אחסון חשמל בבית – פתרון לצריכת חשמל בשעות השיא ולוויסות החשמל הנוצר מאנרגיות חלופיות

זו מסקנתם של פרופ’ דוד אנדלמן ופרופ’ גי דויטשר מביה”ס לפיזיקה ולאסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב, במסגרת מאמר שפרסמו אודות ישימות השימוש באנרגיות מתחדשות במקום בדלק

בימי שיא השרב בתחילת החודש, הודיעה חברת החשמל פעמיים על שבירת שיא צריכת החשמל. ב-2 באוגוסט עמד נתון צריכת החשמל של תושבי מדינת ישראל על 12,420 מגהוואט, ולמחרת 12,800. לחברת החשמל ביחד עם כמה יצרניות חשמל פרטיות יש יכולת ייצור של כ-13,600 מגהוואט, אבל עלות ייצור החשמל בשעות השיא הוא מאוד גבוה, ומחייב שמירה של עתודות ייצור במשך כל השנה, אבל שנכנסות לפעולה רק עבור פרק זמן מוגבל מאוד.

חלק מהבעיה זו יכול היה להיפתר אילו ניתן היה לאחסן את החשמל המיותר הנוצר בשעות השפל ולהשתמש בו בשעות העומס. כך מנמקים הפרופסורים דוד אנדלמן וגי דויטשר במאמר שכותרתו: “אנרגיות מתחדשות כפתרון להתמכרות לדלק: מציאות או חלום?”, ומסתבר שפתרון בעיית האחסון יוכל לאפשר הגדלה מאסיבית של השימוש באנרגיות מתחדשות. המאמר התפרסם בכתב העת World Policy Journal בחודש יוני 2015.

“בעיה מאתגרת הינה בעיית אחסון האנרגיה החשמלית.” כותבים השניים במאמרם. “מכיוון שאין בנמצא פתרונות לאחסון בקנה מידה גדול, החשמל שמיוצר למקוטעין ולא בצורה רציפה ע”י אנרגיות מתחדשות חייב להיות מסופק לצרכן מיד עם ייצורו. לעומת זאת, ההתחייבות של חברת החשמל היא לאספקה שוטפת של חשמל לפי דרישה. הבעיה שנוצרה היא חוסר תאימות בין היכולת לתכנן את ייצור החשמל ממקור מתחדש (התלוי במזג אוויר ו/או בכמות השמש) לבין הצריכה המשתנה לאורך שעות היממה (בוקר וערב) ולפי תקופות השנה (חורף וקיץ).”

“פתרון אפשרי לאחסון חשמל הוא המרתו באנרגיה אחרת שבה ניתן להשתמש לפי דרישה בזמן מאוחר יותר. למשל, בשוויץ, חשמל עודף משמש לשאיבה של מים ואחסונם במאגרים עיליים הממוקמים במעלה ההר. לאחר מכן, המים מוזרמים במורד ההר ומניעים טורבינות הידרו-חשמליות שמייצרות חשמל בזמן של צריכת יתר. ”

“בעתיד, עוד פתרון לאחסון אנרגיה הינו ייצור של מימן בכמויות מסחריות באמצעות תהליך אלקטרוליזה, בו מעבר של זרם חשמלי מפריד את מולקולות המים לרכיביהן, מימן וחמצן. מימן הינו מקור אנרגיה נקי לחלוטין שלא פולט CO2 או גזי חממה אחרים, וניתן לאחסנו ולהשתמש בו לפי הצורך בתאי דלק שמפיקים חשמל. כבר כיום ישנן מכוניות קונספט בהם מנוע חשמלי מופעל באמצעות תאי דלק במקום סוללות.”

לכל בית תהיה סוללה לחשמל שיספיק ליום אחד

אבל מי אמר שפתרון אחסון החשמל צריך להיות מיושם רק בקנה מידה לאומי?

