גודל טקסט:
שינוי צבעי האתר:
מקשי קיצור
S - עבור לתוכן העמוד
1 - עמוד הבית
4 - חיפוש
הצהרת נגישות

פורום אנרגיה 39: מיקרוגריד ורשת חשמל חכמה בעידן של ייצור מבוזר ואנרגיות מתחדשות

רשימת חוקרים
פרופ' גרשון גרוסמן , יגאל עברון , נעמה שפירא
צטט כ: פרופ' גרשון גרוסמן , יגאל עברון , נעמה שפירא . פורום אנרגיה 39: מיקרוגריד ורשת חשמל חכמה בעידן של ייצור מבוזר ואנרגיות מתחדשות. חיפה ישראל: מוסד שמואל נאמן, 2017. https://www.neaman.org.il/Energy-Forum-39-Microgrid-and-Smart-Grid-in-an-age-of-distributed-production-and-renewable-energies-HEB

רשת חשמל חכמה (smart grid) הולכת ומתפתחת במקומות רבים בעולם במטרה להחליף את רשת אספקת החשמל הקונבנציונאלית. זהו אחד הנושאים המובילים במשק אנרגיה מודרני וזוכה לעדיפויות לאומיות ולהשקעות מסיביות. גם בישראל נמצא הנושא בעדיפות גבוהה על סדר היום האנרגטי הלאומי, למרות שהנושא עדיין בחיתוליו. רשת חשמל חכמה מספקת חשמל מיצרנים לצרכנים בשילוב תקשורת מהירה ודו-כיוונית המאפשרת התאמת הצריכה לכושר הייצור והפעלה של תכניות לניהול צריכה (Demand Side Management). בכך ניתן להשיג ייעול, חיסכון, צמצום עלויות, שרידות, שיתופיות והגברת אמינות. הרשת החכמה מצטיינת ביכולת לנתב את אספקת החשמל בדרך אופטימאלית כדי להגיב למגוון רחב של מצבים, לעודד את המשתמשים לשנות את אופן הצריכה (כגון עידוד שימוש בשעות השפל) ולגבות פרמיה מצרכנים המשתמשים באנרגיה בשעות השיא. כאשר עלות החשמל בשפל, רשת חכמה יכולה להציע ללקוח להפעיל מכשירי חשמל ביתיים עתירי צריכה כגון מכונות כביסה, או תהליכים במפעל המסוגל לפעול בשעות כלשהן. בשעות השיא הרשת החכמה יכולה, בתיאום עם הלקוח, לכבות מכשירים נבחרים כדי להפחית את הביקוש.

אחת המטרות שמשרתת רשת חשמל חכמה היא הכנסת אנרגיות מתחדשות פעילות לסירוגין לרשת, כגון שמש ורוח, בהיותן זמינות, והחלפה באמצעותן של ייצור חשמל ע"י שריפת דלקים מחצביים. לצד היתרון הרב שיש בניצול מקורות אלה, בהיותם נקיים וידידותיים לסביבה, השימוש בהם יוצר קושי מבחינת הרשת עקב האופי הבלתי רציף ולפעמים גם הבלתי צפוי שלהם. אחד האתגרים החשובים בפיתוח רשת החכמה הוא מציאת הדרכים לשילוב מקורות אלה ברשת, למרות בעיות אלה.

מטרה חשובה נוספת היא ניהול טעינת הרכבים החשמליים. הרכבים החשמליים הם צרכני חשמל גדולים, ובעיקר צרכני זרם בשעת טעינה. רשת חשמל עתידית, בהנתן חדירה משמעותית של רכבים חשמליים, תצטרך לנהל את טעינת הרכב החשמלי באופן מושכל. מצד שני הרכבים יכולים לשמש גם כתחנות אגירה ולספק חשמל בשעת הצורך. בדומה ניתן יהיה לנהל, או לקבל שירותים מסוללות המותקנות בבתים בהם יש ייצור חשמל מקומי – למשל סולארי.

בתחילת פיתוחה של הרשת החכמה הושם הדגש על מנייה חכמה (smart metering). כיום קיים דגש נוסף  ורב על ייצור חשמל מבוזר – שילוב ברשת של חשמל המיוצר ע"י יצרנים שונים ומגוונים (מעבר לחברת החשמל) ועל שילוב נכון ביניהם.  מבנה הרשת החכמה יוכל להיות מבוסס על רשתות מקומיות קטנות (מיקרו-גרידים). מיקרוגריד הוא אוסף של אלמנטים שמייצרים חשמל, אלמנטים שצורכים חשמל וחלק שגם מייצרים וגם צורכים, המקושרים ביניהם במערכת ניהול, בד"כ במרחב גאוגרפי מוגדר. זהו אוסף של אלמנטים המייצרים אנרגיה (כגון גנרטור, מנוע גז או ביוגז, קוגנרציה, טריגנרציה, מתקנים סולאריים, טורבינות רוח, מיקרו-טורבינות), אלמנטים המאפשרים אחסון אנרגיה (כגון אנרגיה חשמלית, תרמית), וכן אלמנטים שונים שהם גם צרכן וגם יצרן ומנוהלים על ידי מונים חכמים. כל מיקרוגריד הוא אוטונומי במידה רבה, ויכול לפעול כ'אי' מבודד, אך בדרך כלל הוא מקושר ליצרני החשמל החיצוניים ובמידת הצורך – גם למיקרוגרידים אחרים.

