שאלות ותשובות
האם ניתן לספק את החשמל בישראל ממקורות מתחדשים כאשר לא תמיד יש רוח ושמש?
במסגרת המחקר בוצעה סימולציה שבחנה את הביקוש לחשמל בישראל מול יכולת ההפקה מהמקורות השונים, ובצרוף מערכות לאגירת חשמל, וזאת על פני 24 שעות ביממה, 365 ימים בשנה. בהמשך ניתן לראות גרף המתאר יום אופייני בקיץ: הביקוש לחשמל מתואר על ידי הקו השחור, מתחתיו נבנה תמהיל המקורות המתחדשים - בצהוב חשמל ממקורות פוטו-וולטאים (לוחות סולאריים על גבי גגות ובשדות), בכתום בהיר חשמל מתחנות כוח תרמו-סולאריות, בכתום כהה טורבינות רוח ביבשה, בתכלת טורבינות רוח בים, בכחול גלים ובירוק חשמל המופק מפסולת אורגנית. ניתן לראות את התפוקה הגבוהה של המערכות הסולאריות בצהרי היום, תפוקה העוברת את קו הביקוש. הרוח, מאידך, מתחזקת דוקא בשעות אחר הצהריים והערב ובכך מגבה את המערכות הסולאריות בשעות אלו.
הסימולציה מאפשרת למערכות אגירה (בעיקר אגירה-שאובה, ומעט בסוללות של כלי רכב חשמליים) להיטען בשעות הצהרים, בהן יש עודף ייצור (הייצור גבוה יותר מאשר קו הביקוש השחור), ולהחזיר את החשמל בערב ובלילה באם יש מחסור (בסגול).
למרות הניסיון למלא את הביקוש במקורות מתחדשים, עדין ישנו מחסור בשעות הלילה (באדום), וזה יסופק על ידי טורבינות-גז שישמשו לגיבוי בשעות אלו. על פי התחשיב, ניתן להגיע לכך ש-80% מהביקוש יסופק על ידי מקורות מתחדשים ורק 20% ימולאו על ידי מערכות הגיבוי בגז.
באילו מקורות אנרגיה מתחדשים ניתן להשתמש בישראל?
טורבינות רוח בים
במחקר נבחנה הרוח בים התיכון אל מול חופי ישראל באמצעות נתוני לווינים. נמצא כי ישנה רוח המאפשרת הקמת טורבינות רוח בים. כמות החשמל הניתנת לייצור בים גבוהה מכל הצריכה בישראל, אך במחקר נלקחו בחשבון 4 חוות טורבינות בלבד.
טורבינות רוח ביבשה
בישראל ישנו פוטנציאל לייצור כמות מתונה של חשמל מרוח, בעיקר בגולן, הכרמל, בנגב ובאיזור אילת.
המחקר לקח בחשבון מחצית מהשטחים בהם נושבת רוח סבירה, בחיסור שטחי שמורות הטבע ושטחי האש.
מערכות פוטו-וולטאיות על גבי גגות
ניתן להתקין לוחות סולאריים על גבי גגות, הפגיעה הסביבתית נמוכה, אך העלות גבוהה יותר. במחקר נמצא כי העלות שווה בקירוב לעלות הנזק הסביבתי של התקנה בשטחים פתוחים. מאידך, ניתן להתקין כמעט את כל צרכי ישראל על גבי גגות ואין צורך לפגוע בשטחים הפתוחים.
מערכות פוטו-וולטאיות בשטחים פתוחים
מערכות פוטו-וולטאיות מפיקות חשמל ישירות מקרינת השמש באמצעות לוחות סולאריים. ניתן להקים מערכים של לוחות סולאריים בשטחים פתוחים, זהו אמצעי פשוט יחסית וזול, אך פגיעתו בסביבה משמעותית.
מקורות נוספים הם פסולת וגלים. ניתן לעשות שימוש בפסולת העירונית הרטובה, באמצעות עיכול אנאירובי, ובפסולת חקלאית, באמצעות טיפולים תרמיים כדוגמת גזיפיקציה ופירוליזה. תהליכים אלו אינם פולטים גזים רעילים, ומסוגלים לאפשר מיחזור מלא של רכיבי ההזנה האורגניים (כדוגמת אשלגן וזרחן) כדשן. הן מערכות הפסולת והן ניצול הגלים הינן מוגבלות בכמות החשמל שביכולתן לייצר. במחקר נלקח בחשבון ניצול מלוא הפסולת בישראל וכן שימוש בשוברי גלים ומזחים להפקת אנרגיה מגלים. אך מקורות אלו שוליים ביחס לשמש והרוח.
האם יתכן כי העלות של משק חשמל בר-קיימה זהה לעלות של משק ממקורות מזהמים?
=
תוצאות המחקר מצביעות על כך שיישום של התייעלות אנרגטית בהיקף רחב בישראל יוכל להקטין את צריכת החשמל ובכך גם את עלויות הפקת החשמל. בתרחיש זה, ניתן להגיע לייצור של עד כדי 80% מצריכת החשמל ממקורות מתחדשים, וזאת בעלות השווה למשק המתבסס על מקורות מזהמים וללא כל התייעלות.
האם ניתן לאגור חשמל 'עודף' לשימוש מאוחר יותר?
במחקר נמצא כי טכנולוגיות האגירה הן קריטיות לאפשרות השימוש במקורות מתחדשים. כיום נמצאים בבניה בישראל 3 אתרי "אגירה שאובה". באתרים אלו משתמשים בחשמל העודף לשאיבת מים ממאגר נמוך לגבוה, ובשעת מחסור המים זורמים חזרה למאגר הנמוך ובדרך מניעים טורבינה לייצור חשמל. המחקר לקח בחשבון 10 אתרים המתוכננים כבר היום להקמה בישראל. מאגרים אלו יוכלו לאכסן אנרגיה למספר שעות ועד מספר ימים, אך לא יוכלו להעביר כמויות אנרגיה משמעותיות מעונה אחת לאחרת.
מקור נוסף לאגירת חשמל הינן הסוללות שבכלי רכב חשמליים. הרכבים החשמליים שמחוברים לרשת החשמל לטעינה במשך היום, מסוגלים להחזיר כמות קטנה של חשמל לרשת, וזאת כמובן במסגרת הסכם עם הלקוח שיזכה לתגמול כספי. מספר גדול מספיק של כלי רכב כאלו מסוגל לטפל בתנודות קצרות הטווח של המקורות המתחדשים - למשל, כאשר ענן מכסה שדה סולארי ותפוקתו יורדת בתוך זמן קצר.
במחקר נמצא כי תחנות האגירה השאובה המתוכננות וכלי הרכב החשמליים יספקו בכדי למלא עד 80% מצריכת החשמל בישראל ממקורות מתחדשים.
כיצד בוצע חישוב העלויות הכלכלי?
במחקר נלקחו בחשבון עלויות הקמת המערכות, בפרישת ההחזר על פני שנות החיים של המערכת, ובהתחשב בשערי ריבית מקובלים. כמו כן נלקחו בחשבון עלויות התפעול הקבועות (התלויות בהספק המותקן בלבד, בין אם המתקן הפיק חשמל אם לאו), והעלויות המשתנות (התלויות בכמות החשמל שהמערכת הפיקה). עבור תחנות הכוח הוספו עלויות הדלקים, וכן חושבו העלויות החיצוניות עבור המערכות השונות.
עלויות חיצוניות הינן העלויות המושתות על החברה אך אינן מתומחרות באופן ישיר בעלות הפקת החשמל. עבור תחנות הכוח חושבה עלות הפגיעה הבריאותית והסביבתית על פי הסכומים המקובלים על משרד הגנת הסביבה, ועבור תחנות פוטו-וולטאיות בשטחים פתוחים הוערכה עלות השימוש בשטחים הפתוחים.
בתרחישים בהם הונח כי ייושמו אמצעי התייעלות במשק להפחתת צריכת החשמל, נלקחה בחשבון גם עלות התקנת המערכות חוסכות החשמל.
יש להדגיש כי תחשיב זה מפנים שני גורמי בזבוז המופיעים בשיעור חדירה גבוה של מקורות מתחדשים:
-
בזבוז הנובע מעודף הייצור מהמקורות המתחדשים: בכדי לספק את הביקוש בשעות בהן הפקת החשמל נמוכה, יש להתקין עודף מערכות. התוצאה היא שבשעות ההפקה הגבוהות (למשל, בצהרי הקיץ עבור מערכות סולאריות), התפוקה גבוהה מהביקוש. בשלב הראשון מערכות האגירה ישתמשו בחלק מהחשמל העודף, אך כשימוצה כושר האגירה חלק מהאנרגיה 'תושלך'. כאשר מניחים לסימולציה להשתמש בכושר אגירה גבוה יותר, היא יכולה להעביר את החשמל העודף לשעות מחסור וכך תידרש התקנה נמוכה יותר של מערכות ייצור והעלות לצרכנים תרד.
-
הבזבוז הנובע מאי השימוש בתחנות הכוח לגיבוי: היות ותחנות הכוח תפעלנה רק שעות ספורות במשך השנה, ניצול ההון המושקע בהן נמוך ועלות החשמל המופק מהן גבוה (היות והעלויות הקבועות מחולקות על פני פחות יחידות חשמל).