש. לא להיות ראשונים בעולם שמנסים טכנולוגיות חדשות מפוקפקות. לא בוער. מה ההיסטריה הזו? למשל: התקינו לוחות שמש במחיר 236 אג' לקוט"ש (בהתחייבות ל 20 שנה) - כאשר עכשיו המחיר 15 אג'. מדוע היה צריך לקפוץ בראש ולהיחפז? אי אפשר היה להמתין כמה שנים? האם החיפזון שלנו הציל את העולם?  או התחנה התרמו-סולארית באשלים במחיר 88 אג' לקוט"ש. טכנולוגיה בעייתית, כושלת ויקרה שבעולם ירדו ממנה. ואנחנו בנינו את התחנה הזו (עם התחייבות ל 20 שנה) אחרי שתחנות דומות כבר נכשלו בעולם! היסטריה מוחלטת.

-          בארץ כבר הותקנו  כ 9 מיליון לוחות שמש ( 2.2 GW כושר נומינלי). יחד עם המתקנים שכבר אושרו ונמצאים בבניה - נגיעה בקרוב ל 5.5 GW  שהם 22 מיליון לוחות. הלוחות נבנו על בסיס האידיאולוגיה האומרת "שמש זה טוב, להתקין כמה שיותר, יעלה כמה שיעלה". 100 מתקנים כמו מתקן הדוגמה שלמעלה מחזיקים 12 GW כושר ייצור נומינלי - ו 50 מיליון לוחות. זו הכמות שמשרד האנרגיה אכן מתכנן להתקין עד 2030 (עברנו כבר מחצית הדרך). בלי שום התחשבות בגורמים כמו יכולת להשתלב ברשת או זמינות האגירה הדרושה. כי כאשר אומרים "שמש" אין חישובים, אין הנדסה, אין ייתכנות. בונים ודי כי "שמש זה טוב!". מרצפים את א"י בברזל וזכוכית.

-          בעולם מדברים על "אפס פליטות". מה זה מדברים! מחוקקים חוקים. השרה הטריה שלנו, זנדברג, מדברת על 85% אנרגיה מתחדשת. אין טכנולוגיה שמאפשרת זאת. אין טכנולוגיה. אלו שאיפות בטן נאות ללא אפשרות מימוש. אבל לדבר אפשר…

-          החשש הוא שעל סמך אשליות סולאריות יכשילו בארץ בניית תחנות הכוח חדשות הדרושות לאספקה סדירה של חשמל. עד עכשיו האספקה שלנו סדירה כי אנו ניזונים מהתחנות כוח קודמות (חלקן גילם מעל 35 שנה) שנבנו לפני שהעולם השתגע. אבל אנו זקוקים לתחנות נוספות לכיסוי הביקוש העתידי, ולהחלפת תחנות מתבלות. אסור שהאובססיה הסולארית תפגע בבניית תחנות חדשות.

-          תבנו את כול תחנות הכוח הפוסיליות שצריך. אל תחסכו בזה. זה יבטיח אספקת חשמל סדירה. אם יבנו יותר תחנות - הנזק היחידי יהיה שחלקן יפעלו פחות שעות. אם לא יבנו תחנות כוח כנדרש הנזק הוא ניתוקי זרם - נזק גדול לאין שיעור. אם לטעות אז לטעות לצד הביטחון. אספקה סדירה של חשמל קודמת לכול שיקול אחר.

 

יעקב

12 תגובות:

אשר פט אמר/ה...

יעקב, העמדון שלך לקח לך מקסימום כשעה להכין (עמך הסליחה עם יותר, אבל בוודאי שלא הרבה יותר) ובעמדון קצר וברור, חשבון די פשוט אתה מראה שהתכנית של ד"ר נורית גל אינה ריאלית. לד"ר נורית גל כשלושה דוקטורטים או תארים וללא ספק היא עבדה מאות שעות על התכנית אותה הציגה. האם ייתכן שהיא טועה כ"כ בגדול?

כן. אני רוצה להציג פן מסוים בנושא שלנו שאינו קשור לטענות העיניניות אבל לדעתי חשוב לבדוק את רקע של הטוענים. ד"ר גל היא בוגרת תכנית של קרן ווקסנר. בוגרי התכנית כוללים שופטי בגץ, רמטכל, אלופים, מנהלי משרדי ממשלה, נגידי רשויות - בקיצור, אנשים בעמדות כוח רבות מאוד ולכן, צריכים להבין את ההשפעה של קרן זו ולבחון האם יש הטיה עיקבית אצל בוגריה.