התועלות הפוטנציאליות של המיקרוגריד הן ביכולתו להגדיל את אמינות האספקה לאלמנטים קריטיים, היכולת לנהל את המערך, כולל מתן תיעדוף בזמן תקלות, וחיסכון בעלויות, תוך אינטגרציה ואופטימיזציה של כל מערך הייצור. הוא מאפשר לנהל את הצריכה, תוך הסתכלות על הצרכן הבודד. ניתן לפעול במספר צורות: עלות מינימלית, מינימום פליטות, מקסימום זמינות ו-load shaving or peak shaving. ניתן לבחור מידי יום את הצורה בה רוצים לעבוד.

מעבר לתועלות הפוטנציאליות למערכת החשמל עצמה מבחינת אמינות האספקה ושרידות המערכת, מיקרוגרידים יכולים לתרום בצורה משמעותית להשגת יעדי הפחתת פליטות פחמן דו-חמצני כחלק מההתמודדות עם שינוי אקלים. זאת בשל האפשרויות שהם פותחים לשילוב מיטבי של מקורות אנרגיה מבוזרים (DER) ומערכות ייצור קטנות ובינוניות שיכולות לספק בנוסף לחשמל גם שירותי חום/קור, ובכך גם משפרות את יעילות המרת האנרגיה לשירותי אנרגיה רצויים וגם מפחיתות את הביקושים לחשמל. 

התועלת במיקרוגריד שונה במקרים שונים. התנהגות של אוכלוסייה קיבוצית אינה זהה להתנהגות של קמפוס אוניברסיטאי. הוצגה הערכה לחמישה סוגי מיקרוגרידים שונים באופיים: בית חולים, קיבוץ או קולקטיב כפרי, אזור תעשייה גדול, שכונת מגורים גדולה ואוניברסיטה.

המלצות:

  • אחד הנעלמים שיש לבחון הוא היחס עלות-תועלת במיקרוגריד. יש לבצע פיילוטים במצבי אמת ואל מול צרכני אמת, אצל סוגי צרכנים שונים, כמות צרכנים (ויצרנים) שונה, ובאזורים שונים, ולבצע מיפוי חסמים ותועלות לפי סוגי המיקרוגרידים השונים.  יש לפעול בצורה מתודולוגית, לבדוק את כל התועלות והעלויות הפוטנציאליים ולבצע סקרי היתכנות תוך איתור קנה המידה, וסוג הצרכנים המיטבי מבחינה כלכלית ומבחינה אסטרטגית (חוסן, שרידות וכלכליות). ברמת הניהול - המחיר אינו צריך להיות גבוה, וזה ייתן כלים לרגולטור לראות מה יהיה הרווח משחרור כסף או שחרור רגולציה. את הפיילוטים יקימו חברות פרטיות, במימון לא גבוה, ובמידע שיתקבל צפויה תועלת רבה.
  • מוצע לבצע סקרי ישימות למיקרוגריד ע"י מענקים ו/או מכרזים במימון הממשלה (משרד האנרגיה) בדומה לסקרים, הממוסדים זה שנים, לגבי התייעלות אנרגטית.
  • במסגרת תכנית האב למשק החשמל, הנמצאת בדיונים בתקופה זו, מוצע לאתר ולהתקין תקנות וכללים רגולטוריים שיאפשרו הקמת רשת חשמל חכמה בדגש על שילוב מיקרוגרידים בצורה אופטימלית. 
  • מוצע מודל לבעלות והפעלה של חלקים מן הרשת הלאומית ע"י יצרני חשמל פרטיים  שיקראו  Independent Grid Operator (IGO). הממשלה תזמין חברות כאלה להציע מבנה עתידי לרשת החשמל החכמה, בהסתמך על טכנולוגיות קיימות או שיהיו קיימות בעתיד הקרוב, להקמת מיקרוגרידים (100-10 MW) בכל הארץ. למציע הזוכה יוענק זיכיון לניהול תכנית מיקרוגריד/רשת חכמה עבור הממשלה, לבחון מיקרוגרידים. המטרה תהיה להדגים הוזלה משמעותית ויציבות המחיר למשך תקופת הזיכיון. בהסתמך על המלצות ההצעה הזוכה הנ"ל, הממשלה תעניק רישיונות למשך 25 שנה לבעלות והפעלה (own and operate) של חלקים מרשת החשמל בארץ. בידי חח"י תישאר בעלות רק על קווי הולכה במתח גבוה וכושר ייצור מספיק לגיבוי עבור שירותים חיוניים. בעלי הרישיונות ישלמו לחח"י עבור שירותים אלה. 
     
    מודל זה אינו מקובל על כל המשתתפים ונטען כי מודלים אחרים עשויים להתאים יותר.

פרסומים נוספים שיכולים לעניין אותך