האם אנרגיה תרמית תוחלף לחלוטין?

Ⅰלקחים מהפסקות חשמל

האם חוויתם אי פעם הפסקת חשמל? פתאום, הכל מחשיך, מעליות נעצרות, טלפונים סלולריים נגמרים והמזגנים כבים. תחושת חוסר האונים הזו גורמת לאדם להבין שחשמל הוא ה"אוויר" של החברה המודרנית.

למעשה, הפסקות חשמל גדולות התרחשו ברחבי העולם:

הפסקת החשמל בצפון אמריקה בשנת 2003 הותירה עשרות מיליוני משתמשים בחושך בן לילה.

במהלך גל הקור של טקסס בשנת 2021, תחנות כוח של אנרגיית רוח וגז טבעי נסגרו בהמוניהן, וללא אגירת אנרגיה כגיבוי, מיליוני אנשים סבלו מטמפרטורות מקפיאות והפסקות חשמל.

הפסקות חשמל באזורים מסוימים בסין: מחסור בפחם ותנודות באנרגיה מתחדשת העמיסו על רשת החשמל, וכפו עליהן הגבלות על החשמל.

דוגמאות אלה מראות לנו שהסתמכות אך ורק על אנרגיה תרמית היא מסוכנת, והסתמכות אך ורק על אנרגיה מתחדשת היא גם מסוכנת. מערכת החשמל זקוקה ל"אסטרטגיית שילוב" יציבה יותר.

ⅱמבני כוח במדינות שונות

מקורות הכוח משתנים באופן משמעותי ברחבי העולם:

סין: אנרגיה המופעלת על ידי פחם נותרה המקור העיקרי, אך בשנים האחרונות זינקה הקיבולת המותקנת של אנרגיית פוטו-וולטאית ואנרגיית רוח, ומודל "אנרגיה מתחדשת + אגירת אנרגיה" הופך בהדרגה למגמה.

ארצות הברית: גישה מאוזנת בין גז טבעי לאנרגיה מתחדשת, תוך הובלת העולם בטכנולוגיית אחסון אנרגיה בסוללות, כאשר קליפורניה ואזורים אחרים בנו את תחנות הכוח לאגירת אנרגיה בקנה מידה הגדול בעולם.

אירופה: גרמניה וספרד הן חלוצות באנרגיית רוח ואנרגיה סולארית, בעוד צרפת מסתמכת על אנרגיה גרעינית ליציבות הרשת. אירופה כולה מחויבת למעבר אנרגטי, כאשר פיתוח מערכות אחסון מואץ.

יפן ודרום קוריאה: מדינות אלו, שתלויות מאוד באנרגיה מיובאת, חייבות לאזן בין ביטחון האספקה ​​לבין פיתוח פעיל של שילובים של טכנולוגיות אנרגיה סולארית, מימן ואגירה.

בסך הכל, כל האזורים נעים לעבר מודל "אנרגיה מתחדשת + אחסון", אם כי בקצב שונה.

ⅲמה המצב הנוכחי?

פיתוח אנרגיה חדשה משגשג, אך הוא גם עומד בפני אתגרים.

ה"גחמנות" של אנרגיית פוטו-וולטאית ואנרגיית רוח: ניתן לייצר אנרגיה פוטו-וולטאית רק במהלך היום כאשר השמש זורחת, והיא נעצרת בלילה; אנרגיית רוח תלויה במזג האוויר, והיא נעצרת בתקופות "שקטות". תנודתיות זו מפעילה לחץ על הפעילות היציבה של רשת החשמל.

הופעתן של סוללות אגירת אנרגיה: סוללות ליתיום-יון וסוללות זרימה פועלות כמו "בנקי חשמל" ענקיים, המאחסנים עודפי חשמל בתקופות של עודף ומשחררים אותו בזמן ביקוש שיא כדי לסייע באיזון הרשת.

מניעי מדיניות: סין קבעה במפורש כי פרויקטים חדשים של אנרגיית פוטו-וולטאית ואנרגיית רוח חייבים להיות מלווים במתקני אחסון אנרגיה. ארה"ב ואירופה, בינתיים, משתמשות בסובסידיות פיסקליות ובמנגנוני שוק כדי לתמרץ חברות לבנות תשתית אחסון אנרגיה.

נותרו אתגרים: סוללות אגירת אנרגיה יקרות, בעלות אורך חיים מוגבל, ומיחזורן ושימוש חוזר בסוף חייהן נותרו סוגיות בלתי פתורות.

במילים אחרות, אגירת אנרגיה הופכת בהדרגה לנפוצה, אך ייקח זמן עד שהיא תחליף לחלוטין את מקורות האנרגיה המסורתיים.

ⅳלמה להחליף את החשמל המופעל על ידי פחם?

הגנת הסביבה: אנרגיה המופעלת על ידי פחם תורמת רבות לפליטות פחמן, זיהום אוויר ואפקט החממה.

ביטחון אנרגטי: תנודות במחירי הפחם והגז הטבעי משפיעות ישירות על מחירי החשמל ואספקתו.

כדאיות כלכלית: אנרגיית פוטו-וולטאית ואנרגיית רוח הופכות לנגישות יותר ויותר, ואף חסכוניות יותר בהשוואה לאנרגיה פחמית.

יעדי ניטרליות פחמן: כדי להפחית פליטות, יש להפסיק בהדרגה את ייצור החשמל הפחמי ולבסוף לבטל אותו.

Ⅴהאם זה יכול להחליף לחלוטין את אנרגיה המופעלת על ידי פחם?

התשובה היא: בסופו של דבר, אבל לא בקרוב.

במהלך 10 השנים הבאות, חשמל המופעל על ידי פחם יישאר "עמוד השדרה" של רשת החשמל.

2030–2040: ככל שאגירת אנרגיה תהפוך לזולה יותר ואנרגיית מימן אמינה יותר, אנרגיה המופעלת על ידי פחם תעבור בהדרגה ל"ספסל".

בסביבות שנת 2050: אנרגיה מתחדשת בשילוב עם אגירת אנרגיה צפויה להוביל, כאשר אנרגיה המופעלת על ידי פחם תצא משימוש בהדרגה במידה רבה.

במילים אחרות, מערכת החשמל העתידית צפויה להיות: אנרגיה מתחדשת ואגירת אנרגיה כמקורות העיקריים, כאשר חשמל פחמי ייכנס למושב האחורי, כאשר אנרגיה גרעינית, אנרגיה הידרואלקטרית ואנרגיית מימן יספקו תמיכה משלימה.

סוללות אגירת אנרגיה יהפכו יותר ויותר לכלולות יחד עם אנרגיית שמש ואנרגיית רוח, בדיוק כפי שסמארטפונים לא יכולים לתפקד ללא סוללות. עם זאת, כדי שאנרגיה מתחדשת תחליף לחלוטין את החשמל הפחמי, עדיין נדרשות פריצות דרך טכנולוגיות, תמיכה במדיניות ושדרוגי רשת החשמל. ייתכן שהעתיד לא יראה את החשמל הפחמי נעלם לפתע, אלא ייסוג בהדרגה אל הרקע עד שיום אחד יבינו שתחום החשמל כבר נשלט על ידי אנרגיה נקייה.