ובכן, בקצרה, בוגרי הקרן נוטים רק לצד אחד של המפה הפוליטית שבסיכום ניתן לקרוא לו שמאל או WOKE. זה כולל נטיה להקצין את שינוי האקלים ולקדם פתרונות מנוגדים לשוק החפשי, הגדלת שליטה ממשלתית על הכלכלה ונסיונות להגביל את הפריחה האנושית. הסבר מעולה לנושא הקרן הזו ניתן למצוא במאמרים של את "מידה" למשל כאן: https://mida.org.il/2018/06/12/%D7%9B%D7%9E%D7%99%D7%9C%D7%99%D7%95%D7%9F-%D7%A9%D7%A7%D7%9C-%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%92%D7%A8/

אולי זה נראה כאילו יש לי איזו אג'נדה נגד הקרן או איזפ תורת-קשר אבל צריך להבין את האידיאולוגיה ואז אולי אפשר להבין למה יעקב מפרק את היסודות של ד"ר גל בעזרת שכל ישר ו"חישוב על מפית" אבל מדינת ישראל משלמת מיליארדים ללא תמורה הולמת.

יעקב אמר/ה...

אני לא מפרק כלום. ד"ר גל יודעת שהסיפור על האנרגיה המתחדשת הוא סיפור אגדה. מסיבות אלה או אחרות היא מקבלת הקביעה הזו כאקסיומה (30% מהחשמל ממתחדשים). המשימה שלקחה על עצמה זה להראות איך זה אפשר. המסקנה: אי אפשר.
אבל במקום להגיד זאת בשפה פשוטה ומובנת, בעברית קלה, היא משתמשת במליצות כדי לטשטש את המצב. היא אומרת: "זה מאתגר". מטבע לשון אופנתי.
זה מאתגר כמו שאני צנצנת. זה בלתי אפשרי.... אבל אסור להגיד את זה, אם כי כול מי שקורא בין השורות מבין את דעתה.

יעקב אמר/ה...

קרן ווקסנר, לא קרן ווקסנר - לא רלוונטי. חישוב אפשרויות אספקת החשמל אינו תלוי במוסד בו התחנכת. לא רוצה להיכנס לריב הזה. יש מספיק גם בלי זה.

אשר פט אמר/ה...

יעקב, ד"ר נורית גל מציגה תורה ש 2+2=5. אותי מעניין לחקור את הרקע של אדם המגיע למסקנה שכזו. באנלוגיה, אם אדם טועה בתמימות, הוא או היא טועים לשני הכיוונים - לפעמים 3+3=5 אבל אם אותו אדם "טועה" בקביעות לכיוון אחד בלבד, אזי הגיוני לשאול למה משהו מוטה בניתוח ולהטיל ספק בתמימותו של אותו אדם.

לבלוג שלך סיסמא "מכניסים היגיון לסביבה" - בתגובה שלי אני מנסה לשפוך אור על סיבות שיכולות להניע את ד"ר נורית לכופף את ההגיון.

ביולוג ירושלמי אמר/ה...

מוזר.
אני מרגיש כמו בורג קטן שבכל פעם פטיש אחר דופק לו על ראש המסמר.
אישה מכובדת ורצינית עם 3 דוקטורטים ו- 0 היתכנות לפתרונות אמיתיים שהם לא פרי חזיונה של אוטופיה ירוקה לא ברת קיימא.
מה זה גם ככה משנה?
הכסף הוא של משלם המיסים.
אם זה היה כסף פרטי (אמיתי) זה בחיים לא היה קורה כי זה הפסדי לחלוטין.

אם אתה צודק, איך זה שכולם לא מבינים את חישובי המפית הפשוטים הללו?
אני באמת שואל את עצמי את השאלה הזו ולא יודע לענות.
לרצף את ארץ ישראל בברזל וזכוכית. ממש ככה.

יעקב אמר/ה...

אשר: רד מזה.
לבלוג שלך סיסמא "מכניסים היגיון לסביבה" - בתגובה שלי אני מנסה לשפוך אור על סיבות שיכולות להניע את ד"ר נורית לכופף את ההגיון.
אני לא מנסה לשפוך אור על האידאולוגיה או הפסיכולוגיה של אף אחד. לא בתחום העניין שלי.

Dror Harari אמר/ה...

תודה רבה יעקב על ההשקעה בפירוק הלוגי של אשליית האנרגיה המתחדשת של הרוח והשמש. זהו טרנד עולמי שכבר הוכיח את כשלונו ואת נזקיו במקומות רבים (בניהם בריטניה, גרמניה, טקסס וקליפורניה). למרבה הצער הנושא הפך מנושא מדעי לנושא פוליטי ומבחינתי כל מי שדוחף תוכנית שאינה ישימה מדעית הוא דו-פרצופי או צמים במקרה הטוב, וחורש רעה במקרה הראלי.

צריך בהחלט להמשיך לעבוד על פיתוח וקידום פתרונות אנרגיה מתחדשים אבל צריך להיות מציאותי. הרבה יותר קל יהיה לפתור בעיות פוליטיות שמונעות שימוש באנרגיה גרעינית מאשר ליישם תוכניות הבל שאינן ישימות.

Dror Harari אמר/ה...