מסבירים פרופ’ אנדלמן ופרופ’ דויטשר: “כיום אין עדיין בנמצא פתרונות חסכוניים לאחסון חשמל בקנה מידה גדול. בטווח הקצר והבינוני (כמה עשרות שנים), אחסון מבוזר ביחידות אחסון קטנות ובינוניות נראה כפתרון ביניים מצוין. עקב מסחור מואץ של מכוניות חשמליות, הייתה התקדמות מהירה בפיתוח והורדת עלויות של סוללות חשמליות בקיבולת של כמה עשרות קוט”ש. למכונית חשמלית קטנה כגון שברולט וולט יש סוללה של כ-20 קוט”ש, ולמכוניות חשמליות ארוכות-טווח, כגון דגם S של חברת טסלה מוטורס, יש סוללה של 70-85 קוט”ש המאפשרת נסיעה רצופה של 450 קילומטרים בין הטעינות.”

היוזמה של טסלה

“לאחרונה החלה חברת טסלה גם בשיווק של יחידות אחסון (סוללות) בשם  דומות לבית הפרטי (בקיבולת של כ-10 קוט”ש) וגדולות יותר לתעשייה תחת המותג Powerwall . יחידות אלה, בשילוב אופציונלי עם מקור אנרגיה מתחדשת, יכולות לספק את רוב תצרוכת החשמל היומית של צרכן פרטי, ומהוות פתרון מעולה למגזר גדול של צרכנים פרטיים ועסקיים. חברת החשמל יכולה לספק חשמל בשעות הצריכה הנמוכה (לילה), שיאוחסן אצל הצרכן על מנת להשתמש בו מאוחר יותר בשעת צריכת שיא. שימוש בכמות גדולה של יחידות אלו יכול להוריד משמעותית את עלויות חברת החשמל ול”יישר את הקו” בייצור החשמל. הוא גם יאפשר חסכון ניכר לצרכנים, אם מחיר החשמל שייגבה מהצרכן יותאם לשינוי היומי והעונתי באספקת חשמל ובביקושו. על מנת שפתרון יהיה כדאי מבחינה כלכלית לצרכן. חייבים לוודא שההשקעה הראשונית ברכישת יחידת האחסון, חיבורה לרשת ותחזוקתה, תוחזר לצרכן בפרק זמן סביר ע”י חסכון במחיר החשמל.”

בשיחה עם אתר הידען אומר פרופ’ אנדלמן: “אילון מאסק (היזם ומנכ”ל טסלה) יצא עם ההכרזה שלו בפברואר השנה – אחסון חשמל מבוזר אצל הצרכנים על ידי סוללות בעלות הספק שמתאים פחות או יותר לצריכת חשמל ביתית ליום, במחיר של 3,500 דולר ליחידה. תוך שבוע הוא מכר את מערכות ב-900 מיליון דולר, הרבה יותר מאשר מכירות האייפונים של אפל בשבוע ההכרזה, ומדובר בקיבולת ייצור של טסלה לשנה וחצי הקרובות.”

כאמור, סוללות אלו יסייעו לווסת את צריכת החשמל מהרשת ובכך לחסוך לחברת החשמל כסף רב. חלק ניכר מעלות החשמל נובעת מהתנודתיות הגדולה לפי עונות ולפי שעות היום, כאשר חברת החשמל צריכה לספק את החשמל בשעת השיא ולשריין רזרבות של ייצור.

“עוד פתרון אפשרי הינו שילוב יחידת האחסון עם פנלים סולרים לייצור חשמל. למשל בחורף, החשמל ייאגר ביחידת האחסון במשך שעות היום ויימכר חזרה לחברת החשמל במחיר גבוה בשעות ביקוש השיא: בין 4 אחה”צ ל- 10 בלילה. ברור שאחסון חשמל ואף ייצורו בצורה מבוזרת יכול לתת מענה למספר בעיות עכשוויות במשק החשמל, אבל מעבר לפתרונות הטכנולוגיים, הוא דורש שינויים ניכרים במדיניות ובתמחור החשמל ברמה הלאומית”, מסכם פרופ’ דויטשר.