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 GWh. ד"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
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה