הצמיחה באנרגיה מתחדשת הרחק ממרכזים עירוניים או תעשייתיים מעודדת חזרה לזרם ישר
מאת אנני סניד, הכתבה מתפרסמת באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל ורשת אורט ישראל 20.08.2017
לפני יותר מ-100 שנה, ניטש ויכוח בין מדענים לבין ראשי התעשייה על רשת החשמל שתוקם בארה”ב: האם עליה להישען על זרם חילופין (AC) או על זרם ישר (DC)? שתי השיטות משמשות להעברת אנרגיה, הזרם הישר זורם כל הזמן באותו כיוון, ואילו זרם החילופין משנה את כיוונו באופן מחזורי. תומס אדיסון דגל בזרם הישר ואפילו חִשמל בפומבי חיות משוטטות בזרם חילופין כדי לשכנע את הציבור בסכנה הכרוכה בו. אבל בתחילת שנות ה-20 של המאה ה-20 הוכרעה הכף לטובת זרם החילופין בגלל סיבות טכניות וכלכליות.
כעת הזרם הישר חוזר לזירה. בשנים הקרובות יצטרפו אל כמה קווי תמסורת של זרם ישר הפזורים פה ושם ברחבי ארצות הברית לפחות תשעה קווי זרם ישר ארוכים במתח גבוה (HVDC) שכמה חברות מתכננות לפרוש.
הדבר נובע בעיקר משתי מגמות: המערב התיכון ואזורים אחרים בארה”ב מייצרים היום כמות גדולה של אנרגיה מתחדשת – כ-2.8 טריליון קילוואט שעה נכון ל-2015 – ולחברות החשמל נחוצים האמצעים להעבירה למרכזים עירוניים ולמרכזי תעשייה מרוחקים. “יש משאבים מרוחקים, ופשוט אין תשתית מספקת לשינוע האנרגיה אל השוק,” אומר ווין גאלי, סמנכ”ל הנדסה ב-Clean Line Energy Partner, המתכננת להקים ארבעה קווי זרם ישר במתח גבוה. החברה, שמרכזה ביוסטון, כבר שלחה צוותים לשטח, להכנת פרישתו של אחד הקווים – הוא יוביל אנרגיית רוח על פני 1,160 קילומטרים מאוקלהומה ומצפון טקסס לטנסי ולארקנסו, ומשם למדינות סמוכות אחרות.
הטכנולוגיה להעברת המתח השתכללה בשנות ה-70, מה שמאפשר את חזרתו של הזרם הישר לזירה כאפשרות ישימה – ובקווים שאורכם עולה על 500 עד 800 קילומטר, הזרם הישר טוב מזרם החילופין. שכן מאורך מסוים, מערכות של זרם חילופין נעשות יקרות יותר להקמה ממערכות של זרם ישר בגלל בעיות כמו התנגדות גדולה יותר. “השימוש בקווים של זרם ישר הוא פתרון טוב בהרבה להעברת אנרגיה מחוות רוח או שמש מרוחקות,” אומר גרגורי ריד, ראש “המרכז לאנרגיה” ו”מכון רשת החשמל” של אוניברסיטת פיטסברג. “מקורות המשאבים שלנו משתנים בקצב מהיר.”
ומכיוון שהאנרגיה המתחדשת לא תיעלם בזמן הקרוב לא ייעלם גם הזרם הישר. וכפי שאומר גאלי: “הזרם הישר מעולם לא נעלם לגמרי”.
12 תגובות
זרם חילופין צריך פחות קווי הולכה לאותו הספק שכן הזרם החוזר לחברת החשמל (קו האפס) הוא אפסי (תאום זרמי הפאזות דואגים לזה). בזרם ישר הקו החוזר אמור להעביר גם הוא זרם רב…
לכן זרם חילופין הרבה יותר זול להולכה.
האם לא כדאי היום לחזור לזרם ישר ברמה הביתית?
כלומר, בתים רבים מאד יכלים להתקין מערכות לוחות סולאריים שמייצרים זרם ישר.
כיום, הזרם מומר לזרם חילופין באמצעות ממיר יקר מאד כדי שיהיה אפשר למכרו לחברת החשמל.
גם שימוש בזרם ברמה הביתית מחייב, לעניות דעתי, המרה לזרם חילופין, כי זה הזרם שמכשירי החשמל הביתיים בנויים לקבל.