אגב, יעקב, אני רואה שיש לך את הכלים לחישוב טכנולוגי גס - תוכל לחוות דעה על היכולת שלנו (יחד עם ירדן) להפיק אנרגיה הידרו-אלקטרית מהפרש הגובה בין הים התיכון (או הים האדום) וים המלח? כמה חשמל ניתן להפיק במצב יציב כאשר לא מעבירים מים בקצב גבוה יותר מקצב האידוי הטבעי? (כדי שלא נעלים את הבקעה)

יעקב אמר/ה...

הידרו וירדן ... צירף מוזר... הלוואי והיה להם "הידרו" (מים בעברית).
התכ
הייתה תכנית תעלת הימים שיתוף פעולה אזורי מזרח תיכון חדש בע"מ.
בירברו על זה 20 שנה עם ועדות משותפות ישראל-ירדן-הרשות הפלסטינית וכמה שרים "לשיתוף פעולה אזורי" שהתפרנסו יפה מהסיפור. כול הרעיון היה כמובן למצוא פריירים באירופה ואו ארה"ב לשים את הכסף למימון הפרויקט. טונות של מילים גדולות נשפכו.


תכולת שלב א' של הפרויקט

א. מובל מים היונק כ-300 מלמק"ש בשלב ראשון (קו צינורות, מאגרים ותחנות שאיבה), מים סוף, מתקן ההתפלה, ולאחריו קו צינורות להובלת תמהיל מי ים סוף ורכז תמלחת בספיקה שנתית של כ-235 מלמ"ק.

ב. תחנות כוח הידרואלקטריות בתפוקה של כ-32 מגוואט.

ג.מתקן התפלה צפונית לעקבה בתפוקה של 65 מלמק"ש מים מותפלים, מתוכם 35 מלמק"ש לישראל לשימושי השקיה חקלאית בערבה ו-30 מלמק"ש מים מותפלים לירדן. ------ מתוך אתר "המשרד לשיתוף פעולה איזורי" פרויקט מצומצם מאד, שמפיק 65 מלמק"ש מים מותפלים (לעומת תפוקה רגילה של ישראל של 600 מלמק"ש), 235 מלמק"ש מים לים המלח (לעומת מיליאירד - מיליארד וחצי דרושים), ותפוקה של 32 MW חשמל הידרואלקטרי שלא מספיק אפילו להתפלה הקטנה המתוכננת. מזל שירדן ביטלה את הפרויקט ב 2021. ........... https://www.morc.gov.il/Projects/Pages/TaalatHayamim.aspx

תחנת הכוח "ההידרו אלקטרית" שתוכננה הייתה בכושר ייצור 32 MW שזה אפילו לא מספיק לתחנת התפלת המים המתוכננת.

המילים "הידרו אלקטרי" מילים יפות, אבל כול מילה זקוקה לפירוט כמותי - וכאשר אתה בודק כמויות - אין ממשל במילים.
בסוף ירדן עשתה עימנו חסד והודיעה על ביטול סופי של הרעיון הגאוני השנה.
15 שנה התברברו בלי סוף עם השטות הזו - כאשר חשבון פשוט שניתן לעשות אחר בדיקה של נניח יום - היה מגלה את התוצאה המגוכחת מראש. זה לא היה אפילו קרוב...

יעקב אמר/ה...

לדרור:
"יהיה לפתור בעיות פוליטיות שמונעות שימוש באנרגיה גרעינית מאשר ליישם תוכניות הבל שאינן ישימות"

אל תשלה עצמך, זה לא "בעיות פוליטיות" שמונעות שימוש באנרגיה גרעינית. זה בעיות מהותיות מאד כבדות שאין להן פתרון. כן - האנגריה הגרעינית מפיקה אנרגיה בכמויות גדולות (בניגוד לשמש-רוח) אבל יש בעיות אחרות שאין להן פתרון.
תשכח מזה ואל תשגה באשליות. ב 50 השנים הבאות, לפחות 80% מהאנרגיה הדרושה תמשיך לבוא מדלק פוסילי כמו עד כה.
בקרש לאנרגיה גרעינית - טוב תעשה ישראל אם תשב בצד ותשתוק. (זה מה שהיא צריכה לעשות גם בנושא שמש-רוח). כאשר יפתחו פתרונות עובדים, ומוכחים וזמינים ובטוחים בעולם, ונראה פתרונות אלה פבעולה ונבחן אותם באופן מעשי (בחו"ל) - אז נלך לאמץ ולבנות בארץ.
לא לקפוץ בראש, לא להיות אובר-חכמים - לא להיות שפני נסיונות. ליישם רק פתרונות בדוקים ובטוחים.
בינתיים יש לנו מספיק אנרגיה ב"ה.

גיל מאדרת אמר/ה...

יעקב שלום,

האם.תוכל לפרט את עיקרי הבעיות שבגינן תחנות כח גרעיניות לא ישימות לדעתך?

יעקב אמר/ה...

בקשר לאנרגיה גרעינית ראה פוסט זה: http://www.green-logic.info/2020/12/blog-post.html

תוכל גם לעשות חיפוש (למעלה בצד ימין) על "גרעין" בבלוג הירוק ותקבל כמה קטעים עם דעות שונות.