|
||||
|
||||
אני סקפטי לגבי האופטימיות של אנרגית השמש - היא מן הסתם תהווה חלק חשוב, אבל מגבלותיה הטמפורליות ידועות וקשה לי לראות אותה כפתרון מז'ורי. אלא אם ימצאו איזו קפיצה טכנולוגית משמעותית1, ואז זה בעצם פתרון טכנולוגי אחר ממה שאנחנו מדברים עליו היום. 1 מדמיוני - עדשה/מראה מרכזת במסלול גיאו סינכרוני שמכוונת לכור במקום קבוע על הקרקע. |
|
||||
|
||||
לשימוש אפקטיבי באנרגיית שמש צריך לפתח/להמציא שיטת אגירה של אנרגיה חשמלית ששונה מהטכנולוגיה של הסוללות היום. אני אופטימי לגבי אגירת אנרגיה חשמלית לשימוש ביתי, כולל לתחבורה ביתית. אני מודה שהאופטימיות שלי לגבי אגירה היא מסוג הנבואה שאינה בטוחה, אבל המצב לגבי סוללות לרכבים מראה שיש סיכוי. |
|
||||
|
||||
לדעתי המגבלה בניצול אנרגיית שמש היא שטח. אם יש לך שטח שאינו דרוש למבני מגורים או לחקלאות, כמו אצלנו בנגב, איני בטוח שיותר זול לשים משהו ענק כזה בחלל. היום ניצול אנרגיית השמש עבר ברובו הגדול לקולטים חשמליים כי חל שיפור ניכר בנצילות שלהם ובמחירם. אולי המגמה הזאת תימשך עוד ותוזיל את מחיר יצור החשמל כך. ברור שהמערכת הזאת פועלת רק בשעות היום, אבל כיוון שממילא הדרישה לחשמל יותר גבוהה ביום, אולי זה לא חיסרון כל כך גדול. |
|
||||
|
||||
לפי זכרוני, צריכה ביתית , כולל לרכב אישי היא חלק ניכר מצריכת החשמל העולמית. פתרונות לצריכה ביתית של חשמל עשויים להיות פשוטים יותר , לפחות ברמה העקרונית, מאשר פתרונות אנרגיה לצרכים אחרים. אבל זה ברמה העקרונית בלבד, כי כאשר ניגשים לפרטים יש התנגדויות של אינטרסנטית. כמו כן בצריכה ביתית יש בעיית מחסור בשטח חשוף (שאולי פתירה ואולי לא). דוגמא להתנגדות אינטרסנטית לכלים חשמליים: רכב חשמלי קל, כולל אופניים , קורקינט, ריקשות, מכוניות זעירות (ששטח הקרקעי, 1.5 מטר * 2 מטר). כל אילו חסכניים מאוד באנרגיה. אבל — המדינה מתנגדת לשימושים כאילו בדרך של אי פיתוח תשתית ורגולציות שמייקרות את השימוש. לגבי שטח חשוף בבניה רוויה (לגובה), אין מספיק שטח חשוף לשמש ליחידת דיור. זו מיגבלה שאינה קיימת בבניה לגובה נמוך, ניתן לפתור על ידי בפיזור אוכלוסיה לשולי הערים (אבל זה מחייב דרכי תחבורה אל/מ מהשוליים אל העיר). בישראל הפתרונות התחבורתיים של המדינה עד כה — עלובים. |
|
||||
|
||||
חלק עיקרי בטיעון שלי היה (אולי לא הובהר מספיק) שצריך שטחים עצומים, ולא לכל מדינה יש את זה. וכיוון שזה לינארי בשטח - זה לא כל כך סקאלבילי1. דרישה "יותר גבוהה ביום" זה לא מספיק. גם אם היחס לילה-יום הוא 60-40%, זה לא פותר את הבעייה. יתירה מזאת - סביר מאד שהטעינה של המכוניות החשמליות תהיה דוקא בלילה. 1 ראיתי איפשהו השוואה של מישהו בין השטח שצורך כור גרעיני לתחנת סולארית בהספק מקביל. אני לא זוכר את ההפרש המדויק אבל הוא היה גדול. בכמה סדרי גודל. |
|
||||
|
||||
אם אתה מדבר על מצב שבו כל ייצור האנרגיה יהיה באמצעות השמש, אז באמת אי הייצור בלילה הוא בעיה. אבל אנחנו כל כך רחוקים ממצב כזה שבכלל אין טעם לדבר על כך. |
|
||||
|
||||
המשפט המקורי אליו הגבתי היה "יש סיכוי גבוה שבמאה העשרים ואחת חלק גדול מאוד מהאנרגיה תיוצר מאנרגיית שמש". ועל כן דיברנו על כך. ומאחר שדיבור על שימוש רק ב-30-40% אנרגיות מתחדשות/סולאריות ממילא יועיל כמו כוסות רוח למת, אני הגבתי לתסריט ש(אולי) יכול לעזור במשהו. |
|
||||
|
||||
לא הבנתי. 30 או 40 אחוז מכלל האנרגיה אינו אחוז גבוה? מתאמצים המון כדי לעלות נצילות באחוז אחד בתחנת כוח. |