האם לא כדאי, בחלק מן המקרים, להשאיר את הזרם כזרם ישר ולהשתמש בו בבתים – בתור זרם ישר?
אני יודע שזה אומר שיצרני מכשירי חשמל רבים יצטרכו לשנות את מכשיריהם, אבל לא נראה לי שזאת בעיה מסובכת.
לא התנגדות היא הבעייה אלא הקיבול וההשראות בקווים ארוכים. שני הרכיבים הללו “שקופים” לזרם ישר אך גורמים לגלים חוזרים ואיבוד אנרגיה בזרם חילופין. בכל מקרה משניאים את המתח לערכים גדולים כדי להקטין הפסדים אוהמיים.
א. בן נר
עקרונית הפסדי האנרגיה בהתנגדות אוהמית זהים עבור זרם ישר וזרם חילופין, עבור אותו התנגדות.
P = I^2 * R. אבל, וכאן אתה צודק, חוק אוהם הוא רק קירוב, כי בגלל סיבות שונות, ההתנגדות לזרם תלויה בתדר (זרם חילופין נע במעטפת המוליך ולכן שטח החתך האפקטיבי קטן יותר, ויש עוד תופעות של השראה וקיבול).
לזרם חילופין יש בעיה קשה של תיאום קווים עם מופע שונה, דבר שמחייב מערכות בקרה מורכבות. מצד שני, יותר קל למתג זרם חילופין. בזרם ישר אפשר להסתפק בפחות קווים עבור אותו הספק, וזה יתרון עצום.
היום מערכות התמרה (וגם מערכות יישור והיפוך) של זרם ישר הם יעילים ביותר, ולא היו קיימות בתקופת אדיסון וטסלה. אדיסון תיכנן להקים תחנות כוח מקומיות וכך לחסוך בהובלת החשמל – וזה בסוף מה שהכריע לטובת טסלה ווסטינגהאוס (כבר אז לא רצו תחנות כוח מעשנות בתוך ערים).
הפסדי האנרגיה עקב התנגדות אוהמית, לאורך הקווים המוליכים הם קטנים יותר בזרם חילופין מאשר בזרם ישר.
מה שנטען בכתבה אך איננו מוסבר למרבה הצער הוא כי, בקווים מוליכים ארוכים, מעל 500 עד 800 ק”מ יש צורך בהקמת מערכות מורכבות שעלותן במתח חילופין רבה יותר מאשר במתח ישר.
לי זה נשמע מאד משונה ולא אמין.
הפסדי האנרגיה בזרם ישר הם עצומים, מה גם שהמתח הרי נוצר במקור כמתח חילופין ויש לישר אותו לפני שהוא מועבר ומוזרם בקווים.
בקיצור – לא ברור.
זרם חילופין וגם זרם ישר שניהם נעים דרך המוליך הטוב ביותר. במקרה של הגוף זהו פני השטח שלו.
הבעיה עם זרם ישר היא שהוא גורם לפירוק המים בגוף לחמצן ומימן אטומיים. התוצאה קטלנית.
זרם חשמל עובר דרך הלב רק אם הלב נמצא במסלול המוליך הקצר ביותר אל האדמה.
שוב עושים עוול לניקולא טסלה?!?
הבנאדם מת בידיעה שההיסטוריה לא תזכור אותו כמי שחתום על שיטת זרם החילופין – וחבל!
כולנו חייבים לו שלפחות שמו יוזכר בכתבות מעין אלו!
מהנדס מאוכזב
חזרתו של הזרם הישיר, ואיתו הקרינה הגדולה…
יופי.
ארחיב כיוון שלא הוסבר בכתבה.
לזרם חילופין לשעצמו אין שום יתרון . הייתרון שלו הוא הקלות בהעלאת המתח על ידי שנאיים, דבר הכרחי לצורך העברה למרחקים ארוכים, והקלות בהורדת המתח חזרה לצורך השימוש.
טכנולוגיית המרת המתח על ידי רכיבים חשמליים השתפרה מאד , מי זוכר את ספקי המתח הישנים והכבדים שהיו לנו פעם?
זרם חילופין לא יוצר נזקי אלקטרוליזה
ולכן פחות מסוכן
123
אתה צודק. זרם חילופין זורם במעטפת החומר, כך שהזרם דרך הלב קטן יותר.
אדיסון טען אחרת כי הוא רצה למכור משהו…
זה לא הזרם הישר שדווקא מסוכן יותר במקרה של התחשמלות?