|
||||
|
||||
דובר על פתרון ולו חלקי/הקלה/הקטנה בהתחממות הגלובלית, על ידי הפחתת פליטת הפחמן, לאורך המאה ה-21. כשכבר היום 10-20% מהאנרגיה העולמית היא על ידי תחנות לא-פחמניות, אם הדיון הוא על פתרון שמגיע רק ל-30% מצריכת האנרגיה העולמית - זה פתרון לא חלקי ולא מספק. מכאן נובע שהדובר כיוון לפתרון שמספק 70-80 אחוז מהאנרגיה לפחות. ואז אמר מי שהגבתי לו שטכנולוגית האנרגיה היחידה שסבירה לדעתו היא אנרגיה סולארית. על כן, המסקנה היא שהוא חושב שאנרגיה סולארית כן יכולה לספק את האחוזים האלה, ולכן 30% איננו אחוז גבוה, לשאלתך. |
|
||||
|
||||
30-40% אנרגיות מתחדשות זו קפיצה עצומה לעומת מה שיש לנו עכשיו. לגמרי לא כוסות רוח למת. זה דבר שיכול לקנות לנו זמן - וזמן זה אולי הפרמטר הקריטי ביותר. בהינתן זמן רב יותר אפשר לקדם שינויי עומק בכלכלה העולמית, להבין טוב יותר את התהליכים האקלימיים, לבצע שינויי תשתית שיאפשרו להתמודד טוב יותר, לפתח יבולים עמידים, לבחון שיטות גיאו-הנדסה... אחד היתרונות הגדולים של אנרגיות מתחדשות הוא שקל ומהיר יחסית לנצל אותן. אם החלטת לבנות שדה סולארי אתה יכול עקרונית תוך שנה להתחבר לרשת; אם החלטת לבנות כור גרעיני זה יקח במקרה הטוב חמש עשרה שנה. יתכן שהכורים המודולריים שכל מיני חברות מנסות לפתח יקצרו מהותית את הזמנים האלה, אבל הם עדיין לא קיימים - וכרגע האפשרות היחידה להוריד משמעותית את הפליטות בטווח הזמן של העשור הקרוב היא באמצעות אנרגיה תחדשת. |
|
||||
|
||||
"צריך שטחים עצומים, ולא לכל מדינה יש את זה" אני אנצל את זה לתהייה פוליטית-כלכלית, ואז כלכלית-הנדסית. למה הרזולוציה צריכה להיות של מדינה? אני מבין שמדינות מעדיפות להיות אוטרקיות חשמליות, אבל זה מן הסתם שאלה של מחיר. ויתור על אלקטרוטרקיה יעזור להתגבר על בעיית המחסור בשטח, אם באמת יש בעיה כזו, אבל לא על בעיית התנודתיות בזמן (יום-לילה, מזג אוויר). לעומת זאת, הולכת חשמל על פני מרחקים גדולים יכולה לעזור מול בעיית התנודתיות. אני מניח שכרוך בה הפסד, ואין לי מושג כמה הוא. אילו הולכת חשמל היתה בחינם, ומדינות היו מוותרות על אלקטרוטרקיה, האם אפשר היה לעבור למאה אחוז חשמל סולרי מחר? האם סבירה (או כמה רחוקה מהאמת) ההיפותזה שאפשר לרשת את כדור הארץ בתחנות סולריות, כך שבכל רגע נתון הספקן הכולל יספיק לצריכה הכוללת של האנושות? (פיזיקלית? כלכלית?) האם, לצד העבודה ההנדסית על שיפור יכולות האגירה, יש עבודה הנדסית על שיפור ההולכה, או שזה ממילא לא אישיו, או שממילא אין בזה תועלת בגלל צווארי בקבוק אחרים? |
|
||||
|
||||
הניחוש הראשוני שלי - הולכת חשמל למרחקים גדולים כרוכה בהפסדים עצומים. מבלי לגגל, הזכרון/תחושה העמום בבפאתי מוחי לוחש שהחישוב הרלבנטי הוא ברמת חשמל של כיתה י' בתיכון (בקירוב ראשון), וזה קצת מביש לא לזכור אותו. עוד בדל זיכרון טוען שהירידה בעוצמת ההולכה פרופורציונאלית הפוכה למתח, וזו הסיבה שכבלי מתח גבוה , נו, נקראים ככה. מסקנה אפשרית מכל הפירורים האלה היא שהעלאת המתח יוצרת רף עליון למרחק ההולכה. כן המורה, אני מודה שלא קראתי את החומר לפני התשובה הקצת עלובה הזו לשאלה. |
|
||||
|
||||
מויקיפדיה: For example, a 100 mi (160 km) span at 765 kV carrying 1000 MW of power can have losses of 1.1% to 0.5% כלומר בערך 0.5% ל-100 ק"מ, ולכן גם 1000 ו-2000 ק"מ הם עדיין מרחקים סבירים.
|
|
||||
|
||||
עד כמה שזכור לי, המתח ברשת החשמל בישראל הוא 22kV, שזה בערך פי 35 יותר נמוך מהדוגמה שלך. אבל עכשיו ששלחת אותי לויקי, אני רוא שיש גם 'מתח עליון' גבוה יותר בארץ אבל כדי להוריד אותו למתח גבוה סתם כבר צריך 'תחנת כח משנית' שהיא מבנה גדול בשטח ומורכב, מן הסתם גם יקר. אני אגב תוהה האם כל כך קל להפוך את המתח מתחנה סולארית לכזה גבוה (שלא לומר למתח חילופין), לכאורה זה פחות טבעי לאופיה של התחנה. |
|
||||
|
||||
מכיוון שהרשת היא בזרם חילופין, אין לך ברירה וגם תחנות סולאריות צריכות בסופו של דבר לספק זרם חילופין לרשת. ברגע שאתה ממיר זרם ישר לזרם חילופין, השינוי ממתח נמוך לגבוה הוא טריוויאלי. |
|
||||
|
||||
הולכת חשמל למרחקים גדולים מתבצעת בזרם ישר. זרם חילופין הוא הרבה יותר הפסדי במתחים ובמרחקים האלה. עוד יתרון של זרם ישר הוא שהוא לא מחייב את כל הרשתות שמחוברות אליו להיות מסונכרנות זו עם זו, ולכן מקל על התכנון ומשפר את יציבות המערכת (במערכת מסונכרנת קריסה של מרכיב אחד עלולה להתפשט ולהפיל את כל הרשת). עובדה מעניינת היא שיפן מחולקת לשתי מערכות חשמל שונות שפועלות בתדרים שונים; החיבור בין שתי המערכות האלה הוא דרך המרה לזרם ישר. אחת הבעיות שהתגלו בעקבות אסון פוקושימה היתה שלגשר הזה בין המערכות לא היתה קבולת מספיקה, ולכן המערכת שלא כללה את התחנה בפוקושימה לא יכלה לתמוך במדה מספקת במערכת השניה ויפנים רבים נשארו ללא חשמל יותר זמן מן הנחוץ. |
|
||||
|
||||
הפוך גוטה, הפוך. הולכת זרם למרחקים מתבצעת אך ורק בזרם חילופין. אי אפשר אחרת. שנאים עובדים רק בזרם חילופין ובלעדיהם לא ניתן ליצור מתח של 400KV שהוא המתח שבשימוש בקווי ההולכה הראשיים בעולם (וגם בארץ). העלות של ישור זרם חילופין או הפיכת זרם ישר לחילופין היא גבוהה והפסדית וניתנת לביצוע רק במתחים נמוכים יחסית. אם לא מוכרחים, לא עושים את זה. |
|
||||
|
||||
High-voltage direct current [Wikipedia]:
A high-voltage, direct current (HVDC) electric power transmission system (also called a power superhighway or an electrical superhighway)123 uses direct current for the bulk transmission of electrical power, in contrast with the more common alternating current (AC) systems.4 For long-distance transmission, HVDC systems may be less expensive and have lower electrical losses. For underwater power cables, HVDC avoids the heavy currents required to charge and discharge the cable capacitance each cycle. For shorter distances, the higher cost of DC conversion equipment compared to an AC system may still be justified, due to other benefits of direct current links. Most HVDC links use voltages between 100 kV and 800 kV. A 1,100 kV link in China was completed in 2019 over a distance of 3,300 km with a power of 12 GW. 56 With this dimension, intercontinental connections become possible which could help to deal with the fluctuations of wind power and photovoltaics. |
|
||||
|
||||
אתה שם לב שמדובר בחלק קטן מאוד מרשת ההולכה בעולם? כמעט כל קווי ההולכה הם בזרם חילופין. |
|
||||
|
||||
אני מדבר על הולכה למרחקים ארוכים ובמתחים גבוהים מאד, כמו שצריך כדי להעביר חשמל מאלג'יריה לאיטליה או מקנזס לניו-יורק. זה היה נושא הדיון. לא על ההולכה מתחנת המשנה ברחוב שליד הבית שלך אל הבית. |
|
||||
|
||||
ואני דיברתי על הצורך לחבר את תחנות הכוח הסולאריות שמייצרות זרם ישר לרשת ההולכה המקומית או הארצית, שהיא משתמשת (ב-99.9% מהמקרים) בזרם חילופין. |
|
||||
|
||||
כשמדברים על ייצור חשמל מקומי או בהקפים קטנים יחסית אז כנראה תצטרך אינברטר ברמת התחנה או אפילו מערך הפאנלים שעל גג הבית. אבל עבור מצבים כמו שירדן העלה ("ויתור על אלקטרוטרקיה יעזור להתגבר על בעיית המחסור בשטח, אם באמת יש בעיה כזו, אבל לא על בעיית התנודתיות בזמן (יום-לילה, מזג אוויר). לעומת זאת, הולכת חשמל על פני מרחקים גדולים יכולה לעזור מול בעיית התנודתיות. אני מניח שכרוך בה הפסד, ואין לי מושג כמה הוא.") זרם ישר הוא פתרון יעיל יותר; בסופו של דבר אכן יהיה צורך להמיר אותו לזרם חילופין. אבל אפילו ייצור במקור של זרם חילופין עשוי לכלול המרות כאלה. למשל, טורבינות רוח מייצרות זרם חילופין אבל קשה מאד לסנכרן אותן עם התדר והפאזה של רשת נתונה, ולכן משתמשים בהמרה לזרם ישר ובחזרה לזרם חילופין מסונכרן. מכיוון אחר, מערכות אגירת אנרגיה מבוססות סוללות כמו חוות הסוללות של טסלה בדרום אוסטרליה (wikipedia Hornsdale Power Reserve) ממירות את זרם החילופין לזרם ישר כדי לאגור את האנרגיה ובחזרה לזרם חילופין כדי לשחרר אותה; במקרה הזה היכולת של הסוללות לספק זרם במאפיינים מדויקים מאד ובזמני תגובה שנמדדים במילי-שניות הם יתרון גדול לעומת מערכות סינכרוניות שמשמשות לייצוב רשת רגילה. ההמרה כאן היא יתרון ולא חסרון. |
|
||||
|
||||
בשעתו היה נסיון להרים פרויקט desertec [Wikipedia] שיפרוש פאנלים סולריים על שטחים נרחבים במדבר סהרה ויעביר את החשמל בכבל תת-ימי לאירופה. הפרויקט הזה לא הצליח להתרומם. יש כרגע נסיון להקים כבל תת ימי בהספק של 600 מגהווט/שעה מאלגיריה לאיטליה; אם זה יקרה ניתן יהיה להעביר אנרגיה מאפריקה לאירופה, אם כי ההקף הוא קטן מכדי להיות משמעותי. בעיה דומה קיימת בתוך ארה"ב. האזורים הטובים להפקת אנרגיה מתחדשת - המישורים הגדולים של המערב התיכון לרוח ומדבריות אריזונה ונבדה לשמש - מרוחקים מאזורי הצריכה הגדולים שלאורך שני החופים. יש נסיונות להקים תשתיות הולכה ארוכות טווח, אבל העלויות של קווים כאלה הן גבוהות והם נתקלים בהרבה התנגדויות של כל מי שלא רוצה מתח גבוה מעל או מתחת השטח שלו. כדי לקדם את זה ברצינות יש צורך במעורבות של הממשל, אבל זה לא ממש בעדיפות גבוהה בממשל הנוכחי. |
חזרה לעמוד הראשי | המאמר המלא |
מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים | |
RSS מאמרים | כתבו למערכת | אודות האתר | טרם התעדכנת | ארכיון | חיפוש | עזרה | תנאי שימוש | © כל הזכויות שמורות |